别再愁产量！CelGrid™外泌体产量优化实例：步骤清晰，好落地

CelGrid™ Culture Single & Quadra微型固定床生物反应器专为贴壁细胞3D培养及其生物产物制备量身打造，凭借优化的结构布局与功能分区，实现了结构紧凑与操作简便的完美结合，能够为细胞高密度生长提供低剪切力、可控及稳定的培养环境。

CelGrid™是CEL-G^® Culture Ad60 和Ad600系列固定床生物反应器（Ad60 FBR和Ad600 FBR）的Scale-down模型，完美复刻了Ad60 & Ad600 FBR的设计原理和核心优势，同时针对小规模工艺开发测试场景进行了精准优化，可通过CelGrid™快速摸索培养工艺参数，为后续大规模生产提供可靠的数据支持。此外，CelGrid™还能满足小规模个性化生产需求，实现定制化生产。CelGrid™的应用涵盖贴壁细胞培养、细胞和基因治疗、病毒疫苗制备以及外泌体生产等领域。

当前，贴壁细胞培养及外泌体的制备在较小规模下主要应用以培养皿及细胞工厂为主的2D培养体系，外泌体产物规模扩大的技术要素主要集中在扩大培养面积即堆叠细胞工厂数量上，整个生产过程耗时耗力，收获周期长，但外泌体的产量却不高，很难满足未来商业化可行性的需要。随着生产需求从小试工艺开发到工业规模的扩展，以固定床生物反应器为代表的3D贴壁培养体系由于培养面积扩展性强、反应过程参数能够实时监测控制、细胞培养密度高且分布均匀等优势正逐渐扩展开来。

CelGrid™微型固定床生物反应器设备结构紧凑，能够在较小规模下便捷使用，结构原理又能充分利用Ad60 FBR的3D培养应用优势。作为小规模工艺开发模型，可将获得的高产量外泌体工艺参数同比应用到中试以及商业化规模中。同时其小体积及操作简便性能够解决固定床生物反应器前期培养基及细胞准备的需求量限制，在3D培养模式下快速的实现外泌体小规模个性化生产需求，实现定制化生产流程。

采用UC-MSCs在CEL-G^® Culture Ad60固定床生物反应器以及CelGrid™ Culture Quadra微型生物反应器（图1）中进行了两个批次的外泌体制备测试。第一批次使用无血清无血替培养基工艺在Ad60 FBR BT-2中细胞共培养九天，在D3、D5、D7及D9进行了四次的外泌体收获，每次收获体积为2.5 L（图2，a），外泌体单产为1×10¹⁰ particles/mL左右。

图1：CEL-G^® Culture Ad60（左）和CelGrid™ Culture Quadra（右） 

为了进一步提高外泌体的单位产量，第二批次使用同类型的UC-MSCs细胞和培养基在CelGrid™ Quadra中进行工艺优化开发，首先是对细胞的接种密度进行测试，其次是在我们之前的研究中发现提高培养时罐内培养基线速度可显著提高293T细胞外泌体产量（相关研究链接见文末），因此本次实验也同步进行了培养线速度的验证。

实验设备：CelGrid™ Culture Quadra微型固定床生物反应器

固定床膜面积：0.2 m² ×3

细胞类型：UC-MSCs

培养基：MSC 无血清培养基（无血替）

细胞接种密度：低密度组0.7 cells/cm²、高密度组2×10⁴ cells/cm²

搅拌主机转速和线速度：1000rpm（1.2cm/s）、1200rpm（2.2cm/s）

培养时间：9 days（Day3、5、7、9收获上清）

使用CelGrid™ Culture Quadra微型生物反应器进行外泌体培养工艺优化研究的培养过程中同样进行了四次的外泌体上清液收获，每次收获量为170ml（图2，b）。检测发现CelGrid^TM中细胞生长代谢情况与Ad60 FBR趋势相同（图2，c/d/e），通过本批次参数优化测试发现相较于低密度UC-MSCs细胞接种，提高接种密度可提高外泌体产出，数据分析发现外泌体总量提升了58.8%，而高密度加提高线速度（线速度在培养第5天后提升）可进一步提高培养后期的细胞密度，统计平均密度达到了6.5×10⁴cells/cm²，且EOPC在膜内分布均匀（图2，f/g），外泌体总量提升到了62.2%。上述结果表明，经过CelGrid™测试优化能够获得外泌体高产量的制备工艺数据，可为后续外泌体生产规模放大提供工艺参数支撑。

图2：UCMSCs细胞经CelGrid™工艺优化测试，外泌体浓度显著提高

研究发现经CelGrid^TM优化测试后的外泌体生产策略较优化前产量能够明显提升，提升量高达62.2%。证明设备具有明显的3D培养应用优势，能够在培养工艺摸索中快速发挥Scale-down模型作用，并可将工艺参数同比应用到同等设计原理的AD60 FBR和AD600 FBR中，满足中试以及商业化规模的产物制备。同时其产出的高产量外泌体产物可以在特定条件下快速的实现小规模个性化生产需求，实现定制化生产流程。