细胞的体外培养技术，即在保证获得了纯度高、活性好的目的细胞之后，便需要对离体细胞在体外模拟体内环境，给予充足的营养，提供无菌、适宜的温度和pH的培养环境，使之继续生存、生长、繁殖的一种方法。细胞扩增需要为细胞提供更广阔的生长空间，其主要目的是通过优化培养条件和扩增策略，实现细胞的快速增殖并保持其生物学特性和稳定性。
随着生物技术的发展，目前使用的培养皿和培养瓶已经不能满足临床或者工业终端对细胞量和其分泌物的需求。为了满足批量生产的需求，以及进行良好的生产和质量控制，大量的细胞培养技术被开发。大规模体外培养技术培养哺乳类动物细胞是生产生物制品的有效方法，主要分为贴壁培养、悬浮培养和微载体培养这三种培养方法，具体到使用方法上，包括转瓶培养、细胞工厂和生物反应器。
一、转瓶培养
转瓶培养适用于贴壁细胞和悬浮细胞从小量培养到大规模培养的过渡阶段，它能为细胞提供较大的生长面积。目前有多种体积的转瓶可供悬浮细胞扩大培养。转瓶还适用于贴壁细胞培养，贴壁细胞附着在培养瓶，经转动可使细胞交替接触培养液和空气，有利于细胞营养代谢和细胞呼吸。若需增加细胞产量，除可在增加转瓶的数量和容积外，减少培养瓶直径，可增加比表面积。
转瓶培养具有操作简单，成本低，技术成熟，扩增只需加转瓶数量等优点；还可随时观察监测细胞生长状态；由于单位细胞生长面积的营养量较大，转瓶培养更有利于收集细胞的代谢产物。但是转瓶培养占地空间大，劳动强度大，产率低，细胞生长密度低，瓶间差异较难控制等，因而难以产业化或规模化生产。
图1 大规模悬浮细胞培养
二、细胞工厂
细胞工厂是一种在有限空间内最大限度利用培养表面的细胞培养容器，它能节省空间成本，实现扩大产能的目的。简单来说就是从“平房”迁居“别墅”。该方法单次操作，就可以收获数倍培养面积的细胞。
细胞工厂可适用于细胞与基因治疗和干细胞领域。通常以研发为目的小规模细胞培养，用到的实验器皿是培养皿、培养瓶。如果转向临床实验，比如间充质干细胞相关领域的工艺放大，需要用到细胞工厂。细胞工厂还可用于工厂化大规模细胞培养，例如生产疫苗、单克隆抗体和制药工业，特别适合于贴壁和悬浮细胞培养，包括CHO、Vero、MRC-5，2BS、293T、,L929及人二倍体细胞等。细胞工厂培养受污染风险低，产率高，占用空间小，瓶间差异小，能降低企业的质控成本和下游纯化成本。目前细胞工厂已广泛应用于新冠疫苗、水痘疫苗、口服脊髓灰质炎灭活疫苗等工业化生产。
图2 大规模贴壁细胞培养
三、微载体培养
微载体培养是固定化培养的代表。微载体培养适用于培养各种类型细胞，生产疫苗、蛋白质产品，如293细胞、成肌细胞、Vero细胞、CHO细胞。此方法是将微载体添加到培养液中作为载体，使细胞在微载体表面附着生长，同时加以搅拌使细胞始终保持悬浮状态。微载体培养充分结合了贴壁培养和悬浮培养各自的优势，使得贴壁细胞也能在悬浮状态下实现扩大培养。
微载体细胞培养技术主要应用于生物反应器，该方法简化了细胞生长各种环境因素的检测和控制，重现性好，可用简单的显微镜观察细胞在微珠表面的生长情况，且培养基利用率高，增加了比表面积，能大大提高细胞产率而无需凭借大容量的设备，节省了占地面积和空间，降低成本。
图3 Cytodex 1 Gamma 微载体（无菌、干粉）
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