中试规模台式固定床生物反应器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种中试规模台式固定床生物反应器，包括：至少用于容置培养液的罐体，至少用于向所述罐体内通入恒压无菌气体的通气组件，至少用于搅拌混合所述罐体内培养液的搅拌提升组件，至少用于截留培养液中细胞的截留组件，至少用于监控所述罐体内培养环境的监控检测组件，至少用于补充或排出罐体内培养液的灌注组件以及至少用于控制反应器内各组件运行状态的控制组件，通气组件、搅拌提升组件、截留组件、监控检测组件和灌注组件还均与控制组件以及所述罐体连接；搅拌提升组件包括同轴设置的中空搅拌轴、提升管和搅拌管，搅拌管围绕中空搅拌轴和提升管呈放射状分布。

Pilot scale fixed bed bioreactor

The utility model discloses a medium scale table type fixed bed bioreactor, which includes at least a tank for holding medium, at least a ventilation component that is used to enter the tank body into a constant pressure aseptic gas, at least used for mixing and mixing a stirring lift component in the culture liquid of the tank, at least used in the interception of a culture liquid. A cell intercepting component, at least used to monitor and monitor the monitoring and detection components in the culture environment of the canister, at least for the filling components that supplement or discharge the culture liquid in the tank and at least the control components that are used to control the running state of the components in the reactor, the ventilation component, the agitation component, the intercepting component, and the monitoring and detection component. The mixing component is also connected with the control component and the tank, and the stirring lifting assembly includes a hollow mixing shaft, a hoisting pipe and a mixing tube arranged in a coaxial line, and the mixing tube is radially distributed around the hollow mixing shaft and the lifting tube.

【技术实现步骤摘要】
中试规模台式固定床生物反应器
本技术特别涉及一种中试规模台式固定床生物反应器，属于细胞培养

技术介绍
目前，动物细胞表达体系产生的单克隆抗体、疫苗、蛋白质、生长因子等高附件值医药产品具有广阔的市场应用前景。细胞生物反应器成为医药产业发展的关键工程设备，决定了企业的成本投入、生产规模和产品品质。根据罐体结构的不同，细胞生物反应器分为机械搅拌生物反应器、固定床生物反应器、流化床生物反应器、中空纤维生物反应器、堆积床生物反应器、气升式生物反应器、旋转式生物反应器、波浪式生物反应器和膜生物反应器。固定床生物反应器与其它生物反应器相比具有以下优点：(1)细胞截留在固定床内，可减少搅拌和气体分布器的气泡影响，这降低了涡流和剪切力的影响；(2)利于细胞三维生长，提高产物的分泌能力；(3)细胞截留在固定床内，能简单快速地从分泌产物中分离出生物量；(4)微载体填充，高面容比，同时灌注培养能提高最终产物产量和实现高密度细胞培养；(5)细胞与营养物质充分接触，具有高氧传质效率。NBS公司推出一种篮式固定床生物反应器(US5501971)，细胞密度可高达1×108个/ml，实现了细胞高密度培养。中试固定床反应器系统通常是由316L不锈钢材质构成。罐体体积大、笨重，必须通过不锈钢支架固定，通常需要占用10平米以上的空间。为实现罐体内清洗清洁验证，反应器安装了CIP(在线清洗)设备；同样，为保证罐体无菌环境，不锈钢罐体需安装蒸汽发生器等辅助设备进行SIP(在线灭菌)。整个反应器管路复杂，CIP和SIP操作流程繁琐。对于某些生物制品，大于40L的反应器系统已达到工业生产规模，所需的管路与辅助设备将更加复杂。鉴于罐体材质、罐体和管道设计的复杂性，该中试系统整体售价昂贵，仅适用于市场需求量较小、高附加值产品的动物细胞培养过程，极大限制了在市场需求量大、附加值相对较低的动物细胞培养过程中应用。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种中试规模台式固定床生物反应器，以克服现有技术的不足。为实现前述技术目的，本技术采用的技术方案包括：本技术实施例提供了一种中试规模台式固定床生物反应器，包括：包括：至少用于容置培养液的罐体，至少用于向所述罐体内通入恒压无菌气体的通气组件，至少用于搅拌混合所述罐体内培养液的搅拌提升组件，至少用于截留培养液中细胞的截留组件，至少用于监控所述罐体内培养环境的监控检测组件，至少用于补充或排出罐体内培养液的灌注组件以及至少用于控制所述反应器内各组件运行状态的控制组件，所述通气组件、搅拌提升组件、截留组件、监控检测组件和灌注组件还均与所述控制组件以及所述罐体连接；所述搅拌提升组件包括同轴设置的中空搅拌轴、提升管和搅拌管，所述搅拌管围绕中空搅拌轴和提升管呈放射状分布。在一些较为具体的实施方案中，所述罐体形状包括直筒圆柱形。进一步的，所述罐体的高径比为1.2-3∶1。进一步的，所述罐体的体积为20-50L。进一步的，所述罐体的底部为平底或椭圆底。更进一步的，所述罐体底部还设置有固定架。进一步的，所述搅拌提升组件包括两个以上的搅拌管。进一步的，所述搅拌管与提升管的连接的一端为直面入口端，远离提升管的一端为斜面出口端，所述斜面出口端的轴线方向与中空搅拌轴的轴线方向之间的夹角为10-170°。进一步的，所述罐体上设置有搅拌开口，所述搅拌提升组件的中空搅拌轴设置于所述搅拌开口内并与所述罐体密封连接。进一步的，所述中空搅拌轴与罐体以磁流体密封或机械密封的方式密封连接。更进一步的，所述搅拌提升组件与罐体之间设置有磁流体密封装置。更进一步的，所述中空搅拌轴还连接有驱动机构，所述驱动机构设置于所述罐体上，至少采用机械耦合或磁力耦合的方式带动搅拌提升组件旋转，所述旋转方向与斜面出口端的倾斜方向相反。在一些较为具体的实施方案中，所述截留组件包括允许培养液通过的顶部筛网和底部筛网，所述顶部筛网设置于所述搅拌管的下方，所述底部筛网设置于提升管的底部的上方，所述顶部筛网和底部筛网通过卷筒连接形成一容纳腔体。进一步的，所述顶部筛网和底部筛网之间还连接设置有中心管。进一步的，所述截留组件还包括至少用以固定支撑中心管的孔板托和至少用以固定支撑卷筒的支撑条。更进一步的，所述底部筛网下部还设置有筛网支脚。进一步的，所述容纳腔体内部还填充有微载体。在一些较为具体的实施方案中，所述通气组件包括进气孔、进气管、气体分布器和出气口，所述进气孔通过进气管与气体分布器相连通。进一步的，所述进气孔设置于磁流体密封装置的侧壁。进一步的，所述进气管设置于所述中空搅拌轴内。进一步的，所述出气口设置于所述罐体上。更进一步的，所述出气口处还设置有尾气冷凝器，罐体内的气体能够通过出气口处的尾气冷凝器冷凝后排出。进一步的，所述气体分布器具有复数个通气小孔。在一些较为具体的实施方案中，所述监控检测组件包括温度控制组件、溶氧控制组件、pH控制组件以及消泡控制组件。进一步的，所述温度控制组件包括用于监控培养液温度的温度传感器以及设置于所述罐体外壁的温度调节装置。进一步的，所述溶氧控制组件包括用于监控培养液溶氧的溶氧电极。更进一步的，所述pH控制组件包括监控培养液pH值的pH电极以及与所述罐体内腔连通的酸/碱液补加管路和蠕动泵；进一步的，所述消泡组件包括监控培养液泡沫位置的液位电极以及与所述罐体内腔连通的消泡剂补加管路和蠕动泵。进一步的，所述消泡组件还包括位于搅拌管上部的消泡腔。在一些较为具体的实施方案中，所述灌注组件包括监控培养液位置的液位电极以及与所述罐体内腔连通的培养基补加管路、培养液排出管路及蠕动泵，所述培养基补加管路、培养液流出管路与通气管之间相互独立；所述培养液排出管路穿过截留组件中的联通管延伸至罐体底部。在一些较为具体的实施方案中，所述罐体上部设置有与所述罐体相匹配的盖板，所述盖板上设置有4-16个端口，所述端口至少用以与所述通气组件、搅拌提升组件、截留组件、监控检测组件和灌注组件中的至少一个组件连接。进一步的，所述端口包括温度电极口、溶氧电极接口、pH电极接口、补料口、出料口、酸/碱口、消泡口。优选的，所述盖板与所述罐体一体设置。与现有技术相比，本技术的优点包括：本技术提供的中试规模台式固定床生物反应器结构简单，操作方便，能够直接放置于普通实验台使用；反应器可直接在实验室常规灭菌锅内灭菌，能够重复使用，系统稳定，经济实用，符合GMP标准，可以实现各种动物细胞中试规模的灌注培养和生产。附图说明图1是实施例1中一种中试规模台式固定床生物反应器的剖视图；图2是实施例1中一种中试规模台式固定床生物反应器的俯视图；图3是实施例1中一种中试规模台式固定床生物反应器的搅拌提升组件的剖视图；图4是实施例1中一种中试规模台式固定床生物反应器的截留组件的剖视图；图5是实施例1中一种中试规模台式固定床生物反应器的截留组件的俯视图；附图标记说明：1-进气孔，2-盖板，3-搅拌管，3a-斜面出口端，3b-直面入口端，4-罐体，5-提升管，6-伺服电机，7-伺服电机机架，8-磁流体密封装置，9-螺栓，10a-中空搅拌轴，10b-进气管，11-搅拌提升组件，12-联通管，13-气体分布器，14-筛网支脚，15-出气口，16-温度电极接口，17-pH电极接口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中试规模台式固定床生物反应器，包括：至少用于容置培养液的罐体，至少用于向所述罐体内通入恒压无菌气体的通气组件，至少用于搅拌混合所述罐体内培养液的搅拌提升组件，至少用于截留培养液中细胞的截留组件，至少用于监控所述罐体内培养环境的监控检测组件，至少用于补充或排出罐体内培养液的灌注组件以及至少用于控制所述反应器内各组件运行状态的控制组件，所述通气组件、搅拌提升组件、截留组件、监控检测组件和灌注组件还均与所述控制组件以及所述罐体连接；其特征在于：所述搅拌提升组件包括同轴设置的中空搅拌轴、提升管和搅拌管，所述搅拌管围绕中空搅拌轴和提升管呈放射状分布。

【技术特征摘要】
1.一种中试规模台式固定床生物反应器，包括：至少用于容置培养液的罐体，至少用于向所述罐体内通入恒压无菌气体的通气组件，至少用于搅拌混合所述罐体内培养液的搅拌提升组件，至少用于截留培养液中细胞的截留组件，至少用于监控所述罐体内培养环境的监控检测组件，至少用于补充或排出罐体内培养液的灌注组件以及至少用于控制所述反应器内各组件运行状态的控制组件，所述通气组件、搅拌提升组件、截留组件、监控检测组件和灌注组件还均与所述控制组件以及所述罐体连接；其特征在于：所述搅拌提升组件包括同轴设置的中空搅拌轴、提升管和搅拌管，所述搅拌管围绕中空搅拌轴和提升管呈放射状分布。2.根据权利要求1所述中试规模台式固定床生物反应器，其特征在于：所述罐体形状包括直筒圆柱形；和/或，所述罐体的高径比为1.2-3∶1；和/或，所述罐体的体积为20-50L；和/或，所述罐体的底部为平底或椭圆底；和/或，所述罐体底部还设置有固定架。3.根据权利要求1所述中试规模台式固定床生物反应器，其特征在于：所述搅拌提升组件包括两个以上的搅拌管；和/或，所述搅拌管与提升管的连接的一端为直面入口端，远离提升管的一端为斜面出口端，所述斜面出口端的轴线方向与中空搅拌轴的轴线方向之间的夹角为10-170°；和/或，所述罐体上设置有搅拌开口，所述搅拌提升组件的中空搅拌轴设置于所述搅拌开口内并与所述罐体密封连接；和/或，所述中空搅拌轴与罐体以磁流体密封或机械密封的方式密封连接；和/或，所述搅拌提升组件与罐体之间设置有磁流体密封装置。4.根据权利要求3所述中试规模台式固定床生物反应器，其特征在于：所述中空搅拌轴还连接有驱动机构，所述驱动机构设置于所述罐体上，至少采用机械耦合或磁力耦合的方式带动搅拌提升组件旋转，所述旋转方向与斜面出口端的倾斜方向相反。5.根据权利要求3所述中试规模台式固定床生物反应器，其特征在于：所述截留组件包括允许培养液通过的顶部筛网和底部筛网，所述顶部筛网设置于所述搅拌管的下方，所述底部筛网设置于提升管的底部的上方，所述顶部筛网和底部筛网通过卷筒连接形成一容纳腔体；和/或，所述顶部筛网和底部筛网之间还连接设置有中心管；和/或，所述截留组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晨，张京奎，邱忠，何明哲，陈登高，滕小锘，
申请(专利权)人：苏州迪欧益生物科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32