专利名称：动物细胞培养液初级分离的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物医药领域，特别涉及适用于生物制药生产中的一种动物细胞培养液初级分离的方法及装置。
背景技术：
生物制品生产中，利用动物细胞培养所获得的目的产物的培养液成分往往较为复杂，除目的产物外，还含有细胞、细胞碎片、蛋白质、多糖、核酸及各类无机物和有机物等多种物质，且其中目的产物的含量普遍较低，必须经过产物的后处理阶段亦即产物的分离纯化，才能达到一定的质量标准，获得高纯度，符合一定安全要求的产品。生物制品的后处理分离纯化技术和工艺影响产品的质量和成本，同时也决定着产物的产量。在产品的成本构成中后处理成本占总成本的40% -80%。一般的分离纯化路线包括了两个基本阶段，初级分离和纯化精制。初级分离阶段的主要任务是分离细胞和培养液，这一步现多使用的方法为离心沉降法、膜分离技术和各种沉淀方法。其中离心沉降法虽然具有操作稳定、重复性好的优点，但是连续离心设备昂贵，操作和维修费用高，而且生产速度收到多方的制约，如液体的黏稠度、离心力的大小等，还需冷却降温系统，并且从细胞培养设备到离心设备之间的转移易引起细胞培养物的污染。膜过滤较离心沉降法而言，可封闭式操作，不与环境产生交叉污染，所用设备投资少，操作过程安全，加工量可大可小等优点，但是膜易产生污染、需精心保养、清洗。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种动物细胞培养液初级分离的方法及装置，能够在保证目的产物质量的前提下，简化生物制品下游处理生产工艺，节约生产成本，提高生
产效率。为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下一方面，提供一种动物细胞培养液初级分离的方法。一种动物细胞培养液初级分离的方法，包括通过外部压力装置将含有欲去除动物细胞的培养液从上游设备输入到动物细胞培养液初级分离的装置顶部的进液口中；利用与所述装置顶部相连的过滤罐体中的纤维球滤料对所述培养液进行过滤，去除所述培养液中的动物细胞及细胞碎片；将过滤后的培养液通过与所述过滤罐体相连接的所述装置底部的出液口输出到下游设备中。其中，所述通过外部压力装置将含有欲去除动物细胞的培养液从上游设备输入到动物细胞培养液初级分离的装置顶部的进液口中之前还包括将纤维球滤料填装到过滤罐体中；根据需过滤的所述培养液的体积决定所述过滤罐体的个数，组装动物细胞培养液初级分离的装置，使所述装置顶部的进液口通过输送管道与上游设备密闭相连，所述装置底部的出液口通过输送管道与下游设备密闭相连。其中，所述将过滤后的培养液通过与所述过滤罐体相连接的所述装置底部的出液口输出到下游设备中之后还包括在过滤结束后，通过外部压力装置对所述动物细胞培养液初级分离的装置进行反冲洗。其中，所述将纤维球滤料填装到过滤罐体中包括将纤维球滤料在纯化水浸泡；将浸泡后的纤维球滤料填装到过滤罐体中，并压实纤维球滤料。其中，所述外部压力装置包括蠕动泵和压力泵。其中，所述欲去除动物细胞包括BHK21细胞、CHO细胞、NSO细胞、Vero细胞、293细胞、Marcl45细胞、MA104细胞、I3K细胞、ST细胞、MDCK细胞、MRC5 二倍体细胞、2BS 二倍体细胞、KMB17 二倍体细胞、牛睾丸原代细胞、和地鼠肾原代细胞。本发明的实施例还提供了一种动物细胞培养液初级分离的装置。一种动物细胞培养液初级分离的装置，包括顶部，用于接收从上游设备输入的含有欲去除动物细胞的培养液；过滤罐体，用于利用自身填充的纤维球滤料对所述顶部输入的培养液进行过滤， 去除所述培养液中的动物细胞及细胞碎片；底部，用于将经所述过滤罐体过滤后的培养液输出到下游设备中。其中，所述装置顶部包括进液口以及与所述进液口并联的压力表接口，所述装置底部包括出液口。其中，所述装置顶部与所述过滤罐体之间通过法兰接口与卡盘相连接，所述过滤罐体与所述装置底部之间通过法兰接口与卡盘相连接。其中，所述装置包括至少两个过滤罐体时，所述至少两个过滤罐体之间的连接方式为并联或串联，所述至少两个过滤罐体之间通过法兰接口与卡盘相连接。其中，所述进液口连接有外部压力装置。其中，所述出液口附有筛网。其中，所述装置底部与下游设备之间连接有孔径为0. 45 μ m至0. 65 μ m的除细胞碎片的过滤器。本发明的实施例具有以下有益效果上述方案中，动物细胞培养液初级分离的装置与上游生物反应器以及下游进一步分离纯化设备相连，对包含欲去除动物细胞的培养液进行初级分离，采用封闭式操作，避免了与环境之间的交叉污染，提高了产品安全性。本实施例所需设备及材料投入少，可显著降低产品的生产成本，操作简单，能够提高生产效率。本发明实施例还可根据需过滤培养液的体积灵活变化装置的操作体积，易于扩大生产规模。
图1为本发明的实施例动物细胞培养液初级分离的方法流程示意图；图2为本发明的实施例动物细胞培养液初级分离的装置结构示意图3为本发明的实施例动物细胞培养液初级分离的装置另一结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本发明的实施例针对现有技术中在对动物细胞培养液进行初级分离的过程中，产品安全性较低以及产品成本较高的的问题，提供一种动物细胞培养液初级分离的方法及装置，能够在保证目的产物质量的前提下，简化生物制品下游处理生产工艺，节约生产成本， 提高生产效率。本发明实施例提供了一种动物细胞培养液初级分离的方法，如图1所示，本实施例包括步骤101 通过外部压力装置将含有欲去除动物细胞的培养液从上游设备输入到动物细胞培养液初级分离的装置顶部的进液口中；步骤102 利用与装置顶部相连的过滤罐体中的纤维球滤料对培养液进行过滤， 去除培养液中的动物细胞及细胞碎片；步骤103 将过滤后的培养液通过与过滤罐体相连接的装置底部的出液口输出到下游设备中。本实施例的动物细胞培养液初级分离的方法，动物细胞培养液初级分离的装置与上游生物反应器以及下游进一步分离纯化设备相连，对包含欲去除动物细胞的培养液进行初级分离，采用封闭式操作，避免了与环境之间的交叉污染，提高了产品安全性。本实施例所需设备及材料投入少，可显著降低产品的生产成本，操作简单，能够提高生产效率。本发明实施例还可根据需过滤培养液的体积灵活变化装置的操作体积，易于扩大生产规模。本发明实施例提供了一种动物细胞培养液初级分离的装置，如图2所示，本实施例包括顶部21，用于接收从上游设备输入的含有欲去除动物细胞的培养液；过滤罐体22，用于利用自身填充的纤维球滤料对顶部21输入的培养液进行过滤， 去除培养液中的动物细胞及细胞碎片；底部23，用于将经过滤罐体22过滤后的培养液输出到下游设备中。下面对本实施例的动物细胞培养液初级分离的装置进行进一步介绍，如图3所示，本实施例包括顶部31、底部33与罐体32。顶部31包括一个进液口 34以及与进液口并联的压力表接口 35，进液口 34可通过三通阀与上游设备相连；底部33包括一个出液口 36， 底部33进一步还可以包括与出液口 36并联的出气口 37，出液口 36可通过三通阀与下游设备相连；罐体32可为至少两个过滤罐体上下相连或单独的过滤罐体，当罐体32包括至少两个过滤罐体时，多个过滤罐体之间可以串联以加强过滤效果，也可并联以增加过滤体积。多个过滤罐体之间、顶部31与过滤罐体之间及底部33与过滤罐体之间通过法兰接口与卡盘相连。其中，出液口 36附有筛网，以防止过滤罐体中的纤维球滤料进入到下游设备中。 进液口 34连接有外部压力装置，外部压力装置可以为压力泵或蠕动泵。进一步地，装置底部33与下游设备之间还可以连接有孔径为0. 45 μ m至0. 65 μ m的除细胞碎片的过滤器。本实施例的动物细胞培养液初级分离的装置，动物细胞培养液初级分离的装置与上游生物反应器以及下游进一步分离纯化设备相连，对包含欲去除动物细胞的培养液进行初级分离，采用封闭式操作，避免了与环境之间的交叉污染，提高了产品安全性。本实施例所需设备及材料投入少，可显著降低产品的生产成本，操作简单，能够提高生产效率。本发明实施例还可根据需过滤培养液的体积灵活变化装置的操作体积，易于扩大生产规模。下面对本实施例的动物细胞培养液初级分离的方法进行详细介绍。本实施例的纤维滤料可以为球型或丝状，优选丝状，纤维滤料可为人造纤维、天然纤维或合成纤维。本实施例的纤维滤料可以采用涤纶纤维。首先需要将纤维滤料填充到过滤罐体中，以丝状纤维为例，将纤维束截短，约一米左右一段，在已在纯化水中浸泡润洗后的纤维滤料填装到层析柱中，其中，层析柱为对培养液进行过滤的有效部分，每填加一定高度后适当压实一次，可采用液压或机械压实。通过纤维滤料的数目可以控制层析柱体积，通过对纤维滤料的压实度来控制过滤孔径，通过可移动筛板控制填料高度稳定。例如，实际柱高为纤维滤料压实后，在层析柱实验过程中的高度。纤维滤料体积=纤维滤料质量+纤维滤料比重，实际柱体积=实际柱高X层析柱截面积，空隙比=1-纤维滤料实际体积+在层析柱中所占体积(即实际柱体积)。空隙比表示纤维滤料的虚实度，空隙比越小，纤维滤料压的越实，过滤孔径越小。之后按照实际需要过滤的培养液体积确定过滤罐体个数，组装层析柱，用卡盘将压力表与装置顶部相连，将顶部进液口通过输送管道与上游设备密闭相连，出液口通过输送管道与下游设备密闭相连，利用压力泵或蠕动泵给予压力以使上游设备的培养液进入过滤罐体。压力表可以采用量程为0-35psi的压力表。在填料量也就是层析柱高度一定的条件下，过滤罐体中培养液的过滤流量与进液口与出液口之间的压差成正相关，即随压差的增大，过滤流量也增大；同时过滤流量与过滤时间成反相关，即随过滤时间的增加，过滤流量减小。在对培养液进行过滤的过程中，纤维滤料在持续压差作用下，会逐渐压实，使得过滤孔径变小，过滤流量变小。并且填料量的大小与培养液所经过的路径长短有关，填料量越大，则培养液所经过的路径越长，过滤效果越好。同时出液口的流量可以由蠕动泵以一定的转速控制。同时本实施例的动物细胞培养液初级分离的装置还具有反冲洗功能，在过滤完成后可利用外部压力装置38给予压力进行反冲洗。反冲洗可以为对纤维束进行清洗，反洗水由下而上冲洗纤维束，最后排出该装置，实现纤维球滤料的再生使用；也可以一次性使用纤维束，将纤维束反冲洗出该装置。本实施例中的欲去除动物细胞包括BHK21细胞、CHO细胞、NSO细胞、Vero细胞、 293细胞、Marcl45细胞、MA104细胞、I3K细胞、ST细胞、MDCK细胞、MRC5 二倍体细胞、2BS 二倍体细胞、KMB17 二倍体细胞、牛睾丸原代细胞、和地鼠肾原代细胞等。下面通过具体的实施例说明本发明的动物细胞培养液初级分离的装置的过滤效果实施例1 初级分离Vero细胞、狂犬病毒培养混合物。顺序连接120L生物反应器、储液罐、动物细胞培养液初级分离的装置、储液罐。通过生物反应器微载体无血清培养获得100L Vero细胞、狂犬病毒培养液。
给予压力方式及压力差蠕动泵，压力差为IOpsi ；过滤体积100L ；纤维过滤体积纤维球填充个数为1000mm，层析柱高度790mm，空隙比81. 41%, 纤维球总体积1200cm3 ；过滤流量2. 65L/min，过滤时间40min，细胞及细胞碎片截留率在 99%以上。其中，截留率=1-滤过液中细胞数量和细胞碎片含量/细胞培养悬液中细胞数量和细胞碎片含量X100%实施例2 初级分离ST细胞、猪瘟病毒培养混合物顺序连接650L生物反应器、储液罐、动物细胞培养液初级分离的装置(采用两个并联的过滤罐体)、储液罐。通过生物反应器微载体无血清培养获得400L ST细胞、猪瘟病毒培养混合物。给予压力方式及压力差蠕动泵，压力差为Spsi ；过滤体积400L ；纤维过滤体积填充丝状纤维滤料1351g，层析柱高度930mm，空隙比85. 3%;过滤流量2. 35L/min (每个过滤罐体)，过滤时间90min，细胞及细胞碎片截留率在99%以上。、由以上实施例可以看出，采用本实施例的动物细胞培养液初级分离的装置可以达到较好的过滤效果，保证生物产品的安全性。本实施例的动物细胞培养液初级分离的方法及装置可作为动物细胞大规模培养生产生物制品整体设备、工艺中的一部分，封闭式操作，避免与环境之间的交叉污染，提高产品安全性；并且所需设备及材料投入少，可显著降低下游分离纯化工艺成本，从而大大降低产品的生产成本，同时本实施例的技术方案操作简单，能够提高生产效率。本实施例还可以根据实际需要灵活变化操作体积，易于扩大生产规模。在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种动物细胞培养液初级分离的方法，其特征在于，包括通过外部压力装置将含有欲去除动物细胞的培养液从上游设备输入到动物细胞培养液初级分离的装置顶部的进液口中；利用与所述装置顶部相连的过滤罐体中的纤维球滤料对所述培养液进行过滤，去除所述培养液中的动物细胞及细胞碎片；将过滤后的培养液通过与所述过滤罐体相连接的所述装置底部的出液口输出到下游设备中。
2.根据权利要求1所述的动物细胞培养液初级分离的方法，其特征在于，所述通过外部压力装置将含有欲去除动物细胞的培养液从上游设备输入到动物细胞培养液初级分离的装置顶部的进液口中之前还包括将纤维球滤料填装到过滤罐体中；根据需过滤的所述培养液的体积决定所述过滤罐体的个数，组装动物细胞培养液初级分离的装置，使所述装置顶部的进液口通过输送管道与上游设备密闭相连，所述装置底部的出液口通过输送管道与下游设备密闭相连。
3.根据权利要求1所述的动物细胞培养液初级分离的方法，其特征在于，所述将过滤后的培养液通过与所述过滤罐体相连接的所述装置底部的出液口输出到下游设备中之后还包括在过滤结束后，通过外部压力装置对所述动物细胞培养液初级分离的装置进行反冲洗。
4.根据权利要求2所述的动物细胞培养液初级分离的方法，其特征在于，所述将纤维球滤料填装到过滤罐体中包括将纤维球滤料在纯化水浸泡；将浸泡后的纤维球滤料填装到过滤罐体中，并压实纤维球滤料。
5.根据权利要求1所述的动物细胞培养液初级分离的方法，其特征在于，所述外部压力装置包括蠕动泵和压力泵。
6.根据权利要求1所述的动物细胞培养液初级分离的方法，其特征在于，所述欲去除动物细胞包括BHK21细胞、CHO细胞、NSO细胞、Vero细胞、293细胞、Marc 145细胞、MA104 细胞、I3K细胞、ST细胞、MDCK细胞、MRC5 二倍体细胞、2BS 二倍体细胞、KMB17 二倍体细胞、 牛睾丸原代细胞、和地鼠肾原代细胞。
7.一种动物细胞培养液初级分离的装置，其特征在于，包括顶部，用于接收从上游设备输入的含有欲去除动物细胞的培养液；过滤罐体，用于利用自身填充的纤维球滤料对所述顶部输入的培养液进行过滤，去除所述培养液中的动物细胞及细胞碎片；底部，用于将经所述过滤罐体过滤后的培养液输出到下游设备中。
8.根据权利要求7所述的动物细胞培养液初级分离的装置，其特征在于，所述装置顶部包括进液口以及与所述进液口并联的压力表接口，所述装置底部包括出液口。
9.根据权利要求7所述的动物细胞培养液初级分离的装置，其特征在于，所述装置顶部与所述过滤罐体之间通过法兰接口与卡盘相连接，所述过滤罐体与所述装置底部之间通过法兰接口与卡盘相连接。
10.根据权利要求7所述的动物细胞培养液初级分离的装置，其特征在于，所述装置包括至少两个过滤罐体时，所述至少两个过滤罐体之间的连接方式为并联或串联，所述至少两个过滤罐体之间通过法兰接口与卡盘相连接。
11.根据权利要求8所述的动物细胞培养液初级分离的装置，其特征在于，所述进液口连接有外部压力装置。
12.根据权利要求8所述的动物细胞培养液初级分离的装置，其特征在于，所述出液口附有筛网。
13.根据权利要求7所述的动物细胞培养液初级分离的装置，其特征在于，所述装置底部与下游设备之间连接有孔径为0. 45 μ m至0. 65 μ m的除细胞碎片的过滤器。
全文摘要
本发明提供了一种动物细胞培养液初级分离的方法及装置，属于生物医药领域。其中，该动物细胞培养液初级分离的方法，包括通过外部压力装置将含有欲去除动物细胞的培养液从上游设备输入到动物细胞培养液初级分离的装置顶部的进液口中；利用与所述装置顶部相连的过滤罐体中的纤维球滤料对所述培养液进行过滤；将过滤后的培养液通过与所述过滤罐体相连接的所述装置底部的出液口输出到下游设备中。本发明能够在保证目的产物质量的前提下，简化生物制品下游处理生产工艺，节约生产成本，提高生产效率。本发明的技术方案适用于生物医药生产系统中。
文档编号C12N5/07GK102234625SQ20101016816
公开日2011年11月9日 申请日期2010年5月4日 优先权日2010年5月4日
发明者王建超, 高飞 申请人:北京清大天一科技有限公司