[發明專利]大規模培養動物細胞的系統

在審

• 申請號: 201510468943.1
• 申請日: 2015-07-31
• 公開（公告）號: CN105087380A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 高毅;傅超毅;李陽
• 申請（專利權）人: 南方醫科大學珠江醫院
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/34
• 代理公司: 北京市立方律師事務所 11330
• 代理人: 劉延喜;王增鑫

技術領域

本發明涉及一種動物細胞培養技術，尤其涉及一種大規模培養動物細胞的系統。

背景技術

根據WHO統計：全球有6.5億感染各種肝病患者，最新統計每年約有200萬人死于各種肝病。我國急慢性肝功能衰竭十分常見，據統計國內每年此類患者達30萬。病死率高達80％。目前治療肝衰竭方法主要有：(1)內科治療。(2)肝臟移植治療。(3)人工肝治療。而內科治療效果不佳，外科治療中肝臟移植手術是目前公認的最為有效的治療方法，但由于供體缺乏、技術難度高等原因，極大地限制了肝移植手術的廣泛開展，絕大部分病人在等待肝移植的過程中死亡。生物人工肝具有肝細胞解毒、轉化、合成等功能，可代替肝臟大部分功能。生物反應器是整個生物人工肝的核心部分，其性能將直接關系到生物人工肝的支持效果。理想的生物人工肝生物反應器應達到如下標準:(1)細胞密度達1×10^8-10個細胞/ml水平；(2)反應裝置能根據需要任意增容,細胞培養量可達數升；(3)實現有效的營養物質、氧氣及代謝產物雙向物質傳輸，盡可能模擬肝細胞在體內的微環境；(4)可進行自動化在線細胞狀態、培養液pH值、氧濃度等方面檢測和調節功能，以便于醫護人員的監督和操作；(5)肝細胞代謝功能至少達單層培養的水平，并至少保持2周以上；(6)便于凍存、運輸和裝配。

目前生物人工肝發展的核心問題是設計最佳的新型生物反應器，實現體外肝細胞的大規模培養及其培養過程中肝細胞功能與活率的有效維持，同時能夠滿足臨床應用的需要。目前國內外在生物反應器的結構上，至今為止可以分為以下4大類：

1、單層培養/平板式的生物反應器：該類反應器是將肝細胞直接種植于平板上，使得表面積與體積之比下降，反應器細胞為單層培養，不能長期有效存活并保持功能與活性，且不易放大，無法達到臨床要求。

2、中空纖維型生物反應器：目前該反應器的研究上也取得了如下一些進展：1)整合獨立的管道氧供系統，如混合型LSS-MELS系統；2)尋找新的膜材料或對現有的膜材料進行改進；3)在進行肝細胞生物治療的基礎上整合增加活性炭等物理解毒治療，如LIVERaid系統；4)運用新的培養模式，如LSS系統通過共培養方式提高肝細胞的活性與功能。但該反應器仍存在以下問題：(1)容積有限，細胞裝載量小，培養液與肝細胞交換面積有限，不利于體外規模化擴增；(2)半透膜的側孔易被細胞團堵塞，影響交換效率，亦不利于肝細胞的功能與活力的長期有效維持。

3、灌注床/支架生物反應器：該反應器是通過攪拌來使細胞及支架材料達到懸浮狀態，這種生物反應器機械攪拌會產生一定剪切力，容易對細胞造成較大程度上的損傷，因而限制了其進一步的運用。

4、包被懸浮生物反應器：該生物反應器是將肝細胞用一種半透膜材料包裹，制成多孔微囊，然后進行灌注培養.其缺點是由于半透膜的存在以及肝細胞間的相互聚集，導致囊內外物質能量的交換受限。肝細胞為貼壁依賴性細胞，如失去對支架材料的貼附，可促發細胞發生凋亡。

縱觀以上現有技術，其一般存在反應器物質交換效率低下以及管路結構繁雜等技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種增加反應器物質交換效率的、管路結構簡潔的大規模培養動物細胞的系統，

為達到以上技術目的，本發明采用的技術方案如下：

一種大規模培養動物細胞的系統，其包括為動物細胞提供生長場所的細胞工廠生物反應器、為所述細胞工廠生物反應器提供氧氣的供氧器、儲存培養基的儲液瓶、用于驅動所述培養基在該系統內流動的蠕動泵，以及將所述細胞工廠生物反應器、供氧器、儲液瓶、蠕動泵導通連接的循環管路；所述循環管路包括：第一分管路和第二分管路，其分別設有兩個夾管閥和開設在該兩個夾管閥之間的第一接口和第二接口；所述兩個分管路的左端相互連接形成第三接口；所述兩個分管路的右端相互連接形成第四接口；第三分管路，其左端和右端分別與所述第一接口和第二接口連接，并且所述第三分管路將所述供氧器、儲液瓶及蠕動泵串接起來；連接所述第一接口和細胞工廠生物反應器的第四分管路；以及連接所述第二接口和細胞工廠生物反應器的第五分管路。

對應地，所述細胞工廠生物反應器設有分別與所述第四分管路和第五分管路連接的第一端口和第二端口。

優選地，所述細胞工廠生物反應器為微載體生物反應器。

進一步地，該系統還包括在線檢測器；所述循環管路還包括以三通閥連接在所述第三分管路上的并且與所述在線監測器串接的第六分管路。

更進一步地，該系統還包括借助所述第三分管路而串接在所述蠕動泵與儲液瓶之間的加熱盤。