[發明專利]細胞仿生智能化生產系統

有效

• 申請號: 201910103065.1
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN109825434B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 趙涌
• 申請（專利權）人: 趙涌
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/24;C12M1/04;C12M1/00
• 代理公司: 北京北匯律師事務所 11711
• 代理人: 高元吉

本發明公開細胞仿生智能化生產系統，其包括生物反應器、培養基容器和氧氣供給器。其中生物反應器包括由外殼形成的密封的腔室和設置于腔室內的多根中空纖維管，外殼設置有培養基進口、培養基出口和氧氣進口，中空纖維管的內腔能夠流通基礎培養基和/或氣體，其末端能夠與基礎培養基容器和/或氧氣供給器連通，中空纖維管的管壁允許基礎培養基的成分和/或氣體從中空纖維管的內腔一側穿過管壁到達外側，在中空纖維管的至少管壁的外表面具有適于細胞脫核的基團。培養基容器設置有供給口，并且供給口通過管路與培養基進口連接；氧氣供給器通過管路與氧氣進口連接。本發明的細胞仿生智能化生產系統特別適合于紅系祖細胞的培養。

技術領域

本發明涉及細胞生產系統，具體涉及細胞仿生智能化生產系統。

背景技術

來自世界衛生組織(WHO)全球血液安全數據庫的數據顯示，全球每年收集9200萬單位的全血捐獻，每天有3.3％的醫院因為血液短缺推遲手術，10.3％的醫院每年至少有1天緊急手術無血可用。另外，由于艾滋病病毒感染等原因5-10％的血液輸入不安全。因此，血液供給的需求在全球范圍是非常緊迫的。

隨著造血干細胞分化發育的研究深入，體外人工誘導造血干祖細胞擴增生產成熟紅細胞逐漸成為解決輸血面臨困境的潛在可行的方向。目前對于體外大規模產生紅細胞的研究一般在無血清培養體系中進行，這可以避免血清中一些尚未確定的物質的影響，而且完全可以避免血清中可能存在的污染源。

實現規模化生產實際所需量的紅細胞的關鍵技術之一在于如何高效地產生完全脫核的紅細胞。目前有研究在無血清培養體系中能使造血干細胞在體外持續擴增45天，細胞數目達10⁷倍，但是紅細胞脫核效率低，不能滿足實現所需。雖另有以基質細胞的造血支持實現了紅系祖細胞的完全脫核，但這些基質細胞對于后期輸血帶來不利影響。

發明內容

為解決現有技術中的至少部分技術問題，本發明提供一種細胞仿生智能化生產系統，其包括生物反應器、培養基容器和氧氣供給器；

其中所述生物反應器包括由外殼形成的密封的腔室和設置于所述腔室內的多根中空纖維管，所述外殼設置有培養基進口、培養基出口和氧氣進口，所述中空纖維管的直徑為200-1000μm，且設置為其內腔能夠流通基礎培養基和/或氣體，其末端能夠與基礎培養基容器和/或氧氣供給器連通，所述中空纖維管的管壁厚度為20-80μm，且設置為允許所述基礎培養基的成分和/或氣體從所述中空纖維管的內腔一側穿過所述管壁到達外側，在所述中空纖維管的至少管壁的外表面具有適于細胞脫核的基團；

所述培養基容器設置有供給口，并且所述供給口通過管路與所述培養基進口連接；

所述氧氣供給器設置為其通過管路與所述氧氣進口連接。

在某些實施方案中，所述外殼為圓管結構，其兩端分別設置第一封閉末端和第二封閉末端，由此形成密封腔室，所述培養基進口設置于所述第一封閉末端，所述培養基出口設置于所述第二封閉末端，且所述多根中空纖維管沿所述圓管的軸向平行設置。

在某些實施方案中，所述氧氣進口設置于所述外殼的一側。

在某些實施方案中，所述培養基容器進一步設置有回收口，并且所述回收口通過管路與所述培養基出口連接，由此使所述生物反應器和所述培養基容器連接形成回路。

在某些實施方案中，所述外殼進一步設置有腔室口，從而用于使所述腔室與外界連通。

在某些實施方案中，所述腔室口包括用作流體進口的第一腔室口和用作流體出口的第二腔室口，且所述第一腔室口和所述第二腔室口分別設置于所述外殼的側面。

在某些實施方案中，所述中空纖維管的管壁由孔徑小于0.3μm的多孔可滲透材料制成，且所述管壁的外表面具有季銨基團。

在某些實施方案中，所述多孔可滲透材料選自聚砜、聚氯乙烯、醋酸纖維素和丙烯酸共聚物組成的組。