细胞生物学仪器-全自动大规模三维细胞及组织培养系统Zellwerk

　　德国Zellwerk公司的ZRP反应器为细胞治疗领域开创了全新的视野：ZRP反应器适用于干细胞、NK细胞以及T细胞的培养，以及用于大规模三维培养贴壁细胞来进行糖蛋白、抗体和多肽药物的生产。由于ZRP反应器使用了特殊的模块化培养组件以及专业的控制系统，所以氧气的提供、消耗产物的去除、准确的过程控制、流体剪切力的控制和贴壁细胞培养规模化放大等问题都得到了圆满的解决。目前Zellwerk公司的ZRP反应器在2016年获得了欧洲张临床级别干细胞/NK细胞体外扩增应用的牌照，产品也获得GMP认证。目前欧洲已经有几十家医疗机构开始应用ZRP 培养系统进行间充质干细胞(MSC细胞)及NK细胞GMP级别大规模扩增，在药品的CRO领域的知名度也越来越高。

　　ZRP 平板灌流式反应器主要原理：

　　ZRP生物反应器易于组装和使用。目前ZRP生物反应器有两种不同的培养模式。种是平板灌流式反应器，适用于干细胞和NK细胞的培养(如下图)。

　　由于干/祖细胞和NK细胞对剪切力相当敏感，可能会受到悬浮搅拌培养系统中流体剪切力的损伤，而且搅动可能会影响包括细胞因子受体在内的表面标志的表达，在一定程度上会影响干/祖细胞和NK细胞的增殖与分化。同时搅拌会使细胞处于相对分散的状态，不利于细胞之间的相互作用。所以低剪切力、低局部浓度梯度以及适度的细胞间通讯是干/祖细胞和NK细胞体外扩增所需要的。ZRP生物反应器底部内表面设有多个肋条，用于截留细胞，使细胞聚集在一定的空间范围内，加强了细胞间的通讯，并可以克服动态搅拌式反应器细胞分散及难以相互作用的缺点。该生物反应器中的培养液采用循环培养方式，通过控制系统可控制培养体系的酸碱度和氧含量，以此来改善传质限制，维持主体培养基相对均一性，同时克服静态培养存在局部浓度梯度的缺点。细胞在培养过程中没有搅动，消除了动态搅拌式反应器中剪切力可能对造血干/祖细胞和NK细胞造成的机械损伤。培养过程可以实行无菌取样操作，用于细胞计数和观察细胞生长形态等。

　　ZRP 平板灌流式培养器主要应用领域：

　　快速大量扩增干细胞和T细胞

　　快速大量扩增免疫系统细胞如NK细胞

　　扩增并获得可用于治疗的高活性免疫细胞

　　ZRP平板灌流式反应器的优势：

　　Ø ZRP平板灌流式反应器底面的肋条起到截流细胞的作用，从而使细胞较好地聚集在一个有限的空间范围内，加强了细胞间的通讯，更好地发挥细胞间的相互作用，克服了动态搅拌式生物反应器的缺点。

　　Ø ZRP平板灌流式反应器能有效地截留细胞，且细胞在生物反应器中的分布较均一，并没有堆积在液体流动方向上的肋条的一侧，而是积累在两条肋条间的凹槽中，这主要是因为细胞是通过静态接种的方式接种于平板灌流式反应器中，经过一定时间的静置后，细胞在重力作用下沉入生物反应器两肋条之间的凹槽中，且循环培养基流速较低，细胞在整个培养过程中能较均一地分布于生物反应器中。

　　Ø ZRP平板灌流式反应器具备无菌且温度可控的培养工作室，细胞样品的制备、接种、介质容器的更换，管件的更换，传感器的更换，细胞收集等都可在无菌且严密可控的环境下进行。

　　Ø ZRP平板灌流式反应器具备高控制单元，系统过程参数通过集成式的触摸屏获得。所有相关的培养数据可被有效记录，并经遵循 GMP 标准的标准执行软件在个人电脑上进行评估。

　　ZRP平板灌流式培养器(培养容积500ml)

　　ZRP平板灌流式培养器(培养容积50ml)

　　ZRP 旋转载体灌流式反应器主要原理：

　　第二种是旋转载体灌流式反应器，适用于贴壁细胞的大规模培养，主要用于生产蛋白和细胞因子。该反应器应用Sponceram圆盘(一种特殊的多孔陶瓷)作为载体，具有极高的比表面积，可以提供上万平方米的培养面积，可以极大地提高贴壁细胞的细胞密度和细胞产物的产量。同时反应器有一个磁耦合旋转轴，温和的载体旋转运动避免了外来剪切力对自细胞的影响，从而促进细胞及组织的粘附和快速增殖。该生物反应器中的培养液采用循环培养方式，通过控制系统可控制培养体系的酸碱度和氧含量，以此来改善传质限制，维持主体培养基相对均一性，同时克服静态培养存在局部浓度梯度的缺点。在收集细胞的过程中，采用特殊的旋转程序结合分离溶液，使得贴壁细胞的收集获得非常方便。

　　ZRP 旋转载体灌流式培养器主要应用领域：

　　进行三维贴壁细胞高密度培养

　　快速大量扩增贴壁细胞如贴壁型间充质干细胞

　　快速大量扩增长期分泌型贴壁细胞

　　高效生产重组蛋白、糖蛋白和多肽等