细胞灌注培养的生物反应器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种细胞灌注培养的生物反应器，包括培养罐、电机、旋转截留装置、空心轴、抽液管和通气管，空心轴与培养罐顶盖密封安装固定，旋转截留装置包括外转子、内转子、滤网和底板，外转子和内转子分别安装于培养罐顶盖的外部和内部，外转子通过磁力耦合作用带动内转子旋转，底板固定在空心轴的底部，底板与内转子通过滤网连接，滤网高出培养基液面，空心轴内设抽液腔，抽液腔与空心轴空腔隔绝、通过抽液孔与培养罐连通，抽液管设于空心轴内部、下端口位于抽液腔内，通气管与空心轴空腔连通，空心轴空腔侧壁设有通气孔。本发明实现在搅拌状态下能够同时完成抽出培养基和通气，不仅能够截留细胞，而且能够对气泡进行隔离并具有消泡的功能。
【专利说明】
细胞灌注培养的生物反应器
技术领域
[0001]本发明涉及一种生物反应器，特别是涉及一种细胞灌注培养的生物反应器。
【背景技术】
[0002]在生物反应器内部对细胞进行有氧呼吸的悬浮灌注培养时，例如贴壁细胞的微载体培养，一方面需要实现部分培养基的抽出以及新鲜培养基的连续灌注，在这一过程中，需要通过细胞截留装置将培养细胞截留在培养罐内部而不会随着培养基被抽出，另一方面需要向培养基中通气保证有氧呼吸，在这一过程中，由于通气的作用使得培养基中产生气泡，这些气泡能够对培养细胞造成损害，而现有的生物反应器中一般不具有隔离气泡或者消泡的功能，影响了细胞培养的存活率，降低了细胞产物的产率。
[0003]现有申请号为201120331457.2的实用新型专利，专利名称为“搅拌、通气及细胞过滤一体化生物反应器”，公开了一种能够在搅拌的同时实现抽液、通气和截留培养细胞的生物反应器，但是这种生物反应器采用了传统的搅拌轴结构，对于细胞培养存在微生物污染的风险，而且取液管和气体分布管在反应器顶盖上分别单独开口安装，进一步增加了污染风险。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种细胞灌注培养的生物反应器，不仅能够在搅拌状态下同时完成抽出培养基和通气，截留细胞，而且保证了无菌条件，还能够对气泡进行隔离并具有消泡的功能。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种细胞灌注培养的生物反应器，包括培养罐、电机、旋转截留装置、空心轴、搅拌桨、抽液管和通气管，所述空心轴安装在培养罐的顶盖中心，所述搅拌桨位于空心轴的底部位置，所述旋转截留装置通过电机驱动旋转，所述空心轴与培养罐顶盖密封安装并固定，所述旋转截留装置包括外转子、内转子、滤网和底板，所述外转子和内转子相对配合安装于培养罐顶盖的外部和内部，所述外转子和内转子相互配合、通过空心轴分别安装于培养罐顶盖的外部和内部，所述外转子通过电机驱动旋转并通过磁力耦合作用带动内转子沿着空心轴旋转，所述底板可旋转式固定在空心轴的底部，底板与内转子之间通过滤网连接形成培养细胞的截留界面，所述滤网高出培养基的液面，所述空心轴内部设有抽液腔，所述抽液腔与空心轴的空腔隔绝、通过若干抽液孔与培养罐连通，所述抽液管设置于空心轴内部、下端口位于抽液腔内部，所述通气管与空心轴的空腔连通，所述空心轴的空腔侧壁设有若干通气孔。
[0006]作为本发明一种优选的实施方式，所述外转子和内转子内部、相对侧面对应设有磁钢。
[0007]作为本发明另一种优选的实施方式，所述搅拌桨安装在底板上方并随着旋转截留装置转动。
[0008]作为本发明另一种优选的实施方式，所述滤网的孔径小于培养基中内容物的大小。
[0009]作为本发明另一种优选的实施方式，所述底板的大小与内转子的底面相等，所述滤网竖直设置。
[0010]作为本发明另一种优选的实施方式，所述抽液腔设置于空心轴的底部，所述抽液管下端口伸入到抽液腔内部，抽液腔与空心轴的空腔之间通过水平隔板隔绝。
[0011]作为对上述实施方式的进一步改进，所述若干抽液孔沿着抽液腔的侧壁周向均匀分布O
[0012]作为对上述实施方式的进一步改进，所述若干通气孔设置于靠近抽液腔的上方、沿着空心轴空腔侧壁的周向均匀分布。
[0013]作为本发明另一种优选的实施方式，所述抽液管从空心轴的顶端穿出。
[0014]作为本发明另一种优选的实施方式，所述通气管与空心轴的顶端连通。
[0015]有益效果
[0016]本发明的旋转截留装置采用磁力耦合的方式进行驱动并沿着空心轴旋转，带动搅拌桨对培养基进行搅拌，内转子、滤网以及底板之间形成了相对的内部空间，空心轴位于该内部空间之中，空心轴与培养罐密封固定不会发生旋转，保证了密封无菌条件;抽液管设置于空心轴内部进行培养基抽出，通气管通过空心轴的空腔进行通气，通气与培养基抽出过程相互独立，实现了在旋转截留装置旋转搅拌的状态下能够同时进行培养基抽出和通气；内转子与底板之间设有用于截留培养细胞的滤网，既可以防止外部培养基中的细胞进入到旋转截留装置的内部被抽出，又能够防止旋转截留装置内部产生的气泡与外部的培养细胞接触，从而实现气泡隔离的效果，减少气泡对于培养细胞的损伤，增加细胞存活率;通气管通入的气体从旋转截留装置内部进入培养罐，滤网的设置高出于培养基的液面，这种结构设计使得内转子底面、滤网以及培养基液面之间形成了一个相对封闭的包围，气泡进入到旋转截留装置的内部空间后会上升，并在培养基液面上产生聚集形成泡沫，当泡沫在该封闭的包围内达到饱和后，该封闭的包围能够对泡沫产生挤压作用，从而达到消泡的功能。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0019]如图1所示的一种细胞灌注培养的生物反应器，包括培养罐12、电机1、旋转截留装置、空心轴4、搅拌桨15、抽液管2和通气管3。
[0020]空心轴4为内部空心的圆柱状结构，与培养罐12顶盖在其中心密封安装并固定，空心轴4设置成固定方式，不会发生旋转。
[0021 ]旋转截留装置包括外转子5、内转子6、滤网7和底板10。外转子5和内转子6相对配合安装于培养罐12顶盖的外部和内部，外转子5通过电机I驱动沿着空心轴4发生旋转，并通过磁力耦合作用带动内转子6沿着空心轴4旋转，外转子5和内转子6内部、相对侧面对应设有磁钢11。
[0022]底板10可旋转地固定在空心轴4的底部，底板10的大小与内转子6的底面相等，搅拌桨15固定安装在底板10上方并随着旋转截留装置转动，对培养罐12内部的培养基13进行搅拌。底板10与内转子6之间通过滤网7连接形成培养细胞的截留界面，滤网7为竖直的圆筒状，滤网7的孔径小于培养基13中内容物的大小，例如在自悬浮细胞的培育中，滤网7的孔径选择要小于细胞的大小，在贴壁细胞的微载体培养中，滤网7的孔径小于微载体的大小，保证培养细胞不能从其孔径中穿过，滤网7高出培养基13的液面。在培养罐12内部，内转子6、滤网7以及底板10之间形成了一个相对的内部空间，通过滤网7的作用，培养细胞不能进入到该内部空间中，搅拌桨15设置于该空间内部，能够有效防止在搅拌过程中搅拌桨15对培养细胞造成机械损伤。
[0023]空心轴4内部设有抽液腔14，抽液腔14与空心轴4的空腔隔绝，抽液腔14通过若干抽液孔9与培养罐12连通，抽液管2设置于空心轴4内部、下端口位于抽液腔14内，抽液管2从抽液腔14内部向培养罐12外抽出培养基13。通气管3与空心轴4的空腔连通，空心轴4的空腔侧壁设有若干通气孔8，通气管3通过空心轴4空腔向培养基13中通气。
[0024]关于空心轴4，一种优选的结构为:抽液腔14设置于空心轴4的底部，抽液管2下端口伸入到抽液腔14内部，抽液腔14与空心轴4的空腔之间通过水平隔板隔绝，防止抽液腔14中的培养基13进入到空心轴4的空腔，若干抽液孔9沿着抽液腔14的侧壁周向均匀分布，若干通气孔8设置于靠近抽液腔14的上方，沿着空心轴4空腔侧壁的周向均匀分布，抽液管2从空心轴4的顶端穿出，通气管3与空心轴4的顶端连通。
[0025]这种细胞灌注培养的生物反应器的旋转截留装置采用磁力耦合的方式进行驱动并沿着空心轴4旋转，对培养基13进行搅拌，空心轴4位于旋转截留装置形成的内部空间之中，空心轴4与培养罐12密封固定不会发生旋转，不仅保证了无菌条件，抽液管2设置于空心轴4内部进行培养基13抽出，通气管3通过空心轴4的空腔进行通气，通气与培养基13抽出过程相互独立，实现了在旋转截留装置旋转搅拌的状态下能够同时进行培养基13抽出和通气。
[0026]内转子6与底板10之间设有用于截留培养细胞的滤网7，既可以防止外部培养基13中的培养细胞进入到旋转截留装置的内部被抽出，又能够防止旋转截留装置内部产生的气泡与外部的培养细胞接触，从而到达气泡隔离的效果，减少气泡对于培养细胞的损伤，增加细胞存活率。
[0027]通气管3通入的气体从旋转截留装置内部进入培养罐12，滤网7的设置高出于培养基13的液面，这种结构设计使得内转子6底面、滤网7以及培养基13液面之间形成了一个相对封闭的包围，气泡进入到旋转截留装置的内部空间后会上升，并在培养基13液面上产生聚集形成泡沫，当泡沫在该封闭的包围内达到饱和后，该封闭的包围能够对泡沫产生挤压作用，从而达到消泡的功能。
【主权项】
1.一种细胞灌注培养的生物反应器，包括培养罐(12)、电机(1)、旋转截留装置、空心轴(4)、搅拌桨(15)、抽液管(2)和通气管(3)，所述空心轴(4)安装在培养罐(12)的顶盖中心，所述搅拌桨(15)位于空心轴(4)的底部位置，所述旋转截留装置通过电机(I)驱动旋转，其特征在于:所述空心轴(4)与培养罐(12)顶盖密封安装并固定，所述旋转截留装置包括外转子(5)、内转子(6)、滤网(7)和底板(10)，所述外转子(5)和内转子(6)相对配合安装于培养罐(12)顶盖的外部和内部，所述外转子(5)通过电机(I)驱动旋转并通过磁力耦合作用带动内转子(6)沿着空心轴(4)旋转，所述底板(10)可旋转式固定在空心轴(4)的底部，底板(10)与内转子(6)之间通过滤网(7)连接形成培养细胞的截留界面，所述滤网(7)高出培养基(13)的液面，所述空心轴(4)内部设有抽液腔(14)，所述抽液腔(14)与空心轴(4)的空腔隔绝、通过若干抽液孔(9)与培养罐(12)连通，所述抽液管(2)设置于空心轴(4)内部、下端口位于抽液腔(14)内部，所述通气管(3)与空心轴(4)的空腔连通，所述空心轴(4)的空腔侧壁设有若干通气孔(8)。2.根据权利要求1所述的一种细胞灌注培养的生物反应器，其特征在于:所述外转子(5)和内转子(6)内部、相对侧面对应设有磁钢(11)。3.根据权利要求1所述的一种细胞灌注培养的生物反应器，其特征在于:所述搅拌桨(15)安装在底板(10)上方并随着旋转截留装置转动。4.根据权利要求1所述的一种细胞灌注培养的生物反应器，其特征在于:所述滤网(7)的孔径小于培养基(13)中内容物的大小。5.根据权利要求1所述的一种细胞灌注培养的生物反应器，其特征在于:所述底板(10)的大小与内转子(6)的底面相等，所述滤网(7)竖直设置。6.根据权利要求1所述的一种细胞灌注培养的生物反应器，其特征在于:所述抽液腔(14)设置于空心轴(4)的底部，所述抽液管(2)下端口伸入到抽液腔(14)内部，抽液腔(14)与空心轴(4)的空腔之间通过水平隔板隔绝。7.根据权利要求6所述的一种细胞灌注培养的生物反应器，其特征在于:所述若干抽液孔(9)沿着抽液腔(14)的侧壁周向均匀分布。8.根据权利要求6所述的一种细胞灌注培养的生物反应器，其特征在于:所述若干通气孔(8)设置于靠近抽液腔(14)的上方、沿着空心轴(4)空腔侧壁的周向均匀分布。9.根据权利要求1所述的一种细胞灌注培养的生物反应器，其特征在于:所述抽液管(2)从空心轴(4)的顶端穿出。10.根据权利要求1所述的一种细胞灌注培养的生物反应器，其特征在于:所述通气管(3)与空心轴(4)的顶端连通。
【文档编号】C12M1/04GK105820952SQ201610197422
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】顾警钟, 顾谷钟, 王晓亮
【申请人】上海拜高乐生物技术有限公司