页边距:±:2.65厘米；下：2・5厘米；左、右：2・47厘米；装订线：0厘米：页眉：1.9厘米；页脚：2.2厘米应用于：整篇文档；纸型：A4：版式：新建页；奇偶页不同和首页不同都打“V”文档网格：(指定行网络和字符网络)每行:44个字符；每页:42行；栏数：1：应用于：整篇文档第17卷第1期高校化学工程学报No.lVbl.172003年2月JournalofChemicalEngineeringofChineseUniversitiesFeb.2003文章编号：1003-9015(2003)01-剪切应力对红豆杉细胞悬浮培养的影响及CFD模拟研究商桂敏，施中东，未作君，元英进(天津大学化工学院制药工程系，天津300072)摘要：在同轴圆筒装置的均匀剪切场中研究了不同剪切应力(0.16,0.46,0.78Pa)对悬浮培养的南方红豆杉细胞生理的短期影响。结果表明剪切应力为0」6~0.46Pa时,有利于细胞的生长和初生代谢;剪切应力为0.46~0.78Pa时,有利于细胞的次生代谢；另一方面利用计算流体力学(CFD)对20L生物搅拌釜(45。-斜向上桨(45--PBT)，桨距为(l/3)T的流场进行了三维模拟，获得搅拌釜内部的剪切场。结果表明搅拌釜内剪切应力分布极不均匀，且主耍集中在搅挣桨区和尾流区,约为主流区和挡板区值的3~5借，有时甚至高达7倍。通过将实验结果和CFD模拟相结合，预测了20L生物搅拌釜剪切应力对南方红豆杉细胞生理的影响。表明当搅拌转速小于150r.min-*时,搅拌釜内相应的剪切应力冇利于细胞的生长和初生代谢：而当搅拌转速大于200r-min-1时，则不宜于南方红豆杉细胞的培养。关键词：计算流体力学(CFD);剪切应力；植物细胞悬浮培养；均匀剪切场中图分类号：Q8I3.11文献标识码：A(本刊刊出的文章均标识为A)EffectsofShearStressonSuspensionCulturesofT.chinensisvar.maireiCellsanditsCFDSimulationSHANGGui-niin,SHIZhong-dong,WEIZuo-jun,YUANYing-jin(DepartmentofPharmaceuticalEngineering,SchoolofChemicalEngineeringandTechnology,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Auniformshearstressfieldwasgeneratedbyusingaco-axialcylinderapparatustostudytheshort-periodeffectsofshearstress(r=0.16,0.46,0.78Pa)onlheTaxuscellsphysiology.Resultsshowedthatthecellsgrewwellandtheprimarymetabolismwasvigorouswhen0.16Pa<r<0.46Pa,andthatlhecellshadthetendencytoaccumulatemoresecondarymetaboliteswhen0.46Pa<r<0.78Pa.Meanwhile,a3-DCFDsimulationofthehydrodynamicscharacteristicsina20Limpellerstirredbioreactor(45°-upwardPitched-Blade-Turbine,(1/3)Toftheoff-bottomclearanee)wasconductedtoobtaintheshearstressfieldinsidethereactor.Itcouldbeseenthatthestrengthoftheshearstresswasinhomogeneousandmainlyconcenlraledintheimpellersweptandwakeflowregions,whichwasmorethan7timeshigherthanthatinthebulkandbaffleregions.BycombiningtheexperimentalresultsandCFDsimulations,theeffectsoftheshearstressonTaxuscellsculturedinimpeller-sliiTedreactorswerepredicted・Resultsshowedthatlheimpelleragitatingspeedlessthan150r-min"1isbeneficialtocellgrowthandprimarymetabolism.Whereaswhentheagitatingspeedishigherthan200r-min"1,themagnitudeoftheaverageshearstressinthereactorwillbetoobigandbecomeunsuitabletocellculture.Keywords:computationalfluiddynamics(CFD);shearstress;suspensionculturesofplantcells;uniformshearstressfield1前言收稿日期：2001-12-27;修订日期:2002-074)8«基金项目：国家自然科学基金(20176038)作者简介：商杜敏(1979・).女•山东德州人.天津大学聊士生。通讯联系人：元英进：E-mail:yjyuan@public.tpt.tj.cn植物细胞悬浮培养在一些小型的反应器中已经取得了成功，但是在较人的生物搅拌釜中仍然很难形成突破，一个重耍的问题就是搅拌釜内搅拌与通气产生的剪切应力对桥物细胞的生长和代谢有显著的影响。剪切应力有两方面的影响：一方面表现为积极影响，如增加透气、保持良好的混合状态和细胞分散性山。在适合条件下，可以提高细胞产率和增加次生代谢产物产量。而多数情况下则呆现负作舟，造成植...