根据动物细胞的类型，可采用贴壁培养、悬浮培养和固定化培养等三种培养方法进行大规模培养。
一、动物细胞生长特性及培养温度
1.细胞生长缓慢，易污染，培养需用抗生素
2.细胞大，无细胞壁，机械强度低，环境适应性差
3.需氧少，不耐受强力通风与搅拌
4.群体生长效应，贴壁生长（锚地依赖性）
5.培养过程产品分布细胞内外，成本高
6.原代培养细胞一般繁殖50代即退化死亡
     依据在体外培养时对生长基质依赖性差异，动物细胞可分为两类：
●贴壁依赖型细胞：需要附着于带适量电荷的固体或半固体表面才能生长，大多数动物细胞，包括非淋巴组织细胞和许多异倍体细胞均属于这一类。
●非贴壁依赖型细胞：无需附着于固相表面即可生长，包括血液、淋巴组织细胞、许多肿瘤细胞及某些转化细胞。
     培养细胞的最适温度相当于各种细胞或组织取材机体的正常温度。人和哺乳动物细胞培养的最适温度为35~37℃。偏离这一温度，细胞正常的代谢和生长将会受到影响，甚至死亡。总的来说，培养细胞对低温的耐力比高温高。温度不超过39℃时，细胞代谢强度与温度成正比；细胞培养置于39~40℃环境中1h，即受到一定损伤，但仍能恢复；当温度达43℃以上时，许多细胞将死亡。当温度下降到30~20℃时，细胞代谢降低，因而与培养基之间物质交换减少。首先看到的是细胞形态学的改变以及细胞从基质上脱落下来。当培养物恢复到初始的培养温度时，它们原有的形态和代谢也随之恢复到原有水平。
二、贴壁培养（attachment culture）是指细胞贴附在一定的固相表面进行的培养。
1.生长特性：贴壁依赖型细胞在培养时要贴附于培养（瓶）器皿壁上，细胞一经贴壁就迅速铺展，然后开始有丝分裂，并很快进入对数生长期。一般数天后就铺满培养表面，并形成致密的细胞单层。
2.贴壁培养的优点：
●容易更换培养液；细胞紧密黏附于固相表面，可直接倾去旧培养液，清洗后直接加入新培养液。
●容易采用灌注培养，从而达到提高细胞密度的目的；因细胞固定表面，不需过滤系统。
●当细胞贴壁于生长基质时，很多细胞将更有效的表达一种产品。
●同一设备可采用不同的培养液/细胞的比例。
●适用于所有类型细胞。
3.贴壁培养的缺点：与悬浮培养法相比
●扩大培养比较困难，投资大；
●占地面积大；
●不能有效监测细胞的生长；
4.细胞贴壁的表面：要求具有净阳电荷和高度表面活性。对微载体而言还要求具一定电荷密度；若为有机物表面，必须具有亲水性，并带阳电荷。
5.贴壁培养系统：主要有转瓶、中空纤维、玻璃珠、微载体系统等。
●转瓶培养系统：培养贴壁依赖型细胞最初采用转瓶系统培养。转瓶培养一般用于小量培养到大规模培养的过渡阶段，或作为生物反应器接种细胞准备的一条途径。细胞接种在旋转的圆筒形培养器-转瓶中，培养过程中转瓶不断旋转，使细胞交替接触培养液和空气，从而提供较好的传质和传热条件。
    转瓶培养具有结构简单，投资少，技术成熟，重复性好，放大只需简单的增加转瓶数量等优点。但也有其缺点：劳动强度大，占地空间大，单位体积提供细胞生长的表面积小，细胞生长密度低，培养时监测和控制环境条件受到限制等。现在使用的转瓶培养系统包括二氧化碳培养箱和转瓶机两类。

●反应器贴壁培养：此种培养方式中，细胞贴附于固定的表面生长，不因为搅拌而跟随培养液一起流动，因此比较容易更换培养液，不需要特殊的分离细胞和培养液的设备，可以采用灌流培养获得高细胞密度，能有效地获得一种产品；但扩大规模较难，不能直接监控细胞的生长情况，故多用于制备用量较小、价值高的生物药品。
     CelliGen、CelliGen PlusTM和Bioflo3000反应器是常用的贴壁培养式生物反应器，用于细胞贴壁培养时可用篮式搅拌系统和圆盘状载体。此载体是直径6毫米无纺聚酯纤维圆片，具很高表面积与体积比（1200cm²/g），利于获得高细胞密度。篮式搅拌系统和载体培养是目前贴壁细胞培养使用最多方式，用于杂交瘤细胞、Hela细胞、293细胞、CHO细胞及其它细胞培养。此种方式培养细胞，细胞接种后贴壁快。

三、悬浮培养（suspension culture）：是指细胞在反应器中自由悬浮生长的过程。主要用于非贴壁依赖型细胞培养，如杂交瘤细胞等；是在微生物发酵的基础上发通起来的。
      无血清悬浮培养是用已知人源或动物来源的蛋白或激素代替动物血清的一种细胞培养方式，它能减少后期纯化工作，提高产品质量，正逐渐成为动物细胞大规模培养的研究新方向。
四、固定化培养（immobilization culture）：是将动物细胞与水不溶性载体结合起来，再进行培养。上述两大类细胞都适用，具有细胞生长密度高，抗剪切力和抗污染能力强等优点，细胞易于产物分开，有利于产物分离纯化。制备方法很多，包括吸附法、共价贴附法、离子/共价交联法、包埋法、微囊法等。
1.吸附法:用固体吸附剂将细胞吸附在其表面而使细胞固定化的方法称为吸附法（adhesion）。操作操简便、条件温和、是动物细胞固定化中最早研究使用的方法。缺点是：载体的负荷能力低，细胞易脱落。微载体培养和中空纤维培养是该方法的代表，稍后专门介绍。
2.共价贴附法:利用共价键将动物细胞与固相载体结合的固定化方法称为共价贴附法（attachment by covalent bonding）。此法可减少细胞的泄漏，但须引入化学试剂，对细胞活性有影响，且因贴附而导致扩散限制小，细胞得不到保护。
3. 离子/共价交联法:双功能试剂处理细胞悬浮液，会在细胞间形成桥而絮结产生交交联作用，此固定化细胞方法称为离子/共价交联法（cross-linking by covalent bonding）。交联试剂会使一些细胞死亡，也会产生扩散限制。
4.包埋法:将细胞包埋在多孔载体内部制成固定化细胞的方法称为包埋法（entrapment）。优点是：步骤简便、条件温和、负荷量大、细胞泄漏少，抗机械剪切。缺点是：扩散限制，并非所有细胞都处于最佳基质浓度，且大分子基质不能渗透到高聚物网络内部。一般适用于非贴壁依赖型细胞的固定化，常用载体为多孔凝胶，如琼脂糖凝胶、海藻酸钙凝胶和血纤维蛋白。
5.微囊法（microencapsulation）:是用一层亲水的半透膜将细胞包围在珠状的微囊里，细胞不能逸出，但小分子物质及营养物质可自由出入半透膜；囊内是种微小培养环境，与液体培养相似，能保护细胞少受损伤，故细胞生长好、密度高。微囊直径控制在200-400μm为宜。制备中应注意：
●温和、快速、不损伤细胞，尽量在液体和生理条件下操作；
●所用试剂和膜材料对细胞无毒害；
●膜的孔径可控制，必须使营养物和代谢物自由通过；
●膜应有足够机械强度抵抗培养中搅拌。

五、抗凋亡策略在细胞大规模培养中的应用
      生物反应器动物细胞大规模生产过程中，细胞凋亡在细胞死亡中占主要部分。最近研究显示在大规模培养生物反应器中细胞的死亡中80%是凋亡所导致,而不是以前所认为的坏死。而在大规模细胞培养中，细胞死亡是维持细胞高活性和高密度的最大障碍。理论上讲，防止或延长细胞死亡，可以极大提高生物反应器生产重组蛋白的产量。
     细胞凋亡由一系列基因精确地调控，是多细胞生物发育和维持稳态所必需的生理现象。已知凋亡的最终执行者是Caspase家族，它们均为半胱氨酸蛋白酶，各识别一个4氨基酸序列，并在识别序列C端天冬氨酸残基处将底物切断。Caspase含有可被自身识别的序列，可以切割活化自身而导致信号放大，并作用于下游Caspase成员，从而形成Caspase家族的级联放大，最终作用于效应蛋白，引起细胞凋亡。
      所以在大规模培养时干扰细胞在培养中凋亡的发生，提高细胞特异性抵制遇到压力而引起凋亡的能力，有利于提高细胞的培养密度、延长细胞的培养周期，从而提高目标产品的产量2-3倍。
1.营养物质抗凋亡
     在常规生物反应器构造中，营养耗竭或缺乏培养基中特殊的生长因子则引起凋亡，例如血清，糖或特殊氨基酸的耗尽。培养基中添加氨基酸或其它关键营养可抑制凋亡、延长培养时间从而提高产品的生产。大规模培养中细胞凋亡主要由于营养物质的耗竭或代谢产物的堆积引起，如谷氨酰胺的耗竭是最常见的凋亡原因，而且凋亡一旦发生，补加谷氨酰胺已不能逆转凋亡。另外，动物细胞在无血清、无蛋白培养基中进行培养时，细胞变得更为脆弱，更容易发生凋亡。
2.基因抗凋亡
     与凋亡相关的一系列基因产物可对其进行正、负向的调控，因此可通过导入相应基因来调节细胞凋亡的机制。Bcl-2基因是目前最为有效的抗凋亡基因，在多种细胞系中均表现出很强的抗凋亡活性。

3.化学方法抗凋亡
    凋亡发生时细胞许多部位发生生化物质的改变，有些变化如改变细胞氧化还原条件产生活性氧在凋亡信号阶段发生，其它的如破坏线粒体膜电位、激活caspase则发生在凋亡效应阶段，这在绝大多数细胞死亡中是相同的。因此,阻止这些生化物质的改变可能阻止或至少延迟细胞凋亡的发生，运用化学物质可抑制信号效应阶段的发生，被认为是抗调亡策略之一。

植物细胞培养技术就是为了某种目的而在细胞水平上对离体植物细胞或原生质体进行的一系列生物工艺学操作。它包括分离、培养、再生以及一系列相关的操作。就有用化合物的生产来说，它主要是指在无菌条件下通过培养植物细胞生产有用化合物的过程。

一、植物细胞培养的特性
（1）植物细胞较微生物细胞大得多，有纤维素细胞壁．细胞耐拉不耐扭，抵抗剪切力差；
（2）培养过程生长速度缓慢，易受微生物污染，需用抗生素；
（3）细胞生长的中期及对数期．易凝聚为直径达350JJm一400Pm的团块，悬浮培养较难；
（4）培养时需供氧，培养液粘度大：
（5）具有群体效应；
（6） 因为有细胞壁, 培养细胞产物滞留于细胞内，产量较低；
（7）细胞培养过程有结构与功能全能性,因而易分化,从而导致目的产物低于原植物体内浓度；
（8） 悬浮培养中要求有一定的细胞浓度，否则不生长（25000~50000个/ML）。

二、植物细胞培养需要解决的问题
（1）氧和二氧化碳的控制，过多氧过少氧均不利于生长；
（2）营养物的供应；
（3）细胞密度过高引起细胞团聚甚至分化
（4）培养过程中细胞的分化的防止，
（5）细胞取得中微生物的去除；
（6）细胞壁脆性的存在要求培养体系剪切力要小；

三、培养系统
1、悬浮培养系统
A、 械搅拌式培养系统
       机械搅拌式生物反应器通常是根据植物细胞的特性在微生物发酵罐的基础上作如下改进：
（1）搅拌装置要减少剪切，一般改叶轮式为螺旋式
（2）因为植物细胞生长周期长，需要随时补充水分和营养，因此必须设计加液装置；
（3）由于植物细胞的生理活动需要新鲜空气，且细胞代谢也可能产生有害气体，所以必须设计通气装置；
（4）便于取样观察，一般还设计有取样口。

B、 气压搅拌式培养系统
     考虑到机械搅拌式反应器的剪切作用难以避免，同时搅拌器转动的中轴往往是容易使培养物污染的部位，因此，发展出空气提升式生物反应器，但其缺点是搅拌不均匀。

C、旋转式培养系统
      一般用于产品中试或某些必需裂解细胞才能获得目的产物的培养，其优点是控制精确，处理灵活，缺点是培养体积较小。

2、固定化培养系统
      在许多愈伤组织和悬浮培养体系中,发现母体植物的细胞不产生次级代谢产物。但是,当发生分化,芽/根或植物胚胎器官组织均可开始分化生产同样的次级代谢产物。
 细胞固定化培养技术按照其支持物不同可以分为两大类：
 包埋式固定化培养系统：支持物多采用琼脂、琼脂糖、藻酸盐b、聚丙烯酰胺等；
 附着式固定化培养系统：支持物采用尼龙网、聚氨酯泡沫、中空纤维等材料。
（1） 平床培养系统。
     本系统由培养、液罐和动泵等构成。新鲜的细胞被固定在床底部由聚屏烯等材料编织成的无菌平垫上。无菌液罐被紧固定在培养床的上方，通过管道向下滴注培养液。培养床上的营养液再通过动泵循环送回中，本系统设备较简单，比悬浮培养体系能更有效地合成次生物质。不过它占地面积大，累积次生代谢物较多的滴液区所占比例不高；而且在这密封的体系中氧气的供应时常成为限制因子，经常还得附加提供无菌空气的设备。
（2）立柱培养系统
      本方法将植物细胞与琼脂或褐藻酸钠混合，制成一个个1-2 cm3的细胞团块，并将它们集中于无菌立柱中。这样，下滴的营养液流经大部分细胞，亦即"滴液区"比例大大提高，次生物质的合成大为增强，同时占地面积大为减小。
这一技术的优点在于：
      细胞位置的固定使其所处的环境类似于在植物体中所处的状态，相互间接触密切，可以形成一定的理化梯度，有利于次生产物的合成；
      由于细胞固定在支持物上，培养基可以不断更换，可以从培养基中提取产物，免除了培养基中因含有过多的初生产物对细胞代谢的反馈抑制，也由于细胞留在反应器中，新的培养基可以再次利用这些细胞生产初生产物，从而节省了生产细胞所付出的时间和费用；
      正是由于细胞固定在一定的介质中，并可以从培养基中不断提取产物，因此，它可以进行连续生产。可以较容易地控制培养系统的理化环境，从而可以研究特定的代谢途径，并便于调节。
 

植物细胞固定化培养时必须考虑以下几个问题：
 ① 所选用的植物细胞的次生代谢产物的产量是否很高，细胞生长速度是否较慢并能维持较长时间的生活能力；
 ② 所选用的固定支持物对细胞的存活是否有影响，对产物的合成是否有阻碍；
 ③ 终产物是否能释放到培养基中，如果产物不释放到培养基中，是否能采用物理(电击)或化学(离子渗透法)方法使其释放而又不影响细胞生活力。
四、植物细胞规模培养技术要点
1.细胞系的建立和选择
2.优良细胞系的增殖培养
3.大规模培养体系的建立
      一步法逐级放大：对于细胞生长与目的产物合成同步的类型，一般采用此方法建立大规模培养系统。
      两步法：用于目的产物合成在细胞生长发育到一定时期进行，细胞生长和产物合成需要不同的培养基的类型。先在细胞生长培养基中培养大批量细胞，当细胞生长至合成产物的阶段后，再将其转入到产物合成培养基中培养。
      如果采用固相培养方式生产次生产物，一般均需采用两步法建立体系。

五．植物细胞规模化培养中的有关工程技术问题
1．悬浮培养系统必须适应植物细胞特性
2．植物细胞培养液的流变特性
3．植物细胞培养过程中的气体调节
4．泡沫和表面粘附性
5、剪切力对植物细胞的影响