全封闭细胞培养系统技术方案

本发明专利技术提供一种全封闭细胞培养系统，至少包括以下部分：培养箱，培养罐，气流组件，液流组件，调温组件和中央控制器。本发明专利技术所述的系统实现恒温培养环境，采用灌流的方式进行细胞培养，实现从细胞激活、感染、扩增到成品回收的全封闭一体化过程。通过在罐体中轴向搅动细胞与培养液，尽量减小径向的剪切力，可有效保护细胞，提高细胞产率。所述的系统分开进气，保证培养过程中各气体组分含量稳定，能够确保细胞培养过程中外界气体变化不会直接对细胞培养造成影响，保证气体各组分含量不变，在培养过程中做到对培养温度、液量及气体浓度的控制，保持培养环境稳定，同时减少人工操作，降低成本，降低培养过程中操作失误的风险，提高培养效率。

Totally closed cell culture system

【技术实现步骤摘要】
全封闭细胞培养系统
本专利技术涉及细胞培养
，特别是涉及一种全封闭细胞培养系统。
技术介绍
近年来，CAR-T细胞免疫疗法被认为是最有希望攻克癌症的疗法之一。其有很多其他疗法无法比拟的优势，如CAR-T细胞可以具有多个靶向位点，提高肿瘤治疗的准确性，且作用过程不受MHC(majorhistocompatibilitycomplex)的限制；CAR-T细胞杀瘤范围更广、效果更持久；技术属性强，可复制性强等。2018年，FDA批准了两款CD19CAR-T细胞药物(分别为Kymriah和Yescarta)，这两款CAR-T细胞药物在恶性血液肿瘤治疗中取得了良好的效果。然而CAR-T细胞免疫疗法仍存在很多方面的限制，如CAR-T细胞的制备。在CAR-T治疗过程中，需将经过技术改造的T细胞进行体外培养，达到符合治疗要求的细胞数量(一般一个病人需要几亿，甚至几十亿个CAR-T细胞)后，再把它们回输到病人体内靶向杀死癌细胞，然而受限于目前的技术手段，CAR-T细胞的体外培养时间占比较长，从而延长临床治疗周期。细胞培养(cellculture)是指在体外模拟体内环境(无菌、适宜温度、酸碱度和一定营养条件等)，使之生存、生长、繁殖并维持主要结构和功能的一种方法。细胞培养技术是细胞生物学研究方法中重要和常用技术，通过细胞培养技术对细胞进行培养既可以获得大量细胞，又可以借此研究细胞的信号转导、细胞的合成代谢、细胞的生长增殖等。目前的细胞培养大多是人工操作培养，当面向产业化而需要大量培养细胞时，需要花费大量的人力成本及时间成本，同时随着操作者的负担增加，造成失误的风险也大大增加；此外，人工培养无法准确对细胞生长的环境进行控制，不利于细胞的生长。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种全封闭细胞培养系统。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种全封闭细胞培养系统，至少包括以下部分：培养箱；培养罐，用于进行细胞培养，设于培养箱内；所述培养罐设有搅拌器，所述搅拌器设于培养罐内；气流组件，与所述培养箱连通，用于调节所述培养箱中的氧气和二氧化碳浓度；液流组件，与所述培养罐连通，用于调节培养罐内的液体流量，过滤细胞培养产生的代谢产物及回收成品细胞；调温组件，用于调节所述培养箱内的温度；中央控制器，连接并控制所述气流组件、液流组件和调温组件。本专利技术第二方面提供前述的全封闭细胞培养系统的用途，为用于全封闭细胞培养。本专利技术第三方面提供采用前述全封闭细胞培养系统进行全封闭细胞培养的方法，采用如下步骤：1)进液过程：设定进液量，向培养罐注入培养基；2)搭建培养环境：预设氧气和二氧化碳的浓度值，向培养箱内分别注入氧气和二氧化碳，实时测定培养箱中氧气和二氧化碳的气体浓度值，分别与设定值比较，当培养箱内的氧气和二氧化碳值都达标后，将培养箱内的气体注入到培养罐中；设置培养箱温度，并对培养箱预热；3)持续培养：注入细胞，注入因子，启动搅拌器，持续培养中向培养罐注入培养基、过滤代谢产物及排出废液；4)置换和浓缩：细胞培养完成后，先用生理盐水置换培养基，置换完毕后进行浓缩，持续排出废液，降低培养罐内液体体积；5)成品回收：停止搅拌器，回收培养罐中的成品细胞。如上所述，本专利技术的全封闭细胞培养系统，具有以下有益效果：本专利技术所述的系统实现恒温培养环境，采用灌流方式进行细胞培养，实现从细胞激活、感染、扩增到成品回收的全封闭一体化过程。本专利技术所述的系统采用灌流方式，而非灌注方式，在培养过程中可以排出废液，防止有害代谢物的累积，有利于达到较高的细胞培养密度，可以减少后续的处理步骤，无需离心等操作即可进行成品细胞回收，简化操作，可以提高培养效率，易于产业化，实现从细胞激活、感染、扩增到成品回收的全封闭一体化过程。通过在罐体中轴向搅动细胞与培养液，尽量减小径向的剪切力，可有效保护细胞，提高细胞产率。所述系统分开进气，保证培养过程中各气体组分含量稳定，能够确保细胞培养过程中外界气体变化不会直接对细胞培养造成影响，保证气体各组分含量不变，在培养过程中做到对培养温度、液量及气体浓度的控制，保持培养环境稳定，同时减少人工操作，降低成本，降低培养过程中操作失误的风险，提高培养效率。附图说明图1显示为本专利技术的全封闭细胞培养系统信号传输图；图2显示为本专利技术的全封闭细胞培养系统正面结构图；图3显示为本专利技术的全封闭细胞培养系统背面结构图；图4显示为本专利技术的全封闭细胞培养系统培养箱版面各部件分布图；图5显示为本专利技术的全封闭细胞培养系统的培养罐与液流组件的连通关系示意图。图6显示为本专利技术的全封闭细胞培养系统的培养罐内部结构。图7显示为本专利技术的全封闭细胞培养系统的培养罐搅拌器的俯视结构图。元件标号说明1培养箱2培养罐2.1进液口2.2第一循环口2.3第二循环口2.4回收口2.5搅拌器2.51中轴2.52叶片2.53封闭容纳腔2.6培养盖2.61盖本体2.62排气部2.63进气部2.7内凹部3气流组件3.1空气通路3.1.1空气过滤器3.1.2空气管路3.1.3通气口3.2二氧化碳通路3.2.1储二氧化碳装置3.2.2二氧化碳减压阀3.2.3二氧化碳通路开关3.2.4二氧化碳管路3.2.5二氧化碳通路培养箱进口3.3氧气通路3.3.1储氧气装置3.3.2氧气减压阀3.3.3氧气通路开关3.3.4氧气管路3.3.5氧气通路培养箱进口3.4混合气体吸入通路3.4.1混合气体吸入泵3.4.2混合气体吸入管路3.4.3混合气体通路培养箱出口3.5废气排放通路3.6气体浓度感应模块3.6.1氧气气体浓度传感器3.6.2二氧化碳气体浓度传感器3.7气体排出通路3.8风扇4液流组件4.1进液通路4.1.1储液袋4.1.2进液管路4.1.3进液泵4.1.5液位仪4.2循环通路4.2.1循环管路4.2.2循环泵4.2.3过滤器4.3废液通路4.3.1废液泵4.3.2废液桶4.3.3废液管路4.4回收通路4.4.1回收管路4.4.2回收泵4.4.3回收袋4.5称重传感器5调温组件5.1加热装置5.2温度传感器6中央控制器7灭菌灯8搅拌驱动器具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全封闭细胞培养系统，其特征在于，至少包括以下部分：/n培养箱(1)；/n培养罐(2)，用于进行细胞培养，设于培养箱内；所述培养罐(2)设有搅拌器(2.5)，所述搅拌器设于培养罐内；/n气流组件(3)，与所述培养箱(1)连通，用于调节所述培养箱(1)中的氧气和二氧化碳浓度；/n液流组件(4)，与所述培养罐(2)连通，用于调节培养罐(2)内的液体流量，过滤细胞培养产生的代谢产物及回收成品细胞；/n调温组件(5)，用于调节所述培养箱内的温度；/n中央控制器(6)，连接并控制所述气流组件、液流组件和调温组件。/n

【技术特征摘要】
1.一种全封闭细胞培养系统，其特征在于，至少包括以下部分：
培养箱(1)；
培养罐(2)，用于进行细胞培养，设于培养箱内；所述培养罐(2)设有搅拌器(2.5)，所述搅拌器设于培养罐内；
气流组件(3)，与所述培养箱(1)连通，用于调节所述培养箱(1)中的氧气和二氧化碳浓度；
液流组件(4)，与所述培养罐(2)连通，用于调节培养罐(2)内的液体流量，过滤细胞培养产生的代谢产物及回收成品细胞；
调温组件(5)，用于调节所述培养箱内的温度；
中央控制器(6)，连接并控制所述气流组件、液流组件和调温组件。


2.如权利要求1所述的全封闭细胞培养系统，其特征在于，所述气流组件包括：
分离的空气通路(3.1)、二氧化碳通路(3.2)和氧气通路(3.3)，分别与所述培养箱(1)连通，用于将气体输送到所述培养箱中，形成混合气体；
混合气体吸入通路(3.4)，连通所述培养箱(1)和培养罐(2)，用于将培养箱(1)中的混合气体输入培养罐(2)；
废气排放通路(3.5)，与所述培养罐(2)连通，用于排放细胞培养过程中产生的废气；
气体浓度感应模块(3.6)，包括氧气气体浓度传感器(3.6.1)和二氧化碳气体浓度传感器(3.6.2)；分别用于测定培养箱内实时氧气气体浓度值和实时二氧化碳气体浓度值，所述气体浓度感应模块向中央控制器(6)提供检测信息。


3.如权利要求1所述的全封闭细胞培养系统，其特征在于，所述气流组件还包括以下特征中的一项、两项或三项：
1)所述二氧化碳通路(3.2)包括储二氧化碳装置(3.2.1)、二氧化碳减压阀(3.2.2)、二氧化碳通路开关(3.2.3)和二氧化碳管路(3.2.4)；所述储二氧化碳装置(3.2.1)与所述二氧化碳管路(3.2.4)连接，所述二氧化碳管路(3.2.4)受二氧化碳减压阀驱动，所述二氧化碳管路(3.2.4)与所述培养箱(1)连通；所述二氧化碳通路上设有二氧化碳通路开关(3.2.3)，所述二氧化碳通路开关(3.2.3)受所述中央控制器(6)控制；
2)所述氧气通路(3.3)包括储氧气装置(3.3.1)、氧气减压阀(3.3.2)、氧气通路开关(3.3.3)和氧气管路(3.3.4)；所述储氧气装置(3.3.1)与所述氧气管路(3.3.4)连接，所述氧气管路(3.3.4)受氧气减压阀(3.3.2)驱动，所述氧气管路(3.3.4)与所述培养箱(1)连通；所述氧气通路上设有氧气通路开关(3.3.3)，所述氧气通路开关(3.3.3)受所述中央控制器(6)控制；
3)所述混合气体吸入通路(3.4)包括混合气体吸入泵(3.4.1)和混合气体吸入管路(3.4.2)；所述混合气体吸入管路(3.4.2)受混合气体吸入泵(3.4.1)驱动，所述混合气体吸入管路(3.4.2)用于将混合气体从培养箱(1)中注入到培养罐(2)中；所述混合气体吸入泵(3.4.1)受所述中央控制器(6)控制。


4.如权利要求2所述的全封闭细胞培养系统，其特征在于，还包括以下特征的一项或多项：
1)所述培养箱中设有气体排出通路(3.7)，用于排出箱内气体，保持箱内气压稳定；
2)所述二氧化碳通路(3.2)和氧气通路(3.3)在培养箱上设有二氧化碳通路培养箱进口(3.2.5)和氧气通路培养箱进口(3.3.5)，所述二氧化碳通路培养箱进口(3.2.5)和氧气通路培养箱进口(3.3.5)均设于培养箱内的上部；
3)混合气体通路在培养箱上设有混合气体通路培养箱出口(3.4.3)，所述混合气体通路培养箱出口(3.4.3)、氧气气体浓度传感器(3.6.1)和二氧化碳气体浓度传感器(3.6.2)设于培养箱内的下部；
4)所述培养箱中设有风扇(3.8)，用于搅动气流，加快混合，使气体混合更均匀，并加快培养箱内部的热交换。


5.如权利要求2所述的全封闭细胞培养系统，其特征在于，所述中央控制器(6)包括以下部分：
气体浓度比较单元，用于将气体浓度感应模块发送的实时二氧化碳气体浓度值和实时氧气气体浓度值与预设的二氧化碳浓度值和预设的氧气气体浓度值分别进行比较，根据公式(I)和(II)得出所需浓度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：余学军，徐鹏，方勇军，冯冬歌，
申请(专利权)人：华道上海生物医药有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31