生物反应器及其使用方法技术

提供倒置的圆锥形生物反应器用于培养细胞或微生物。该生物反应器具有内部空间和容器内的穿孔隔板，液体可以通过该隔板流动，其中细胞或微生物不能穿过穿孔隔板。穿孔隔板将生物反应器的内部空间分成第一腔室和第二腔室。细胞在第二腔室内生长，并且可以通过使液体(例如生长培养基)再循环通过生物反应器来灌注细胞。各种入口和出口允许控制生长培养基的流动参数。

Bioreactor and its application

Inverted conical bioreactors are provided for the cultivation of cells or microorganisms. The bioreactor has an internal space and a perforated partition in the container through which the liquid can flow. Cells or microorganisms can not pass through the perforated partition. The perforated partition divides the internal space of the bioreactor into the first chamber and the second chamber. Cells grow in the second chamber and can be perfused through a bioreactor by recycling liquids, such as growth media. Various inlets and outlets allow the flow parameters of growth media to be controlled.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物反应器及其使用方法
本文公开了包含用于培养活细胞或微生物的穿孔隔板的生物反应器。用于在本文所述的生物反应器中培养细胞或微生物的方法，其中流速的调节可用于不同密度的细胞或微生物的生长。
技术介绍
生物反应器用于在容纳和控制的环境中培养微生物和分离的活细胞，包括哺乳动物细胞和人细胞。在许多情况下，微生物和细胞的培养需要将微生物或细胞物理地分离并与周围环境隔离并保持在无菌环境中。这些实例可包括开发和制造治疗性微生物或细胞，例如疫苗和遗传修饰的细胞，以及制备用于治疗的工具，例如用于基因治疗的病毒、蛋白质、抗体或治疗细胞。另外，在生物体有害的情况下存在从环境中容纳微生物或细胞的需要。这些微生物和细胞的培养和加工需要几个典型步骤，这些步骤可能包括但不限于用少量生物体或细胞接种生物反应器，不断向微生物或细胞提供营养物、培养基、补充剂、活化剂，测量微生物或细胞数，维持生存力，维持微生物或细胞的特性，维持物理状态，以及细胞收集。在生物反应器中微生物和细胞的生长和扩增期间，监测诸如培养基和葡萄糖消耗、培养基中的氧化物、H+离子、电导率等参数也是重要的。另外，长期培养通常包括将微生物或细胞在增殖时转移到更大的容器中。一旦微生物或细胞的数量达到所需的数量或活性，通常处理和配制该微生物或细胞。这种处理可包括洗涤生长培养基、浓缩细胞或微生物、将培养基更换为最终的保存培养基、或包装和冷冻微生物或细胞以供进一步使用。生物反应器可用于生长、增殖、分化和维持活细胞和/或微生物以用于不同目的。在这种生物反应器中生长的细胞通常由生长培养基灌注，生长培养基为细胞提供营养和氧气，并去除细胞排泄的废物和二氧化碳。通常，可以在这种生物反应器中培养细胞或微生物之前和/或期间进行各种步骤，包括例如选择细胞、培养细胞、修饰细胞、激活细胞、扩增细胞(通过细胞增殖)、洗涤细胞、浓缩细胞和最终配制细胞(或微生物)。迄今为止，通常通过在不同容器之间转移具有微生物或细胞的培养基来进行繁殖，并且为此目的使用各种工具，例如较大的生长容器、离心管或袋、中间储存容器和最终包装。上述方法通常可包括打开操作，即微生物或细胞从一个步骤转移到另一个步骤。上述步骤中的几个步骤可能需要从生物反应器中除去细胞并进一步使它们经受诸如离心、分离、孵育、计数、测试、分离、配制和包装等步骤。不幸的是，涉及将细胞或微生物从生物反应器中取出的任何步骤都显著增加了不希望的微生物(例如，真菌、细菌、支原体或其他不需要的微生物)污染细胞的风险，这可能对细胞培养过程产生不利影响。长期以来需要封闭系统生物反应器，其可以减少或消除通过将细胞或微生物从生物反应器中取出的需要并且减少或消除与培养期间的细胞的步骤和人类互动。此外，需要通过在一个自动和封闭系统中将细胞从早期阶段处理成最终产物来端对端地自动化和优化处理。本文描述的生物反应器解决了这些需求并进一步提供了有利的生长条件，允许更高的产率和更低的培养基需求。
技术实现思路
在一个方面，本文公开了用于在其中生长细胞或微生物的生物反应器，该生物反应器包括：-封闭容器，在其中围合出空间；-第一隔板，在其中具有多个孔，该第一隔板密封地设置在所述空间内，所述空间被配置为将所述空间分成第一腔室和第二腔室，其中所述第二腔室配置成容纳在其中培养的细胞或微生物，并且其中孔的直径配置成允许流体仅在第一腔室和第二腔室之间流动，反之亦然，-一个或多个流体入口，用于将流体引入第一腔室；以及-一个或多个流体出口，用于允许流体从第二腔室排出。在一些相关方面，第一隔板不允许容器中生长的细胞或微生物在第一腔室和第二腔室之间通过。在一些相关方面，第一腔室是下腔室，第二腔室是上腔室，并且其中流体流动包括向上流动。在一些相关方面，第一隔板设置成与容器的壁接触。在一些相关方面，生物反应器还包括其中具有多个孔的校准隔板；校准隔板密封地设置在第一腔室的第一隔板下方的空间内；校准隔板配置成校准流体流动并防止气泡通过。在一些相关方面，校准隔板配置成控制流体流动的速度。在一些相关方面，校准隔板的孔包括圆锥形状。在一些相关方面，生物反应器还包括附加的筛选隔板，其中具有多个孔；筛选隔板设置在第二腔室的空间内，在第二腔室的顶部，使得培养的细胞或微生物容纳在第一隔板和筛选隔板之间；筛选隔板配置成防止细胞通过。在一些相关方面，生物反应器容器由至少两个部分构成。在一些相关方面，生物反应器的容器配置成在设置在第二腔室内的流体中提供流体速度梯度，使得流体的速度在从第一隔板朝向流体的顶表面的方向上减小。在一些相关方面，至少第二腔室包括从第二腔室的底部到顶部的增加的横向横截面积。在一些相关方面，横截面的形状选自：圆形、椭圆形、多边形、以及它们的任何组合。在一些相关方面，容器的形状选自：圆锥形状、截头圆锥形状、锥形形状、圆柱形状、多边形棱柱形状、具有椭圆形横截面的锥形形状、具有多边形横截面的锥形形状、具有圆柱形部分和锥形部分的形状，以及具有圆锥形或锥形部分和半球形部分的形状，以及它们的任意组合。在一些相关方面，所述一个或多个流体出口端口中的至少一个被配置为流体连接到泵，所述泵配置成从所述第二腔室接收流体，并且可选地，其中，所述泵还被配置为使所述流体再循环，经由至少一个流体入口端口返回第一腔室。在一些相关方面，流体通过第二腔室的流速由泵的泵送速率控制。在一些相关方面，流体包括以下任何一种：生长培养基、洗涤溶液、营养液、收集溶液、收获溶液、储存溶液、以及它们的任何组合。在一些相关方面，其中所述一个或多个流体出口端口包括沿着第二腔室的高度在不同位置处开口的多个流体出口端口。在一些相关方面，第一隔板是固定的不可移动隔板。在一些相关方面，固定隔板选自：平坦隔板、与生物反应器的纵向轴线成一角度倾斜的平坦隔板、具有面向容器顶部的凹形上表面的凹形隔板、锥形隔板和圆锥形隔板。在一些相关方面，生物反应器还包括至少一个收获口，其设置在第一隔板的上表面附近，配置成从生物反应器中收获细胞。在一些相关方面，生物反应器配置为倒置的。在一些相关方面，生物反应器还包括设置在第二腔室内的支撑基质，用于支撑细胞或微生物。在一些相关方面，生物反应器还包括控制器，其可操作地连接并配置成控制至少下列之一：至少一个传感器单元，包括一个或多个配置成感测容器内流体的一种或多种化学和/或物理性质的传感器；多个可控制地打开和关闭的阀门，其配置成控制一个或多个流体出口端口出口和流体入口端口内的流体流动；可控制地打开和关闭的阀，其配置成控制新鲜液体流体从流体贮存器流入泵的入口；加热器单元，用于加热容器内的流体；冷却单元，用于冷却容器内的流体；以及气阀，其配置成控制包含来自氧源的氧气的气体流入设置在容器内的气体分散头。在相关方面，公开了一种用于培养细胞或微生物的方法，在根据上述任一方面的生物反应器中，该方法包括以下步骤：-将细胞或微生物引入生物反应器的第二腔室；-用液体灌注细胞或微生物；-将细胞培养至所需浓度；和-从生物反应器中收获细胞或微生物。在一些相关方面，灌注步骤包括控制生物反应器内流体的水平和/或流速。在一些相关方面，灌注步骤包括使流体再循环通过第一隔板。在一些相关方面，再循环步骤还包括以下中的至少一个：-向生物反应器中添加一定量新鲜流体的步骤；和-从生物反应器中排出一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在其中培养细胞或微生物的生物反应器，所述生物反应器包括：‑封闭容器，在其中围合出空间；‑第一隔板，在其中具有多个孔，所述第一隔板密封地设置在所述空间内，配置为将所述空间分成第一腔室和第二腔室，所述第二腔室配置成容纳在其中培养的细胞或微生物，并且所述孔的直径配置成允许流体仅在所述第一腔室和所述第二腔室之间流动，反之亦然，‑一个或多个流体入口，用于将所述流体引入所述第一腔室；和‑一个或多个流体出口，用于允许所述流体从所述第二腔室排出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.21 US 62/377,628;2017.04.24 US 62/489,0651.一种用于在其中培养细胞或微生物的生物反应器，所述生物反应器包括：-封闭容器，在其中围合出空间；-第一隔板，在其中具有多个孔，所述第一隔板密封地设置在所述空间内，配置为将所述空间分成第一腔室和第二腔室，所述第二腔室配置成容纳在其中培养的细胞或微生物，并且所述孔的直径配置成允许流体仅在所述第一腔室和所述第二腔室之间流动，反之亦然，-一个或多个流体入口，用于将所述流体引入所述第一腔室；和-一个或多个流体出口，用于允许所述流体从所述第二腔室排出。2.根据权利要求1所述的生物反应器，其中所述第一隔板不允许在所述容器中培养的细胞或微生物在所述第一腔室和所述第二腔室之间通过。3.根据权利要求1-2中任一项所述的生物反应器，其中所述第一腔室是下室且所述第二腔室是上室，并且其中所述流体流动包括向上流动。4.根据权利要求1-3中任一项所述的生物反应器，其中所述第一隔板设置成与所述容器的壁接触。5.根据权利要求1-4中任一项所述的生物反应器，其中，所述生物反应器还包括其中具有多个孔的校准隔板；所述校准隔板密封地设置在所述第一腔室的所述第一隔板下方的空间内；所述校准隔板设置成校准所述流体流动并防止气泡通过。6.根据权利要求5所述的生物反应器，其中所述校准隔板被配置为控制所述流体流的速度。7.根据权利要求6所述的生物反应器，其中所述校准隔板的孔包括圆锥形状。8.根据权利要求1-7中任一项所述的生物反应器，其中所述生物反应器还包括其中具有多个孔的附加的筛选隔板；所述筛选隔板设置在所述第二腔室的空间内，在所述第二腔室的顶部，使得所述培养的细胞或微生物容纳在所述第一隔板和所述筛选隔板之间；所述筛选隔板配置成防止细胞通过。9.根据权利要求1-8中任一项所述的生物反应器，其中所述生物反应器容器由至少两个部分构成。10.根据权利要求1-9中任一项所述的生物反应器，其中所述生物反应器的所述容器配置成在设置在所述第二腔室内的流体中提供流体速度梯度，使得所述流体的速度在从所述第一隔板向所述流体的顶部表面的方向上减小。11.根据权利要求10所述的生物反应器，其中至少所述第二腔室包括从所述第二腔室的底部到顶部增加的横截面面积。12.根据权利要求11所述的生物反应器，其中所述横截面的形状选自：圆形、椭圆形、多边形、及其任意组合。13.根据权利要求1-12中任一项所述的生物反应器，其中所述容器的形状选自：圆锥形、截头圆锥形、锥形、圆柱形、多棱柱形、具有椭圆形横截面的锥形形状、具有多边形横截面的锥形形状、具有圆柱形部分和锥形部分的形状、以及具有圆锥形或锥形部分和半球形部分的形状，及其任意组合。14.根据权利要求1-13中任一项所述的生物反应器，其中所述一个或多个流体出口中的至少一个被配置为流体连接至泵，所述泵被配置为从所述第二腔室接收所述流体，并且可选地，其中，所述泵还被配置为经由至少一个流体入口将所述流体再循环回到所述第一腔室中。15.根据权利要求14所述的生物反应器，其中所述流体通过所述第二腔室的流速由所述泵的泵送速率控制。16.根据权利要求1-15中任一项所述的生物反应器，其中所述流体包括以下任何一种：生长培养基、洗涤溶液、营养液、收集溶液、收获溶液、储存溶液、及其任意组合。17.根据权利要求1-16中任一项所述的生物反应器，其中所述一个或多个流体出口包括沿着所述第二腔室的高度在不同位置处开口的多个流体出口。18.根据权利要求1-17中任一项所述的生物反应器，其中所述第一隔板是不可移动的固定隔板。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·卡尼利，
申请(专利权)人：艾德瓦生物技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL