用于灌注培养的设备和方法与流程

本发明的实施例总体上涉及生物处理设备、系统和方法，并且更特别地涉及一种生物反应器容器和用于生物反应器容器的灌注方法。

背景技术：

已知多种容器、装置、构件和单元操作用于执行生物化学过程和/或生物过程和/或操纵这样的过程的液体和其它产物。这样的生物过程可用于例如细胞免疫疗法(诸如嵌合抗原受体(car)t细胞疗法，该疗法重定向患者的t细胞以特异性地靶向和破坏肿瘤细胞)的制造中。如本领域中已知的，诸如cart细胞疗法的细胞免疫疗法的制造可涉及细胞在一个或多个生物反应器容器中的提取、活化、遗传修饰、培养和扩增。

细胞免疫疗法的制造中的最新进展已经提供了许多生物过程步骤的自动化。例如，细胞群体的活化、遗传修饰和/或扩增可以以自动化或准自动化的方式执行，而无需大量的人类操作者干预。序列号为62/736144的美国临时申请公开了用于细胞培养(并且特别是用于在cart细胞疗法的制造中使用)的功能封闭的自动化系统的一个示例，该申请由此通过引用以其整体并入本文中。如其中所公开的，以精确的体积、速率、时间和持续时间向(多个)生物反应器容器中转移和搬运流体以及从其中转移和搬运流体(包括添加和移除多种细胞培养物、接种物、培养基、试剂、冲洗缓冲液等)在许多生物过程操作中(包括在用于多种应用的细胞和细胞衍生产品的生产中)是一个重要的考虑因素。

灌注也称为连续细胞培养，是一种类型的流体转移过程，该过程通常用于静态培养容器以及搅拌罐和摇动式生物反应器中，诸如在细胞扩增阶段期间。灌注涉及向生物反应器容器提供稳定的新鲜细胞培养基源，以及从生物反应器容器恒定地移除废产物和/或已使用的(即用过的)培养基。传统上，培养基灌注涉及使用两个协调的泵，一个泵以某个限定的速率将“已使用的”培养基拉至废物，并且另一个泵以相同的速率供应新鲜的替换培养基。对于这样的系统的操作来说，两种流体添加的净速率相等是至关重要的。然而，现有的系统需要使用某种类型的反应控制逻辑来确保同时添加和从生物反应器容器移除等体积的培养基，从而使得该系统总体上比采用不同培养技术的其它系统更昂贵、更复杂且更难操作。另外，灌注输出管线上的过滤器通常是必要的，以确保细胞在灌注期间保留在生物反应器容器中，并防止细胞被抽吸到废物。

鉴于上述情况，需要一种生物反应器容器，其允许在不需要迄今为止确保同时添加和从生物反应器容器移除等体积的培养基所必要的复杂传感器和控制逻辑的情况下执行灌注，并且需要一种利用这样的生物反应器容器的灌注方法，其比现有方法更简单。

技术实现要素：

在实施例中，一种生物反应器容器包括：第一隔室，其构造成接收用于在细胞处理操作中使用的包括细胞和细胞培养基的悬浮液；第二隔室，其用于接收来自第一隔室的细胞培养基的溢流；以及溢流部，其将第一隔室与第二隔室分离，溢流部构造成维持第一隔室中的细胞培养基的水平。

在另一个实施例中，一种生物处理系统包括生物反应器容器，该生物反应器容器具有：底部、顶部和多个侧壁，底部、顶部和多个侧壁限定内室；堰，其从底部向上延伸，堰和多个侧壁中的至少一个侧壁限定在内室内的第一隔室和在内室内的第二隔室，该第一隔室用于保持包括悬浮在细胞培养基中的细胞的悬浮液，该第二隔室用于接收来自第一隔室的用过的培养基的溢流；入口，其与第一隔室相关联；以及出口，其与第二隔室相关联。生物处理系统进一步包括第一泵，其与入口流体连通，以用于通过入口将额外的细胞培养基从培养基贮存器泵送到生物反应器容器的第一隔室。出口构造成在将额外的细胞培养基泵送到第一隔室的同时或几乎同时允许用过的细胞培养基从第二隔室流出。

在又一个实施例中，一种用于生物处理的方法包括以下步骤：在包含包括悬浮在细胞培养基中的细胞的悬浮液的生物反应器容器的第一隔室中，引入额外的细胞培养基，以同时或几乎同时引起来自第一隔室的用过的细胞培养基离开第一隔室，其中，当额外的细胞培养基被引入时，在第一隔室内维持基本上恒定的体积。

附图说明

通过参考附图阅读非限制性实施例的以下描述，将更好地理解本发明，其中附图如下。

图1是根据本发明的实施例的生物处理系统的示意性图示。

图2是根据本发明的实施例的图1的生物处理系统的生物反应器容器的透视图。

图3是图2的生物反应器容器的俯视平面图。

图4是图2的生物反应器容器的侧视横截面视图。

图5是根据本发明的另一个实施例的图1的生物处理系统的生物反应器容器的透视图。

图6是图5的生物反应器容器的俯视平面图。

图7是图5的生物反应器容器的侧视横截面视图。

图8是根据本发明的另一个实施例的图1的生物处理系统的生物反应器容器的横截面视图。

图9是根据本发明的另一个实施例的图1的生物处理系统的生物反应器容器的横截面视图。

具体实施方式

下文将详细地参考本发明的示例性实施例，其示例在附图中图示。在任何可能的情况下，在所有附图中使用的相同参考字符是指相同或相似的部分。

如本文中所使用的，“流体联接”或“流体连通”意味着系统的构件能够在构件之间接收或转移流体。用语流体包括气体、液体或它们的组合。如本文中所使用的，“操作性地联接”是指可为直接或间接的连接。连接不一定是机械附接。如本文中所使用的，“堰”意指壁，该壁从生物反应器容器的底部表面向上延伸，但并不一直延伸到生物反应器容器的顶部表面，使得流体被允许流过或溢出堰的顶部边缘。用语“溢流部”在本文中用于指允许流体从生物反应器的一个隔室或区域被动转移到另一个隔室或区域(或生物反应器外部的区域)的任何结构，并且可包含堰或壁、出口或端口。如本文中所使用的，“静态生物反应器容器”意指在静态条件下(即没有生物反应器容器本身的显著移动或者其中的内容物的搅动或摇动)在其内处理细胞的生物反应器容器。

虽然本发明的实施例在本文中结合诸如细胞疗法和单克隆抗体的制造的生物疗法应用的制造进行描述，但是本发明在这方面不受此限制。特别地，构想的是，本发明的生物反应器容器可用于任何生物处理操作(诸如例如细胞培养、细胞处理和/或细胞扩增)中。

本发明的实施例针对生物反应器容器，其允许移除用过的细胞培养基，并控制培养基和细胞悬浮液的深度，而不使用灌注过滤器和/或协调输入和输出泵的主动控制逻辑。在实施例中，一种生物反应器容器包括：第一隔室，其构造成接收用于在细胞处理操作中使用的包括悬浮在细胞培养基中的细胞的悬浮液；第二隔室，其用于接收来自第一隔室的流体的溢流；以及堰，其将第一隔室与第二隔室横向地分离。当额外的细胞培养基被添加到第一隔室时，用过的培养基溢流越过堰的顶部并进入第二隔室，以维持第一隔室中流体的恒定体积。

参考图1，示出构造成用于连续细胞培养或灌注的生物处理系统的部分10的示意性图示。生物处理系统可大体上根据本领域中已知的多种生物处理系统中的任一种(诸如序列号为62/736144的美国临时申请中所公开的生物处理系统)来构造。特别地，生物处理系统至少包括生物反应器容器100，该生物反应器容器100具有入口102和出口104，该入口102构造成用于通过第一流体输送管线16流体联接到培养基源12，该出口104构造成用于通过第二流体输送管线18流体联接到废物或收集贮存器14。沿着第一流体输送管线16的第一泵20用于将流体(例如培养基)从培养基源12通过入口102泵送到生物反应器容器100，并且沿着第二流体输送管线18的第二泵22用于将流体从生物反应器容器100泵送到废物或收集贮存器14。例如，生物处理系统的部分10可构造和利用在灌注过程中，由此使用第一泵20将新鲜细胞培养基从培养基贮存器12泵送到生物反应器容器100，并且使用第二泵22将已使用/用过的培养基从生物反应器容器100移除并泵送到废物14。

现在转到图2至图4，示出根据本发明的实施例的生物反应器容器100的更详细的视图。在实施例中，生物反应器容器100是静态生物反应器容器，其具有在它们之间限定内室112的底部106、多个侧壁108以及顶部110。内室112构造成接收用于在生物处理操作(诸如例如，细胞培养、细胞处理和/或细胞扩增)中使用的细胞群体。在实施例中，底部106、顶部110和侧壁108中的至少一个由气体可渗透、液体不可渗透的材料形成。在实施例中，容器100的底部106由气体可渗透材料形成。气体可渗透材料允许在细胞培养过程中使用的氧气和/或其它气体通过容器壁扩散并扩散到内室112中的细胞培养基中。对应地，二氧化碳或其它气体通过壁扩散并从容器100扩散出。

如图2至图4中进一步示出的，在实施例中，生物反应器容器100包括一个或多个壁或堰114，其从生物反应器容器100的底部106向上延伸，并在内室112内限定溢流空间116。(多个)堰114所具有的高度小于生物反应器容器100的深度或高度，使得(多个)堰114的顶部边缘与生物反应器容器100的顶部110间隔开。如图4中最佳地示出的，溢流空间116与内室112的其余部分横向地隔离，但是另外由于堰没有一直延伸到生物反应器容器100的顶部110的事实而与内室112流体连通。因此，堰114在内室112内和底部表面106上方限定第一区域或隔室118和第二区域或隔室(即溢流空间116)，该第一区域或隔室118构造成接收细胞群体以用于执行生物处理操作，诸如例如细胞培养、细胞处理和/或细胞扩增，该第二区域或隔室用于接收来自第一隔室118的用过的培养基，如下文中所讨论的。

在实施例中，堰114在平面图中可为大体上圆形形状的，并且限定大体上圆柱形的溢流空间或隔室116，然而在不脱离本发明的更广泛方面的情况下，其它构造也是可能的。例如，堰114可具有几乎任何外围形状，只要堰限定与内室112的其余部分横向地隔离的溢流空间。在实施例中，堰114可从一侧到相对侧横向地跨越生物反应器容器100延伸。在任何这样的构造中，并且如图2和图3中最佳地图示的，出口104与第二隔室116流体连通(例如，出口104可位于生物反应器容器100的底部106中并且被堰114包围)。换句话说，出口104与第二隔室116相关联或者位于第二隔室116内。就其本身而言，入口102位于生物反应器容器100的底部106中或生物反应器容器100的侧壁108中的一个中，并且与第一隔室118相关联或位于第一隔室118中。例如，在一个实施例中，入口102邻近底部106位于生物反应器容器100的侧壁108中。在实施例中，入口102定位成距生物反应器容器100的底部106约2毫米和约30毫米之间。在实施例中，入口102定位成距生物反应器容器100的底部106近似1厘米。

在实施例中，第一隔室118(其保留包括悬浮在细胞培养基中的细胞的群体的悬浮液)的面积和/或体积显著大于第二隔室116的面积和/或体积。通过相对于第一隔室118最小化第二隔室116的面积，用于细胞处理的生物反应器容器100内的面积可最大化。

具体参考图4，可利用生物反应器容器100执行诸如灌注的生物处理操作。以本领域中已知的方式，诸如通过入口102，将包括悬浮在细胞培养基122中的细胞120的群体的悬浮液添加到生物反应器容器100。悬浮液因此保留在第一隔室118中。如其中所图示的，包含在第一隔室118内的悬浮液的体积由堰114的高度限定。

在开始灌注细胞培养物之前，可允许细胞120经由重力沉淀在底部106上，如图4中所示出的。一旦细胞120已经沉淀，就可通过使用以预确定的第一速率操作的第一泵20通过邻近第一隔室118的底部106的入口端口102添加新鲜培养基来执行第一隔室118内的细胞的灌注(然而设想新鲜培养基也可通过重力滴注供给)。当第一隔室118内的流体的高度达到堰114的高度时，添加更多的新鲜培养基引起第一隔室118的顶部附近的已使用/用过的培养基中的一些溢出堰114并进入第二隔室116，如由箭头a图示的。在其中第一隔室118中的流体水平处于其最大值(即，处于对应于堰的高度的深度)的情况下，以任何速率添加任何体积的额外细胞培养基都将引起等体积的流体(即，用过的细胞培养基)以相同的速率溢出堰114而进入第二隔室116。溢流到第二隔室116中的用过的培养基然后可诸如在重力下通过出口104从生物反应器容器100排出。

然而，在其它实施例中，生物处理系统10可采用第二泵22以将用过的培养基从第二隔室116拉出生物反应器容器100。第二泵22可以以与第一泵20的速率相同或不同的速率操作。因为堰114决定第一隔室118内的流体的最大体积，所以第二泵22不需要与第一泵20在相同时间或以相同的速率运行以便在第一隔室118内维持恒定的体积(即，它不需要与过程/灌注控制逻辑相联系)。特别地，如上文所描述的，当第一隔室118处于最大容量时，向第一隔室118添加额外的细胞培养基将自动引起等体积的用过的培养基溢流到第二隔室116中，从而在第一隔室118内维持恒定的体积。这与现有系统形成对比，现有系统需要入口泵和出口泵之间的仔细协调，以在灌注期间在生物反应器容器中维持基本上恒定的工作体积。实际上，如上文所注意到的，如果期望，则第二泵22可从系统完全省略。

从第一隔室118的顶部移除用过的培养基(通过重力被动地)最小化当将培养基拉至废物时抽吸细胞的风险，从而消除对用以保留细胞的灌注过滤器的需要。当使用典型地与灌注相关联的低流速(诸如每天约1倍体积(例如，对于500ml的培养物体积，每天1倍体积的灌注将是500毫升/天，或小于约0.5毫升/分钟))时特别是如此。此外，因为细胞将通过重力沉淀，所以在细胞120附近邻近底部106添加新鲜培养基为细胞120提供最快的获取新鲜营养物的途径，而同时或几乎同时将已使用/用过的培养基向上移位并越过堰114并进入第二隔室116，然后可在第二隔室116中通过重力或通过采用第二泵将培养基从生物反应器容器100移除。

现在转到图5至图7，图示根据本发明的另一个实施例的生物反应器容器200。生物反应器容器200在构造上大体上类似于图2至图4的生物反应器容器100，并且包括在它们之间限定内室212的底部206、多个侧壁208以及顶部210。类似于生物反应器容器100，生物反应器容器200的底部206、顶部210和侧壁208中的至少一个可由气体可渗透材料形成。生物反应器容器200还包括一个或多个壁或堰214，其从生物反应器容器200的底部206向上延伸，并将内室分成用于接收细胞的群体和培养基的第一隔室218和限定溢流空间的第二隔室216，溢流空间的目的已经在上文中描述。然而，如图5和图6中所图示的，代替第一隔室和其中的细胞培养物包围第二隔室的溢流空间，具有细胞培养物的第一隔室218在其外周边上被第二溢流隔室216包围。在这样的实施例中，生物反应器容器200可包括流体通路，例如管219，其将入口202与第一隔室218的内部空间流体连接。如图5和图6中所示出的，出口204或排出端口与第二隔室216相关联，即位于第二隔室216内。

与上文所描述的实施例一样，(多个)堰214所具有的高度小于生物反应器容器200的深度或高度，使得(多个)堰214的顶部边缘与生物反应器容器200的顶部1210间隔开。如图7中最佳地示出的，溢流空间216与内室212的其余部分横向地隔离，但是另外由于堰214没有一直延伸到生物反应器容器200的顶部210的事实而与内室212流体连通。

在使用中，以本领域中已知的方式，诸如通过入口202和管219，将包括悬浮在细胞培养基122中的细胞120的群体的悬浮液添加到生物反应器容器100。悬浮液因此保留在位于中心的第一隔室218中。如图7中所图示的，包含在第一隔室218内的悬浮液的体积由堰214的高度限定。在开始灌注细胞培养物之前，可允许细胞120经由重力沉淀在底部206上，如图7中所示出的。一旦细胞120已经沉淀，就可通过使用以预确定的第一速率操作的第一泵20通过邻近第一隔室218的底部206的入口端口202添加新鲜培养基来执行第一隔室218内的细胞的灌注(然而同样设想新鲜培养基也可通过重力滴注供给)。当第一隔室218内的流体的高度达到堰214的高度时，添加更多的新鲜培养基引起第一隔室218的顶部附近的已使用/用过的培养基中的一些溢出堰214并进入第二隔室216，如由箭头b图示的。在其中第一隔室218中的流体水平处于其最大值(即，处于对应于堰的高度的深度)的情况下，以任何速率添加任何体积的额外的细胞培养基都将引起等体积的流体(即，用过的细胞培养基)以相同的速率溢出堰214而进入第二隔室216。溢流到第二隔室216中的用过的培养基然后可诸如在重力下或者通过第二泵22的操作通过出口104从生物反应器容器100排出，如上文所描述的。

虽然本文中所描述的生物反应器容器的实施例将这样的容器描述为静态培养容器，但是构想这样的生物反应器容器同样可用作摇动式生物反应器容器。在生物反应器容器旨在在细胞处理操作期间被搅动和/或摇动的情况下，生物反应器容器可采用膜状过滤器，该过滤器包封包含细胞的隔室的顶部。例如，如图7中所图示的，细胞保留膜230可完全在第一隔室218上方延伸，以防止第一隔室218中包含的细胞120在摇动或搅动期间溢出。在实施例中，细胞保留膜230可允许培养基122穿过其中，但是防止细胞120通过。在其它实施例中，膜230可定位得较低，邻近细胞120，这将细胞120物理地截留在第一隔室的底部处。在又一些其它实施例中，细胞120可使用表面结合技术(例如，使用粘附细胞，将细胞直接结合到底部表面，或结合到质量比单个细胞大得多的微载体等上，以使细胞更不可能保持悬浮)保留在生物反应器容器(和其第一隔室)的底部处。在这方面，可采用多种生物反应器容器构造和技术来将细胞保留在生物反应器容器的第一隔室内，从而允许使用被动“溢出”到第二隔室中来执行灌注，而不会将细胞抽吸到废物。在不使用保留过滤器的情况下，本文中所描述的本发明的实施例非常适合于静态培养，其中细胞通过重力或生物化学粘附而保持在生物反应器容器的底部处。如上文所讨论的，对于其中细胞处于均匀悬浮液中的培养物，如上文所讨论的，可采用保留过滤器以在摇动、搅拌、搅动等期间保留细胞。

在一些实施例中，(多个)堰可能够选择性地调节，使得第一隔室118、218内的悬浮液的深度、高度和/或体积可变化。例如，在图2至图4的实施例中，堰114可构造为在内室112内选择性地可延伸和可缩回的管或套管。在这样的实施例中，可利用诸如o形环的一个或多个密封元件来防止培养基或细胞通过生物反应器容器的底部和管或套管之间的接口从生物反应器容器泄漏出。高度可调节的堰的使用允许培养基在整个细胞培养过程中得以保存，从而总体上降低生物反应器系统10的操作成本。例如，在细胞扩增阶段开始时，堰114可缩回到邻近生物反应器容器100的底部106的低位置。随着灌注的执行和细胞群体的增加，堰114可延伸或升高，以允许在第一隔室118内容纳更大体积的培养基，以支持细胞生长。

另外，在典型的实践中，分批供给培养物(意味着添加额外的新鲜培养基而不移除已使用的培养基)，直到达到最大期望的培养物体积。这样做通常是为了方便，但所具有的缺点是细胞与它们自身的代谢废物一起悬浮。通过在培养的早期阶段期间调节堰的高度，可允许体积增加，以将细胞密度保持在最佳范围内。此外，调节堰高度可延长超过初始培养期并经过培养持续时间。在当前的实践中，一旦达到最终体积，就开始灌注，并且然后随着细胞密度的增加而随时间推移增加，以试图保持为细胞供应新鲜培养基。这可造成极高的细胞密度(例如，>25e6/ml)，这可能不利于细胞健康。相比之下，通过改变堰或溢出出口(下文描述)的高度来允许体积连续增加，培养物可维持在更佳的细胞密度(例如，2e6细胞/毫升)下。

在上文描述的两种情况下，灌注的绝对速率将随着细胞数量的增加而增加，并且以该方式，培养基使用的成本将是可比较的。然而，在后一种情况下，灌注速率可保持在固定的相对速率(例如，每天1倍体积)下。在静态培养中，允许相对灌注速率增加可能不利于防止细胞被灌注流冲走的目标，并且因此随着细胞数量的增加而升高堰可有益于保留细胞。

除了上文关于堰的外围形状和升高和降低堰的能力的讨论，在实施例中，堰可构造成使得第一隔室(例如，第一隔室118)的体积随着堰的高度增加而以大于线性的速率增加。例如，在图1的实施例中，堰114可具有漏斗形状或成角度的侧壁，使得随着堰升高，第一隔室118的体积以大于线性的速率增加。特别地，呈漏斗形状或具有成角度壁的中心堰(类似于图2中所示出的堰)允许横向邻近的第一隔室118的体积在堰的每次增量升高时增加得越来越多(即，堰的每次连续增量升高造成第一隔室118的体积比每次先前增量增加得更多)。

转到图8，在实施例中，示出根据本发明的又一个实施例的生物反应器容器300。生物反应器容器300包括在它们之间限定内室312的底部306、多个侧壁308以及顶部310。生物反应器容器300还包括邻近底部306位于侧壁308中的一个中的入口/端口302。然而，构想的是，在一些实施例中，入口302可位于生物反应器容器300的底部306或顶部310中。如图8中所示出的，生物反应器容器300进一步包括在侧壁308中的一个中的出口/端口304，其与底部306间隔预确定距离。类似于上文所描述的实施例中的堰，出口304的高度限定生物反应器容器300内的最大流体高度和流体体积。

在灌注过程期间使用时，将包括悬浮在细胞培养基122中的细胞120的悬浮液添加到生物反应器300的内室。以上文中所描述的方式，诸如使用第一泵20，将额外的细胞培养基添加到生物反应器容器300。随着额外的细胞培养基被添加，用过的培养基以被动方式(使用或不使用独立的第二泵)通过出口离开容器300。因此，如图8中所图示的，出口304的高度可用于将流体体积维持在给定值，同时仅控制额外的培养基的流入速率。在实施例中，可在出口或出口管道中利用灌注过滤器，以将细胞120保留在生物反应器容器中。

虽然图8示出生物反应器容器300的侧壁308中的出口304，但是构想的是，出口也可设置在容器的顶部中，并与虹吸管结合使用，该虹吸管朝向生物反应器容器300的底部306向下延伸，该虹吸管的远端可选择性地调节到距底部306的期望距离。在这样的实施例中，虹吸管的远端距底部306的距离限定生物反应器容器300内的最大培养基高度。这些构思可应用于搅拌罐生物反应器，从而使灌注能够在没有主动控制或监测用过的培养基移除的情况下执行。

最后转到图9，在实施例中，示出根据本发明的又一个实施例的生物反应器容器400。生物反应器容器400大体上类似于图8的生物反应器容器400，并且包括在它们之间限定内室412的底部406、多个侧壁408以及顶部410。生物反应器容器400还包括邻近底部406位于侧壁408中的一个中的入口/端口402。然而，构想的是，在一些实施例中，入口402可位于生物反应器容器400的底部406或顶部410中。如图9中所示出的，生物反应器容器400进一步包括在侧壁408中的一个中或壁421中的多个竖直堆叠的出口端口或溢流部420、422、424，壁421将内部空间分成用于细胞培养的第一隔室416和第二外部夹套或隔室419，该出口端口或溢流部420、422、424与底部406间隔不同距离。虽然图9示出三个出口端口，但是在不脱离本发明的更广泛方面的情况下，可采用任何数量的堆叠出口端口。各个出口420、422、424可构造有阀426、428、430(例如，可编程阀)。

在操作中，阀426、428、430可连续打开或关闭，以控制生物反应器容器400内的培养基高度。例如，在细胞培养的第一阶段期间，最低阀426可打开，使得最低出口端口420的高度限定最大培养基深度。在细胞培养的第二阶段期间，例如，当细胞群体已经增加时，最低阀426可关闭，并且其上方的阀428可打开。在此阶段期间，出口端口422的高度限定最大培养基深度(该深度现在大于当阀426打开时的最大培养基深度)。如上文所讨论的，通过选择性地打开和关闭与各个出口420、422、424相关联的阀426、428、430，可容易地调节生物反应器容器400内的培养基深度和培养物体积。一旦培养基溢流到第二隔室或夹套419中，培养基就可被动地通过出口404排出或泵送到废物。

在另一个实施例中，代替使用竖直堆叠的阀(其各自定位成距生物反应器容器的底部不同的距离，并且取决于生物反应器容器内期望的培养基高度而打开或关闭)，构想的是，生物反应器容器的底部可相对于固定出口(或单个出口)降低，以选择性地增加生物反应器容器内的培养基深度和体积。

如上文所描述的，本发明的生物反应器容器比现有系统简单得多，现有系统典型地需要某种类型的反应控制逻辑来确保在灌注期间(例如，在细胞扩增期间)同时添加和从生物反应器容器移除等体积的培养基。与这样的系统对比，本发明的生物反应器容器允许流体(即用过的培养基)通过使用位于预确定高度处的堰/壁、溢出管/出口或虹吸管通过重力从悬浮液的顶部被动地移除。如上文所讨论的，用过的培养基的这种被动移除使抽吸细胞的风险最小化，并且很大程度上消除了对用以保留细胞的灌注过滤器的需要。此外，在其中将额外的新鲜培养基邻近细胞在该处沉淀的生物反应器容器的底部添加的实施例中，当用过的培养基向上移位越过堰或离开出口时，细胞可快速、立即获得新鲜营养物。除上述内容之外，悬浮液(即细胞和培养基)的深度由堰的高度或出口的位置控制。特别地，一旦设置了堰高度或出口高度，就设置了培养基深度。这与现有系统形成对比，在现有系统中，培养基高度通常通过相对于培养基流出速率/体积仔细平衡培养基流入速率/体积来控制，这是复杂得多的程序，需要几乎恒定的监测和调节。因此，本文中所描述的本发明的实施例允许使用相当不复杂和廉价的设备来实施灌注，从而消除对平衡培养基流入和培养基流出的复杂和昂贵的控制逻辑的需要。

虽然上文所描述的实施例公开了生物反应器容器内的单个培养区域(即，用于接收包含细胞和培养基的悬浮液的单个第一隔室)，但是本发明在这方面不受此限制。特别地，构想的是，在由堰限定的中心溢流室周围在生物反应器容器内可形成任何数量的隔室。隔室中的各个可以以期望的速率被供给以新鲜培养基，并且溢流隔室对于培养隔室中的各个是公共的。这种多隔室形式可处于标准微板的尺度，或者可为较大生物反应器的阵列。

在实施例中，一种生物反应器容器包括：第一隔室，其构造成接收用于在细胞处理操作中使用的包括细胞和细胞培养基的悬浮液；第二隔室，其用于接收来自第一隔室的细胞培养基的溢流；以及溢流部，其将第一隔室与第二隔室分离，溢流部构造成维持第一隔室中的细胞培养基的水平。在实施例中，生物反应器容器进一步包括入口，该入口与第一隔室相关联并且构造成将额外的细胞培养基的供应引导至第一隔室。在实施例中，生物反应器容器进一步包括出口，该出口与第二隔室相关联并且构造成允许用过的细胞培养基从生物反应器容器流出。在实施例中，溢流部所具有的高度小于生物反应器容器的深度。在实施例中，生物反应器容器内的悬浮液的最大体积由溢流部的高度限定。在实施例中，溢流部的高度能够选择性地调节，以允许调节第一隔室内的悬浮液的深度。在实施例中，生物反应器容器包括底部、顶部和多个侧壁，底部、顶部和多个侧壁限定包含第一隔室和第二隔室的内室。在实施例中，入口位于生物反应器容器的底部中。在实施例中，入口定位成邻近生物反应器容器的底部，在生物反应器容器的多个侧壁中的一个侧壁中。在实施例中，生物反应器容器另外包括包封第一隔室的至少部分的细胞保留膜，细胞保留膜允许细胞培养基从第一隔室溢流到第二隔室，同时将细胞保留在第一隔室中。在实施例中，溢流部呈堰的形式，该堰构造成允许所述细胞培养基从堰的顶部溢流到第二隔室中。

在另一个实施例中，一种生物处理系统包括生物反应器容器，该生物反应器容器具有：底部、顶部和多个侧壁，底部、顶部和多个侧壁限定内室；堰，其从底部向上延伸，堰和多个侧壁中的至少一个侧壁限定内室内的第一隔室和内室内的第二隔室，该第一隔室用于保持包括悬浮在细胞培养基中的细胞的悬浮液，该第二隔室用于接收来自第一隔室的用过的培养基的溢流；入口，其与第一隔室相关联；以及出口，其与第二隔室相关联。生物处理系统进一步包括第一泵，其与入口流体连通，以用于通过入口将额外的细胞培养基从培养基贮存器泵送到生物反应器容器的第一隔室。出口构造成在将额外的细胞培养基泵送到第一隔室的同时或几乎同时允许用过的细胞培养基从第二隔室流出。在实施例中，该系统进一步包括第二泵，其与出口流体连通，以用于将用过的细胞培养基从第二隔室泵出生物反应器容器。在实施例中，堰所具有的高度小于生物反应器容器的深度。在实施例中，生物反应器内的悬浮液的最大体积由堰的高度限定。在实施例中，堰的高度能够选择性地调节，以允许调节第一隔室内的悬浮液的深度。在实施例中，生物反应器容器包括包封第一隔室的至少部分的细胞保留膜，细胞保留膜允许细胞培养基从第一隔室溢流到第二隔室，同时将细胞保留在第一隔室中。

在又一个实施例中，一种用于生物处理的方法包括以下步骤：在包含包括悬浮在细胞培养基中的细胞的悬浮液的生物反应器容器的第一隔室中，引入额外的细胞培养基，以同时或几乎同时引起来自第一隔室的用过的细胞培养基离开第一隔室，其中，当额外的细胞培养基被引入时，在第一隔室内维持基本上恒定的体积。在实施例中，生物反应器容器包括由堰分离的第一隔室和第二隔室，其中，将额外的细胞培养基引入到第一隔室中引起用过的细胞培养基流过堰的顶部并进入第二隔室。在实施例中，该方法还可包括致动第一泵以将额外的细胞培养基引入到第一隔室和致动第二泵以从生物反应器容器移除用过的细胞培养基的步骤，其中，第一泵以与第二泵不同的时间和/或不同的速率中的至少一者操作，同时维持第一隔室内的基本上恒定的体积。在实施例中，该方法还可包括以下步骤：调节在生物反应器容器内的堰的高度，以调节在第一隔室内的悬浮液的体积。

如本文中所使用的，以单数形式叙述并且以词语“一”或“一种”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确陈述这样的排除。此外，对本发明的“一个实施例”的引用不旨在被解释为排除也并入所叙述的特征的额外的实施例的存在。此外，除非明确地相反陈述，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定性质的一个或多个元件的实施例可包括不具有该性质的额外的这样的元件。

本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明的若干实施例，并且还使得本领域中的普通技术人员能够实践本发明的实施例，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域中的普通技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或者如果这样的其它示例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。