《表2 搅拌桨组合下反应器流场中平均剪切率与最大剪切率比较》

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《机械搅拌式动物细胞反应器不同桨型组合的CFD数值模拟与优化》

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将CHO细胞分别在以上5种生物反应器中进行培养15 d，细胞密度和抗体的表达水平结果如表3。CHO细胞在FBMI3搅拌型式下细胞密度和抗体表达水平均最高，其可能原因是该细胞对反应器内的最大剪切力比较敏感，且在该条件下最大剪切力为3.853 Pa，比其他搅拌组合明显小（表2）。因此，细胞的活率较高，也保证了细胞正常的生理代谢状态，使得表达外源抗体能力最高。结果还发现，当最大剪切力约超过6.0 Pa后，细胞成活率和抗体浓度均显著降低。本试验CHO细胞在剪切力26.95 Pa条件下，细胞的活率下降至75.6%，抗体浓度下降至0.85 g/L。结果说明CHO细胞对反应器内的最大剪切力比较敏感，最大剪切过大会使细胞生长受损。需指出的是，由于该反应器采用的是单管通气，气泡直径较大，而搅拌桨打散气泡的能力较差（见图3），因此在反应器内气泡聚并和破碎概率较小，且气泡直径较大，在其离开液面破碎时产生的剪切力较小，因此本文通过CFD模拟并没有考虑气泡离开液面破碎时产生的剪切。