[發明專利]用于氣體流與液體質量傳遞的方法和設備

在審

• 申請號: 202110304810.6
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN113046217A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: C·D·布勞;N·D·瓊斯;B·R·馬森;M·E·古德溫
• 申請（專利權）人: 生命科技股份有限公司
• 主分類號: C12M1/04
• 分類號: C12M1/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陶家蓉

本發明公開了一種用于實現氣?液質量傳遞的方法和系統，其包括將液體遞送至容器的隔室中，所述液體具有設置在所述隔室內的暴露的頂部表面。氣體流通過所述液體的所述頂部表面的上方使得所述氣體流在所述頂部表面上產生湍流，所述湍流足以實現所述氣?液質量傳遞。在一個實施例中，所述液體為包含細胞或微生物的培養物，并且所述質量傳遞起作用以給所述培養物充氧，使其足以供養所述細胞或微生物。

相關申請的交叉引用

本申請要求美國臨時申請No.61/625,794的優先權，所述申請以具體引用的方式并入本文。

背景技術

1.技術領域

本發明涉及用于產生氣-液質量傳遞的方法和系統，在一個例子中，該氣-液質量傳遞可用于為反應器內具有較淺深度的生物培養物充氧。

2.相關技術

生物細胞在生物反應器內的生長需要對多個不同的工藝參數進行嚴格控制。例如，隨著細胞生長，其從周圍的培養基中吸收氧氣并釋放CO₂。必需仔細監測和調控氧氣和CO₂在培養基內的濃度，以確保細胞的生存力和最佳生長。另一個需要仔細檢測和控制的因素是細胞在培養物內的密度。為確保所有的工藝參數均被適當地控制，細胞通常在逐漸增大的反應器的連續階段中生長。例如，細胞培養物可首先在小燒瓶中開始。一旦細胞密度達到臨界值，則將培養物轉移至較大的臺式反應器，在該臺式反應器中培養物與另外的培養基混合。接著，一旦細胞密度再次達到臨界值，則將培養物再次移至具有更多培養基的較大反應器中。繼續進行此過程直到獲得所需的培養物體積。因為每個不同尺寸的反應器僅在相對較窄的體積變化上處理培養物，因此可使用常規技術控制所有的工藝參數。

雖然上述制備方法有效，但在生長過程期間必需將細胞培養物轉移至不同的容器存在許多缺點。例如，該過程耗時、費力并且要求生產者獲得并維護相對大量的不同尺寸的反應器。此外，轉移培養物的過程暫時中止了優選的工藝條件，可潛在地損壞細胞并且增加了破壞無菌狀態的風險。已嘗試通過處理培養物在單個反應器內的大的體積變化來克服上述一些問題。例如，與僅可發生培養物的2倍體積變化的常規反應器相比，已嘗試使培養物在反應器內的體積變化增加5倍。

這種概念是，首先將小體積的培養物置于相對較大的反應器容器內，然后通過分批進料或連續進料模式繼續添加培養基至培養物，使得細胞生長至容器達到培養物的預定最大體積的點。根據需要的培養物的量，仍可將培養物轉移至較大的反應器。目標是在達到所需的最終體積之前，減少培養物需要轉移到的不同反應器/容器的數目。

然而，在培養物在單個反應器內以大的體積變化生長的過程中存在許多復雜因素。例如，在每個反應器中均存在用于給培養物充氧的機構，其汽提出不需要的CO₂，并且連續地混合培養物，使得培養物基本上保持均勻。混合常常由設置在容器內的葉輪來完成。葉輪的尺寸、位置和操作被設置為使得能夠實現培養物的最佳混合而不損壞細胞。通常通過定位在容器底板上的限定鼓泡器將小直徑的氣泡分散在容納有培養物的容器中來完成充氧。隨著氣泡在培養物內上升，氧氣被吸收到培養物中。通常通過定位在容器底板上的第二鼓泡器將大直徑的氣泡分散在容器中來完成CO₂的汽提。隨著大氣泡在培養物內上升，培養物內的一部分CO₂平衡進入大氣泡的空氣中并被帶出培養物。