微載體相關工藝的特點
隨著各種病毒的流行和爆發，人們需要更多的人用和獸用病毒性疫苗的研發和生產。
疫苗的高產能需要大規模的細胞培養，而大規模貼壁細胞的培養生長必須有可以貼附的支持物表面，細胞依靠自身分泌的或培養基中提供的貼附因子才能在該表面上生長，繁殖。
貼壁細胞對于放大是一個挑戰，傳統使用的轉瓶，細胞工廠等，耗材用量高，占地面積大，培養成本高，而隨著新科技的發展微載體技術已經越來越成熟，現在微載體在一次性反應器的應用也比較成熟，在新建藥品生產產線中一次性反應器的選擇越來越多。
一次性反應器生產可控性更高、效率更高、靈活；可省去傳統不銹鋼生物反應器所需的清潔驗證工作，同時隨著灌流等上游技術的完善，生物制藥的生產逐步朝著更小的上游培養規模和更大的下游純化規模的方向發展，一次性在灌流相關的應用也更加智能化。
世界范圍內的許多國家的絕大多數減毒或滅活疫苗類型的人用和獸用疫苗都在使用微載體進行生產。
基于微載體生產的疫苗包括：
脊髓灰質炎病毒（Poliovirus）、麻疹病毒（Measles virus）、狂犬病病毒（Rabies virus）、流感病毒（Influenza virus）、日本乙型腦炎疫苗（JEV）、埃博拉病毒（ZEBOV）、新冠病毒（SARS-CoV2）、和口蹄疫病毒（FMDV）等疫苗。
同時，還有利用微載體生產的很多在研的病毒性疫苗，如基孔肯尼亞病毒（Chikungunya virus）、登革熱病毒（Dengue fever virus）、手足口病（EV71）、漢坦病毒（Hantaan virus）、西尼羅病毒（West Nile virus）、呼吸道合胞體病毒（RSV）和黃病毒（Yellow fever virus）等病毒性疫苗。與其他細胞培養工藝相比，微載體培養工藝可以提高產量，降低成本，并減少污染[1]。
另外，微載體培養技術在獸用疫苗研制中也有廣泛應用：
如豬瘟（CSFV）、豬偽狂犬病（PRV）、豬細小病毒（PPV）、犬瘟熱病毒疫苗（CDV）、豬流行性腹瀉病毒（PEDV）和豬圓環病毒（PCV2）等病毒性疫苗。
通常情況下，微面帶正電荷，電荷的密度是影響細胞生長的一個關鍵因素。微載體的電荷密度控制在1-2 meq/g范圍內，若低于1meq/g，會導致細胞吸附不充分或不吸附的情況，但電荷密度過大，則會產生“毒性”效應或抑制細胞生長。
2. 直徑大小：
微載體的直徑一般不低于50-70nm，直徑太小會抑制細胞在微載體上的生長。一般情況下，微載體直徑控制在100-250nm范圍內比較適宜。同時，也要最小化微載體直徑均勻一度的差異，以保證收獲細胞的時間和密度的一致性。
3. 密度：
微載體的密度要比培養基密度略大一些，以便與培養基分離，但也不能太大，要保證在低轉速時可以懸浮起來，以免高轉速產生的剪切力損傷細胞，所以微載體的密度一般為1.03-1.05g/mL。
4. 接種密度：
細胞接種密度跟細胞類型、微載體用量和培養條件等有很大關系，通常情況下，微載體用量在3-20g/L范圍。根據細胞類型和培養情況，每個小球細胞接種量在10-50個細胞，細胞最終可擴增3-10倍。
目前，微載體培養技術主要應用在病毒性疫苗生產中，有很多種類的病毒疫苗生產都達到了1000-6000L的規模，且還有很多在研的新型病毒疫苗利用微載體技術進行放大培養。
微載體培養技術在病毒性疫苗領域的應用得益于Vero細胞的發展和應用。Vero 細胞系是第一個被 WHO 批準用于生產人用病毒疫苗的連續細胞系 (CCL) ，Vero 細胞作為人類疫苗基質已有 30 多年的經驗，在全球生產和銷售了數億劑疫苗[1]。由于Vero細胞是干擾素表達缺陷型細胞，固有免疫反應較弱，因此它對多種病毒易感，且易產生高滴度的病毒。
因此，Vero細胞在病毒性疫苗行業的應用地位如同CHO在抗體領域的地位一樣重要。另外，微載體還適合其他多種貼壁細胞的生長，如MDCK、MARC-145、BHK-21和PK-15等，這些細胞在各種類型病毒性疫苗的生產中起著重要作用。
Puredex® Cyto-1是一類基于交聯葡聚糖基架,帶有正電荷基團的微載體，它可以為細胞提供廣闊的附著面，從而提高細胞密度，實現高產的目的。Puredex® Cyto-1微載體不僅為貼壁細胞改變培養方式提供了可能，更方便優化細胞培養工藝，實現降本增效的目的。Puredex® Cyto-1微載體可以用于多種宿主細胞的培養。
使用百林科生產Puredex® Cyto-1微載體在CytoLinX® BR 一次性罐體式生物反應器的實驗結果如下：
Vero細胞貼壁情況：
能實現Vero細胞在反應器上的放大生產
CytoLinX® BR 一次性罐體式生物反應器選擇
CytoLinX® BR 一次性罐體式生物反應器標準產品包括50L，200L，500L，1000L，2000L 規模，由罐體、控制器及溫度控制單元 (TCU) 集合而成，可以應用于工業級哺乳動物、昆蟲類細胞、及其他低剪切力需求的細胞培養。
基于DCS構架開發，其底層邏輯采用西門子PCS 7構建，從而覆蓋了研發至生產，單臺至上游整廠的自控需求，其自控邏輯符合 ISA 88 控制標準。
軟件設計符合GMP及 21 CFR Part 11 要求。同時，為了便捷用戶使用，CytoLinX® BR 軟件界面設計極簡，所有功能一目了然，且可以極大程度的滿足客戶使用需求。
自控系統滿足實時數據采集及記錄、PID自動控制、在線監控、多參數級聯控制等功能，且擁有穩定的pH、DO、溫度控制表現。
為了更高效的混合效果，百林科推出全新的底部表盤設計，可以維持較高的線性KLa。并提供微泡，中泡，大泡及多種組合的耗材解決方案，滿足各種細胞刁鉆的培養需求。
參考文獻：
1. Kiesslich, S. and A.A. Kamen, Vero cell upstream bioprocess development for the production of viral vectors and vaccines. Biotechnology Advances, 2020. 44.
2. Merten, O.-W., Advances in cell culture: anchorage dependence. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 2015. 370(1661).
疫苗的高產能需要大規模的細胞培養，而大規模貼壁細胞的培養生長必須有可以貼附的支持物表面，細胞依靠自身分泌的或培養基中提供的貼附因子才能在該表面上生長，繁殖。
貼壁細胞對于放大是一個挑戰，傳統使用的轉瓶，細胞工廠等，耗材用量高，占地面積大，培養成本高，而隨著新科技的發展微載體技術已經越來越成熟，現在微載體在一次性反應器的應用也比較成熟，在新建藥品生產產線中一次性反應器的選擇越來越多。
一次性反應器生產可控性更高、效率更高、靈活；可省去傳統不銹鋼生物反應器所需的清潔驗證工作，同時隨著灌流等上游技術的完善，生物制藥的生產逐步朝著更小的上游培養規模和更大的下游純化規模的方向發展，一次性在灌流相關的應用也更加智能化。
世界范圍內的許多國家的絕大多數減毒或滅活疫苗類型的人用和獸用疫苗都在使用微載體進行生產。
基于微載體生產的疫苗包括：
脊髓灰質炎病毒（Poliovirus）、麻疹病毒（Measles virus）、狂犬病病毒（Rabies virus）、流感病毒（Influenza virus）、日本乙型腦炎疫苗（JEV）、埃博拉病毒（ZEBOV）、新冠病毒（SARS-CoV2）、和口蹄疫病毒（FMDV）等疫苗。
同時，還有利用微載體生產的很多在研的病毒性疫苗，如基孔肯尼亞病毒（Chikungunya virus）、登革熱病毒（Dengue fever virus）、手足口病（EV71）、漢坦病毒（Hantaan virus）、西尼羅病毒（West Nile virus）、呼吸道合胞體病毒（RSV）和黃病毒（Yellow fever virus）等病毒性疫苗。與其他細胞培養工藝相比，微載體培養工藝可以提高產量，降低成本，并減少污染[1]。
另外，微載體培養技術在獸用疫苗研制中也有廣泛應用：
如豬瘟（CSFV）、豬偽狂犬病（PRV）、豬細小病毒（PPV）、犬瘟熱病毒疫苗（CDV）、豬流行性腹瀉病毒（PEDV）和豬圓環病毒（PCV2）等病毒性疫苗。
微載體的選擇方法
球狀微載體是指直徑在60-250μm，適用于貼壁細胞生長的微球。自Van Wezel等人在1967年用DEAE-Sephadex A-50研制出第一種微載體以來，經過市場中半個多世紀的應用和優化，目前微載體已經廣泛應用于疫苗、單克隆抗體、重組蛋白、細胞治療、干細胞培養、原代細胞培養擴增、細胞肉、組織再生和藥物遞送等多個生物醫藥領域。球狀微載體關鍵參數[2]
1. 表面電荷：通常情況下，微面帶正電荷，電荷的密度是影響細胞生長的一個關鍵因素。微載體的電荷密度控制在1-2 meq/g范圍內，若低于1meq/g，會導致細胞吸附不充分或不吸附的情況，但電荷密度過大，則會產生“毒性”效應或抑制細胞生長。
2. 直徑大小：
微載體的直徑一般不低于50-70nm，直徑太小會抑制細胞在微載體上的生長。一般情況下，微載體直徑控制在100-250nm范圍內比較適宜。同時，也要最小化微載體直徑均勻一度的差異，以保證收獲細胞的時間和密度的一致性。
3. 密度：
微載體的密度要比培養基密度略大一些，以便與培養基分離，但也不能太大，要保證在低轉速時可以懸浮起來，以免高轉速產生的剪切力損傷細胞，所以微載體的密度一般為1.03-1.05g/mL。
4. 接種密度：
細胞接種密度跟細胞類型、微載體用量和培養條件等有很大關系，通常情況下，微載體用量在3-20g/L范圍。根據細胞類型和培養情況，每個小球細胞接種量在10-50個細胞，細胞最終可擴增3-10倍。
目前，微載體培養技術主要應用在病毒性疫苗生產中，有很多種類的病毒疫苗生產都達到了1000-6000L的規模，且還有很多在研的新型病毒疫苗利用微載體技術進行放大培養。
微載體培養技術在病毒性疫苗領域的應用得益于Vero細胞的發展和應用。Vero 細胞系是第一個被 WHO 批準用于生產人用病毒疫苗的連續細胞系 (CCL) ，Vero 細胞作為人類疫苗基質已有 30 多年的經驗，在全球生產和銷售了數億劑疫苗[1]。由于Vero細胞是干擾素表達缺陷型細胞，固有免疫反應較弱，因此它對多種病毒易感，且易產生高滴度的病毒。
因此，Vero細胞在病毒性疫苗行業的應用地位如同CHO在抗體領域的地位一樣重要。另外，微載體還適合其他多種貼壁細胞的生長，如MDCK、MARC-145、BHK-21和PK-15等，這些細胞在各種類型病毒性疫苗的生產中起著重要作用。
為了滿足市場對微載體的需求，
BioLink公司推出
Puredex® Cyto-1微載體。
BioLink公司推出
Puredex® Cyto-1微載體。
Puredex® Cyto-1是一類基于交聯葡聚糖基架,帶有正電荷基團的微載體，它可以為細胞提供廣闊的附著面，從而提高細胞密度，實現高產的目的。Puredex® Cyto-1微載體不僅為貼壁細胞改變培養方式提供了可能，更方便優化細胞培養工藝，實現降本增效的目的。Puredex® Cyto-1微載體可以用于多種宿主細胞的培養。
Puredex® Cyto-1微載體參數表
使用百林科生產Puredex® Cyto-1微載體在CytoLinX® BR 一次性罐體式生物反應器的實驗結果如下：
Vero細胞貼壁情況：
左：Vero細胞貼壁2 h 右：Vero細胞貼壁24 h
能實現Vero細胞在反應器上的放大生產
CytoLinX® BR 一次性罐體式生物反應器選擇
基于DCS構架開發，其底層邏輯采用西門子PCS 7構建，從而覆蓋了研發至生產，單臺至上游整廠的自控需求，其自控邏輯符合 ISA 88 控制標準。
軟件設計符合GMP及 21 CFR Part 11 要求。同時，為了便捷用戶使用，CytoLinX® BR 軟件界面設計極簡，所有功能一目了然，且可以極大程度的滿足客戶使用需求。
自控系統滿足實時數據采集及記錄、PID自動控制、在線監控、多參數級聯控制等功能，且擁有穩定的pH、DO、溫度控制表現。
為了更高效的混合效果，百林科推出全新的底部表盤設計，可以維持較高的線性KLa。并提供微泡，中泡，大泡及多種組合的耗材解決方案，滿足各種細胞刁鉆的培養需求。
參考文獻：
1. Kiesslich, S. and A.A. Kamen, Vero cell upstream bioprocess development for the production of viral vectors and vaccines. Biotechnology Advances, 2020. 44.
2. Merten, O.-W., Advances in cell culture: anchorage dependence. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 2015. 370(1661).
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