pH控制方案

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ｐＨ控制。通过空气（Ａｉｒ）、氮气（Ｎ２）、氧气（０２）和Ｃ０２等四气闭环控制来，维持培养环境ｐＨ在设定值。培养液的ｐＨ值通常控制在７．０左右，通过空气分布器通入Ｃ０２或通入碱液来维持ｐＨ的稳定。当培养液ｐＨ高于ｐＨ设定值时，通入Ｃ〇２来降低ｐＨ至设定值；反之，则流加ＮａＨＣ０３、ＮａＯＨ或Ｎａ２Ｃ０３来提高培养液的ｐＨ值。
但是，在大规模生物反应器内采用流加碱液来控制ｐＨ时，往往因混合能力弱而导致培养液中局部ｐＨ值过高。当生物反应器的体积增大时，不均匀的现象更严重，从而导致反应器内ｐＨ不均匀现象也更严重。为此，在大规模生物反应器中，通常采用碱液流加与过程变量对ｐＨ进行关联控制，但是这种控制方式产生了另外一个问题，即培养液中的渗透压显著增加。因此，提高生物反应器的混合能力和减少用碱量是一个比较理想的解决办法。为了减少用碱量，最近Ｍｅｒｃｋ公司则开发了只用空气分布器通气来闭环反馈控制ｐＨ方法，形成了大型生物反应器的标准操作。实质上，该方法是用空气分布器通入不同气体从而控制ｐＨ，即当ｐＨ低于设定值时，空气分布器通入Ｎ２或空气赶走培养液中的Ｃ０２而提高ｐＨ值。这种反馈控制是基于高密度细胞培养条件下Ｃ０２能显著影响培养液ｐＨ值的原理，

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气体是哺乳动物细胞培养生存必需条件之一，所需气体主要有氧气和二氧化碳。氧气参与三羧酸循环，产生供给细胞生长增殖的能量和合成细胞生长所需用的各种成分。 开放培养时一般把细胞置于 95%空气加 5%二氧化碳混合气体环境中。二氧化碳既是细胞代谢产物，也是细胞生长繁殖所需成分，它在细胞培养中的主要作用在于维持培养基 的 pH 值。大多数细胞的适宜 pH 为 7.2-7.4，偏离这一范围对细胞培养将产生有害的影响。 但细胞耐酸性比耐碱性大一些，在偏酸环境中更利于细胞生长。但有一些细胞也喜欢偏碱环境中生长，如成纤维细胞最适合 pH 是 7.4-7.6。每种细胞都有其最适 pH 值.

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对大多数动物细胞, 培养液中合适的pH为7. 2—7. 4。低于6. 8 或高于7. 6 对细胞的生长都不利。近年来, 对胞内pH 的研究比较活跃。实验发现 胞内pH 对细胞的代谢影响很大, 胞内pH 降低0. 2 个单位, 就足以使磷酸果糖激酶失活, 抑制糖酵解途径, 使细胞的生长受阻; 而胞内pH 升高0. 2 个单位,可以提高糖酵解速度50%。胞外pH 的降低和培养液中铵离子浓度的提高, 都能引起胞浆酸化, 胞内pH 降低。有人把CO 2 的浓度由5% 降为2. 5% ,胞内pH 提高了0. 2 个单位。胞内pH 比胞外pH 的检测麻烦 , 所以还没有广泛应用.