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紫杉醇(Paclitaxel,商品名Taxol)是一种有效的抗癌新药。目前,从红豆杉树皮等组织中直接提取以及化学合成是获取紫杉醇的主要方法,但这些方法存在资源短缺、紫杉醇产量低等缺点。大规模培养红豆杉组织和细胞生产紫杉醇被认为是最有希望解决这一问题的途径。本文主要对东北红豆杉悬浮细胞放大培养进行相关研究,将为实现东北红豆杉悬浮细胞规模化生产紫杉醇奠定基础。本研究以东北红豆杉幼茎为材料,诱导愈伤组织,经继代后建立细胞悬浮培养体系,并探究B5培养基中维生素含量对悬浮细胞生产紫杉醇的影响;为了解决东北红豆杉悬浮细胞在放大培养过程中的变异问题,研究玻璃化超低温保存东北红豆杉悬浮细胞的方法;对东北红豆杉悬浮细胞逐步放大培养过程中的特征参数以及气升式生物反应器中东北红豆杉悬浮细胞培养液的流变特性进行研究;对2L气升式生物反应器内部两相流动进行CFD数值模拟,并探究通气量对气含率和循环液速的影响。本文研究结论如下:1.以东北红豆杉幼茎为原料,进行愈伤组织诱导和继代,最终建立了稳定的悬浮细胞系。通过对B5培养基中维生素含量的优化,得出适用于东北红豆杉悬浮细胞生产紫杉醇的最优维生素浓度组合为:维生素B1浓度21.58mg/L,维生素B6浓度3.09mg/L,肌醇浓度201.29mg/L和烟酸浓度1.77mg/L,此时单位体积培养液紫杉醇产量为2.767mg/L。2.玻璃化超低温保存东北红豆杉悬浮细胞的研究表明,最优的保存方案为:悬浮培养12d的东北红豆杉悬浮细胞在含有0.7mol/L蔗糖和5%DMSO(w/v)的B5培养基中预培养1.69d后,室温下60%PVS4预处理32.25min,0℃条件下100%PVS4脱水处理41.55min,替换预冷到0℃的新鲜PVS4后立即投入液氮保存,解冻时37℃水浴60s内迅速化冻,再用含1.2mol/L蔗糖的B5培养基洗涤30min,若液氮冷冻时间为48h,细胞存活率为76.62%。3.东北红豆杉悬浮细胞在250m L、500m L摇瓶和2L气升式生物反应器中细胞生长和紫杉醇合成情况相似,但摇瓶中的生物量和紫杉醇产量分别高于反应器15%-25%和20%。三种培养规模中,p H值变化规律以及电导率的变化规律相似,可以通过p H值和电导率对细胞的生长进行在线监测。气升式生物反应器比较适合东北红豆杉悬浮细胞的培养,所需最适通气量为0.2vvm。另外,研究发现东北红豆杉悬浮细胞培养液呈假塑性流体性质,建立了各生长时期流变本构方程,为反应器的控制提供了理论基础。4.利用FLUENT软件对不同通气量下2L气升式生物反应器进行了仿真,对气含率和循环液速分布状态进行了可视化输出,随着通气量增加,气含率和循环液速也增加。通过仿真分析很直观地了解到通气量对于各时期细胞培养液气含率和循环流动的影响,据此对反应器进行操作控制,从而调控细胞的生长。