判断细胞工厂中的培养基是否营养耗尽，主要通过观察培养基的物理化学变化、细胞生长状态以及关键代谢物浓度来综合评估。由于细胞工厂是封闭式多层系统，无法直接取样观察，因此需要依赖一些间接但可靠的指标。

细胞工厂

以下是主要的判断方法和操作建议：

一、核心观察指标（无需开盖）

培养基颜色变化（最常用、最直观的指标）

正常：含有酚红的培养基呈桃红色或橙红色，表明pH值在7.2-7.4左右。

营养耗尽/代谢旺盛：细胞代谢产生大量乳酸和CO₂，导致培养基酸化，颜色逐渐变为亮黄色或橙黄色。这是一个强烈的信号，表明营养物质（特别是葡萄糖）已被大量消耗，代谢废物积累。

注意：颜色变化速度因细胞类型、密度和代谢率而异。高密度培养时，颜色可能在1-3天内明显变黄。

细胞生长状态分析

生长曲线停滞：如果已知细胞正常的对数生长期，但细胞数量不再显著增加，可能意味着营养支持不足。

形态变化：通过显微镜观察（如果细胞工厂有观察窗或采用可观察的型号），营养不足的细胞可能会变得皱缩、间隙增大、透明度降低（折光性变强），甚至从壁上脱落（对于贴壁细胞）。

5层细胞工厂

二、关键检测指标（更精确，可能需要取样或使用传感器）

关键代谢物浓度

葡萄糖和乳酸：这是判断营养消耗的黄金标准。可以通过无菌连接取样管或使用在线/离线生化分析仪检测。

葡萄糖浓度显著降低（例如，低于初始浓度的20-30%）是营养耗尽的直接证据。

乳酸浓度持续升高（例如，高于4-5 g/L）表明细胞处于高糖酵解状态，伴随培养基酸化，也提示需要换液。

谷氨酰胺等氨基酸：对于依赖谷氨酰胺的细胞，其耗尽也会限制生长。

pH值监测

除了看颜色，使用内置pH探头（如果系统支持）可以更精确地监测pH下降趋势。pH持续快速下降是代谢旺盛和营养消耗的标志。

细胞工厂系统

三、操作建议与流程

建立基线：在开始大规模培养前，先用小规模实验（如T瓶）确定您特定细胞株在生长过程中的葡萄糖消耗速率、乳酸产生速率和pH下降速度。这将帮助您预测5层细胞工厂的换液时间。

制定计划：不要等到培养基完全变黄或细胞状态明显变差时才行动。对于大多数培养，建议在培养基颜色变为浅橙色时，或者根据预实验数据在葡萄糖消耗到临界点前，就计划进行换液或补料。

安全取样：如果必须取样检测，务必在超净工作台中严格无菌操作，使用专用的取样口或连接无菌注射器，以最大程度降低污染风险。

最实用的日常判断方法是：密切观察培养基颜色从桃红向黄色的转变，并结合显微镜下细胞形态和生长速度进行综合判断。​ 当培养基明显变黄、细胞生长进入平台期或形态开始变差时，通常意味着营养已基本耗尽，需要立即更换新鲜培养基。对于工艺优化或生产，强烈建议引入葡萄糖/乳酸检测作为客观量化指标，从而建立更精确、可重复的换液或补料策略。