具有集成的排放功能的液体过滤系统技术方案

本发明专利技术的液体过滤系统包括：生物反应器；过滤器，其配置成过滤从其通过的液体；灌注泵，其配置成在所述生物反应器与所述过滤器之间移动液体；液体线路，其提供所述生物反应器、所述灌注泵和所述过滤器之间的流体连通；以及排放出口，其设置在所述液体线路上，所述排放出口配置成提供在所述灌注泵的动作下从系统中选择性地移出液体的方式。利用本发明专利技术的液体过滤系统，过滤和排出功能可以在单个泵的动作下进行，由此显著降低了所需组件的复杂性和成本。

Liquid Filtration System with Integrated Emission Function

The liquid filtration system of the invention includes: a bioreactor; a filter configured to filter the liquid passing through it; a perfusion pump configured to move liquid between the bioreactor and the filter; a liquid circuit providing fluid connectivity between the bioreactor, the perfusion pump and the filter; and a discharge outlet, which is arranged in the liquid. On the circuit, the discharge outlet is configured to provide a way of selectively removing liquid from the system under the action of the filling pump. With the liquid filtration system of the present invention, the filtering and discharge functions can be performed under the action of a single pump, thereby significantly reducing the complexity and cost of the required components.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成的排放功能的液体过滤系统专利
本专利技术涉及用于过滤液体的液体过滤系统，所述液体例如是容纳于生物反应器内的细胞培养物。专利技术背景用于过滤液体的系统在本领域中是众所周知的，其中它们采用具有分离，浓缩或去除液体、混合物或悬浮液的组成元素的典型功能的许多不同形式。此类系统应用于生物技术和制药工业中以提取某些生物产物，例如在生物反应器内使用细胞培养物产生的蛋白质。在传统的分批进料生物反应器系统中，细胞分批培养，由此细胞接种至新鲜培养基中，并且细胞迅速进入生长期，在此生长期期间它们消耗培养基营养物质并且除了所分泌的目的蛋白质之外，废物积累于培养物中。在一段时间之后，细胞过渡至稳定期，随后由于细胞培养物耗尽进入衰退期。在运行结束时，将蛋白质作为一个批次从细胞培养物钟分离。此类系统的问题，尤其是在通常具有较低生产率的动物细胞培养物的情况下，在于可以实现的目的生物产物的有限的产率。灌注生物反应器是已知的可替代系统，其中细胞保持在培养物中同时补充培养基，从而使得在较长的时间段内维持高的细胞浓度，提供较高产率的所需生物产物。为了维持稳定的细胞培养条件，需要过滤以用于细胞培养基的某些成分的净化、选择性去除和浓缩，使得可以用新鲜培养基补充细胞培养物并且可以去除用过的培养基。灌注生物反应器中采用的典型过滤系统利用泵，其通过过滤器将细胞培养物从生物反应器中移出，其中包括废物或目标产物的滤液从系统中移出，并且包括活细胞的滞留物返回至生物反应器。然后可以通过单独的系统补充培养基营养物以将细胞培养物维持在稳定的平衡状态。此类现有技术装置通常采用切向流过滤，其中大部分进料流切向地穿过过滤器的表面。这种系统提供了一种温和的过滤方法，该方法不会使脆弱的动物细胞受到可能损害细胞的很大的力。此外，液体穿过过滤器的切向流动确保过滤器中的可能导致堵塞的沉积物在过滤过程中被冲走，增加了过滤系统可持续运行的时间长度。此类系统可以布置成使得液体的流动在围绕回路的一个方向上，从生物反应器循环通过过滤器并返回至生物反应器(其将称为通用术语“切向流过滤”或TFF)。或者可以使用这样的布置，其中仅使用生物反应器与过滤器之间的单一连接并且流动方向交替，使得液体从生物反应器行进至过滤器并沿着相同的线路返回到生物反应器(称为“交替切向流过滤”或ATF)。在此类灌注系统中，一旦在生物反应器容器中实现了所需的细胞密度，可能希望防止其上升更高。为了提供这种功能，现有技术的系统通常采用通过周期性地或以限定的流速将细胞培养物排放出系统来降低细胞密度的方式。可以基于生长速率来选择流速以将细胞密度限制为期望值。通常使用汲取管实现排放，通过所述汲取管，在单独的泵(例如仅用于此目的的蠕动泵)的动作下将细胞培养物从生物反应器中移出。这种已知的排放泵布置有几个缺点。尤其是增加第二泵以提供排放功能增加了系统的成本和复杂性。除了通常的过滤过程之外，它还增加了所需的手动控制程度或控制排放功能所需的自动化的水平和复杂性。此外，这种布置需要生物反应器中的额外的端口，其增加了细胞培养物的污染风险并增加了在使用之间必须消毒的组件的数量。因此，对于提供选择性地移出细胞培养物的方式以保持所需的细胞密度的便宜且易于实施的灌注过滤系统存在需求。进一步希望该系统降低现有技术系统中存在的污染的可能性，并降低自动化的复杂性和/或所需的人工干预程度。还希望提供一种简单的排放系统，该系统可以集成在自动化系统中，并且可以在ATF和TFF两种操作模式下使用，而几乎不需要或不需要对系统进行调整。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种过滤系统，其具有简单的设计，减少了适合与一次性使用的系统一起使用的组件的数量和复杂性。组件的自动化也应该简单，以减少所需的人工干预程度，并消除对复杂控制系统的需求。另一个重要目标是减少生物反应器上的端口数量以减少污染的可能性。根据本专利技术的第一方面，提供了用于灌注细胞培养液的液体过滤系统100，其包括：生物反应器130，其用于容纳细胞培养液；过滤器140，其配置成用于过滤从其通过的细胞培养液；灌注泵110，其配置成在所述生物反应器130与所述过滤器140之间移动细胞培养液；液体线路150，其提供所述生物反应器130、灌注泵110和过滤器140之间的流体连通；以及排放出口180，其设置在所述液体线路150上，所述排放出口180配置成提供在所述灌注泵110的动作下从所述系统100选择性地移出细胞培养液的方式。利用根据本专利技术的液体过滤系统，过滤和排放功能都可以在单个泵的动作下进行，从而显著降低所需组件的复杂性和成本。这还减少了在使用之间可能需要消毒的组件的数量，减少了停机时间，使得较高的生产量成为可能。此外，由于排放出口设置在泵与生物反应器之间的液体线路上，因此不需要在生物反应器上的额外的端口，因此显著降低了容纳于其中的细胞培养物的污染的可能性。根据本系统的系统可以通过在泵的正常动作下打开排放出口以移出液体而以简单的方式自动化。本专利技术的某些实施例提供了用于灌注细胞培养物的液体过滤系统，其包括：注射泵，其包括气体腔室和可移动柱塞，其中所述气体腔室具有在第一端的孔，并且所述柱塞在所述腔室的内壁内形成密封；液体腔室，其具有两个开口，所述开口位于所述腔室的相对端，并且第一开口连接至所述气体腔室的所述孔；生物反应器，其与所述液体腔室的第二开口流体连通；过滤器，其布置成过滤在所述生物反应器与所述液体腔室之间通过的液体，所述过滤器包括用于移出经过滤的液体的渗透物出口；其中所述柱塞是以引起气体的相应运动的往复运动而可移动的，所述气体的相应运动在所述液体腔室与所述生物反应器之间交替地驱动液体，使得液体通过所述过滤器，并且可以经由所述渗透物出口移出经过滤的液体，所述系统进一步包括排放出口180，所述排放出口180配置成提供在灌注泵的动作下选择性地从所述系统100移出细胞培养物的方式。附图简述现在将仅通过实施例参考附图描述本专利技术的实施方式，其中：图1A示意性地示出了本专利技术的液体过滤系统的第一实施例；其可以以交替切向过滤模式操作；图1B示意性地示出了本专利技术的液体过滤系统的实施例，其可以以其中液体在回路中循环的切向流过滤模式操作；图2示意性地示出了本专利技术的液体过滤的实施例，其并入两个阀以提供排放出口；图3示意性地示出了本专利技术的液体过滤系统的另一个实施例，其在过滤器与生物反应器之间并入注射泵和排放出口。图4示意性地示出了本专利技术的液体过滤系统的另一个实施例，其在液体返回线路上并入夹阀和排放出口；以及图5示意性地示出了本专利技术的液体过滤系统的另一个实施例，其配置成提供ATF并在来自第二液体腔室的液体返回线路上并入排放出口。本专利技术的实施方案的详述在以下描述和附图中，描述了本专利技术的某些实施例。然而，应当理解，本专利技术不限于所描述的实施例，并且一些实施例可以不包括下面所述的所有特征。然而，显而易见的是，在不背离所附权利要求中阐述的本专利技术的更宽泛的主旨和范围的情况下，可以在此进行各种修改和改变。图1A和图1B示出了分别以交替切向过滤(ATF)模式和切向流过滤(TFF)模式的本专利技术的液体过滤系统100的操作原理。液体过滤系统100包括灌注泵110、生物反应器130和过滤器140，其中灌注泵配置成经由液体线路150通过过滤器140将液体从生物反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于灌注细胞培养物的液体过滤系统(100)，包括：生物反应器(130)，其用于容纳细胞培养液；过滤器(140)，其配置成过滤从其通过的细胞培养液；灌注泵(110)，其配置成在所述生物反应器(130)与所述过滤器(140)之间移动细胞培养液；液体线路(150)，其提供所述生物反应器(130)、所述灌注泵(110)和所述过滤器(140)之间的流体连通；以及排放出口(180)，其设置在所述液体线路(150)上，所述排放出口(180)配置成提供在所述灌注泵(110)的动作下从所述系统(100)选择性地移出细胞培养液的方式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.19 EP 16180185.71.用于灌注细胞培养物的液体过滤系统(100)，包括：生物反应器(130)，其用于容纳细胞培养液；过滤器(140)，其配置成过滤从其通过的细胞培养液；灌注泵(110)，其配置成在所述生物反应器(130)与所述过滤器(140)之间移动细胞培养液；液体线路(150)，其提供所述生物反应器(130)、所述灌注泵(110)和所述过滤器(140)之间的流体连通；以及排放出口(180)，其设置在所述液体线路(150)上，所述排放出口(180)配置成提供在所述灌注泵(110)的动作下从所述系统(100)选择性地移出细胞培养液的方式。2.如权利要求1所述的液体过滤系统，其中所述排放出口由所述灌注泵(110)中的额外的出口提供。3.如权利要求1或2所述的液体过滤系统，其中所述排放出口(180)进一步包括第一夹阀(181)，其配置成选择性地打开和关闭所述排放出口。4.如权利要求3所述的液体过滤系统，进一步包括相关的第二夹阀(182)，所述第二夹阀配置成当所述第一夹阀(181)打开时关闭所述液体线路(150)。5.如前述权利要求中任一项所述的液体过滤系统，进一步包括一个或多个传感器(190)，所述一个或多个传感器(190)配置成测定所述系统中的液体的一个或多个参数。6.如权利要求5所述的液体过滤系统，其中由所述一个或多个传感器(190)感测的参数包括以下中的一个或多个：液位，压力，细胞密度，细胞活力。7.如前述权利要求中任一项所述的液体过滤系统，其中所述液体线路(150)包括液体摄取线路(151)，通过所述液体摄取线路(151)从所述生物反应器(130)提取细胞培养液；以及液体返回线路(152)，通过所述液体返回线路(152)将细胞培养液返回至所述生物反应器(130)；其中所述液体摄取线路(151)和液体返回线路(152)一起提供连接所述生物反应器(130)、所述过滤器(140)和所述灌注泵(110)的回路，在使用期间，在所述灌注泵(110)的动作下，细胞培养液围绕所述回路流动。8.如权利要求7所述的液体过滤系统，其中所述排放出口设置在所述液体返回线路(152)上。9.如权利要求7或8所述的液体过滤系统，其中在所述生物反应器内的所述液体返回线路(152)的端部(153)与所述生物反应器的基底(131)隔开特定的高度(h)。10.如权利要求9所述的液体过滤系统，其中所述灌注泵(110)配置成通过从所述生物反应器(130)经由所述液体返回线路(152)移出细胞培养液并将所述液体引导出所述排放出口(180)来选择性地反转所述系统内的细胞培养液的循环，由此将所述生物反应器(130)中的液位调节至特定的高度(h)。11.从液体过滤系统中移出细胞培养液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·格兰特，
申请(专利权)人：自动化合作关系剑桥有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB