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技术文章

二氧化碳恒温摇床在生物制药重组蛋白研发中的应用

点击次数：727 发布时间：2026/5/25 17:00:31

二氧化碳恒温摇床在生物制药重组蛋白研发中的应用

一、实验目的

重组蛋白药物研发核心依赖悬浮工程细胞的稳定扩增与高效蛋白表达，细胞生长对温度、CO₂浓度、振荡环境敏感度极高。传统静态培养、普通摇床存在气体配比不准、溶氧不均、环境波动大等问题，易导致细胞活力下降、增殖缓慢、蛋白表达量偏低、批次差异大等问题。本实验采用二氧化碳恒温摇床，依托温气控温和匀速振荡功能，模拟标准化细胞悬浮培养环境，以HEK293悬浮细胞为实验载体开展重组蛋白瞬时表达试验。旨在验证设备对工程细胞增殖活性、稳定性及重组蛋白表达效率的提升效果，优化重组蛋白小试研发工艺，为生物制药重组蛋白的研发、工艺优化与批量制备提供标准化实验依据。

二、实验步骤

2.1 实验设备与材料

实验设备采用二氧化碳恒温摇床，温控范围室温+3℃~60℃，温度均匀度±0.3℃，CO₂浓度调控0~20%，控制精度±0.1%，配备匀速振荡系统、无菌过滤及恒温保湿模块。实验材料为HEK293悬浮细胞、无血清细胞培养基、重组质粒、转染试剂、无菌摇瓶、细胞计数仪、蛋白浓度检测仪等。

2.2 设备预处理与参数设定

用75%乙醇擦拭设备内胆、搁板，开启紫外灭菌30min，完成无菌消杀。设备开机预热30min，待参数稳定后设定培养参数：温度37℃、CO₂浓度5%、湿度80%RH、振荡转速120rpm，全程锁定参数，保证培养环境恒定。设置普通恒温摇床（无CO₂调控）作为对照组，常规室温空气环境、同等温度转速培养。

2.3 细胞接种与扩增培养

选取复苏后状态良好的HEK293细胞，调整细胞初始接种密度为3×10⁵ cells/mL，分装至无菌透气摇瓶，每组设置3组平行试样。实验组放入二氧化碳恒温摇床培养，对照组放入普通恒温摇床。连续培养7d，培养期间定时观察细胞生长状态，转染24h后补充适量培养基增强剂，保障细胞生长养分充足。

2.4 取样检测与数据记录

分别在培养24h、48h、72h、7d取样，检测两组细胞密度、细胞活率；培养7d后收集细胞上清，检测重组蛋白表达浓度，全程记录设备环境参数波动情况，对比两组实验数据差异。

三、实验数据

3.1 培养环境参数稳定性

实验组二氧化碳恒温摇床全程参数稳定，温度波动≤±0.2℃，CO₂浓度波动≤±0.1%，无明显环境偏差；对照组普通摇床无CO₂调控，环境CO₂浓度为自然空气浓度，温度波动±0.6℃，环境稳定性较差。

3.2 细胞生长活性数据

培养时长	实验组细胞密度（cells/mL）	实验组细胞活率	对照组细胞密度（cells/mL）	对照组细胞活率
24h	6.1×10⁵	96.2%	4.8×10⁵	92.5%
48h	1.52×10⁶	95.8%	1.03×10⁶	90.1%
72h	2.86×10⁶	94.5%	1.75×10⁶	87.3%

3.3 重组蛋白表达数据

培养7d后检测结果显示：实验组重组蛋白平均表达浓度为128.5mg/L，蛋白活性稳定，无明显降解；对照组重组蛋白平均表达浓度仅76.2mg/L，且部分样本出现蛋白活性衰减、表达不均的情况。实验组平行试样数据偏差≤3.2%，对照组数据偏差达9.8%，批次稳定性差距显著。

四、实验结论

，二氧化碳恒温摇床具备的温气同步调控能力，培养过程环境波动极小，可稳定模拟工程细胞生理生长环境，解决普通摇床CO₂浓度不可控、温场不均的短板，有效规避环境波动对细胞生长的抑制作用。

第二，相较于普通培养设备，该设备可显著提升HEK293悬浮细胞的增殖速率与细胞活率，细胞生长状态更稳定，能为重组蛋白表达提供充足、高活性的工程细胞载体，大幅提升重组蛋白表达产量。

第三，设备培养批次数据偏差小、重复性高，可有效保障重组蛋白研发实验的标准化与准确性，减少实验误差，优化小试研发工艺。

综上，二氧化碳恒温摇床适配生物制药重组蛋白悬浮培养、瞬时表达、工艺优化等全流程研发场景，培养效率、稳定性及度优势突出，是重组蛋白药物前期研发、小试生产的核心配套设备，可有效提升生物制药研发效率与产品质量稳定性。

原创作者：上海喆图科学仪器有限公司

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