转瓶机（Roller Bottle Incubator 或 Roller Bottle Machine）是一种实验室和工业用设备，用于细胞培养、微生物培养和生物制品的生产。转瓶机通过旋转培养瓶（通常是圆柱形玻璃或塑料瓶）来提供细胞或微生物生长所需的均匀营养和氧气供应，广泛应用于生物制药、医学研究、疫苗生产、单克隆抗体制备以及生物制剂的规模化培养中。
一、转瓶机的工作原理
转瓶机的工作原理是通过旋转机构将培养瓶以一定的速度和角度缓慢旋转，使得培养液在瓶内不断翻动，增加培养液与空气的接触面积和氧气交换效率，从而为细胞或微生物提供稳定、均匀的生长环境。
1.1 旋转运动
旋转方式：转瓶机通常以水平或倾斜的方式固定培养瓶，通过电机驱动转轴或滚轮装置，保持培养瓶的连续旋转。旋转速度通常可以根据实验要求进行调节，常见的速度范围在0.5至10转每分钟（RPM）。
均匀混合：旋转过程中，培养液在瓶内不断翻动，这种动态环境有助于培养基中的营养物质均匀分布，防止细胞沉淀或贴壁，从而提高细胞生长和增殖的效率。
1.2 气液交换
提高氧气供应：转瓶机的旋转运动增加了培养液与气相的接触面积，促进了气液界面的氧气交换，使得培养瓶内的细胞或微生物能够获得充足的氧气供应。
减少局部缺氧：连续旋转避免了培养瓶内部的营养液长时间静止，有效减少了局部的缺氧现象。
二、转瓶机的类型和特点
根据不同的应用需求和结构设计，转瓶机可以分为以下几种类型：
2.1 实验室用转瓶机
特点：
体积小巧，设计简便，适用于实验室小规模细胞培养或生物制剂生产。
通常支持多种培养瓶规格（如250 mL、500 mL、1000 mL等），灵活性高。
配有调速器和温控装置，适应不同的实验条件。
可用于病毒、疫苗、单克隆抗体、蛋白质及其他生物制品的研究和开发。
2.2 工业用转瓶机
特点：
结构坚固耐用，能够容纳大量培养瓶，适合大规模生产。
设计为多层、多轴式，可同时旋转几十至几百个培养瓶，显著提高产量。
通常配备自动化控制系统，包括旋转速度、温度、湿度和二氧化碳浓度的调节。
适用于大规模生物制品的工业化生产，如疫苗、重组蛋白、抗体药物等。
2.3 高通量转瓶机
特点：
设计紧凑，集成度高，支持高通量的细胞培养实验。
通常配置多条旋转轨道或模块化设计，可同时处理多个培养瓶或容器，适合大规模实验筛选和生产。
集成了先进的监控和数据记录系统，能够实时监测培养条件。
三、转瓶机的应用领域
转瓶机广泛应用于多个生物医学和生物技术领域，尤其是在需要大规模细胞培养和生物制品生产的场景中。
3.1 生物制药和疫苗生产
单克隆抗体制备：转瓶机常用于生产单克隆抗体，因其能提供大规模、高密度细胞培养所需的均匀环境，确保细胞增殖和抗体分泌的稳定性。
疫苗生产：在病毒疫苗的生产过程中，转瓶机可用于大量哺乳动物细胞（如Vero细胞、MDCK细胞等）的培养，为病毒的增殖和收集提供载体。
蛋白质生产：用于生产重组蛋白、治疗性蛋白质和其他生物制剂，确保产品质量和产量。
3.2 医学研究
细胞培养和基因研究：在基因研究、细胞分化和增殖研究中，转瓶机用于培养大量细胞样本，为实验提供充足的细胞数量。
组织工程：在组织工程研究中，用于培养干细胞或其他细胞，以研究组织生长、修复和再生。
3.3 诊断试剂和生物制品开发
诊断试剂生产：用于生产诊断用抗体、抗原和其他生物制品。
生物传感器开发：用于生物传感器组件的制造和培养。
四、选择转瓶机的关键因素
选择适合的转瓶机需要综合考虑以下几个关键因素：
4.1 产量和规模
实验室规模 vs. 工业规模：根据实验需求或生产规模选择不同类型的转瓶机。实验室转瓶机适用于小规模实验和研究，而工业用转瓶机则适用于大规模生产。
瓶子的容积和数量：根据具体的培养需求选择适合的培养瓶规格和数量。多层、多轴设计的工业转瓶机通常能容纳更多的培养瓶，适合高产量需求。
4.2 控制系统和参数调节
速度和角度调节：选择具有可调旋转速度和角度的转瓶机，以适应不同类型细胞或微生物的培养要求。
环境控制能力：根据实验或生产需求，选择具备温度、湿度、CO₂浓度调节功能的转瓶机，确保稳定的培养条件。
自动化和数据监控：现代转瓶机常配备自动化控制系统和数据监控功能，有助于提高生产效率和产品质量。
4.3 设备材质和设计
耐用性和易清洁性：选择材质耐腐蚀、耐高温且易于清洁和消毒的转瓶机，确保长期稳定运行，减少污染风险。
空间占用和布局设计：考虑设备的尺寸和实验室或生产车间的空间布局，选择合适尺寸的转瓶机。
4.4 成本和预算
设备成本：根据预算选择合适的转瓶机，实验室用转瓶机成本较低，而工业用设备通常成本较高。
运行成本：考虑电力消耗、维护费用和设备寿命，选择经济高效的转瓶机。
五、使用转瓶机的注意事项
培养瓶的选择：根据所需培养的细胞类型和实验目的，选择合适材质和尺寸的培养瓶。玻璃瓶透明性好，便于观察细胞生长状况；塑料瓶轻便，适合大规模操作。
消毒和灭菌：在使用前，应对转瓶机和培养瓶进行彻底清洗和灭菌，以防止细菌或真菌污染。
参数设置：根据培养要求设定合适的旋转速度、温度和湿度等参数，并定期检查和调整，确保稳定的培养条件。
安全操作：转瓶机在运行过程中应避免将手或其他物品放入旋转区域，防止意外伤害。
定期维护：定期检查电机、传动装置和控制系统，确保设备正常运行，及时清理培养瓶上的污染物，延长设备寿命。
六、总结
转瓶机是细胞培养和生物制品生产中常用的设备，其通过持续旋转培养瓶提供均匀的培养环境，有效促进细胞或微生物的生长和增殖。选择适合的转瓶机需要考虑产量、规模、控制系统、设备材质以及成本等因素。合理使用和维护转瓶机，能够显著提高生物制品生产的效率和质量，为生物医药、疫苗开发、医学研究等领域提供重要支持。
