用于透气性细胞培养过程的封闭系统装置和方法_3

文档序号:9634830阅读:来源:国知局
渗透的材料构成,并且在待培养 的是非粘附细胞的情况下可以是疏水的。培养基移出开口 1008距生长表面1006有一定距 离,并且可看出该距离也构成了残余培养基高度1021B。在细胞培养过程中的某点,进行培 养基移出过程,其使初始培养基体积1020A减小到更小的残余培养基体积以添加新鲜的培 养基或浓缩在残余培养基体积中的细胞变得可期待。
[0053] 为了移出初始培养基体积1020A的一部分,将细胞培养和回收装置1000定向在这 样的位置以使得生长表面1006在底部,而上挡边1012在顶部。换言之,将细胞培养和细胞 回收装置1000定向在其优选的静态细胞培养位置。细胞1016以初始细胞密度驻留在生长 表面1006上,该初始细胞密度是细胞1016的量除以初始培养基体积1020A(例如,细胞/ ml)。细胞1016还以初始表面密度驻留在生长表面1006上,该初始表面密度是细胞1016 的量除以细胞驻留在其上之生长表面1006的表面积(例如,细胞/cm 2)。气体递送组件与 通气口 1028连接,其优选地位于装置的顶部,最佳地如图2B中所示。然而,无论如何细胞 培养和细胞回收装置的内部体积优选通过能够无菌过滤气体的γ辐射稳定材料(例如〇. 2 微米通气滤器)来通气。在这个实例中,气体递送组件是通过气体导管1052与通气口 1028 连接的隔膜栗1050。当气体递送组件主动递送气体时(即,在本实例中当隔膜栗1050工作 时),驱使气体通过通气口 1028进入到气体导管1052中并进入细胞培养和细胞回收装置 1000中。最优选的通气口 1028由这样的材料构成,其能够确保移动到细胞培养和细胞回收 装置1000中的气体无菌。还优选将通气口 1028定向为使在其过滤表面上积累的凝聚之机 会最小化的位置。在这种描述中,通气口 1028的过滤表面不与表面1006平行而是定向成与 生长表面1006垂直。随着气体被递送到培养基移出导管夹1009处于打开位置的细胞培养 和细胞回收装置1000中,初始培养基体积1020Α的一部分随着其被驱使到培养基移出开口 1008而通过培养基移出导管1010被置换出细胞培养和细胞回收装置1000,并进入废物容 器中,从而留下细胞1016和残余的培养基体积1020Β,其位于残余的培养基高度1021Β。废 物容器不需要是封闭的并且不需与培养基移出导管1010物理连接。例如,它可以被像实验 室水槽一样普通的某些东西替代,但优选的废物容器是封闭的容器(例如袋)并且以密封 的方式与培养基移出导管1010连接以通过封闭系统的方式隔离潜在的生物危害。这样的 封闭容器在图2A和图2B中以封闭的废物容器1032示出,其附接至培养基移出导管1010。
[0054] 优选地在该培养基移出过程中,因为气体进入细胞培养和细胞回收装置1000并 且初始体积1014的压力升高,所以阻止生长表面1006从其优选的水平位置移动。如将在 一些示例性实施方案中所描述的,这可以通过生长表面支持物实现,其将生长表面保持在 水平平面以防止对生长表面造成损害。建议技术人员参考共同未决的"814"和"848"以获 得与生长表面支持物设计有关的进一步指导。
[0055] 在培养基移出过程完成后,可以如下添加新鲜培养基:使通气口 1028对环境大气 打开(例如断开或连通气体导管1052)并经培养基移出导管1010(或者可在装置中存在并 且结构适合于该目的的任何另外的端口)添加新鲜培养基。如果无需向装置中添加新鲜 培养基并且培养待被终止,则可以如下移出细胞1016 :将细胞培养和细胞回收装置1000从 其优选的静态细胞培养位置重定向到细胞移出位置(如图2C所示),其中培养基移出开口 1008位于内部体积1014的低点。依据细胞和生长表面的具体特征,在尝试将细胞从装置中 移出之前,搅动所述装置中残余的培养基以将细胞从生长表面逐出并将其悬浮在残余培养 基中可能是有用的。我们已经发现非粘附细胞(例如T细胞)即使在生长表面是疏水透气 性材料(例如硅酮)时仍具有在生长表面上维持堆叠的倾向,甚至在装置倾斜至培养基不 在浸没细胞的点时也是如此。因此,为确保在移出残余培养基时不将细胞留在装置中,优选 在抽出残余培养基之前搅动残余培养基以将细胞悬浮在其中。技术人员将认识到有多种在 残余培养基中悬浮细胞的方法。例如,可以简单地使装置运动以使残余培养基在装置中并 在生长表面之上打转(swirl),并且目视确定何时细胞已经从生长表面逐出并运动到残余 培养基中。我们发现围绕圆形生长表面的圆柱状壁非常有利于这种方法。然而,这一步骤 完成后,一旦细胞从生长表面逐出并分散到残余培养基中,可通过取出培养基和细胞的传 统方法(例如通过使用蠕动栗)完成细胞的收集。然而,通过将培养基抽出装置来取出细 胞会导致透气性材料从平面位置移动,因为当通风口包含无菌滤器时随着跨通风口发生压 降在装置中形成真空。但是,只要透气性材料从其水平位置移动到新位置时不破坏透气性 材料的完整性,或者细胞培养和细胞回收装置的任意其他方面的完整性不受影响,就可以 完成这一过程。然而,不会使细胞培养和细胞回收装置的透气性材料或任何其他方面处于 损坏之风险的一个优选方法是通过将气体递送到细胞培养和细胞回收装置中来置换残余 培养基和细胞。
[0056] 图2D示出这是如何完成的。将细胞培养和细胞回收装置1000定向在细胞移出位 置,优选培养基移出导管1010连接至细胞收集容器1040,其替换封闭的废物容器1032,使 气体递送组件与通气口 1028连接,例如隔膜栗1050通过气体导管1052与通气口 1028连 接。当气体递送组件主动递送气体时(即,在这个实例中为当隔膜栗1050启动时),气体递 送到气体导管1052中,通过通气口 1028并进入细胞培养和细胞回收装置1000。随着气体 被递送到细胞培养和细胞回收装置1000中,含有悬浮细胞1016的残余培养基体积1020B 被置换,因为将其驱使到由侧壁1054发出的培养基移出开口 1008中,通过培养基移出导管 1010离开细胞培养和细胞回收装置1000并进入细胞收集容器1040中。优选地,细胞收集 容器1040是封闭的容器,其具有适合用于其将经受的无论何种下游处理(例如离心和/或 冷冻保存)的设计。优选地,为了防止损坏生长表面1006,存在生长表面支持物并在气体进 入细胞培养和细胞回收装置1000时将生长表面1006保持在平面状态。
[0057] 鼓励技术人员认识到,出于多种原因(包括提高营养物来源的能力,提高细胞废 物的下沉,以及允许移出更大部分的初始培养基体积而没有细胞损失),提高装置底部上方 之初始培养基体积所处的高度是有利的。尽管培养基高度不受限制,优选地,在生长表面和 /或培养基的最上表面处于水平位置时按照培养基的最低部分到培养基的最上部分确定的 培养基高度优选为Icm至25cm,更优选为Icm至20cm,甚至更优选为Icm至15cm,并且甚 至更优选为2cm至11cm。尽管残余培养基高度不受限制,优选残余培养基高度为0. 2cm至 2. 0cm,更优选为0· 2cm至I. 0cm,甚至更优选为0· 2cm至0· 5cm,如在生长表面和/或培养 基的最上表面处于水平位置时按照培养基的最低部分到培养基的最上部分确定的。
[0058] 图3示出了本发明的又一个实施方案,其中细胞培养和细胞回收装置2000的截面 图包括位于培养基移出导管2010内的培养基移出开口 2008。培养基移出导管不通过侧壁 2054接近内部体积2014并且在这种描述中移动通过上挡边2012。当细胞培养和细胞回收 装置2000定向在培养基收集位置(即,细胞培养位置)时,如前所述收集培养基,其中细胞 2016驻留在生长表面2006上。如图3所示,原始培养基体积的一部分已经由培养基移出导 管2010移出。残余培养基2020B处于培养基移出开口 2008的高度。可如前所述通过简单 地将细胞培养和细胞回收装置2000重定向到细胞移出位置来收集细胞2016,其中培养基 移出开口 2008处于残余培养基体积2020B的低点。当细胞2016悬浮在残余培养基2020B 中时,可通过经培养基移出导管2010移出残余培养基体积2020B来收集它们。
[0059] 本发明的另一个实施方案允许导管的开口改变其与生长表面的距离。在图4A中, 示出了处于细胞培养位置并且处于静态细胞培养状态的细胞培养和细胞回收装置3000的 截面图。细胞培养和细胞回收装置3000包括由上挡边3012、生长表面3006、通气口 3028 和具有培养基移出开口 3008的培养基移出导管3010界定的内部体积3014。优选地,上挡 边3012通过侧壁3054与生长表面3006邻接并且更优选地,在培养过程中侧壁3054垂直 于生长表面3006。
[0060] 可以以先前描述的方式经培养基移出开口 3008移出培养基,优选在细胞培养和 细胞回收装置3000处于这样的位置时,其中平面的生长表面3006处于水平位置且细胞驻 留于生长表面上而非在培养基中悬浮(即,未分布在培养基中)。在培养基移出过程完成 后,可以如下添加新鲜培养基:将通气口 3028对环境大气打开(例如断开或连通气体导 管)并经培养基移出导管3010 (或者可在装置中存在并且结构适合于该目的的任何另外的 端口)添加新鲜培养基。如果无需向装置中添加新鲜培养基并且培养待被终止,则可以进 行细胞移出。将细胞培养和细胞回收装置配置成包括用于改变培养基移出开口 3008与生 长表面3006之间的距尚的手段,可以将培养基移出开口 3008的位置从培养基移出位置改 变到细胞移出位置。这样做的话,培养基移出开口不仅可以如前所述减少培养基体积而不 移出细胞,其还可以在减少培养基体积后移出残余培养基和细胞。以这种方式,仅使用一个 端口就可以将细胞浓缩在残余培养基中并且还可移出浓缩的细胞。图4B示出了如何将此 完成的一个实例。在这一实例中,侧壁3054提供了将细胞培养和细胞回收装置之内部体积 的下边界与上挡边连接的结构。在这种描述中,生长表面3006是下边界。细胞培养和细胞 回收装置3000的侧壁3054包括调整培养基移出开口 3008与生长表面3006之间距离的手 段。鼓励技术人员认识到有多种方式来将此完成。例如,侧壁3054可包含柔性材料(例 如硅酮)并有波纹(bellow)以允许改变侧壁3054的高度。当改变侧壁3054的高度以将 培养基移出开口 3008从培养基移出位置移动到所不的细胞移出位置时,培养基移出开口 3008与生长表面3006之间的距离减小并且培养基移出开口 3008被置于细胞移出位置,在 其中其接近生长表面3006并能够允许残余培养基和细胞通过。换言之,当细胞培养和细胞 回收装置3000在培养基移出位置时,培养基移出开口 3008与生长表面3006 (在这种描述 中,其是装置以静态细胞培养的状态运行时培养基可驻留在其上的下边界)之间的距离超 过了当在细胞移出位置时培养基移出开口 3008与生长表面3006之间的距尚。反之,当细 胞培养和细胞回收装置3000在细胞回收位置时,培养基移出开口 3008与生长表面3006之 间的距离小于细胞培养和细胞回收装置在培养基移出位置时培养基移出开口 3008与生长 表面3006之间的距离。
[0061] 向技术人员建议调整培养基移出开口与生长表面之间距离的方式是多种多样的。 例如,有多种方法可以使装置的壁能够皱缩,包括将它们以柔性材料制成,以活塞样方式 (其中壁的一部分以液体紧密模式滑过其他部分)等。在那些情况下,细胞培养和细胞回收 装置的上挡边与生长表面之间的距离将随着培养基移出开口从培养基移出位置改变到细 胞移出位置而减小。然而,建议技术人员认识到改变细胞培养和细胞回收装置的上挡边与 生长表面之间的距离不是将培养基移出开口从培养基移出位置移动到细胞移出位置的唯 一方法。
[0062] 图5A和图5B不出了配置成调节培养基移出开口 4008与生长表面4006之间距尚 的细胞培养和细胞回收装置4000的截面图。柔性护罩(flexible shroud)4001形成了针对 培养基移出导管4010和上挡边4012的密封。培养基移出导管4010具有密封的接头,在这 个说明性实例中其由与凸鲁尔接头(male Iuer fitting)4013接合的凹鲁尔接头(female Iuer fitting)4011构成,从而允许容易地将收集容器连接至培养基移出导管4010。鼓励技 术人员认识到有多种方法可进行这样的连接,包括无菌管道焊接(sterile tubing weld)。 为改变培养基移出开口 4008与生长表面4006之间的距离,改变柔性护罩4001的高度。图 5B示出了在向其上表面施加力以减小其高度(即朝生长表面4006的方向压缩波纹)后柔 性护罩4001的高度,由此朝生长表面4006的方向移动培养基移出开口 4008并减小培养基 移出开口 4008与生长表面4006之间的距离。鼓励技术人员认识到不将细胞培养和细胞回 收装置4000置于污染的风险的情况下,使培养基移出开口 4008与生长表面4006之间的距 离变得不同成为可能。优选地,在细胞回收期间,培养基移出开口 4008临近生长表面4006, 并且细胞培养和细胞回收装置4000在细胞培养位置(即,生长表面4006处于水平位置)。 这促进了以这样
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