用于透气性细胞培养过程的封闭系统装置和方法_5

文档序号:9634830阅读:来源:国知局
继续过程。内部体积6014被加压并 且启动流动控制组件6046B以允许流体流向细胞收集容器6040。细胞培养和细胞回收装 置6000可以定向或可以不定向至允许所有培养基和细胞在这一时间在最低点被收集的位 置,取决于操作人员的偏好以及是否将细胞培养装置设计成在装置定向于静态细胞培养位 置时将细胞移出导管置于最大限度的回收细胞的位置。技术人员将认识到搅动以逐出细胞 并将装置定向至最大限度的回收细胞的位置的步骤也可自动化进行。处于静态细胞培养位 置时,当细胞移出开口 6002定位在生长表面6006的高度之下时,可获得最大限度的细胞回 收。例如,通过如前所述的在生长表面中的凹槽,沟(moat)(例如围绕生长表面周长的释放 区域,其中沟的底部低于生长表面),或者可以实现允许培养基所处的高度低于生长表面并 且变为用于细胞移出开口之收集位置的任何部件。在自动化进行细胞移出过程的某点,气 体进入细胞移出开口 6002,穿过细胞移出导管6004,并被流体检测组件6044B检测到。在 该点,流体检测组件6044B发出信号,导致流动控制组件6046B终止流体流向细胞收集容器 6040。在该点,可移除容器6040,优选以通过使用无菌管道焊接的无菌方式。然而,如果操 作人员确定对生长膜的另外润洗可有助于收集更多细胞(例如可留在装置内的任何细胞) 的,则该过程变得易行。流动控制组件6046A可以处于这样的状态,其中通过培养基移出导 管6010的流体流动未被阻断,而是打开的,并且废物容器6032被简单地升高或挤压(优选 废物容器是袋)以驱使培养基6020从废物容器6032进入细胞培养和细胞回收装置6000 中。优选地,在这一步骤中通气口 6028对大气是打开的。一旦将适当体积的培养基6020 递送回细胞培养和细胞回收装置6000,可重复细胞回收过程。可根据需要重复添加和移出 培养基的这个步骤以收集尽可能多的细胞,只要操作人员认为合适。
[0073] 使用如图7中所示实施方案之装置的方法将是这样的,将气体递送组件连接至与 含有培养基和细胞的透气性细胞培养和细胞回收装置连接的滤器,其中所述细胞培养装置 包括细胞移出导管,将第一流体检测组件与所述培养基移出导管连接,将第一流体流动控 制组件与所述培养基移出导管连接,起始从气体递送组件的气体递送,其中起始可使用导 致气体移动到细胞培养装置中的任何方法或设备,并且其中所述气体将培养基从所述细胞 培养装置置换到与所述培养基移出导管连接的培养基收集容器中。所述第一流体检测组件 确定通过所述培养基移出导管移动的流体何时从液体变为气体,所述第一流体检测组件向 所述第一流体流动控制组件发送信号并且在接收所述信号之后,所述第一流体流动控制组 件终止通过所述培养基移出导管的流体流动。在所述第一流动控制组件终止通过所述培养 基移出导管的流体流动后,可采取的一个选择是进行培养基的搅动以将细胞从生长表面逐 出到残余培养基中。还可以将细胞培养装置定向到新位置中,其中培养基与所述细胞移出 导管连接。然而,如果生长表面维持在水平位置并且所述细胞移出导管的细胞移出开口与 所述生长表面接触或与其相邻,不需要进行这样的使装置重定向的步骤。细胞收集容器连 接至所述细胞移出导管,第二流动控制组件打开通过所述细胞移出导管的流体流动,气体 从所述气体递送组件移动到所述细胞培养装置中,培养基和细胞通过所述细胞移出导管移 动到细胞收集容器中,所述第二流体检测组件确定通过所述细胞移出导管移动的流体何时 从液体变为气体,并向第二流体流动控制组件发送信号。接受所述信号之后,所述第二流动 控制组件终止通过所述细胞移出导管的流体流动。
[0074] 鼓励技术人员认识到如果其与仅具有一个培养基导管的细胞培养和细胞回收装 置类型接合,在图7的示例性实施方案中所描述的装置可以被简化,所述培养基导管起到 减少培养基体积的作用并且起到移出残余培养基体积和细胞的作用。这样的装置在例如图 2A-2D、3、4A-4B,、5A-5B和相关正文中进一步详述。因此,所述装置可被简化成包括能够连 接至与透气性细胞培养装置连接之滤器的气体递送组件,所述气体递送组件能够通过所述 滤器将气体递送到所述透气性细胞培养装置中;第一流体检测组件,其能够确定在与透气 性细胞培养装置连接的培养基移出导管内移动的流体类型何时从液体变为气体,能够向第 一流体流动控制组件发送信号的组件,所述第一流体流动控制组件能够终止通过所述培养 基移出导管的流体流动。在所述第一流动控制组件终止通过所述培养基移出导管的流体流 动后,如果需要细胞培养装置定向到新位置中,其中培养基与所述培养基移出导管接触,细 胞收集容器与所述培养基移出导管连接,第一流动控制组件打开通过所述培养基移出导管 的流体流动,气体从所述气体递送组件移动到所述细胞培养装置中,培养基和细胞通过所 述培养基移出导管移动到所述细胞收集容器中,所述第一流体检测组件确定通过所述培养 基移出导管移动的流体何时从液体变为气体并向所述第一流体流动控制组件发送信号。在 接收所述信号之后,所述第一流动控制组件终止通过所述培养基移出导管的流体流动。 [0075] 技术人员将认识到,最大程度的实现使细胞离开细胞移出导管并进入细胞收集容 器是有益的。因此,当以图7所示的方式使用自动化时,通过将流体检测组件定位在流动控 制机构的下游并且尽可能靠近所述容器,在所述流动控制机构终止流动时,导管中培养基 的量将被限制在所述流体检测组件与所述细胞收集容器之间。此外,使管内径最小化可进 一步减少在导管中的细胞数目。或者,在导管中检测到气体后,可以驱使少量另外的气体通 过导管以确保完成该过程时液体不被截留在导管中。这可用于确保所有细胞移动到细胞收 集容器中和/或允许无菌管道拼接而在导管中没有液体。或者,可驱使气体通过导管以确 保完成该过程时液体不被截留在导管中。
[0076] 鼓励技术人员认识到使用流动控制组件和流体检测组件是方便的,但可以手动进 行细胞回收过程。在手动的细胞回收过程中,操作人员用夹关闭(cold)通过细胞移出导管 的流动,打开通过培养基移出导管的流动,然后可以使用注射器将气体注射到装置中直到 气体移动到所述培养基移出导管中。然后按照需要可以搅动培养基使其不处于静止状态以 将细胞从生长表面逐出。随着所述培养基移出导管关闭且所述细胞移出导管打开,向所述 装置添加气体,由此驱使细胞和残余培养基离开所述装置。
[0077] 尽管使用气体置换培养基以防止破坏生长表面和/或透气性材料是一种简洁的 方法,如果期望与之前所述的通过气体置换相反的从装置取出培养基和/或细胞,则可以 将所述装置设置成最小化生长表面和/或透气性材料的形变。在装置内部体积的压力小于 装置外压力的情况下可以采用这样的方法,从而产生跨装置之壁的压力差。在这样的情况 下防止生长表面形变离开平面状态的一种方法是将透气性材料物理附接至组件(例如生 长表面支持组件)。图8和图9提供了两个这样的实例。为了简单,未示出整个细胞培养 和细胞回收装置。在图8中,生长表面6006包括从其下表面发出的突出部(tab)6058。突 出部6058与生长表面支持物6018上的配对部件(mating feature)联锁。垂直的支持物 6018A从生长表面支持物6018的基底上突出以在静态细胞培养期间将生长表面6006保持 在水平位置。优选地,生长表面6006由透气性材料构成。在硅酮的情况下,可通过液体注 射模塑制造膜并且突出部6058可以被模压到膜中。图9示出了在生长表面外部的压力超 过了细胞培养和细胞回收装置之内部体积的压力时,将所述生长表面维持在基本上平面状 态的另一个实例。在这个示例性实例中,生长表面7006由硅酮构成,其被过模压到附接至 生长表面支持物7018的格网(grid) 7060上(即附接至格网)。气体进入开口 7018B允许 培养物的被动气体交换。换言之,周围气体与生长表面接触而无需强迫才这样。因此,生长 表面7006通过与生长表面7018的接触点保持位置,甚至在生长表面的外部压力超过了细 胞培养和细胞回收装置之内部体积的压力时。
[0078] 在培养基和/或流体从装置取出时将生长表面维持在基本上平面状态的另一种 方法是使生长表面的外部压力与细胞培养和细胞回收装置之内部体积的压力保持平衡。图 10示出了如何进行的一个示例性实例。细胞生长和细胞回收装置8000包括生长表面支持 物8018。生长表面支持物8018包括气体进入开口 8021。气体进入开口允许周围气体向生 长表面8006被动移动和从生长表面8006被动移动,生长表面8006优选液体不可渗透的, 透气的、非多孔的且在细胞培养期间处于基本上水平的平面。换言之,通过被动运动,周围 气体与透气性生长表面接触而没有任何机构在物理上迫使气体与透气性材料接触。将培养 基移出导管8010附接至废物容器8032并且以这样的方式与蠕动栗8030接合,以使得蠕动 栗8030能够将培养基8020从细胞生长和细胞回收装置8000抽出。在培养基移出期间,最 小化气体进入开口 8021与周围气体流通的能力并且优选消除所述能力。在这一描述中,液 体移出接头(adapter)8027在培养基体积减少时暂时附接,与生长表面支持物8018配对, 并且包括压力平衡导管8033A,其还包括压力平衡导管接口 8029,例如可以是鲁尔接口。压 力平衡导管8033A可与压力平衡导管8033B配对。压力平衡导管8033B还可以附接至培养 基移出导管8010以使得在蠕动栗8030启动时可将气体从液体移出接头8027和生长表面 支持物8018之间的空间抽出,实际上使气体空间8019相对于周围气体置于降低的压力下。 优选地,如果压力平衡导管8033B附接至培养基移出导管8010,则压力平衡导管8033B任 选地包括单向阀(check valve) 8034和/或压力平衡导管滤器8035,能够允许气体移动到 废物容器并防止培养基8020移动到其中,同时维持装置的无菌性及其流体连通。鼓励技术 人员认识到压力平衡导管8033B不需要附接至培养基移出导管8010,但可以替换为与蠕动 栗接合的单独导管。在这种情况下,优选使用与培养基移出导管和压力平衡导管连接的多 通道蠕动栗。在这样的构造中,蠕动栗8030将气体从生长表面8006之下抽出,在生长表面 8006上抽出真空,其抵消在细胞生长和细胞回收装置8000内产生的真空,由此将生长表面 8006维持在基本上水平的状态,或者尽量减小生长表面8006经历的形变。鼓励技术人员认 识到将气体抽出压力平衡导管的任何仪器均可实现以下目的:防止随培养基移出对生长表 面造成的潜在破坏性形变。
[0079] 将生长表面支持物8018设计成与液体移出接头8027接合,并将生长表面支持 物8018设计成以这样的方式与细胞培养和细胞回收装置8000接合,所述方式允许气体以 一定速率从气体空间8019移出,这使得生长表面相邻和外部的压力等于或小于内部体积 8014的压力。建议技术人员认识到接合不需要气密密封,只要其对气体空间8019压力施加 控制即可。然而,优选提供密闭。还应当建议技术人员,不需要液体移出接头8027来实现 在培养基被从细胞培养和细胞回收装置抽出时将生长表面维持在基本上水平状态的目标。 例如压力平衡导管8033B可与气体进入开口 8021直接接合。在任何情况下,如果使用,优 选液体移出接头容易地与生长表面支持物连接或者断开,以使得当断开时,周围气体可与 生长表面进行被动接触而无需任何机构或处理来迫使气体。技术人员应当理解生长表面支 持物不需要永久性与细胞培养和细胞回收装置附接。
[0080] 图11示出了细胞培养和细胞回收装置的另一个实施方案,其适于允许将培养基 从装置抽出同时生长表面基本没有形变。细胞生长和细胞回收装置9000包括生长表面支 持物9018。生长表面支持物9018包括气体进入开口 9021。气体进入开口 9021使得周围气 体被动移动至生长表面9006和从生长表面9006被动移动,生长表面9006优选透气的、液 体不可渗透的且在细胞培养期间处于水平平面。气体进入开口滤器9036防止来自气体进 入开口 9021的污染。建议技术人员,为气体进入开口滤器选择的材料可以为任何材料,以 使得其充当无菌屏障并且气体以一定速率被动接近生长表面,所述速率允许培养物的充分 氧合。优选地,其为孔径小于0.45微米并且更优选小于0.22微米的多孔材料。培养基移 出导管9010附接至废物容器9032并且以这样的方式与蠕动栗9030接合,所述方式使得蠕 动栗9030能够将培养基9020抽出细胞生长和细胞回收装置9000。压力平衡导管9033将 培养基移出导管9010与气体空间9019连起来,并且可任选的含单向阀9034(以防止培养 基潜在的进入气体空间)和/或压力平衡导管滤器9036 (以防止污染物或生物危害潜在的 进入气体空间然后潜在的穿过气体进入开口滤器)。在培养基移出期间,蠕动栗的速率是这 样的,其使得气体空间9019 ( 即,生长表面9006与气体进入开口滤器9036之间的空间)中 的压力小于或等于内部体积9014的压力,由此使生长表面9006朝上挡边9012的移动最小 化或被阻止。优选地,压力平衡导管是柔性管,其与从进入开口向气体空间发出的管配对, 并且使用无菌管道焊接来建立配对。
[0081] 细胞培养和细胞回收装置以及过程的又一个实施方案
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