切向流动灌注系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物反应器系统，并且更具体地涉及用于利用往复泵的灌注培养的生物反应器系统。本发明还涉及细胞的灌注培养方法。
【背景技术】
[0002]由于遗传工程和生物工艺学上的变革，近年来细胞培养已产生了相当大的利益。培养细胞来制造例如，用于治疗、研究和用于诊断的蛋白质、受体、疫苗和抗体。
[0003]一直以来认为，灌注培养提供用于细胞培养的相对好的经济性。在该操作中，细胞保留在生物反应器中，并且产物与有毒代谢副产物一起持续地移除。将包含营养的进料持续地添加至生物反应器。灌注培养操作能够实现高细胞密度，并且更重要地，细胞可维持在高产出状态下以数周。这实现了大得多的产出并且降低了必要的生物反应器尺寸。其还是用于培养初生或其他缓慢生长的细胞的有用技术。
[0004]在近些年期间，灌注操作已极大地发展。美国专利N0.6，544，424公开了一种灌注系统，其中在向外冲程期间，往复膜片泵通过中空纤维过滤器从生物反应器吸引培养液，并且在向内冲程期间，通过过滤器将液体推回至生物反应器。在向外冲程期间，产生渗透，并且在向内冲程期间，过滤器被反冲洗来减少由细胞造成的阻塞。该技术的其他发展在WO 2012/026978中描述，其涉及生物反应器和灌注单元对单个设备中的并入，并且在US2011/0111486中描述，其中去往和来自灌注单元的流也用来提供生物反应器中的附加搅拌。但是，这些系统的过滤效率不是最佳的，并且它们还对膜的阻塞和污垢敏感。
[0005]由此，存在对允许更好地控制过滤的灌注系统的改进设计的需求。
【发明内容】
[0006]本发明的一个方面是提供具有改善的过滤控制的灌注系统。这通过在权利要求1中限定的系统实现。
[0007]一个优点为可防止堵塞和污垢。其他优点为:该系统是可扩缩的，其与摇动类型的生物反应器兼容，和灌注单元可作为包含的单元容纳在一体的壳体内。
[0008]本发明的第二方面是提供用于允许改善的过滤控制的灌注培养的方法。这通过在权利要求中限定的方法而实现。
[0009]本发明的第三方面是提供预杀菌灌注系统。这通过在权利要求中限定的系统而实现。
[0010]本发明的其他适当的实施例在从属权利要求中描述。
【附图说明】
[0011]图1显示了根据本发明的灌注系统。
[0012]图2显示了图1所示的系统的过滤器单元、泵和流体连接件的放大图。
[0013]图3显示了带有控制阀、压力变换器和控制单元的根据本发明的灌注系统。
[0014]图4显示了具有无菌连接件和单元壳体的根据本发明的灌注系统。
【具体实施方式】
[0015]在一方面中，本发明公开了一种用于细胞的灌注培养的系统1;31;51。
[0016]该系统包括:
a)至少一个生物反应器2;32; 52 ;
b)至少一个过滤器单元3;33; 53，其具有滞留物入口端部4; 34; 54、滞留物出口端部5; 35; 55、和至少一个渗透物出口端口 6; 36; 56和；
c)至少一个往复泵7;37; 57，其流体地连接至滞留物入口端部。
[0017]滞留物入口端部经由入口止回阀8; 38; 58流体地连接至生物反应器，入口止回阀8;38;58布置为允许在从生物反应器至滞留物入口端部的方向上的流并且阻碍相反方向上的流。滞留物出口端部经由出口止回阀9;39;59流体地连接至生物反应器，出口止回阀9; 39; 59布置为允许在从滞留物出口端部至生物反应器的方向上的流并且阻碍相反方向上的流。
[0018]此外，入口和出口止回阀各自流体地连接至管道分支点10;40;60，管道分支点10;40;60也经由管道段11;41;61(例如，柔性管道段)连接至生物反应器。适当地，管道分支点与生物反应器之间的连接是经由单个管道段的。这是方便的，因为其使在生物反应器中需要的端口的数量最小化，并且其降低了绕生物反应器的管道包裹的复杂性。后者对于移动(例如，摇动袋类型的)生物反应器是尤其重要的，其中，移动管的数量需要保持在最小值。然而备选的可能性是使入口 8;38;58和出口 9;39;59止回阀中的各个经由不同的管道段(未显示)流体地连接至生物反应器，而没有分支点10; 40; 60。用于入口和出口的不同的管道可确保有利的条件:生物反应器与装置之间的管道中的液体在单次经过中单独地被处理，而不论处理的体积(泵的向内和向外冲程中的体积之间的差异)与生物反应器和装置之间的管道中的停顿体积之间的比率如何。另一个备选方式为，将分支点定位在沿着生物反应器与装置之间的流体连接的中间位置处，因而说明了工艺和停顿体积，并且优化了性能。
[0019]生物反应器可适当地包括容器，该容器带有内部体积12;48;62和定位在内部体积内侧和/或外侧的搅拌器件(未显示)。搅拌器件可例如为在内部体积内侧的叶轮，其由内部体积外侧的马达直接地或磁力地驱动。搅拌器件还可为可移动的支撑件，在其上放置该容器，其可将摇动和/或摆动运动移动传送至容器。
[0020]过滤器单元可为适于切向流动过滤的过滤器，例如，中空纤维筒或平板盒，具有界定滞留物侧和渗透侧的多个膜。当过滤器单元是中空纤维筒时，如图2所示，滞留物入口端部可在中空纤维束的一个端部处邻接纤维腔13且与纤维腔13连接，并且滞留物出口端部可在中空纤维束的另一端部处邻接纤维腔14且与纤维腔14连接。在该情况下，渗透物出口端口可连接至围绕束中的中空纤维24的外壳侧的体积-渗透隔间15，该体积与束的纤维腔密封隔绝。过滤器单元还可包括两个渗透物出口端口，在该情况下，有可能使渗透物沿着纤维在渗透隔间中，沿与滞留物循环方向逆流(相反)的方向穿过腔适当地循环。过滤器单元可包含在伸长(例如，圆柱形)壳体16中，其中，中空纤维束定位在壳体的中央部分中，并且密封件17将渗透隔间15与滞留物入口隔间18和滞留物出口隔间19分界。滞留物入口隔间可在接头20处直接地连接至往复泵。
[0021]往复泵可适当地包括往复移动部件21，诸如例如，膜片、膜或活塞。往复移动部件可相对于泵室22 (当移动部件是活塞时，也称为缸)前后移动，从而在移动部件的向内冲程期间迫使流体(例如，培养液)流出泵室，并在向外冲程期间将流体(例如，培养液)吸入泵室中。在各冲程期间，往复泵的冲程体积与从泵室转移出或转移到泵室中的流体(培养液)体积对应。往复泵可例如为如在图1-3中示出的流体驱动的膜片泵，其中，泵室22和填充驱动液的驱动室23由柔性膜片21分离，该柔性膜片21组成往复移动部件。驱动流体可为气体，例如，空气或液体。当流体压力经由驱动流体供应管线25施加至驱动室时，膜片在向内冲程中将液体从泵室排出，并且当流体压力释放时，膜片弯曲回，并且在向外冲程中将液体吸入泵室中。泵室可例如在接头20处直接地连接至过滤器单元的滞留物入口隔间。备选地，其可经由流体连接件(未显示)连接，该连接件例如为管道的短节，其具有足够大而不妨碍液体流的直径、和比往复泵的冲程体积显著小的体积(例如，小于冲程体积的20%，例如小于10%或小于冲程体积的5% )，可选地为经由无菌连接件连接。
[0022]滞留物入口端部和分支点之间，以及滞留物出口端部与分支点的连接可例如通过管道(例如，柔性管道)而实现，其中，入口和出口止回阀与管道成一列或邻接分支点或入口 /出口端部。分支点10;40;60可为例如三向管道连接件或歧管。分支点与生物反应器之间的连接可为管道段11;41;61(例如，柔性管道)的形式的单条管线。管道长度可通过容器壁中的端口连接至生物反应器容器的内部体积。入口和出口止回阀可为任何适当的止回阀类型，例如，瓣阀、球阀、裂缝盘阀等。
[0023]在往复泵的向外冲程期间，培养液将经由该管道段11，41;61和分支点10;40;60从生物反应器抽吸至过滤器单元3; 33; 53的滞留物入口端部4; 34; 54。同时，向外冲程在过滤器单元的滞留物侧上产生负压，这导致一定量的渗透物反冲洗过滤器膜并因而从膜清洁堵塞的细胞和其他材料。在往复泵的向内冲程期间，培养液被推动穿过过滤器单元的滞留物侧，从而产生可抽吸的渗