一、平面2D培养
1.原理：
将细胞接种于平坦的固体表面（如培养皿、多孔板），依赖细胞与基质（如胶原、明胶）的贴附生长。
2.优点：
操作简便：无需复杂设备，适合实验室基础研究和教学。
成本低廉：耗材（培养皿、培养基）价格低，实验通量高。
易于观察：细胞形态、增殖及分化过程可直接通过显微镜监测。
标准化高：实验条件易控制，重复性较好。
3.缺点：
生理相关性低：无法模拟体内三维微环境，细胞间相互作用受限。
传代次数有限：细胞接触抑制明显，长期培养易衰老。
规模化困难：难以放大至工业级生产。
4.适用场景：
细胞生物学基础研究（如信号通路分析）。
初步药物筛选（如细胞毒性测试）。
短期细胞实验（如基因过表达/敲低验证）。
二、搅拌式培养
1.原理：
通过机械搅拌或通气使细胞悬浮于培养液中，结合微载体或载体颗粒提供贴附位点。
2.优点：
规模化潜力：适合大规模生产（如疫苗、生物制剂）。
传质效率高：搅拌促进氧气和营养物质的均匀分布。
自动化兼容：易于与在线监测和控制系统集成。
3.缺点：
剪切力损伤：高速搅拌可能损伤细胞（需优化搅拌速率）。
细胞分布不均：局部细胞密度过高或过低，影响产物均一性。
污染风险：开放系统需严格无菌操作。
4.适用场景：
微生物发酵（如抗生素生产）。
悬浮细胞系的大规模扩增（如CHO细胞生产单抗）。
某些贴壁细胞的微载体悬浮培养（如Vero细胞生产疫苗）。
三、微载体培养
1.原理：
将直径60-250μm的微珠（如Cytodex、Cytopore）悬浮于培养液中，细胞贴附于微载体表面增殖。
2.优点：
高比表面积：单位体积细胞产量高，适合高密度培养。
生理相关性提升：三维结构更接近体内环境，支持细胞间相互作用。
易于放大：从实验室到工业级生产过渡平滑。
3.缺点：
分离复杂：细胞需从微载体上消化分离，增加操作难度。
成本较高：微载体和专用反应器价格昂贵。
工艺优化难：需摸索最佳搅拌速率、细胞接种密度等参数。
4.适用场景：
病毒性疫苗生产（如Vero细胞培养狂犬病疫苗）。
干细胞大规模扩增（如间充质干细胞治疗）。
三维组织工程构建（如微载体支持细胞自组装成类器官）。
四、综合对比
|
指标 |
平面2D培养 |
搅拌式培养 |
微载体培养 |
|
成本 |
低 |
中（设备投入高） |
高（微载体+反应器） |
|
规模化 |
难 |
易（工业级） |
易（可放大） |
|
细胞密度 |
低 |
中-高 |
高 |
|
生理相关性 |
低 |
中 |
较高 |
|
操作复杂度 |
简单 |
中（需控制参数） |
复杂（分离步骤） |
|
剪切力 |
无 |
高 |
低（优化后） |
五、选择建议
1.基础研究：优先选平面2D培养（如细胞机制解析）。
2.工业生产：搅拌式培养或微载体培养（根据细胞类型选择）。
3.三维功能研究：微载体培养（如细胞迁移、类器官形成）。
