一种用生物反应器进行细胞特性筛选的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用生物反应器进行细胞特性筛选的装置与方法，其中生物反应器细胞特性筛选方法为根据细胞在不同的细胞状态条件下代谢率不同，在细胞特性筛选过程中通过加入物理、化学、生物的因素造成细胞的比生长速率不同，使比生长速率快的为所筛选细胞。本发明专利技术可实现在筛选过程中、培养过程中的自动化管理，对细胞进行连续特性筛选（例如G418加压或持续的降血清），且在筛选的同时可获得大量的目的蛋白或目的细胞，此外反应器筛选过程大大缩短了筛选时间、减少工作量、降低污染率，而且能很好的去掉人为因素，为工业应用提供有保证的细胞株。

【技术实现步骤摘要】
一种用生物反应器进行细胞特性筛选的装置与方法
本专利技术涉及一种生物工程领域的装置和方法，具体是一种用生物反应器进行细胞特性筛选的装置与方法。
技术介绍
目前，绝大部分生物工程用特性细胞株（例如无血清、单克隆稳定细胞株）的细胞筛选均为传统方式，用孔板或者转瓶根据其需要筛选的特性（例如单克隆的稳定细胞株，无血清细胞株）进行筛选，也可以达到其基本需要，但其缺点在于容易造成假阳性、程序繁冗、污染率高、耗时长，且工作量大，人为因素较大。另外，传统方式所提供的细胞体外生长环境不容易控制，通常随培养进程而变化，且传统方式难于做到连续等。经过对现有文献的检索发现，在ChunChen,Xiang-DongFang,JiangZhu,Xiang-FuWu，etal《TheGeneExpressionofCoagulationFactorVIIIinMammalianCellLines》ThrombRes.1999Jul15;95(2):105-15.中，FVIII稳定细胞株的筛选是转染后用G418进行阳性筛选，稀释法96孔板不断加入G418筛选获得稳定细胞株。但是该过程中，操作繁琐，容易造成假阳性、程序繁冗、污染率高、耗时长，且工作量大。
技术实现思路
生物反应器大规模细胞特性的筛选能弥补现有技术中用孔板或者转瓶进行筛选的缺点，因此本专利技术针对现有技术的上述不足，提供一种连续的、简便、反应器规模的细胞筛选的装置和方法，使得在筛选过程中，可实现培养过程中的自动化管理，对细胞进行连续特性筛选（例如G418加压或持续的降血清），且在筛选的同时可获得大量的目的蛋白或目的细胞，此外反应器筛选过程大大缩短了筛选时间、减少工作量、降低污染率，而且能很好的去掉人为因素，为工业应用提供有保证的细胞株。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及的生物反应器细胞特性筛选装置，包括储液装置、细胞培养装置、细胞培养控制装置、多个液体无菌推动装置（如蠕动泵）、细胞截留装置（如biosep，细胞沉降装置，中空纤维装置等）、多个可控速液体流动管道（如硅胶管等）、上清收集装置、截留细胞收集装置；其连接方式为，储液装置通过一第一可控速液体流动管道与细胞培养装置相连，一第一液体无菌推动装置设置在储液装置与细胞培养装置之间；细胞培养装置一端通过一第二可控速液体流动管道与细胞截留装置截留前部分相连，细胞培养装置另一端通过一第三可控速液体流动管道与细胞截留装置的截流后部分相连，一第二液体无菌推动装置设置在细胞培养装置与截流后的细胞截留装置之间；细胞培养装置与细胞培养控制装置通过信号转化输出线相连；细胞截留装置的截留前一端与上清收集装置相连，一第三液体无菌推动装置设置在上清收集装置与细胞截留装置的截留前一端之间，细胞截留装置的截留后另一端与截留细胞收集装置相连，一第四液体无菌推动装置设置在截留细胞收集装置与细胞截留装置的截留后另一端之间。所述储液装置为有至少三孔的可灭菌培养液储存装置，其中一孔可通过一第四可控速液体流动管道使无菌过滤后的培养液进入储液装置中，另一孔可通过所述第一可控速液体流动管道将无菌过滤后的培养液推入细胞培养装置中，又一孔通过空气过滤装置与外部环境相通。所述细胞培养装置为至少有培养液入口、培养液出口、细胞回流入口、气体（如空气、氧气、二氧化碳、氮气）入口、细胞取样口、碱入口、细胞接种口、探头插入口（如PH、DO、温度），可高温灭菌、密闭无菌进行细胞培养。该装置可通过细胞培养控制装置控制细胞培养过程中的各种参数（如PH、DO、温度、葡萄糖浓度等）。所述细胞培养控制装置为至少可保存和调控各种培养过程中的物理化学参数（如PH、DO、温度、葡萄糖浓度等）的控制器，该装置可控制细胞培养过程的各种参数使得细胞最优化的生长或获得目的产物。在本专利技术的一些具体实施例中，所述细胞培养控制装置还可以控制一部分液体无菌推动装置的开、关和流速。所述可控速液体流动管道为可通过滑动控制阀或夹子控制培养液流速。所述液体无菌推动装置（如蠕动泵）为可无菌地推动管道内的液体流动的装置，如蠕动泵。所述液体无菌推动装置的开、关和流速控制可由所述细胞培养控制装置控制，或者人工控制，或部分液体无菌推动装置由所述细胞培养控制装置控制，而另一部分人工控制。所述细胞截留装置（如biosep，细胞沉降装置，中空纤维装置等）至少设有细胞混合液入口、细胞上清液出口、细胞回流出口、截留出口；其中，所述细胞截留装置的细胞混合液入口通过所述第二可控速液体流动管道与所述细胞培养装置连接，用于将所述细胞培养装置中的细胞混合液送入所述细胞截留装置中；所述细胞截留装置的细胞上清液出口通过所述第三液体无菌推动装置与所述上清收集装置连接，用于将细胞上清液推入到上清收集装置中；所述细胞截留装置的细胞回流出口通过所述第三可控速液体流动管道和所述第二液体无菌推动装置与所述细胞培养装置相连接，用于将截留下来的细胞通过细胞回流出口推入细胞培养装置中；所述细胞截留装置的截留出口通过所述第四液体无菌推动装置与所述截留细胞收集装置连接，用于将截留下来的细胞推入截留细胞收集装置中；其中，截留下来的细胞可通过细胞回流出口回流进入所述细胞培养控制装置中，或者通过截留出口进入所述截留细胞收集装置中，具体地，截留下来的细胞需进入上述的哪一个装置是由所述细胞培养控制装置或人为根据预先设定来调控相关的液体无菌推动装置实现的。所述上清收集装置为有至少二孔可灭菌储存装置，其中一孔可通过所述第三液体无菌推动装置（如蠕动泵）将截留后的细胞上清液送入该上清收集装置中，另一孔通过空气过滤装置与外部环境相通。所述截留细胞收集装置为有至少二孔可灭菌储存装置，其中一孔可通过所述第四液体无菌推动装置（如蠕动泵）将截留后的细胞悬液送入该截留细胞收集装置中，另一孔通过空气过滤装置与外部环境相通。本专利技术提供的生物反应器细胞特性筛选的方法，其原理为一种细胞在不同的细胞状态条件下代谢率（如比生长速率、比葡萄糖消耗率、比细胞得率等）不同，在细胞特性筛选（稳定细胞株、无血清细胞株）过程中通过加入物理、化学、生物的因素(例如G418、低、无血清培养液等，包括上述举例但不限于此)、造成细胞的比生长速率不同，使得比生长速率快的细胞为所筛选细胞。而在细胞培养装置中细胞是均匀的分布，细胞培养装置中的细胞通过细胞截留装置后，启动细胞截留装置处的液体无菌推动装置（如蠕动泵），将生长快和慢的细胞以反应器中该条件下的比例均匀的推入截留细胞收集装置中，由于其比生长速率不同造成细胞培养装置中生长快、慢的细胞比例发生变化，比生长速率大的（即生长快）的细胞与比生长速率小的（即生长慢）比例变大，而细胞截留装置是连续的启动，使得最终细胞培养装置中的细胞均为比细胞生长速率大的细胞，从而筛选到生长速率大的细胞。本专利技术的装置工作时，储液装置内的培养液在相应液体无菌推动装置（如蠕动泵）作用下，通过可控速液体流动管道（如硅胶管）进入细胞培养装置中，而细胞培养控制装置控制细胞培养的各种参数（例如PH、DO、温度等包括上述举例但不限于此）以达到细胞生长的优化条件，细胞在细胞特性筛选培养液或普通细胞培养液中此优化条件下生长。经过一段时间培养后，细胞密度达到一定数量级时，进行细胞特性筛选。当进行细胞特性筛选（如稳定细胞株、无血本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用生物反应器进行细胞特性筛选的装置，其特征在于，包括储液装置、细胞培养装置、细胞截留装置、上清收集装置、截留细胞收集装置、多个可控速液体流动管道、多个液体无菌推动装置、细胞培养控制装置；其中，储液装置通过一第一可控速液体流动管道与细胞培养装置相连，一第一液体无菌推动装置设置在储液装置与细胞培养装置之间；细胞培养装置一端通过一第二可控速液体流动管道与细胞截留装置截留前部分相连，细胞培养装置另一端通过一第三可控速液体流动管道与细胞截留装置的截流后部分相连，一第二液体无菌推动装置设置在细胞培养装置与细胞截留装置的截流后部分之间；细胞培养装置与细胞培养控制装置通过信号转化输出线相连；细胞截留装置的截留前一端与上清收集装置相连，一第三液体无菌推动装置设置在上清收集装置与细胞截留装置的截留前一端之间，细胞截留装置的截留后一端与截留细胞收集装置相连，一第四液体无菌推动装置设置在截留细胞收集装置与细胞截留装置的截留后一端之间。

【技术特征摘要】
1.一种用生物反应器进行细胞特性筛选的方法，其特征在于，根据细胞在不同的细胞状态条件下代谢率不同，在细胞特性筛选过程中通过加入细胞特性筛选培养液造成细胞的比生长速率不同，使比生长速率快的为所筛选细胞；细胞培养装置中的均匀分布的细胞在液体无菌推动装置下将部分细胞推入至细胞截留装置中，当细胞培养装置中的细胞密度低于设定培养细胞密度时，细胞截留装置只启动细胞回流入口的液体无菌推动装置，细胞截留装置的截留出口处的液体无菌推动装置不启动；当细胞培养装置中的细胞密度高于设定的灌注细胞密度时，则同时启动细胞截留装置的细胞回流入口及截留出口的液体无菌推动装置，一部分细胞通过细胞截留装置的细胞回流入口回到细胞培养装置中，另一部分细胞在截留出口排出，直至细胞密度不高于设定细胞密度；由于细胞截留装置的截留出口处的液体无菌推动装置将生长快和生长慢的细胞均匀的推至截留细胞收集装置中，进而使得由于细胞比生长速率不同造成细胞培养装置中生长快和生长慢的细胞的比例发生变化，比生长速率大的细胞与比生长速率小的细胞的比例变大，细胞截留装置的截留出口的无菌推动装置连续启动，使得最终细胞培养装置中的细胞均为比细胞生长速率大的细胞，从而筛选到生长速率大的细胞。2.根据权利要求1所述的用生物反应器进行细胞特性筛选的方法，其特征在于，所述细胞特性筛选培养液为通过物理、化学、生物的因素对细胞生长速率进行调控。3.根据权利要求1所述的用生物反应器进行细胞特性筛选的方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，安装、连接整套装置并进行高温灭菌；第二步，在无菌操作台里面向储液装置里加入细胞特性筛选培养液或普通细胞培养液，然后向细胞培养装置里接种待筛选的细胞；第三步，设定生物反应器的灌注、回流速度、截留细胞密度以及细胞培养装置的灌注重量；第四步，待细胞密度达到2-10×106cells/ml时，进行细胞特性筛选；加入细胞特性筛选培养液，该细胞特性筛选培养液在相应液体无菌推动装置作用下，通过可控速液体流动管道进入细胞培养装置中，细胞在此细胞特性筛选培养液下生长；开启细胞培养装置处及细胞回流口处设置的液体无菌推动装置，以分别调节至设定灌注速度及设定回流速度；细胞培养控制装置通过在连续灌注过程中称得的设定重量调控上清收集装置处的液体无菌推动装置的速度，使得细胞培养装置的培养液总体积保持不变；当细胞密度高于设定的灌注细胞密度时，细胞培养控制装置则启动细胞截留装置处的截留出口处的液体无菌推动装置，以将截留的部分细胞推至截留细胞收集装置中，当细胞密度低于设定的灌注细胞密度时，细胞培养控制装置则关闭细胞截留装置处的截留出口处液体无菌推动装置，使得细胞密度维持在设定密度位置不变；第五步，每天取样进行阳性分析，待细胞培养装置中绝大部分的细胞为预定的筛选细胞后则停止连续筛选。4.一种用于权利要求1-3中任一项所述的用生物反应器进行细胞特性筛选的方法的装置，其特征在于，包括储液装置、细胞培养装置、细胞截留装置、上清收集装置、截留细胞收集装置、多个可控速液体流动管道、多个液体无菌推动装置、细胞培养控制装置；其中，储液装置通过一第一可控速液体流动管道与细胞培养装置相连，一第一液体无菌推动装置设置在储液装置与细胞培养装置之间；细胞培养装置一端通过一第二可控速液体流动管道与细胞截留装置截留前部分相连，细胞培养装置另一端通过一第三可控速液体流动管道与细胞截留装置的截留...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐念民，郑琛，傅强，庄超，
申请(专利权)人：上海泰因生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31