对于细胞培养来说，灌流工艺是指在细胞增长和产物形成过程中，不断向生物反应器加入新的培养基，同时用细胞分离设备以相同速度将培养液和产物收获，因此可以在细胞培养过程中不断去除细胞碎片和副产物，降低细胞死亡后释放的各种酶类可能对产物的影响。同时由于连续不断的补加新鲜培养基而提供一个较恒定的培养环境，因此可获得较高的单位体积产率和细胞密度。灌流培养的显著优势在于蛋白可以随着收获液及时地被分离出，蛋白在反应器内停留时间短，较少受到培养体系内各种水解酶的降解作用，有利于蛋白质量的提高。相比于补料批次培养，灌流培养的高细胞密度、高细胞活率、高产量的特点使其能够凭借小型生物反应器规模达到补料批次培养大规模生产所得的蛋白量，实现了培养规模小型化，一定程度上节约了成本，增加了操作的灵活度。

在灌流工艺中，通过移除耗竭的培养液并补充新鲜的培养基从而实现培养基的连续更新，而细胞被细胞分离设备截留在生物反应器内。

目前，用于灌流培养的细胞截留系统主要有以下几种：基于中空纤维柱截留原理而设计的交替式切向流（Alternating Tangential Flow, ATF）系统中的中空纤维柱通过一根管道与反应器相连，通过高压空气泵入与真空泵抽负压的反复交替切换带动硅胶隔膜泵运动，使得细胞培养液通过中空纤维柱进出反应器。

灌流工艺

BioSep是专为高密度灌流培养而设计的细胞截留系统。应用高频共振超声波分离细胞的方法，具备所有传统分离设备的优势，避免了传统方法的固有问题和局限性。BioSep基于声学共振技术设计，是真正无污染无堵塞问题的截留系统。BioSep可用于R&D的研究（1L/天），也可以用于过程开发和生产（1000L/天）。

切向流过滤（TFF）：在切向流过滤中，细胞液通过蠕动泵作用形成一个连续的环形流动方向，进入纤维膜后，废液会通过膜排出体系之外，细胞会随着环路重新回到培养体系之内。

实际操作灌流工艺时，补加到生物反应器内的新鲜料液（包括培养基、添加物、碱等）应与从反应器内移除的培养液相当，生物反应器工作体积可使用天平进行测量。

常用的灌流方法有以下几种：

一：根据灌流速率，以设定的收获速率泵出上清液，同时通过反馈控制自动补加新鲜培养基以维持培养体积恒定。

二：新鲜培养基也可按设定的速率补加，而上清液根据培养液水平，自动泵出。当然在仪器故障时，前者可能导致生物反应器工作体积减少以至排空，后者可导致生物反应器溢出。当发生该类情况时，V-Control通过罐重天平的反馈，罐重低于或高于操作员预先设定的报警值，将及时发出报警提醒操作员。

三：在无反馈控制下，使用校准泵进行补料和收获，但这种方法需要较多的手动监测和检查，以避免反应器内体积的变化，所以这种方法不适用于生产工艺。

1 turn-key solution: V-Control

V-Control利用两个外置的蠕动泵和天平，通过系统实时监控调节补料和收获。按给定的速率补加新鲜培养基，而耗竭培养基根据浮动的反应器重量变化，自动泵出。值得注意的是，即使使用*相同的泵，也不一定能提供*一致、精确的流速，而且长时间运行后出现的泵管老化现象会加剧这种情况。V-Control的FEED模式可以有效改善这种情况，通过在设定的时间间隔(e.g.0.5hour)计算培养基天平重量的变化，并与给定速率进行比较，自动调整补料泵速，减少泵及泵管带来的误差，精准控制灌流培养液的流量。另外收获泵与罐重关联，根据浮动的反应器重量反馈，通过PID的调控持续调整收获泵的速度，控制流出的培养液流量，将罐内培养液保持在设定值，提供恒定的培养环境。

V-Control操作界面

由Applikon和Emerson联合开发的V-Control适用于灌流工艺，也可应用于其他工艺。开放的软件架构实现功能定制，无缝技术转移和可放大的工艺数据。适用于实验室到生产的反应器以及与信息系统的高度整合。