悬浮培养装置是一种用于在无附着基质条件下大规模增殖动物、植物或微生物细胞的生物反应系统细胞自由悬浮于液体培养基中，适用于高密度培养及工业化生产

（如单克隆抗体、重组蛋白、疫苗等） 

一、设备组成 

1. 核心培养单元：搅拌式反应器（机械搅拌，适用于动物细胞）、气升式反应器（低剪切力，适合植物细胞）、波浪式生物反应器（温和混合，适合贴壁细胞微载

体悬浮培养） 

2. 环境控制系统：温度调节（水套/电加热，±0.5℃）、溶氧（DO）与pH在线监测及调控（CO₂/O₂混合供气） 

3. 辅助系统：无菌进气过滤器（0.22μm）、培养基灌注/收获管路、自动化数据采集与控制系统 

二、工作原理 

1. 混合方式： 

- 机械搅拌：通过低速搅拌（30-150 rpm）维持均质悬浮，避免细胞损伤 

- 气升式：利用上升气泡驱动培养基循环，减少剪切力（适合脆弱细胞） 

2. 环境控制：实时调节温度（37℃动物细胞/25-28℃植物细胞）、溶氧（40-60%空气饱和度）、pH（7.0-7.4），确保最佳生长条件 

三、设计方法 

1. 低剪切优化： 

- 动物细胞：采用船用螺旋桨或倾斜叶轮，剪切力<1 Pa 

- 植物细胞：选择气升式或带挡板的搅拌罐，避免细胞团破碎 

2. 传氧效率：通过微泡通气或膜氧合提高kLa（传氧系数） 

3. 无菌设计：316L不锈钢材质，配备CIP（在位清洗）和SIP（在位灭菌）功能 

四、操作流程 

1. 预处理： 

- 反应器及管路121℃高压灭菌30分钟 → 校准pH、DO传感器，预装培养基（含血清或生长因子） 

2. 接种与培养： 

- 动物细胞：初始密度1-2×10⁵ cells/mL，控制DO>30% 

- 植物细胞：接入指数生长期细胞团（3-5 g/L） 

3. 过程控制：每日监测细胞密度（台盼蓝计数）、葡萄糖/乳酸含量 

- 补料策略：间歇或连续补加营养（如葡萄糖、谷氨酰胺） 

4. 收获：离心或切向流过滤（TFF）分离细胞与产物 

五、维护保养 

1. 日常维护：每次使用后彻底清洗（NaOH→去离子水→70%乙醇） 

- 检查密封圈、滤膜完整性，防止污染 

2. 传感器保养：pH电极存储于3M KCl溶液，DO电极定期极化校准 

3. 长期停用：排空培养基，干燥保存，每月通电检测控制系统