[發(fā)明專利]一種細胞懸浮培養(yǎng)生物反應(yīng)器及細胞懸浮培養(yǎng)的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910234979.1
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN109810898A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱義剛;黃濤;董倫海
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門鷺港兆康生物科技有限公司
• 主分類號: C12M3/02
• 分類號: C12M3/02;C12M1/04
• 代理公司: 廈門市精誠新創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35218
• 代理人: 劉小勤

本發(fā)明涉及一種細胞懸浮培養(yǎng)生物反應(yīng)器及細胞懸浮培養(yǎng)的方法，所述細胞懸浮培養(yǎng)生物反應(yīng)器包括柔性材質(zhì)的罐體，所述罐體包括第一腔體和第二腔體，所述第一腔體為柱體或臺體，所述第二腔體為倒椎體，所述第一腔體上設(shè)有接種口、培養(yǎng)基入口和出氣口，所述第二腔體上設(shè)有進氣口，安裝在所述第二腔體內(nèi)的空氣分布裝置與所述進氣口連接，所述進氣口連接通氣裝置，使得無菌氣體經(jīng)所述通氣裝置進入所述空氣分布裝置后，分散成均勻的氣泡。本發(fā)明通過所述細胞懸浮培養(yǎng)生物反應(yīng)器，在較小通氣比條件下，實現(xiàn)細胞懸浮培養(yǎng)的最佳效果，且體系氧傳質(zhì)系數(shù)適宜，剪切力適宜，空氣成本低，產(chǎn)品收率高，適合細胞的大規(guī)模標準化培養(yǎng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及細胞培養(yǎng)設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種細胞懸浮培養(yǎng)生物反應(yīng)器及細胞懸浮培養(yǎng)的方法。

背景技術(shù)

生物反應(yīng)器是規(guī)模化進行細胞懸浮培養(yǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，以植物細胞培養(yǎng)為例，由于植物來源的天然產(chǎn)品的獲取途徑現(xiàn)在主要是依靠提取野生植物資源或人工種植資源，然而大部分野生植物資源由于過度采挖而面臨資源枯竭的難題。人工種植資源在一定程度上緩解了植物來源的天然產(chǎn)物產(chǎn)量不足問題，但是人工種植來源的產(chǎn)品常存在含量不穩(wěn)定、重金屬超標、農(nóng)殘超標等問題，同時人工種植易造成林地、耕地的占用，環(huán)境的破壞問題。因此采用植物細胞懸浮技術(shù)，結(jié)合生物反應(yīng)器技術(shù)進行天然活性產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)，是解決植物來源的天然產(chǎn)物資源短缺的重要途徑之一。

目前植物細胞懸浮培養(yǎng)生物反應(yīng)器是在傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)生物反應(yīng)器的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，主要類型有機械攪拌式、氣升式、鼓泡式、轉(zhuǎn)鼓式和固定床等。以上生物反應(yīng)器的構(gòu)型均為圓柱體結(jié)構(gòu)，研究中發(fā)現(xiàn)植物細胞懸浮培養(yǎng)時圓柱體構(gòu)型生物反應(yīng)器底部容易沉積較多細胞，尤其植物細胞懸浮培養(yǎng)前期及后期細胞容易出現(xiàn)聚集效應(yīng)，導(dǎo)致沉積現(xiàn)象嚴重，直接影響細胞的生長繁殖及次級代謝產(chǎn)物合成，造成細胞單位基質(zhì)收率和目標產(chǎn)物含量低的問題。雖然攪拌槳在一定程度上可以改善沉積，但是聚集的細胞團對剪切力的敏感度比單細胞高的多，使得大量細胞在懸浮培養(yǎng)期間死亡。氣升式和鼓泡式生物反應(yīng)器為了使聚集的細胞團懸浮，需要足夠大的通氣比，然而通氣比增大的同時氣泡破裂造成的剪切力也大大增加，同時伴隨泡沫增加，二氧化碳過度逃逸，不利于植物細胞的生長及代謝。固定化培養(yǎng)在一定程度上降低了植物細胞對剪切力的敏感和細胞易分化現(xiàn)象，但是天然產(chǎn)物多屬于胞內(nèi)產(chǎn)物，限制其推廣應(yīng)用。

一次性波浪式生物反應(yīng)器是近十幾年發(fā)展起來的較適合動植物細胞懸浮培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，其主要是借助搖動平臺的造浪作用增加氣液面積達到混合及氧供應(yīng)的。但是研究中發(fā)現(xiàn)，一次性波浪式生物反應(yīng)器針對易聚集的、顆粒較大的細胞團的懸浮培養(yǎng)效果較差，且裝料系數(shù)一般只有50％。中國發(fā)明專利CN103224882A公開了帶有曝氣裝置的一次性波浪式生物反應(yīng)器，但是對于易聚集的植物細胞團而言，增加曝氣裝置的效果并不理想，表現(xiàn)為只在曝氣裝置的周圍很窄范圍內(nèi)有一定的推動作用，若加大通氣量，則剪切力和泡沫問題也加大，不利于植物細胞生長繁殖，因此底部平面面積過大對于植物細胞懸浮培養(yǎng)是極不利的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的細胞培養(yǎng)過程中，細胞沉積問題和通氣造成剪切力過大的問題，提供一種細胞懸浮培養(yǎng)生物反應(yīng)器及細胞懸浮培養(yǎng)的方法。

本發(fā)明所述細胞懸浮培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包括柔性材質(zhì)一體成型的罐體，優(yōu)選聚酰胺、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物等，較現(xiàn)有技術(shù)的硬材質(zhì)而言，柔性材質(zhì)的罐體易于批量化組裝，運輸，輻照，接種培養(yǎng)，方便規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。另一方面，細胞培養(yǎng)期間容易粘附在罐體側(cè)壁上，采用柔性材料可以按壓袋體，粘附細胞易于脫壁重新返回液體中，可以降低前期接種量，同時提升發(fā)酵液細胞均一性。

本發(fā)明所述細胞懸浮培養(yǎng)生物反應(yīng)器，由第一腔體和第二腔體組成罐體，其中第一腔體承擔(dān)主要的細胞培養(yǎng)功能，第二腔體中也容置有部分細胞，其關(guān)鍵在于，通過第二腔體上的傾斜面設(shè)計，結(jié)合通氣干擾，解決現(xiàn)有技術(shù)中植物細胞培養(yǎng)因細胞聚集成團而形成沉淀平面的問題。