细胞培养系统和方法技术方案

本发明专利技术描述了用于孵育、生长和收获细胞培养物的生物加工系统和方法。还公开了可与所述系统一起使用的生物加工容器。在本公开内容的一个方面，生物加工系统包含具有特定尺寸并且由特定材料制成的生物加工管和细胞培养管，其允许管被焊接在一起同时防止开放连接和/或破裂。以这种方式，生物加工容器可与细胞培养设备连接和断开，而不必在封闭环境中进行操作和无需相关监测。

Cell culture system and method

The invention describes a biological processing system and method for incubating, growing and harvesting cell cultures. A biological processing container that can be used with the system is also disclosed. In one aspect of the present disclosure, the bioprocessing system comprises a bioprocessing tube and a cell culture tube of a specific size and made of a specific material, which allows the tubes to be welded together while preventing open connections and / or ruptures. In this way, the bioprocessing container can be connected and disconnected from the cell culture equipment without the need for operation in a closed environment and related monitoring.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】细胞培养系统和方法相关申请本申请基于2017年2月10日提交的美国临时专利申请序列号62/457,341并要求其优先权，其通过引用并入本文。背景新的工艺和程序正在快速变化的生物
中发展，其需要在成批、柔性、一次性容器系统中包装无菌液体培养基和试剂。生物加工容器通常设计为用于包装细胞培养基包括试剂和缓冲液的一次性容器，以及用于从下游制造过程产生的最终产品的容纳和储存容器。用于接种细胞培养容器的封闭系统方法通常涉及将细胞悬浮液转移到具有较大培养基体积的生物加工容器中。然后将生物加工容器附接至培养容器，并将包含在生物加工容器中的稀释的细胞悬浮液转移到培养容器中。一旦接种到培养容器中，细胞悬浮液被暴露于导致发生细胞生长和繁殖的条件下，得到生长的细胞培养物。在细胞培养物生长期间，取决于生长的细胞类型，细胞周围的细胞培养基可能需要更换或补充。然后，细胞培养物生长到所需程度后，必须从细胞培养设备收获细胞。这些程序中的每一个都需要将各种不同的生物加工容器与细胞培养设备连接和断开。目前，在细胞培养物生长期间将生物加工容器与细胞培养设备断开和连接的最常用方法是使用医用塑料圆形连接器(MPC连接器)。MPC连接器允许方便地附接和拆卸生物加工容器。然而，MPC连接器在附接或拆卸过程中形成开放连接。如本文所用，开放连接是指对周围环境开放的管(即使在短时间内)。因此，MPC连接器的使用增加了细胞培养物生长工艺的显著复杂性。例如，由于使用MPC连接器会发生开放连接，因此必须在使用高度过滤的空气的严格受控的封闭环境中进行连接，并且还需要进行大量的环境监测。此外，MPC连接器的使用需要在高度受控的环境中进行手动操作，这使得连接或断开管的本应简单的程序易于导致操作员的可变性和错误。使用MPC连接器会在工艺的每个阶段产生污染的风险，并且需要大量的操作员时间和操作容器。由于环境受控区域的必要性，MPC连接器的使用还需要实验室工程改造以及显著的实验室空间，同时还需要额外的时间来不仅用于在受控环境中移动和操作容器，而且还用于分析环境数据以确保没有发生污染。过去，本领域技术人员已经建议将管焊接在一起而不是使用MPC连接器。不幸的是，焊接已经遇到了可变性和不一致的结果。特别是，已经历了大量的焊接错误。焊接错误能够导致开放连接，其除了产生环境污染的风险之外，还能够损害正在生长的整个细胞培养物。鉴于上述情况，需要一种用于将生物加工容器与细胞培养设备附接和断开的系统和方法。例如，需要一种方法和系统，其用于将生物加工容器连接至细胞培养设备和从细胞培养设备断开，而不产生开放连接，并且不必在受控环境中操作该程序。还需要一种改进的生物加工容器，其能够容易地与细胞培养设备连接和断开，而不会遇到与流动性控制有关的任何问题。概述本公开内容一般涉及用于生长细胞培养物的系统和方法以及用于促进向细胞培养设备添加细胞培养基或从细胞培养设备移除细胞培养基的生物加工容器。在一个实施方案中，本公开内容涉及一种方法，通过该方法能够使用完全封闭和无菌的系统播种(或接种)、进料、收获、操作和连接多层细胞培养设备用于细胞扩增。该方法和系统允许细胞和试剂添加至细胞培养设备和从细胞培养设备中移除而没有开放连接的风险，与过去使用的其他方法相比，其允许培养过程安全地进行，同时减少了环境控制。本公开内容的方法和系统提高了安全性，更具可扩展性，并且减少了需要与用于生长细胞培养物的细胞培养设备一起进行的手动操作的数量。在一个实施方案中，本公开内容涉及用于递送材料和从细胞培养设备移除材料的方法。该方法包括阻止流过至少一个生物加工管的末端部分的流体流动，该生物加工管与细胞培养设备流体连通。细胞培养设备包含堆叠排列的多个细胞培养室。在一个实施方案中，细胞培养设备设计成在无空气或无气体的环境中生长细胞培养物，其中每个室通过选择性渗透膜与另一个室隔开，所述膜允许来自细胞培养基的某些成分从一个室移动到另一个室。连接至细胞培养设备的生物加工管可由热塑性弹性体(例如硅酮)制成，并且可构造成递送材料和从细胞培养设备移除材料。本公开内容的方法还包括阻止流过细胞培养连接管的末端部分的流体流动，所述细胞培养连接管与生物加工容器连通。生物加工容器可包含细胞培养基。如本文所用，细胞培养基可包括含有细胞、试剂、细胞营养组合物、蛋白水解剂、猝灭组合物等的任何组合物。根据本公开内容，生物加工管的末端部分被切割并焊接至细胞培养连接管的末端部分，而不形成开放连接。例如，生物加工管和细胞培养连接管的末端部分可以以不形成开放连接的方式同时切割和焊接在一起。根据本公开内容，生物加工管和细胞培养连接管的单元壁厚(cellwallthickness)为至少2.25mm(0.09in)，例如至少2.75mm(0.1in)，例如至少3mm(0.11in)。生物加工管和细胞培养连接管的内径通常可以是约7.5mm(0.3in)至约12.5mm(0.5in)，例如约8.5mm(0.35in)至约10.5mm(0.4in)。一旦生物加工管和细胞培养连接管已经焊接在一起，就解除阻止流过生物加工管和细胞培养连接管的流体流动。然后将生物加工容器中的细胞培养基通过连接管和生物加工管进料至细胞培养设备。在一个实施方案中，本公开内容的方法还包括以下步骤：阻止流过细胞培养连接管的末端部分的流体流动，阻止流过生物加工管的流体流动，以及阻止流过第二生物加工容器连通的第二细胞培养连接管的末端部分的流体流动。例如，第二生物加工容器可包含细胞培养基。根据本公开内容，生物加工管和第二细胞培养连接管的末端部分以不产生开放连接的方式切割和焊接在一起。然后，解除阻止流过生物加工管和流过第二细胞培养连接管的流体流动，从而允许第二生物加工容器中的细胞培养基通过第二细胞培养连接管和生物加工管进料至细胞培养设备。通过上述方法，两种不同的细胞培养基从不同的生物加工容器进料至细胞培养设备，而不在系统中产生开放连接。在一个实施方案中，例如，第一生物加工容器中的细胞培养基包含用于接种到细胞培养设备中的活细胞。另一方面，包含在第二生物加工容器中的细胞培养基可包含用于促进细胞培养设备中细胞培养物生长的营养组合物。在一个实施方案中，为了从细胞培养设备中收获细胞，第二生物加工容器可含有蛋白水解剂，该蛋白水解剂被进料至细胞培养设备用于使个体细胞从细胞培养设备的壁上脱离。一旦脱离，收获的细胞可被进料回到第二生物加工容器中。在一个特定实施方案中，第二细胞培养连接管包含连接至第一Y管和第二Y管的Y连接器。第一Y管可连接至第二生物加工容器，而第二Y管可连接至第三生物加工容器。第二生物加工容器可含有蛋白水解剂，而第三生物加工容器可含有猝灭组合物。在该实施方案中，当是时候从细胞培养设备中收获细胞时，首先将蛋白水解剂从第二生物加工容器进料至细胞培养设备。接下来，将淬灭组合物从第三生物加工容器进料至细胞培养设备。为了从细胞培养设备中收获细胞，将细胞从细胞培养设备排放到第二生物加工容器或第三生物加工容器中。在一个实施方案中，将收获的细胞进料至第二生物加工容器，并使用快速断开器将第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物加工系统，其包含：/n用于生长和收获细胞培养物的细胞培养设备，所述细胞培养设备包含堆叠排列的多个细胞培养室，所述细胞培养设备包含至少一个具有直径和壁厚的生物加工管，所述至少一个生物加工管由热塑性弹性体组成；/n多个生物加工容器，所述容器限定用于容纳细胞培养基的中空外壳，每个容器包含与中空外壳连通的细胞培养连接管，所述连接管具有直径、壁厚并由与生物加工管的直径、壁厚和热塑性弹性体相容的材料组成；和/n其中每个生物加工容器的细胞培养连接管构造成焊接至细胞培养设备的生物加工管，使得每个生物加工容器可选择性地放置成与细胞培养设备流体连通，其中每个细胞培养连接管和生物加工管的壁厚为至少2.25mm。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170210 US 62/457,3411.一种生物加工系统，其包含：
用于生长和收获细胞培养物的细胞培养设备，所述细胞培养设备包含堆叠排列的多个细胞培养室，所述细胞培养设备包含至少一个具有直径和壁厚的生物加工管，所述至少一个生物加工管由热塑性弹性体组成；
多个生物加工容器，所述容器限定用于容纳细胞培养基的中空外壳，每个容器包含与中空外壳连通的细胞培养连接管，所述连接管具有直径、壁厚并由与生物加工管的直径、壁厚和热塑性弹性体相容的材料组成；和
其中每个生物加工容器的细胞培养连接管构造成焊接至细胞培养设备的生物加工管，使得每个生物加工容器可选择性地放置成与细胞培养设备流体连通，其中每个细胞培养连接管和生物加工管的壁厚为至少2.25mm。


2.根据权利要求1所述的生物加工系统，其中细胞培养连接管中的一个连接至细胞培养设备的生物加工管，细胞培养连接管已焊接至生物加工管以形成焊接结构，所述焊接结构包含环绕其中细胞培养连接管已附接至生物加工管的位置的防漏凸缘。


3.根据权利要求2所述的生物加工系统，其中所述防漏凸缘的高度大于约0.2mm。


4.根据前述权利要求中任一项所述的生物加工系统，还包含生物焊接设备，所述生物焊接设备构造成将生物加工管与细胞培养连接管中的一个同时切割并焊接在一起，用于使细胞培养设备与生物加工容器中的一个流体连通，用于进料材料或从细胞培养设备中移除材料而不在生物加工管中形成开放连接。


5.根据权利要求4所述的生物加工系统，还包含止流装置，其用于在生物焊接设备中的管的切割和焊接期间防止生物加工管和连接管内的流体流动。


6.根据前述权利要求中任一项所述的生物加工系统，其中所述热塑性弹性体包含硅酮聚合物、聚氯乙烯聚合物、聚丙烯聚合物、聚乙烯聚合物或聚酯聚合物。


7.根据前述权利要求中任一项所述的生物加工系统，其中所述生物加工管的壁厚为至少2.75mm，例如至少3mm。


8.根据前述权利要求中任一项所述的生物加工系统，其中所述生物加工管的壁厚为约2.75mm至约3.75mm。


9.根据前述权利要求中任一项所述的生物加工系统，其中所述生物加工管的内径为约7.5mm至约12.5mm，例如约8.5mm至约10.5mm。


10.根据前述权利要求中任一项所述的生物加工系统，其中所述生物加工管和所述连接管具有相同的直径、壁厚并且由相同的热塑性弹性体制成。


11.根据前述权利要求中任一项所述的生物加工系统，其中所述系统包含至少三个生物加工容器，其中至少一个容器包含试剂，并且至少一个容器是空的以用于接收来自细胞培养设备的液体培养基。


12.根据前述权利要求中任一项所述的生物加工系统，其中所述生物加工容器的中空外壳具有约0.5升至约25升的体积。


13.一种将材料递送至细胞培养设备的方法，所述方法包括：
阻止流过至少一个生物加工管的末端部分的流体流动，所述生物加工管连接至细胞培养设备并与细胞培养设备流体连通，所述细胞培养设备包含堆叠排列的多个细胞培养室，所述生物加工管包含具有内径和壁厚的热塑性弹性体，所述生物加工管构造成递送材料和从细胞培养设备移除材料；
阻止流过与生物加工容器连通的细胞培养连接管的末端部分的流体流动，所述生物加工容器包含细胞培养基；
将生物加工管和细胞培养连接管的末端部分切割并焊接在一起，所述生物加工管和细胞培养连接管的壁厚为至少2.25mm；
解除阻止流过生物加工管和细胞培养连接管的流体流动；...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·毕肖普，S·罗伯茨，
申请(专利权)人：龙沙有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH