生物反应器制造技术

一种间歇浸没式生物反应器(10)，其用于离体生产分化的植物生物质，包括：生长室(12)，其具有一个或多个透明侧壁(14)以及具有网眼底部(16)，网眼底部(16)限定多个孔眼(18)以接收植物材料。生物反应器(10)包括由透明材料形成的柔性袋(20)，柔性袋(20)具有可密封的开口并且尺寸设置成连同液体媒介(22)一起地接收生长室(12)。生物反应器(10)还包括具有一个或多个透明侧壁(26)的外室(24)，外室(24)形成为在形状上与生长室(12)对应，并且尺寸设置成接收柔性袋(20)以内的生长室(12)，从而生长室(12)的网眼底部(16)朝向外室(24)的底部(28)，该底部在使用中旨在搁置在支承表面上。生长室(12)在外室(24)内的运动被约束为沿着单一轴线的运动以使得生长室(12)的网眼底部(16)朝着和远离外室(24)的底部(28)运动。生物反应器(10)还包括驱动机构(30)，其设置成当生长室(12)和柔性袋(20)被接收在外室(24)中时选择性地驱动生长室(12)沿着单一轴线(A)的在第一位置与第二位置之间的运动，在所述第一位置，生长室(12)的网眼底部(16)位于或朝着外室(24)的底部(28)；在所述第二位置，生长室(12)的网眼底部(16)与外室(24)的底部(28)间隔开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物反应器
本专利技术涉及一种生物反应器，其用于通过间歇浸没离体生产诸如芽或根的分化的植物生物质。
技术介绍
传统的用于生产分化的植物生物质的微体繁殖技术总体上是昂贵且费力的。因此已改进各种类型的容器用于植物的离体培养以便克服这些问题。这些容器中所使用的方法论可粗略分成四类：液相、气相、杂交式生物反应器以及间歇浸没式系统(TIS)。间歇浸没式系统是一种周期性半自动或全自动的培养系统，其基于如下的交替循环，即将培养的植物组织间歇浸没到液体媒介中之后将植物组织排出以及暴露于气态环境。通常浸没阶段相对较短，处于几分钟的范围，而空气暴露阶段被延长，处于几个小时的范围。通过对浸没以及暴露阶段的持续时间进行调节，可以形成针对最优湿度的条件以及在最小液体接触的情况下供应营养物，藉此可以显著地减少所培养植物组织的过度含水性。不但减少所培养植物组织的过度含水性，间歇浸没式系统还被认为是最佳用于生产分化的植物组织，是因为其每平方米生产更多的植物。间歇浸没式系统具有更高的增值率并且液体媒介的使用减少了琼脂成本。间歇浸没引起更高的营养物摄取以及吸收，并且强制通气增加了生长以及生物质产量。减少的操作量以及减少的劳动成本是另外的优点，同时带有改善的植物品质以及生产更高的鲜重和干重产量。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种间歇浸没式生物反应器，其用于离体生产分化的植物生物质，所述间歇浸没式生物反射器包括：生长室，其具有一个或多个透明侧壁以及具有网眼底部，所述网眼底部限定多个接收植物材料的孔眼；由透明材料形成的柔性袋，所述柔性袋具有可密封的开口以及尺寸设置成接收所述生长室连同液体媒介；外室，其具有一个或多个透明侧壁，所述外室形成为形状与生长室对应并且尺寸设置成接收柔性袋以内的生长室，使得生长室的网眼底部面向外室的底部并且生长室在外室以内的运动被约束为沿单一轴线的运动，从而生长室的网眼底部朝着外室的底部以及远离外室的底部运动；以及驱动机构，所述驱动机构设置成当生长室和柔性袋被接收在所述外室中时选择性地驱动生长室沿着单一轴线在第一位置与第二位置之间的运动，在所述第一位置，生长室的网眼底部位于外室的底部或朝着外室的底部定位；在所述第二位置，生长室的网眼底部与外室的底部间隔开。应理解的是，在使用中，外室的底部旨在搁置于支承表面上。当容纳液体媒介以及生长室的柔性袋位于外室中时，所述液体媒介将不可避免地邻近于生长室的底部地在柔性袋的底部处聚集。相应地设置驱动机构以选择性地驱动生长室沿着所述单一轴线在外室中第一位置与第二位置之间的运动允许生长室在所述液体媒介中的间歇浸没。使用驱动机构以实现生长室的间歇浸没是有利的，原因在于其易于允许生物反应器按比例扩大从而以相对较大的规模操作。在使用中，所述生长室的网眼底部的第一位置必须充分靠近于外室的底部以便将网眼的孔眼浸没在于外室底部处容纳在柔性袋中的液体媒介中。因此将理解的是在该第一位置，网眼底部不必刚好位于外室的底部处。网眼底部可与外室的底部间隔开。在第二位置，网眼底部必须运动离开外室的底部以便将生长室的网眼底部提升出所述液体媒介以外。第一位置和第二位置的准确方位因此将取决于在外室的底部处于柔性袋中聚集的液体媒介的深度。然而将理解的是网眼底部在第二位置时将相比于其位于第一位置时距外室的底部进一步间隔开。生长室的网眼底部易于允许随着生长室运动至所述第一位置并浸没在液体媒介中而使液体媒介进入生长室中。类似地，所述网眼底部允许随着生长室运动至所述第二位置并从液体媒介移除而使液体媒介从生长室排出。相应地，使用网眼底部允许液体媒介高效地流入和流出所述孔眼。在使用间歇浸没的传统生物反应器中，液体媒介运动到植物材料上以便浸没所述植物材料。液体媒介或是机械地运动或是例如使用空气压缩机而通过空气压力运动。这种方法不仅导致了液体媒介从对植物材料进行保持的支承件溢出的风险以及藉此导致植物材料被冲洗出所述支承件的风险，而且在这种方法中使液体媒介循环所需的相对高的压力、高能量要求致使按比例扩大生物反应器的尺寸和容量是不切实际的。相应地，使用间歇浸没的传统生物反应器仅能以实验室规模操作(通常受限于10公升的最大容积)，并且不允许以商用规模使用间歇浸没以生产分化的植物生物质。相反地，申请人已发现对相对较轻生长室的运动进行驱动以便使容纳在生长室中的植物材料浸没在液体媒介中需要显著更少的能量并且因而允许生物反应器的尺寸和容量按比例扩大至范围在10至1000公升的最大容积，并且优选是扩大至范围在30至150公升的最大容积。使用柔性袋以可密封地容纳生长室以及在使用中容纳液体媒介不仅防止污染物侵入液体媒介而且还进一步有助于按比例扩大生物反应器。使用柔性袋例如可允许将生物反应器的容量按比例扩大至2000公升。使用透明材料以形成生长室、柔性袋和外室允许光穿透并且到达位于所述生长室的网眼底部的孔眼中的植物材料。生长室和外室各自具有至少一个透明壁以便允许光穿透进入生长室和外室。在本专利技术的实施例中，可设想的是所述室的其它壁可由实心或不透明材料形成以便控制能够穿透进入生长室和外室的光的量。然而在尤其优选的实施例中，生长室和外室的所有壁由透明材料形成以便允许最大量的光穿透进入生长室和外室。生长室和外室的壁的数量当然将取决于所述室的形状。在所述室的形状为圆形或椭圆形的情况下，将仅需要一个壁。为了产生具有其它形状的室，所述室可具有两个、三个、四个、五个或更多互连的壁。设置外室以接收在柔性袋中连同液体媒介一起密封的生长室减少了液体媒介中的空隙并且限制了生长室的运动以便仅允许使用中沿着所述单一轴线进入和离开液体媒介的运动。在本专利技术尤其优选的实施例中，生长室运动进入和离开液体媒介所沿着的单一轴线将大致是竖直的。然而在其它实施例中可设想的是该单一轴线会相对于竖直方向以一角度延伸，仅有的要求在于生长室沿着该轴线的运动使得生长室的网眼底部朝着和远离外室的底部运动。气体可被在柔性袋中密封，从而当生长室运动至所述第二位置并从液体媒介移除时，生长室中容纳的植物材料暴露于所述气体。优选地，所述柔性袋包括可密封的端口以接收液体媒介和/或接种物。将理解的是所述液体媒介和接种物可取决于情况同时地或分开地经由所述可密封的端口引入生物反应器。因此并非必要的是液体媒介和接种物在同一时间经由可密封的端口引入生物反应器。设置可密封的端口(通常具有范围在0.5至5cm的直径)易于允许根据需要将液体媒介和接种物引入柔性袋。这还允许将污染的风险最小化同时允许按比例扩大生物反应器的尺寸和容量。这是因为在将液体媒介和/或接种物引入柔性袋期间，与整个生物反应器形成对照，仅仅可密封的端口需要位于无菌环境中。将理解的是污染会浪费容纳在生物反应器中的任何植物材料。相应地，当考虑到按比例扩大生物反应器的尺寸和容量时高效防止污染物侵入的能力是尤其重要的。生物反应器的容量越大，在污染情况下会被浪费的植物材料的量就越大。在缺乏引入液体媒介和/或接种物的端口的情况下，有必要再次打开柔性袋可密封的开口以便引入和补充液体媒介和/或引入接种物。相应地，为了避免污染，对于至少整个开口以及非常可能是整个生物反应器而言有必要将其定位于无菌环境中。所述无菌环境通常通过使用层流净化罩(laminarflowhood)来提供。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种间歇浸没式生物反应器，其用于离体生产分化的植物生物质，所述间歇浸没式生物反应器包括：生长室，其具有一个或多个透明侧壁以及具有网眼底部，所述网眼底部限定多个孔眼以接收植物材料；由透明材料形成的柔性袋，所述柔性袋具有可密封的开口以及尺寸设置成接收所述生长室连同液体媒介；外室，其具有一个或多个透明侧壁，所述外室形成为形状与生长室对应并且尺寸设置成接收柔性袋以内的生长室，使得生长室的网眼底部面向外室的底部，该外室的底部在使用中旨在搁置于支承表面上，并且生长室在外室以内的运动被约束为沿单一轴线的运动，从而生长室的网眼底部朝着外室的底部以及远离外室的底部运动；以及驱动机构，所述驱动机构设置成当生长室和柔性袋被接收在所述外室中时选择性地驱动生长室沿着单一轴线在第一位置与第二位置之间的运动，在所述第一位置，生长室的网眼底部位于外室的底部或朝着外室的底部定位；在所述第二位置，生长室的网眼底部与外室的底部间隔开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.11 GB 1421992.71.一种间歇浸没式生物反应器，其用于离体生产分化的植物生物质，所述间歇浸没式生物反应器包括：生长室，其具有一个或多个透明侧壁以及具有网眼底部，所述网眼底部限定多个孔眼以接收植物材料；由透明材料形成的柔性袋，所述柔性袋具有可密封的开口以及尺寸设置成接收所述生长室连同液体媒介；外室，其具有一个或多个透明侧壁，所述外室形成为形状与生长室对应并且尺寸设置成接收柔性袋以内的生长室，使得生长室的网眼底部面向外室的底部，该外室的底部在使用中旨在搁置于支承表面上，并且生长室在外室以内的运动被约束为沿单一轴线的运动，从而生长室的网眼底部朝着外室的底部以及远离外室的底部运动；以及驱动机构，所述驱动机构设置成当生长室和柔性袋被接收在所述外室中时选择性地驱动生长室沿着单一轴线在第一位置与第二位置之间的运动，在所述第一位置，生长室的网眼底部位于外室的底部或朝着外室的底部定位；在所述第二位置，生长室的网眼底部与外室的底部间隔开。2.根据权利要求1所述的间歇浸没式生物反应器，其中所述柔性袋还包括可密封的端口以通过该端口接收液体媒介和/或接种物。3.根据权利要求1所述的间歇浸没式生物反应器，还包括空气泵，所述空气泵用于连接至所述柔性袋以便允许将气体输送通过所述柔性袋。4.根据权利要求3所述的间歇浸没式生物反应器，其中所述柔性袋包括至少三个端口，第一端口和第二端口配置成用于连接至所述空气泵以允许气体流入和流出所述柔性袋，并且第三端口配置成通过该第三端口接收液体媒介和/或接种物。5.根据前述权利要求中任一所述的间歇浸没式生物反应器，其中所述驱动机构包括位于所述外室内的驱动臂，以便当生长室和柔性袋被接收在外室中时经由所述柔性袋与所述生长室的网眼底部的下侧接合，所述驱动臂可在沿着所述单一轴线向上的第一方向上从所述外室的底部运动至一伸展位置以便将所述生长室从所述第一位置推至所述第二位置，并且驱动臂可从所述伸展位置在沿着所述单一轴线的第二相反方向上运动以便对生长室从所述第二位置向下至所述第一位置的运动进行引导。6.根据权利要求1至4中任一所述的间歇浸没式生物反应器，其中所述驱动机构包括漂浮元件，所述漂浮元件安装成围绕所述生长室的网眼底部延伸，并且藉此当生长室和柔性袋被接收在外室中时允许生长室在容纳于柔性袋中的液体媒介上漂浮并藉此将生长室定位在所述第二位置，并且所述驱动机构还包括一个或多个驱动元件，所述一个或多个驱动元件设置在所述外室中以选择性地接合所述生长室以及对生长室从所述第二位置至所述第一位置的运动进行驱动。7.根据权利要求6所述的间歇浸没式生物反应器，其中所述漂浮元件具有至少5cm的深度，从而当生长室在液体媒介上漂浮时，所述生长室的网眼底部与所述液体媒介间隔至少5cm。8.根据权利要求7所述的间歇浸没式生物反应器，其中所述漂浮元件具有10cm的深度。9.根据权利要求1至4中任一所述的间歇浸没式生物反应器，其中所述驱动机构包括位于外室内、朝着外室的底部定位的至少两个电磁体，以及位于生长室的外表面上、在生长室的网眼底部附近的至少两个电磁体，所述电磁体可选择性操作以便形成相对立的磁场并且藉此对生长室的...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·米舒，M·伯姆，
申请(专利权)人：赢创先进植提物有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR