小容积反应器中二氧化碳水平和pH的控制制造技术

本发明专利技术总体上提供了控制小容积反应器腔室中溶解的二氧化碳(CO2)浓度之水平和/或pH的策略及相关制品、系统和方法。在某些实施方案中，所述反应器腔室可被配置成包含至少一种生物细胞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 相关申请 本申请要求于2012年10月26日提交的标题为"ControlofCarbonDioxide LevelsandpHinSmallVolumeReactors"的美国临时专利申请序列No. 61/719, 027、于 2013 年 8 月 23 日提交的标题为"ControlofCarbonDioxideLevelsandpHinSmall VolumeReactors"的美国临时专利申请序列No. 61/869, 111以及于2013年10月23日提 交的标题为"ControlofCarbonDioxideLevelsandpHinSmallVolumeReactors" 的欧洲申请No. 13306462.6的优先权，其每一篇均通过引用整体并入本文用于所有目的。
本专利技术总体上描述了用于控制小容积反应器中二氧化碳水平和pH的系统和方 法。
技术介绍
目前，人们对开发用于使细胞生长例如用于生物制药的小容积生物反应器抱有很 大兴趣。控制此类反应器中的二氧化碳水平和pH可能具有挑战性。对小规模生物反应器 而言，即使少量的酸、碱和/或二氧化碳也可以导致二氧化碳水平和/或pH发生大的相对 变化，从而可对生物反应器运行产生不利影响。因此，需要用于控制此类反应器中的二氧化 碳水平和pH的改进的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术总体上描述了小容积反应器中二氧化碳水平和pH的控制及相关系统和方 法。在某些实施方案中，描述了生物反应器（例如被配置成培养一种或更多种类型生物细 胞的反应器）内的液体生长培养基中二氧化碳水平和pH的控制。在一些情况下，本专利技术的 主题涉及：相关产品、特定问题的替代方案和/或一种或更多种系统和/或制品的多种不同 用途。 在一方面中，提供了生物反应器系统。在某些实施方案中，所述生物反应器系统包 含：反应器腔室，其容积等于或小于约50毫升并且包含含有缓冲剂和至少一种生物细胞的 液体生长培养基和在所述液体生长培养基上方的含有二氧化碳的气体顶部空间（gaseous headspace);连接二氧化碳气体源与所述气体顶部空间的第一入口；以及连接碱性液体源 与所述液体生长培养基的第二入口。 在一些实施方案中，所述生物反应器包含反应器腔室，其容积等于或小于约50毫 升并且包含含有缓冲剂和至少一种生物细胞的液体生长培养基和在所述液体生长培养基 上方的含有二氧化碳的气体顶部空间；连接二氧化碳气体源与所述气体顶部空间的第一入 口；以及所述反应器腔室中的传感器，其被配置成测定所述液体生长培养基中的二氧化碳 浓度和/或pH。 根据某些实施方案，描述了运行生物反应器的方法。在一些实施方案中，所述方法 包括：提供反应器腔室，其容积等于或小于约50毫升并且包含含有至少一种生物细胞的液 体培养基和在所述液体生长培养基上方的含有二氧化碳的气体顶部空间；以及运行所述反 应器，使得所述顶部空间与所述液体培养基的主体之间的二氧化碳k#为至少约0. 1小时< 并小于约15小时 在某些实施方案中，所述方法包括提供容积等于或小于约50毫升的反应器腔室。 在一些实施方案中，所述反应器腔室包含含有至少一种生物细胞的液体培养基和在所述液 体培养基上方的含有二氧化碳的气体顶部空间。在一些实施方案中，所述方法包括向气体 顶部空间输送含有二氧化碳的气体并向液体生长培养基输送碱性液体。 当结合附图考虑时，根据以下对本专利技术的多个非限制性实施方案的详细描述，本 专利技术的其他优点和新颖特征将变得明显。在本说明书和通过引用并入的文件存在矛盾和/ 或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。【附图说明】 将参照附图以示例的方式描述本专利技术的非限制性实施方案，所述附图是示意性的 且并不意在按比例绘制。在附图中，所示的每个相同或基本相同的部件通常用单一附图标 记表示。出于清楚的目的，没有将每幅附图中的每个部件都进行标记，并且在不需要示出就 能够使本领域的普通技术人员理解本专利技术的情况下，也没有示出本专利技术每个实施方案的每 个部件。在附图中： 图1是根据一组实施方案的反应器系统的截面示意图； 图2A至2C是根据某些实施方案的反应器腔室及其运行模式的截面示意图； 图3是根据一些实施方案的包含多个串联布置的反应器腔室的反应器系统的底 视截面示意图； 图4是根据某些实施方案的反应器系统的截面示意图； 图5是用于根据一组实施方案的反应器系统的气体歧管的截面示意图； 图6是用于根据一些实施方案的反应器系统的气体歧管的截面示意图； 图7是根据某些实施方案的反应器系统的照片； 图8是根据一组实施方案的相位差相对于频率的图； 图9是根据一些实施方案的相位差相对于调制频率的图； 图10是根据某些实施方案的二氧化碳的校准图； 图11是根据一组实施方案的使用氧传感器获得的气体传输图； 图12是根据一组实施方案的使用二氧化碳传感器获得的气体传输图；以及 图13是根据一组实施方案的示例性反应器系统的pH相对于其气体混合物中二氧 化碳的百分数的图。【具体实施方式】 本专利技术总体上提供了控制小容积反应器腔室中溶解的二氧化碳（C02)浓度水平和 /或pH的策略及相关制品、系统和方法。在某些实施方案中，反应器腔室可被配置成包含至 少一种生物细胞。例如，所述反应器腔室可以是生物反应器，例如微生物反应器。反应器腔 室中的细胞可悬于液体培养基中，例如本领域普通技术人员已知的任何常用的细胞生长培 养基。细胞生长培养基可包含例如必需氨基酸和/或辅因子。在一些实施方案中，反应器 腔室包含在液体生长培养基上方的气体顶部空间。 某些实施方案涉及相对小的反应器中pH和C02水平的控制，所述相对小的反应 器包括容积小于约50毫升的反应器。在某些实施方案中，反应器腔室的长宽比（aspect ratio)小于约10 (或小于约8,例如为约5至约8)，如通过用该反应器腔室的最大截面尺寸 除以该反应器腔室的最小截面尺寸所测量的。出乎意料地发现，在这样的小反应器中可控 制pH和溶解C02水平，同时实现与在较大规模反应器中观察到的性能类似的性能（包括氧 和0) 2传质速率）。 在某些实施方案中，液体生长培养基包含缓冲剂如碳酸氢盐缓冲液以使液体生长 培养基中的〇) 2和pH水平保持相对恒定。在某些实施方案中，可增加气体顶部空间中的C0 2 分压，这可导致液体培养基的pH降低以及液体培养基中溶解C02的水平增加。在某些实施 方案中，可降低气体顶部空间中的C02分压，这可导致液体培养基中的pH增加和溶解C0 2水 平降低。 在一些实施方案中，可向液体培养基中输送碱性材料以控制液体的pH。例如，在某 些实施方案中，可向液体培养基添加碱（例如，碱性液体），例如基于碳酸氢根的碱（例如， 碳酸氢盐溶液），这可增加液体培养基的pH并降低液体培养基中的溶解C02浓度。在一些 实施方案中（例如，在其中希望改变液体培养基的pH并同时使溶解C02保持相对恒定的某 些实施方案中），可任选地结合添加碱性材料（例如，液体碱）和/或改变气体顶部空间中 的(30 2分压之一或两者，向液体培养基输送酸性材料（例如，酸性液体）。 反应器腔室可包括一个或更多个传感器。传感器可用于例如帮助控制液体培养基 中的pH和/或C02水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
生物反应器系统，其包含：反应器腔室，其容积等于或小于约50毫升并且包含含有缓冲剂和至少一种生物细胞的液体生长培养基以及在所述液体生长培养基上方的含有二氧化碳的气体顶部空间；第一入口，所述第一入口连接二氧化碳气体源与所述气体顶部空间；以及第二入口，所述第二入口连接碱性液体源与所述液体生长培养基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：希琳·吴，拉吉夫·贾加·拉姆，霍斯特·布卢姆，米开朗基罗·坎佐内里，
申请(专利权)人：麻省理工学院，赛诺菲公司，
类型：发明
国别省市：美国;US