大循环流化床细胞生物反应器及培养动物细胞的方法技术

本发明专利技术提供了一种大循环流化床细胞生物反应器及培养动物细胞的方法，其中，反应器包括摇罐体、摇罐底座、进水硅胶软管、回水硅胶软管、细胞培养罐、培养罐底座、回水管、进水管、摇床、反应器底盘和管路支撑板；本发明专利技术通过上述各个部件的相互配合，有效地解决了现有技术中存在的流化床细胞生物反应器易发生微生物污染，溶氧水平低下和工作容积小等缺陷和不足，利于推广与应用。

Large circulating fluidized bed cell bioreactor and method for culturing animal cells

The present invention provides a method, a large animal cell circulating fluidized bed bioreactor and cultured the reactor comprises a tank body, shake shake the bottle base, water hose, water hose, silica gel silica gel cell culture tank, tank training base, a return pipe, a water inlet pipe, shaker, reactor chassis and pipe support plate; the present invention through interaction of the various components, effectively solve the fluidized bed bioreactor in the prior art is prone to microbial contamination, low levels of dissolved oxygen and small volume of the defects and shortcomings, for promotion and application.

【技术实现步骤摘要】
大循环流化床细胞生物反应器及培养动物细胞的方法
本专利技术涉及细胞生物反应器
，具体涉及一种用于动物细胞培养的大循环流化床细胞反应器及大规模培养动物细胞的方法。
技术介绍
目前，通过动物细胞体外培养表达和生产各类诊断和治疗用单克隆抗体，疫苗，生长因子等生物活性蛋白质具有十分广泛的市场应用前景。因此大规模高密度培养动物细胞的细胞生物反应器已成为生物技术制药产业中关键设备。它很大程度上决定了生物制药企业的产品成本，质量，生产规模和产品种类。流化床细胞生物反应器包括反应罐体，控温部分，通气部分，进出料口，测量系统，控制系统及其它附属系统。现有的流化床细胞反应器均是采用插入罐体内机械搅拌装置的结构。其结构和密封件经常出现泄露和微生物污染问题。导致安全可靠性降低，染菌几率高。还有培养液的溶氧水平低，也满足不了高密度培养细胞的要求。再有反应器工作容积小，尽管是采用灌注培养工艺，但也难以实现真正大规模的培养。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大循环流化床细胞生物反应器及培养动物细胞的方法，以解决现有技术中存在的流化床细胞生物反应器易发生微生物污染，溶氧水平低下和工作容积小等缺陷和不足。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种大循环流化床细胞生物反应器，其包括摇罐体、摇罐底座、进水硅胶软管、回水硅胶软管、细胞培养罐、培养罐底座、回水管、进水管、摇床、反应器底盘和管路支撑板；所述摇罐体设置于所述摇罐底座中，所述摇罐底座和所述摇床的摇盘连接，所述摇床安装于反应器底盘上；所述摇罐体中具有中心漏斗，且在所述摇罐体的上部装有导流管，所述导流管的进口连接所述的摇罐体内壁，所述的导流管出口沿中心漏斗的上部切线方向进入所述中心漏斗；所述的中心漏斗位于所述摇罐体中心位置，其下端伸出所述摇罐体的底部；所述细胞培养罐设置于培养罐底座中，所述培养罐底座安装于反应器底盘上；所述细胞培养罐的底部、上部分别对应连接有所述进水管、所述回水管；所述进水管、进水硅胶软管、中心漏斗的底部依次连接，所述回水管、回水硅胶软管、摇罐体底部侧位回水出口下端依次连接；所述管路支撑板同时对所述进水管和回水管进行支撑。其中，所述的摇罐体为圆台形，其半锥角为25度至55度；所述摇罐体具有带各种进水口的罐盖。其中，所述细胞培养罐具有底部圆台部分和上部圆台部分，在底部圆台部分与上部圆台部分之间具有第一圆柱部分，在上部圆台部分与顶部之间具有第二圆柱部分。其中，所述细胞培养罐顶部的小头端连接所述回水管的入口端，所述回水管的出口端连接在回水硅胶软管的下端；所述细胞培养罐底部圆台部分延其自身切线方向连接所述进水管的下端，所述进水管的上端连接所述进水硅胶软管的下端。其中，所述细胞培养罐内有圆台形滤网，所述圆台形滤网和所述细胞培养罐上部的第二圆柱部分内壁连接，且使所述圆台形滤网的锥顶向上。其中，所述细胞培养罐的底部圆台部分、上部圆台部分以及圆台形滤网的半锥角均为25度-55度。其中，所述细胞培养罐顶部有带各种进出口的罐盖，所述罐盖和所述细胞培养罐顶端边缘法兰相连接并密封；所述细胞培养罐底座内壁上粘有加热橡胶板。本专利技术还提供一种培养动物细胞的方法，包括如下步骤：加培养液至静态液面后，加热培养液到35.5-37℃；启动摇床，将消毒后的微载体按比例加入培养液中，再将活性动物细胞接种到微载体中；摇罐体内上部的培养液在摇罐体内上部空间，导流管中和中心漏斗内的溶氧区内进行溶氧，溶氧后的培养液在摇动力的作用下进入进水硅胶软管和进水管；然后沿着细胞培养罐底部圆台部分的切线方向进入细胞培养罐，开始螺旋向上流动，直至流到圆台形滤网下边，给在此区域间的微载体内的活性细胞输送营养物质和溶解氧；完成这一供给过程后，培养液穿过圆台形滤网流到培养罐顶部，流入回水管，然后通过回水硅胶软管和摇罐体底部侧位回水出口流回到摇罐体内，螺旋向上流动，重新进入导流管进口，完成一个循环；补充氧气和营养后，再开始下一个循环。其中，在细胞培养罐给活性动物细胞输送营养和氧气过程中时，带有活性动物细胞的微载体是位于细胞培养罐底部圆台部分到上部圆台形滤网之间的区域中；当含有溶解氧和营养物质的培养液向上流动时,就给微载体中的活性动物细胞输送了营养物质和溶解氧。其中，所述微载体为有重量和有形状的大孔微载体或多孔微载体，每种所述微载体在培养液中是相对有一个向下的沉降速率的；其中，当培养液向上流速和微载体向下的沉降速率相对平衡时，微载体则不向下沉降而平衡不动；当培养液向上流速高于平衡值时，微载体就随培养液一起向上流动；当培养液的向上流速低于平衡值时,微载体就向下沉降；通过上部圆台部分的结构特性，该部分横截面积逐步扩大，从而降低培养液在此区间的向上流速，利于微载体向下沉降,从而完成了微载体和培养液在此部位的快速可靠分离。采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：一、面对动物细胞大规模高密度的培养要求，现行的各种细胞反应器主要存在的问题有以下几项:一是染菌方面的可靠性问题,由于插入罐中的搅拌桨轴承部的密封可靠性差.导致泄露时有发生，降低了可靠性，导致细胞培养失败。本专利技术产品是全新的结构和原理.它没有搅拌装置插入罐内，整体密封性好，安全可靠性相当高。二、动物细胞的剪切力敏感性，现行生物反应器中,因搅拌桨和鼓泡产生的流体剪切力和气泡破裂导致细胞损伤,甚至死亡,造成培养失败。所以本专利技术的反应器罐体内就没有搅拌桨，产生大量气泡的溶氧区在摇罐体内。细胞生存区域是在细胞培养罐内,根本不是同一区域，所以细胞受到的损伤程度是非常低的，而且本专利技术的反应器是采用大孔微载体培养细胞，细胞在微载体中还受到大孔微载体的硬壳保护。三、培养液的溶氧水平问题，现行的细胞反应器是靠搅拌浆搅拌和鼓泡解决溶氧问题。但普遍存在溶氧水平底下，特别是在大规模,高密度培养动物细胞过程中,溶氧水平低,总是满足不了动物细胞的呼吸要求，难以高密度，高质量，高效益的培养动物细胞。本产品利用摇床的圆周振荡,摇罐内产生大量的水珠和浪花,增加了培养液表面和摇罐上部的混合气体相互接触溶解的面积，在振荡状态扩大了气-液相比表面积这个参数。所以达到了高溶氧水平，实验中测量发现,在振荡状态下溶氧水平可比传统反应器的溶氧水平高的多，完全满足了高密度,高质量培养细胞的要求。四、细胞反应器工作容积问题；一般说来,在用细胞生物反应器来大规模培养动物细胞过程中，其他条件不变的情况下,工作容积越大，效率就会越高,成本就相对越低；由于本产品是采用大孔微载体培养动物细胞，采用高效的灌注工艺，它的工作容积是这样计算的:每天的灌注量乘以灌注的天数是实际工作容积。一般每天灌注量是0.5-2倍的培养罐实际工作容积，若我们选此系数为1，即每天灌注量是本产品细胞培养罐的实际容积，灌注的天数一般可达30天左右。若本产品的细胞培养罐的容积为500升，那么实际工作容积就是500升/天乘以30天等于15000升；且本产品经实验证明,在保证细胞培养罐内培养液垂直向上流速不低于60厘米/分钟的情况下，摇罐带动细胞培养罐的容积之比为1比10，即摇罐容积为200升时，便可带动细胞反映罐容积2000升。在这种条件下,采用灌注工艺培养细胞实际工作容积是2000升/天乘以30天等于60000升。这在生物制药行业，生物制品行业都是相当大的批量。实际生产中很少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大循环流化床细胞生物反应器，其特征在于，包括摇罐体、摇罐底座、进水硅胶软管、回水硅胶软管、细胞培养罐、培养罐底座、回水管、进水管、摇床、反应器底盘和管路支撑板；所述摇罐体设置于所述摇罐底座中，所述摇罐底座和所述摇床的摇盘连接，所述摇床安装于反应器底盘上；所述摇罐体中具有中心漏斗，且在所述摇罐体的上部装有导流管，所述导流管的进口连接所述的摇罐体内壁，所述的导流管出口沿中心漏斗的上部切线方向进入所述中心漏斗；所述的中心漏斗位于所述摇罐体中心位置，其下端伸出所述摇罐体的底部；所述细胞培养罐设置于培养罐底座中，所述培养罐底座安装于反应器底盘上；所述细胞培养罐的底部、上部分别对应连接有所述进水管、所述回水管；所述进水管、进水硅胶软管、中心漏斗的底部依次连接，所述回水管、回水硅胶软管、摇罐体底部侧位回水出口依次连接；所述管路支撑板同时对所述进水管和回水管进行支撑。

【技术特征摘要】
1.一种大循环流化床细胞生物反应器，其特征在于，包括摇罐体、摇罐底座、进水硅胶软管、回水硅胶软管、细胞培养罐、培养罐底座、回水管、进水管、摇床、反应器底盘和管路支撑板；所述摇罐体设置于所述摇罐底座中，所述摇罐底座和所述摇床的摇盘连接，所述摇床安装于反应器底盘上；所述摇罐体中具有中心漏斗，且在所述摇罐体的上部装有导流管，所述导流管的进口连接所述的摇罐体内壁，所述的导流管出口沿中心漏斗的上部切线方向进入所述中心漏斗；所述的中心漏斗位于所述摇罐体中心位置，其下端伸出所述摇罐体的底部；所述细胞培养罐设置于培养罐底座中，所述培养罐底座安装于反应器底盘上；所述细胞培养罐的底部、上部分别对应连接有所述进水管、所述回水管；所述进水管、进水硅胶软管、中心漏斗的底部依次连接，所述回水管、回水硅胶软管、摇罐体底部侧位回水出口依次连接；所述管路支撑板同时对所述进水管和回水管进行支撑。2.根据权利要求1所述的大循环流化床细胞生物反应器，其特征在于，所述的摇罐体为圆台形，其半锥角为25度至55度；所述摇罐体具有带各种进水口的罐盖。3.根据权利要求1所述的大循环流化床细胞生物反应器，其特征在于，所述细胞培养罐具有底部圆台部分和上部圆台部分，在底部圆台部分与上部圆台部分之间具有第一圆柱部分，在上部圆台部分与细胞培养罐顶部之间具有第二圆柱部分。4.根据权利要求3所述的大循环流化床细胞生物反应器，其特征在于，所述细胞培养罐顶部的小头端连接所述回水管的入口端，所述回水管的出口端连接在回水硅胶软管的下端；所述细胞培养罐底部圆台部分延其自身切线方向连接所述进水管的下端，所述进水管的上端连接所述进水硅胶软管的下端。5.根据权利要求4所述的大循环流化床细胞生物反应器，其特征在于，所述细胞培养罐内有圆台形滤网，所述圆台形滤网和所述细胞培养罐上部的第二圆柱部分内壁连接，且使所述圆台形滤网的锥顶向上。6.根据权利要求5所述的大循环流化床细胞生物反应器，其特征在于，所述细胞培养罐的底部圆台部分、上部圆台部分以及圆台形滤网的半锥角均为25度-...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠倪，惠识瑶，李力，
申请(专利权)人：惠倪，
类型：发明
国别省市：北京,11