[發明專利]罐外循環的流化床式細胞反應器及培養動物細胞方法

有效

• 申請號: 201010156171.5
• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN101812404A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 惠識瑤
• 申請（專利權）人: 惠識瑤
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術領域：

本發明涉及一種細胞生物反應器，具體涉及一種用于動物細胞培養的罐外循環的流化 床式細胞反應器及相關培養動物細胞方法。

背景技術：

目前世界生物技術制藥產業發展迅猛，并已取得了巨大的成就。通過動物細胞體外培 養表達和生產各類診斷和治療用單克隆抗體，疫苗，生長因子等生物活性蛋白質具有十分 廣泛的市場應用前景。因此，用來大規模高密度培養動物細胞的細胞生物反應器，就成了 生物技術制藥產業中最重要的裝備。它很大程度上決定了生物技術制藥企業的產品成本， 生產規模和產品種類。現有的反應器采用插入罐體內的機械攪拌過程，攪拌裝置結構及其 潤滑物質經常帶來的微生物污染的問題，攪拌潤滑帶入雜菌的情況發生率高，一旦雜菌污 染，就會造成細胞死亡，或者由于機械攪拌的剪切造成細胞死亡，而且大規模高密度的培 養，往往溶氧水平低，不能滿足需要，也是造成密度不高，表達量偏低的重要原因。

發明內容

本發明的目的是提供一種性能獨特，原理創新的罐外循環的無攪拌裝置的流化床式細 胞反應器的實現方法。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

罐外循環的流化床式細胞反應器，其組成包括：反應罐罐體，所述的反應罐罐體底部 連接搖床，所述的反應罐的上部裝有外導管，所述的外導管的進口開在所述的反應罐圓錐 部分的內壁上，所述的外導管沿罐體外繞罐體旋下，所述的外導管的出口端的回液口從罐 體底部的中心進入所述的反應罐體內，所述的反應罐罐體上具有帶進口管和出口管的罐 蓋，所述的反應罐罐體內具有細胞生存區域，所述的細胞生存區域上方具有錐形濾網。

所述的罐外循環的流化床式細胞反應器，所述的反應罐罐體上部為圓臺形、下部為圓 柱形、底部為圓錐形，所述的細胞生存區域包括空套管和錐形濾網，所述的空套管通過微 孔板連接所述的反應罐罐體，所述的錐形濾網下端連接微孔板，大孔微載體懸浮在所述的 微孔板和所述的錐形濾網之間。

所述的罐外循環的流化床式細胞反應器，所述的反應罐罐體上部的半錐角α為25° -55°，所述的反應罐體外部具有保溫水夾套、所述的反應罐體內側底部有圓錐形底和回 液口，所述的外導管沿罐體外繞罐體旋下的角度為180度。

所述的罐外循環的流化床式細胞反應器，進氣管上端穿過所述的罐蓋，所述的進氣管 的另一端為出氣矩形管并伸到罐內，所述的出氣矩形管上具有出氣微孔，所述的出氣矩形 管安裝在外導管的液面之下，所述的反應罐罐蓋上裝有進液管、出液管、溶氧探頭、P?H 探頭和溫度探頭，所述的反應罐罐體下部圓柱體與圓錐底面之間通過圓角過渡，所述的圓 錐底面有天圓地方結構連接到外導管末端的回液口。

一種利用罐外循環的流化床式細胞反應器培養動物細胞的方法，

加培養基至反應罐工作容積后，啟動搖床，然后加大孔微載體到培養液中后，再將動 物活性細胞接種到大孔微載體中，隨著培養基在罐內作圓周振蕩運動，開在圓錐內壁上的 外導管進口將上部的培養液導至外導管中；同時培養液在罐體上部，外導管上部空間和外 導管液面下區域中進行溶氧；經過罐底回液口出來的營養液由下向上螺旋上升穿過細胞生 存區域，給活性動物細胞輸送營養和氧氣；由于搖床的離心力作用下培養液向外并向上運 動穿過錐形濾網進入外導管，因錐形濾網的作用，大孔載體及其上的細胞均被擋在錐形濾 網之下，進入外導管的培養基落回到外導管下端的回液口，重新進入罐內后，再由下向上 做螺旋上升運動，直至再次進入外導管進口，經過反復循環，直到營養被動物細胞汲取完 成；補充氧氣和營養，開始下一個循環流。

所述的利用罐外循環的流化床式細胞反應器培養動物細胞的方法，所述的培養液在 外導管的液面之下液體溶氧區域進行溶氧是指在此溶氧區中，由進氣管把混合氣由罐外輸 入，經進氣管下部的出氣矩形管上的出氣微孔，進入外導管液面下部與做圓周震蕩的培養 液面，形成氣-液相混合的溶氧過程，混合氣體溶解混合于培養液中，并隨培養液做循環 流動；在振蕩回流的作用下，外導管中的培養液向下流動到底部之后，經回液口再次回到 罐體內底部，然后向上呈螺旋上升的軌跡運動，穿過細胞生存區，把營養和溶解氧輸送給 細胞。