[實用新型]用于生物反應器的培養基外循環更新裝置

有效

• 申請號: 202020909730.4
• 申請日: 2020-05-26
• 公開（公告）號: CN212357273U
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 劉禹;陳睿
• 申請（專利權）人: 上海艾眾生物科技有限公司
• 主分類號: C12M3/06
• 分類號: C12M3/06;C12M1/36;C12M1/12;C12M1/04;C12M1/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 胡海滔

本公開公開了用于生物反應器的培養基外循環更新裝置，所述生物反應器具有容納動物細胞和培養基的混合溶液的罐體，所述培養基外循環更新裝置包括：透析組件，所述透析組件設置在罐體之外，并且包括透析過濾器，所述透析過濾器構造成將與動物細胞分離的培養基中的有害代謝物質透析到透析液中；和與透析組件流體連通的通氣組件，所述通氣組件設置在罐體之外，并且包括氣體分布器，所述氣體分布器構造成將氣體傳遞到與動物細胞分離的培養基中，并且其中，氣體分布器和透析過濾器形成為一個整體件。培養基外循環更新裝置將氣體交換功能和透析功能集成為一個整體，進行了緊湊化的設計。

技術領域

本公開總體上涉及生物反應器領域。更具體來說，本公開涉及一種用于生物反應器的培養基外循環更新裝置。

背景技術

在動物細胞的生物反應器設計中，氧氣在培養基中的溶解能力一直是最重要的設計參數之一。一般情況下，氧氣的傳遞速率要大于動物細胞的氧氣消耗速率，以其維持動物細胞的正常代謝水平。

目前，對于生物反應器罐體內部直接進行氣體輸入的分布器來說，大多數一次性生物反應器采用厘米級氣泡分布器和微米級氣泡分布器的結合，將厘米級氣泡分布器和微米級氣泡分布器浸沒在培養基和動物細胞的混合溶液中。厘米級氣泡分布器產生的氣泡直徑較大，傳質比表面積較小。因此，厘米級氣泡分布器排出二氧化碳的能力較好，但是傳遞氧氣的能力較差，一般用來吹散溶解培養基中的多余二氧化碳氣泡。微米級氣泡分布器通常采用金屬或塑料材質的燒結方法制成，其最小孔徑可以控制到2-20um。在相同流量的氣體條件下，微米級氣泡分布器產生的氣泡數量眾多，有效地提高了傳質比表面積。但是，微米級氣泡分布器產生的過小氣泡會對動物細胞(尤其是干細胞)造成較為顯著的傷害。另外，在生物反應器的培養基外循環裝置中，氣體與溶液直接接觸傳遞會產生諸如大量泡沫，氧氣傳遞不均勻和傳遞量有限等現象。因此在設計該種裝置時，無氣泡的傳質方式有很大的優勢。

在動物細胞的生物反應器設計中，如何排除培養基中的有害物質也是一大難題。動物細胞隨著數量增加而代謝出大量的副產物，副產物的積累對動物細胞的生長和代謝產生很大的抑制作用。因此需要監控此類副產物的濃度，并想辦法從培養基中排出此類副產物。目前，大多數一次性生物反應器采用灌流(稀釋或者重力沉降換液)的方法將動物細胞與培養基分離，并注入新鮮培養基。該方法雖然有效稀釋了副產物的濃度，但是也帶來了兩個問題。一個問題是培養基的大量浪費。該方法在日換液體積達到一到兩個培養體積，并且如果整個過程以14天為周期的話，培養基將損失10-20個體積。動物細胞的培養基(特別是干細胞的培養基)價格一般是每升一千到數千元人民幣，如果大規模培養其成本可想而知。另一個問題是有效生長因子的流失。該方法采用直接稀釋的方法來進行培養基的更換，不僅稀釋了副產物、也稀釋掉生長因子等促進細胞生長的生長因子的濃度。外援添加生長因子不但配置復雜，而且成本非常高昂。

實用新型內容

本公開的目的之一是提供一種能夠克服現有技術中至少一個缺陷的培養基外循環更新裝置。

本公開的第一方面涉及一種用于生物反應器的培養基外循環更新裝置，其中，所述生物反應器具有容納動物細胞和培養基的混合溶液的罐體，所述培養基外循環更新裝置包括：

透析組件，所述透析組件設置在罐體之外，并且包括透析過濾器，所述透析過濾器構造成將與動物細胞分離的培養基中的有害代謝物質透析到透析液中，和

與透析組件流體連通的通氣組件，所述通氣組件設置在罐體之外，并且包括氣體分布器，所述氣體分布器構造成將氣體傳遞到與動物細胞分離的培養基中，并且其中，氣體分布器和透析過濾器形成為一個整體件。

在一些實施例中，氣體分布器包括殼體、以及設置在殼體中的膜片，其中，氣體分布器的殼體包括中空內腔，所述膜片將殼體的中空內腔分隔成供培養基流動通過的培養基腔室和供氣體流動通過的氣體腔室。

在一些實施例中，膜片構造成將氣體腔室中的氣體以無氣泡的方式溶解至培養基腔室中的培養基。