細胞灌注培養的生物反應器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種細胞灌注培養的生物反應器，包括培養罐、電機、旋轉截留裝置、空心軸、抽液管和通氣管，空心軸與培養罐頂蓋密封安裝固定，旋轉截留裝置包括外轉子、內轉子、濾網和底板，外轉子和內轉子分別安裝于培養罐頂蓋的外部和內部，外轉子通過磁力耦合作用帶動內轉子旋轉，底板固定在空心軸的底部，底板與內轉子通過濾網連接，濾網高出培養基液面，空心軸內設抽液腔，抽液腔與空心軸空腔隔絕、通過抽液孔與培養罐連通，抽液管設于空心軸內部、下端口位于抽液腔內，通氣管與空心軸空腔連通，空心軸空腔側壁設有通氣孔。本發明實現在攪拌狀態下能夠同時完成抽出培養基和通氣，不僅能夠截留細胞，而且能夠對氣泡進行隔離并具有消泡的功能。
【專利說明】
細胞灌注培養的生物反應器
技術領域
[0001]本發明涉及一種生物反應器，特別是涉及一種細胞灌注培養的生物反應器。
【背景技術】
[0002]在生物反應器內部對細胞進行有氧呼吸的懸浮灌注培養時，例如貼壁細胞的微載體培養，一方面需要實現部分培養基的抽出以及新鮮培養基的連續灌注，在這一過程中，需要通過細胞截留裝置將培養細胞截留在培養罐內部而不會隨著培養基被抽出，另一方面需要向培養基中通氣保證有氧呼吸，在這一過程中，由于通氣的作用使得培養基中產生氣泡，這些氣泡能夠對培養細胞造成損害，而現有的生物反應器中一般不具有隔離氣泡或者消泡的功能，影響了細胞培養的存活率，降低了細胞產物的產率。
[0003]現有申請號為201120331457.2的實用新型專利，專利名稱為“攪拌、通氣及細胞過濾一體化生物反應器”，公開了一種能夠在攪拌的同時實現抽液、通氣和截留培養細胞的生物反應器，但是這種生物反應器采用了傳統的攪拌軸結構，對于細胞培養存在微生物污染的風險，而且取液管和氣體分布管在反應器頂蓋上分別單獨開口安裝，進一步增加了污染風險。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種細胞灌注培養的生物反應器，不僅能夠在攪拌狀態下同時完成抽出培養基和通氣，截留細胞，而且保證了無菌條件，還能夠對氣泡進行隔離并具有消泡的功能。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種細胞灌注培養的生物反應器，包括培養罐、電機、旋轉截留裝置、空心軸、攪拌槳、抽液管和通氣管，所述空心軸安裝在培養罐的頂蓋中心，所述攪拌槳位于空心軸的底部位置，所述旋轉截留裝置通過電機驅動旋轉，所述空心軸與培養罐頂蓋密封安裝并固定，所述旋轉截留裝置包括外轉子、內轉子、濾網和底板，所述外轉子和內轉子相對配合安裝于培養罐頂蓋的外部和內部，所述外轉子和內轉子相互配合、通過空心軸分別安裝于培養罐頂蓋的外部和內部，所述外轉子通過電機驅動旋轉并通過磁力耦合作用帶動內轉子沿著空心軸旋轉，所述底板可旋轉式固定在空心軸的底部，底板與內轉子之間通過濾網連接形成培養細胞的截留界面，所述濾網高出培養基的液面，所述空心軸內部設有抽液腔，所述抽液腔與空心軸的空腔隔絕、通過若干抽液孔與培養罐連通，所述抽液管設置于空心軸內部、下端口位于抽液腔內部，所述通氣管與空心軸的空腔連通，所述空心軸的空腔側壁設有若干通氣孔。
[0006]作為本發明一種優選的實施方式，所述外轉子和內轉子內部、相對側面對應設有磁鋼。
[0007]作為本發明另一種優選的實施方式，所述攪拌槳安裝在底板上方并隨著旋轉截留裝置轉動。
[0008]作為本發明另一種優選的實施方式，所述濾網的孔徑小于培養基中內容物的大小。
[0009]作為本發明另一種優選的實施方式，所述底板的大小與內轉子的底面相等，所述濾網豎直設置。
[0010]作為本發明另一種優選的實施方式，所述抽液腔設置于空心軸的底部，所述抽液管下端口伸入到抽液腔內部，抽液腔與空心軸的空腔之間通過水平隔板隔絕。
[0011]作為對上述實施方式的進一步改進，所述若干抽液孔沿著抽液腔的側壁周向均勻分布O
[0012]作為對上述實施方式的進一步改進，所述若干通氣孔設置于靠近抽液腔的上方、沿著空心軸空腔側壁的周向均勻分布。
[0013]作為本發明另一種優選的實施方式，所述抽液管從空心軸的頂端穿出。
[0014]作為本發明另一種優選的實施方式，所述通氣管與空心軸的頂端連通。
[0015]有益效果
[0016]本發明的旋轉截留裝置采用磁力耦合的方式進行驅動并沿著空心軸旋轉，帶動攪拌槳對培養基進行攪拌，內轉子、濾網以及底板之間形成了相對的內部空間，空心軸位于該內部空間之中，空心軸與培養罐密封固定不會發生旋轉，保證了密封無菌條件;抽液管設置于空心軸內部進行培養基抽出，通氣管通過空心軸的空腔進行通氣，通氣與培養基抽出過程相互獨立，實現了在旋轉截留裝置旋轉攪拌的狀態下能夠同時進行培養基抽出和通氣；內轉子與底板之間設有用于截留培養細胞的濾網，既可以防止外部培養基中的細胞進入到旋轉截留裝置的內部被抽出，又能夠防止旋轉截留裝置內部產生的氣泡與外部的培養細胞接觸，從而實現氣泡隔離的效果，減少氣泡對于培養細胞的損傷，增加細胞存活率;通氣管通入的氣體從旋轉截留裝置內部進入培養罐，濾網的設置高出于培養基的液面，這種結構設計使得內轉子底面、濾網以及培養基液面之間形成了一個相對封閉的包圍，氣泡進入到旋轉截留裝置的內部空間后會上升，并在培養基液面上產生聚集形成泡沫，當泡沫在該封閉的包圍內達到飽和后，該封閉的包圍能夠對泡沫產生擠壓作用，從而達到消泡的功能。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0019]如圖1所示的一種細胞灌注培養的生物反應器，包括培養罐12、電機1、旋轉截留裝置、空心軸4、攪拌槳15、抽液管2和通氣管3。
[0020]空心軸4為內部空心的圓柱狀結構，與培養罐12頂蓋在其中心密封安裝并固定，空心軸4設置成固定方式，不會發生旋轉。
[0021 ]旋轉截留裝置包括外轉子5、內轉子6、濾網7和底板10。外轉子5和內轉子6相對配合安裝于培養罐12頂蓋的外部和內部，外轉子5通過電機I驅動沿著空心軸4發生旋轉，并通過磁力耦合作用帶動內轉子6沿著空心軸4旋轉，外轉子5和內轉子6內部、相對側面對應設有磁鋼11。
[0022]底板10可旋轉地固定在空心軸4的底部，底板10的大小與內轉子6的底面相等，攪拌槳15固定安裝在底板10上方并隨著旋轉截留裝置轉動，對培養罐12內部的培養基13進行攪拌。底板10與內轉子6之間通過濾網7連接形成培養細胞的截留界面，濾網7為豎直的圓筒狀，濾網7的孔徑小于培養基13中內容物的大小，例如在自懸浮細胞的培育中，濾網7的孔徑選擇要小于細胞的大小，在貼壁細胞的微載體培養中，濾網7的孔徑小于微載體的大小，保證培養細胞不能從其孔徑中穿過，濾網7高出培養基13的液面。在培養罐12內部，內轉子6、濾網7以及底板10之間形成了一個相對的內部空間，通過濾網7的作用，培養細胞不能進入到該內部空間中，攪拌槳15設置于該空間內部，能夠有效防止在攪拌過程中攪拌槳15對培養細胞造成機械損傷。
[0023]空心軸4內部設有抽液腔14，抽液腔14與空心軸4的空腔隔絕，抽液腔14通過若干抽液孔9與培養罐12連通，抽液管2設置于空心軸4內部、下端口位于抽液腔14內，抽液管2從抽液腔14內部向培養罐12外抽出培養基13。通氣管3與空心軸4的空腔連通，空心軸4的空腔側壁設有若干通氣孔8，通氣管3通過空心軸4空腔向培養基13中通氣。
[0024]關于空心軸4，一種優選的結構為:抽液腔14設置于空心軸4的底部，抽液管2下端口伸入到抽液腔14內部，抽液腔14與空心軸4的空腔之間通過水平隔板隔絕，防止抽液腔14中的培養基13進入到空心軸4的空腔，若干抽液孔9沿著抽液腔14的側壁周向均勻分布，若干通氣孔8設置于靠近抽液腔14的上方，沿著空心軸4空腔側壁的周向均勻分布，抽液管2從空心軸4的頂端穿出，通氣管3與空心軸4的頂端連通。
[0025]這種細胞灌注培養的生物反應器的旋轉截留裝置采用磁力耦合的方式進行驅動并沿著空心軸4旋轉，對培養基13進行攪拌，空心軸4位于旋轉截留裝置形成的內部空間之中，空心軸4與培養罐12密封固定不會發生旋轉，不僅保證了無菌條件，抽液管2設置于空心軸4內部進行培養基13抽出，通氣管3通過空心軸4的空腔進行通氣，通氣與培養基13抽出過程相互獨立，實現了在旋轉截留裝置旋轉攪拌的狀態下能夠同時進行培養基13抽出和通氣。
[0026]內轉子6與底板10之間設有用于截留培養細胞的濾網7，既可以防止外部培養基13中的培養細胞進入到旋轉截留裝置的內部被抽出，又能夠防止旋轉截留裝置內部產生的氣泡與外部的培養細胞接觸，從而到達氣泡隔離的效果，減少氣泡對于培養細胞的損傷，增加細胞存活率。
[0027]通氣管3通入的氣體從旋轉截留裝置內部進入培養罐12，濾網7的設置高出于培養基13的液面，這種結構設計使得內轉子6底面、濾網7以及培養基13液面之間形成了一個相對封閉的包圍，氣泡進入到旋轉截留裝置的內部空間后會上升，并在培養基13液面上產生聚集形成泡沫，當泡沫在該封閉的包圍內達到飽和后，該封閉的包圍能夠對泡沫產生擠壓作用，從而達到消泡的功能。
【主權項】
1.一種細胞灌注培養的生物反應器，包括培養罐(12)、電機(1)、旋轉截留裝置、空心軸(4)、攪拌槳(15)、抽液管(2)和通氣管(3)，所述空心軸(4)安裝在培養罐(12)的頂蓋中心，所述攪拌槳(15)位于空心軸(4)的底部位置，所述旋轉截留裝置通過電機(I)驅動旋轉，其特征在于:所述空心軸(4)與培養罐(12)頂蓋密封安裝并固定，所述旋轉截留裝置包括外轉子(5)、內轉子(6)、濾網(7)和底板(10)，所述外轉子(5)和內轉子(6)相對配合安裝于培養罐(12)頂蓋的外部和內部，所述外轉子(5)通過電機(I)驅動旋轉并通過磁力耦合作用帶動內轉子(6)沿著空心軸(4)旋轉，所述底板(10)可旋轉式固定在空心軸(4)的底部，底板(10)與內轉子(6)之間通過濾網(7)連接形成培養細胞的截留界面，所述濾網(7)高出培養基(13)的液面，所述空心軸(4)內部設有抽液腔(14)，所述抽液腔(14)與空心軸(4)的空腔隔絕、通過若干抽液孔(9)與培養罐(12)連通，所述抽液管(2)設置于空心軸(4)內部、下端口位于抽液腔(14)內部，所述通氣管(3)與空心軸(4)的空腔連通，所述空心軸(4)的空腔側壁設有若干通氣孔(8)。2.根據權利要求1所述的一種細胞灌注培養的生物反應器，其特征在于:所述外轉子(5)和內轉子(6)內部、相對側面對應設有磁鋼(11)。3.根據權利要求1所述的一種細胞灌注培養的生物反應器，其特征在于:所述攪拌槳(15)安裝在底板(10)上方并隨著旋轉截留裝置轉動。4.根據權利要求1所述的一種細胞灌注培養的生物反應器，其特征在于:所述濾網(7)的孔徑小于培養基(13)中內容物的大小。5.根據權利要求1所述的一種細胞灌注培養的生物反應器，其特征在于:所述底板(10)的大小與內轉子(6)的底面相等，所述濾網(7)豎直設置。6.根據權利要求1所述的一種細胞灌注培養的生物反應器，其特征在于:所述抽液腔(14)設置于空心軸(4)的底部，所述抽液管(2)下端口伸入到抽液腔(14)內部，抽液腔(14)與空心軸(4)的空腔之間通過水平隔板隔絕。7.根據權利要求6所述的一種細胞灌注培養的生物反應器，其特征在于:所述若干抽液孔(9)沿著抽液腔(14)的側壁周向均勻分布。8.根據權利要求6所述的一種細胞灌注培養的生物反應器，其特征在于:所述若干通氣孔(8)設置于靠近抽液腔(14)的上方、沿著空心軸(4)空腔側壁的周向均勻分布。9.根據權利要求1所述的一種細胞灌注培養的生物反應器，其特征在于:所述抽液管(2)從空心軸(4)的頂端穿出。10.根據權利要求1所述的一種細胞灌注培養的生物反應器，其特征在于:所述通氣管(3)與空心軸(4)的頂端連通。
【文檔編號】C12M1/04GK105820952SQ201610197422
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】顧警鐘, 顧谷鐘, 王曉亮
【申請人】上海拜高樂生物技術有限公司