自1950年前后，开发体外培养动物细胞以来，很多类型动物细胞，包括正常的和肿瘤的都能在各种单层培养系统中生长。早期大量培养动物细胞，是为了扩大病毒肿瘤研究领域的需要，后来随着医疗、免疫和细胞生物化工制品的发展，动物细胞需要量越来越多，诸如生产病毒疫苗、干扰素、激素、免疫试剂等产品需要大量培养动物细胞。由于生产需要，推动了动物细胞大量培养的新工艺、新技术向大规模、自动化和精巧化方向发展。

（一）细胞大，培养的主要过程

1．细胞株复苏

从液氮冻存或超低温冻存的冻存盒中取出，按照复苏操作流程操作，接种在24孔、6孔细胞培养板的培养孔内培养，或接种于25cm2培养方瓶中培养。

2．种子细胞扩大培养

为了获得足够接种生产罐所需的细胞，需要进行连续的扩大培养。

如24孔细胞培养板的培养孔细胞生长到达对数生长的中、后期时，接种到6孔细胞培养板的培养孔内培养。当6孔细胞培养板的培养孔细胞到达对数生长的中、后期时，接种到25cm2培养方瓶中培养。当25cm2培养方瓶中的细胞到达对数生长的中、后期时，接种到75cm2培养方瓶中培养。

类似地，种子细胞培养所用的培养形式还有滚瓶、细胞工厂、种子细胞罐等。

依据生产用细胞罐培养体系的体积数和生长罐内细胞接种的起始密度，即可计数出所需种子细胞的总数。

3．制备水平的细胞大量培养

制备水平的细胞大量培养一般使用生产型细胞罐，也称生物反应器。用于哺乳动物细胞大量培养的国际品牌生物反应器，其主要制造商有Sartorius（原B.Braun贝朗）、BioengineeringAG（比欧）、NewBrunswickScientificCo.,Inc(NBS）和ApplikonBiotechnology等公司。

Eppendorf公司旗下的NBS品牌制造的各种生物反应器。除了满足动物细胞培养以外，NBSBioFlo各型生物反应器均可配套提供微生物、植物细胞培养的罐体选择。对植物细胞培养，可配备相应的光照系统。其内置控制系统包含微生物培养和细胞培养两套不同的控制软件。简介如下：

(1)NBSBioFlo110型一种模块化的、组合式的高效细胞反应器，一台主控制器可以控制最多4套反应罐体同时工作。罐体总体积范围包括1.3L、3L、7.5L、14L几种。需要高压蒸汽灭菌器辅助离位灭菌。

(2)NBSBioFlo310型配置完善的标准型细胞反应器，合理的搅拌桨和罐体形状设计使得系统的传氧速率在350mMO2/(L·h-）以上。罐体总体积范围包括2.2L、5L、7.5L、14L。需要高压蒸汽灭菌器辅助离位灭菌。

(3)NBSBioFlo410型可在位灭菌的细胞反应器，自带蒸汽发生装置，磁力驱动搅拌，不易染菌，升温或降温快速，适用于温度诱导型培养，大型彩色触摸控制屏，可显示各数据、及时值及趋势，并能模拟放大结果。罐体总体积提供的选择范围有7L、14L、19.5L。

(4)NBSBioFlo5000型移动式中试细胞反应器，采用开放式框架结构，管道布局合理，维修简便，设计符合GMP标准。罐体总体积范围有40L、80L、120L。

(5)NBSBioFloPro型属于工业用细胞反应器，是为满足工业生产要求而设计，符合GMP标准，结构简单合理，控制稳定可靠，数据采集方便，PLC控制方式，扩展性强，其所有控制元件均采用工业通用配件，采购容易，更换维修方便，并可按照用户的使用要求定制。罐体总体积范围提供有75L、150L、300L、500L、1000L、1500L多种选择。

生产罐通常根据细胞株特性和企业运行状况等因素，在NBSBioFloPro型或其他品牌的细胞反应器中进行选择、定制。

另外，动物细胞大量培养也可以使用滚瓶机滚瓶培养、细胞工厂培养等其他形式，从成本控制上有一定的优势，但生产效率相对比较低。

（二）细胞大最培养的产物收获方式

1．收集细胞

直接收获培养细胞，再分离和纯化制得产品，如作为产物的肿瘤细胞表面抗原。

用单层培养方法培养的细胞从附着的载体上剥离下来，常用胰蛋白酶消化，或用鳌合剂鳌合细胞使细胞脱离载体，或用刮、擦、拉等机械力使细胞从载体上脱落的方法。以上几种方法可以结合使用。

悬浮细胞收集时，采用震荡、液体吹打等方法即可。

2．收集培养液

如果所需产物是培养细胞分泌至培养液中的物质，可将培养液不断从细胞培养罐中输出并加以分离纯化即得到产品，如杂交瘤细胞大量培养制备单克隆抗体。
当所需产物是非细胞分泌蛋白，而是病毒，则在病毒接种培养后，通过收集培养液，再分离纯化目标病毒，用于制备病毒疫苗。

有时，培养的细胞需要通过诱生剂作用，诱发细胞产生所需的产品，如用仙台病毒或新城鸡瘟病毒为诱生剂诱发人白细胞产生人白细胞干扰素。

（三）培养条件

1．营养条件

动物细胞的培养一般需要氨基酸、维生素、盐类、葡萄糖（有时加半乳糖）、血清。血清能提供细胞生长所必需的微量元素和生长因子。
由于血清来源受到限制，质量不稳定，并且增加细胞培养的蛋白质产物分离难度，因此一般使用血清替代物和无血清培养基。

2．环境条件

动物细胞培养对环境条件的要求较苛刻，监测和调节的难度较高。培养基的pH对细胞附着、生长和分布都很敏感，一般控制变幅为±0.050温度一般要求控制在＜±0.25℃。

有时为了达到良好的换热目的，培养罐采用锥形结构。

通气方法可采用插入培养基中的硅橡胶管，靠扩散作用来完成氧的传递，或将气体通入装在培养基液面上空的分布器内，氧通过扩散和表面卷吸进人培养基内。通人的气体需要滤过除菌，所需气体种类有空气、N2、O2、CO2等，气体的纯度要求是食品级以上，输入其他的压力使用气体减压器调节控制，往往需要控制在0.1MPa以内。

3．培养形式

大量培养动物细胞的方法可分为两种：①悬浮培养，淋巴细胞和肿瘤细胞等能在液体培养基中悬浮生长。悬浮培养系统，工业放大容易，成本低，不易受污染，可在带螺旋桨或平桨搅拌的通用发酵罐中进行。②大多数动物细胞需要附着在一定的固定表面上才能增殖，因此称单层培养。单层培养的突出问题是提供细胞生长所需的表面积。

动物细胞大量培养采用的培养形式包括细胞罐培养（生物反应器培养）、细胞工厂、滚瓶培养、中空纤维管培养。应用广泛且成本低廉的方法是滚瓶法。滚瓶是指平放的特制玻璃瓶，内盛培养基，细胞在其内壁上附着生长，随着瓶子滚动，细胞间歇地接触空气和培养基。

最有效地提供比表面积（表面积／培养基体积）的方法是微珠法和中空纤维法。微珠的直径为40-250μm，当lmg微珠悬浮在lml培养基上时，能提供的表面积大于5cm2。另一种能提供较大的比表面积的载体为中空纤维，一般结构是把纤维管束装置在圆筒内，培养基在管间流动，细胞在管内外壁表面上生长，气体可通过中空纤维管扩散至培养基中。

（四）安全问题

特别是培养含病毒细胞株或生产病毒疫苗时，更要加倍注意安全。在设计时必须考虑对操作人员生物和物理上的安全防范设备和考虑生产厂房内外环境的安全防范设施。