[發明專利]一種用于生物反應器的搖動平臺

有效

• 申請號: 201410675127.3
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104357324B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 張衛;顧寶善;龔衛東;石萬利
• 申請（專利權）人: 天津艾賽博生物技術有限公司
• 主分類號: C12M3/02
• 分類號: C12M3/02;C12M1/00
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 朱紅星

本發明涉及一種用于生物反應器的搖動平臺，其包括固定平臺(2)和設置于該固定平臺(2)的一側的第一活動平臺(1)，其中第一活動平臺(1)能相對于固定平臺(2)所在的平面成正角或負角上下搖動。在備選的實施方案中，還省略掉所述固定平臺(2)，由此將所述第一活動平臺(1)和第二活動平臺(1’)比鄰設置。本發明的搖動平臺，能夠產生更豐富的浪型，強化氧氣傳質，并有利于細胞在反應器內的均勻分布，可大大提高細胞培養效率。

技術領域

本發明屬于生化設備領域，更具體地，本發明涉及用于生物反應器的搖動平臺。

技術背景

生物反應器中的一大類是細胞培養反應器，用于培養動物細胞和植物細胞。這些細胞在生長的過程中，需要向液相培養介質中供應足量的氧氣，故需要設法加快氧氣的氣液傳質。傳統方法是使用攪拌槳攪拌培養介質，或者向培養介質中鼓入氧氣氣泡，以增大氣液接觸面積，加速氧氣從培養介質上方的氣相到液相培養介質中的擴散。但機械攪拌或這鼓泡法在液體培養介質中產生較高的剪切力，導致細胞損傷。為此，上個世紀90年代以來，逐步開發了波浪式生物反應器，其將細胞和培養介質置于無菌的一次性塑料培養袋中，并放在特殊設計的搖動平臺上。平臺的搖動使得培養介質產生波浪，通過波浪代替攪拌和鼓泡來實現氣液之間的表面更新，既強化氧氣傳質，又避免了攪拌漿葉端和鼓泡對細胞的傷害，提供溫和低剪切力同時相對較高的溶氧的細胞培養微環境，有利于改善細胞狀態、提高細胞密度和產量。

一種代表性的波浪式生物反應器是美國GE Healthcare Wave Products Group公司的波浪生物反應器,其包括“蹺蹺板式”搖動平臺和置于該搖動平臺上的細胞培養袋,通過該搖動平臺的蹺蹺板式上下搖動，在培養液中產生波浪，但此“蹺蹺板式”搖動平臺作為一個整體圍繞中間支承點上下搖動，平臺上反應器內液體培養物形成的波浪形態及混合狀態只能通過調節平臺上下運動的角度來調節，液體培養物波浪形態及混合狀態可調節性較少，不能形成回頭浪而充分混合，液體中固體培養物與液體之間傳氧、傳熱等不很充分，波浪形態和混合狀態調整可選擇性較少。

另一種改進的波浪式生物反應器見以下文獻：Two new disposable bioreactorsfor plant cell culture:the wave and undertow bioreactor and the slug bubblebioreactor,Terrier,et al.,Biotehnology and Bioengineering,2006,vol.96,No.5,914-923，將該論文全文并入本文供參考。該論文描述了將柔性塑料生物培養袋置于“仰臥起坐式”搖動平臺上，本發明的圖1展示了該搖動平臺的結構。該搖動平臺有一個水平固定桌和位于該水平固定桌一側的上升平臺，上升平臺周期性地從與該水平固定桌同一水平面的起始位置向上升起一定角度并回落至該起始位置。隨著上升平臺的上升和回落，在柔性塑料生物培養袋內產生波浪，該波浪傳遞至培養袋的另一端時，產生回頭浪，反向傳遞，由此強化氣液表面的更新。該“仰臥起坐式”搖動平臺比“蹺蹺板式”搖動平臺具有更豐富的浪型調整能力。

但發明人在實踐中發現，該“仰臥起坐式”搖動平臺也存在一些缺點：其波浪和回頭浪，更多地發生在液體深度的中上層，例如在液體深度的上1/3至上1/2之間，而液體中下層，則較少受到波浪和回頭浪的影響。因此，大一些的細胞團簇，易于沉積在液體的中下層，尤其是在柔性塑料生物培養袋的中間位置處的中下層，由于起始波浪和回頭浪都對此位置影響薄弱，故有大量的細胞團簇沉積于此，如本發明的附圖1中的團簇細胞相對沉積區5所示。其中“相對沉積”并非指細胞團簇靜止于此處不動，而是細胞團簇并沒有遍及整個培養袋而運動，僅僅是在該相對沉積區內來回隨波擺動，且深度方向上翻滾更新作用變弱。因此，細胞團簇并沒有充分分散于培養介質中，其而這顯然降低了細胞對溶解氧和培養介質的利用率。

本發明的目的是要解決上述細胞團簇沉積的問題，同時，本發明還希望能提供具有更強造浪能力和浪型更豐富可調的搖動平臺。

發明內容