[發(fā)明專利]細胞培養(yǎng)系統(tǒng)的樣品端口

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980130807.4
• 申請日: 2009-06-18
• 公開（公告）號: CN102112594A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 雅各布·莫倫巴赫·拉森;烏爾里奇·克魯內
• 申請（專利權）人: 智能生物系統(tǒng)公司
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12M1/36;C12M3/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 周艷玲;羅正云

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于培養(yǎng)生物細胞的細胞培養(yǎng)系統(tǒng)和一種用于測量廢生長培養(yǎng)基中信號的傳感器，其中培養(yǎng)室被提供在中等尺寸生物反應器平臺中，該中等尺寸生物反應器平臺具有入口開口和與可松脫式采用的傳感器的樣品端口流體連通的出口開口。本發(fā)明進一步涉及一種測量來自細胞培養(yǎng)系統(tǒng)中培養(yǎng)室的流出流的方法；所測量的信號可用于調節(jié)培養(yǎng)室中的條件。

背景技術

當前在用于胚胎培養(yǎng)的體外受精(IVF)中所用的方法依賴于在靜止條件下于培養(yǎng)皿中培養(yǎng)胚胎。這種方法是勞動密集的，因為更換生長培養(yǎng)基需要大量的人工操作。人工操作總會有引入污染的風險，而且靜止條件與體內條件的相似性不高，其難以滿足胚胎不斷改變的需求。與當前體外靜止條件相比，體內胚胎處于不斷改變的環(huán)境，而且一個發(fā)育階段中胚胎的需求可能與另一個發(fā)育階段中胚胎的需求有很大不同。一個發(fā)育階段的體內條件甚至可能對后面發(fā)育階段的胚胎有害。

基于靜止的培養(yǎng)皿培養(yǎng)系統(tǒng)的一些缺點可以通過在能夠向胚胎灌注適合其發(fā)育階段的生長培養(yǎng)基的培養(yǎng)系統(tǒng)中培養(yǎng)胚胎而避免。這種系統(tǒng)應該有與胚胎尺寸相匹配的適當尺寸并且更近似于體內條件。此外，以小規(guī)模進行運作是重要的，以最小化此類哺乳動物細胞通常所需的昂貴的生長培養(yǎng)基的消耗。

現(xiàn)在許多所謂的微流體設備已經(jīng)被描述用于進行各種類型的分析或用于培養(yǎng)細胞。這些設備常常用各種原理制造，這些原理通常受到二十世紀七十年代基于硅的微電子學技術的發(fā)展的啟發(fā)。微流體應用的實例為DNA分析，涉及的原理如用于例如檢測單核苷酸多態(tài)性的聚合酶鏈反應或使用例如毛細管電泳法的蛋白質分析。

然而，“真正的”微流體設備(例如具有約100μm或更小直徑的流體通道)確實具有許多缺點，其中一些缺點對于為灌注型操作設計的細胞培養(yǎng)設備特別明顯。正如從Hagen-Poiseuille方程可見，在有液流的例如100μm通道中壓力降變得很大，對于欲在此規(guī)模操作的泵提出了高要求，因為這樣的泵必須能對抗相當大的反壓而精確地配出很小的體積。由于這個原因，在此規(guī)模經(jīng)常使用所謂的電滲流產生液流，其中，在鹽水溶液中通過暴露于巨大的電位下生成液流。但是這樣的電滲流不適于涉及活(哺乳動物)細胞的系統(tǒng)。

微流體中遇到的另一個問題是關于“與外界的連接”的問題。生物學實驗室中所用的大部分設備，如泵和分析設備，比微流體設備大得多以至于兩個級別的整體形成變得問題重重。如250μm直徑(容易得到的)這樣小的管與芯片的連接點對于實驗室工作人員而言難以操作，而且可能迅速引入幾倍于微流體系統(tǒng)體積大小的死體積。這個問題對于灌注型細胞培養(yǎng)設備尤其重要，其中操作復雜性和流體在連接至微流體系統(tǒng)的管中的長滯留時間增加了逆流污染的風險。在培養(yǎng)哺乳動物胚胎的情況下，培養(yǎng)時間可能達五天或更長。

當用灌注型細胞培養(yǎng)系統(tǒng)進行操作時，希望能夠快速地分析存在于培養(yǎng)室中的生長條件，使得可使用分析結果來修正反饋機制中的條件。例如，當參數(shù)值，如pH值或溫度或化學實體存在與否接近限定的極限時，可能需要改變條件以使參數(shù)值遠離極限值，或調節(jié)條件以匹配細胞的發(fā)育狀態(tài)。為了提供這種反饋機制，微生物反應器可安裝整體形成的傳感器。整體形成的傳感器的一些應用和實例已描述在文獻中。

因此，例如WO07/044699描述了一種微型生物反應器，其用于在代謝工程研究領域中建立商業(yè)上相關的生產生物體尤其是微生物菌株的平行研究。WO07/044699的生物反應器的生長室中的整體形成的傳感器使傳感器的信號在反饋控制儀器中用于通過從儲存器中注射液體來調整生長室中的環(huán)境條件，通常是pH值。

WO07/044699的微型生物反應器的基本原理使得它們通過向生長室中脈沖液體以維持恒定的環(huán)境條件而適于進行分批補料型細胞發(fā)酵。但是，液體的脈沖式供應和儲存器的相對于生長室尺寸而言的有限尺寸(即15-25μL)使系統(tǒng)不適于進行長期類似灌注的操作，如恒化培養(yǎng)或向室中細胞連續(xù)供應培養(yǎng)基(即由于25μL的儲存器尺寸和～270nL的脈沖大小，有不到100次的脈沖可用)。

Petronis等(2006，BioTechniques?40：368-376)描述了用于HeLa細胞的長期培養(yǎng)的微流體生物反應器設備。此設備由熱塑性聚合材料構建并含有整體形成的氧化錫銦膜以加熱生長室。所述室還包括溫度傳感器和允許在傳感器和加熱元件之間協(xié)作的帶有電腦的儀器，從而可以用反饋的方式控制室的溫度。Petronis等(2006)的生物反應器的小尺寸使得能夠迅速控制室中的溫度。