一种细胞培养基的制备方法及自动化设备技术

本发明专利技术提供一种细胞培养基的制备方法及自动化设备,所述制备方法包括下述步骤：培养基组分分组，高温分组灭菌，自动混合，自动包装；其中，至少所述高温分组灭菌，自动混合，自动包装后三个步骤在同一独立封闭的系统中自动化完成。本发明专利技术还提供一种细胞培养基的自动化设备。本发明专利技术排除了高温灭菌的主要不良反应，自动化程度高，节约了科研人力使用。节约了科研人力使用。节约了科研人力使用。

【技术实现步骤摘要】
一种细胞培养基的制备方法及自动化设备


[0001]本专利技术属于细胞培养基的
，具体是一种细胞培养基的制备方法及自动化设备。

技术介绍

[0002]细胞培养基模拟自然营养环境，是人工培养细胞实验的基础，广泛应用于医疗健康、生命科学、化学制药等科研领域；培养基制备设施的灭菌器等设备，也是相关实验室或工业生产环节的标配。目前，琼脂培养基是被使用最广泛的培养基类型。
[0003]根据培养基组分，可分为血清培养基和无血清培养基，必要组分包括：血清、无机盐、缓冲系统、碳水、氨基酸、维生素、蛋白质、肽、脂肪、微量元素、微量元素、特殊抗生素。其中，血清是白蛋白、生长因子和生长抑制剂的复杂混合物，是血清细胞培养基中最重要组分；无机盐主要是用钠、钾钙离子，建立和保持细胞的渗透平衡和调节膜电位，且是必要的辅酶因子；缓冲系统，维持细胞培养适宜pH 7.2
‑
7.4；碳水化合物，为主要能量源和碳源；氨基酸、蛋白质和肽，细胞合成蛋白质的营养源；微量元素，必需微量元素包括锌、铜、硒和三羧酸中间体等，硒也是抗氧化剂，帮助清除氧自由基。
[0004]任何培养基在使用前，都必须经无菌预处理。现有培养基制备技术，流程一般依次为混合、高温灭菌和包装；在高温灭菌时各组分发生化学反应，营养损耗，产物可有生物毒害性。灭菌处理或防污染技术，是培养基制备的主要技术缺陷，所述缺陷具体包括：
[0005]1、采用混合组分再整体灭菌的工艺，普遍为高温蒸汽灭菌技术，灭菌常用温度为121℃或135℃，许多上述培养基成分在会被热分解。
[0006]2、至少2014年以来，多个主流学术期刊的研究指出，培养基暴露于超过121℃的温度下，如果没有适当凝胶(指琼脂)或可导致细胞显著生长不良。日本科学家Kamagata发现：当磷酸盐与琼脂放在一起灭菌时，会反应生成大量的H2O2，对很多类群的微生物具有强烈的毒害作用。Kamagata团队于2014、2017、2018年，在生物工程TOP期刊Appl EnvironMicrobiol.，三次发表了上述的系列研究。
[0007]3、不论采用何种灭菌技术，对于大多数进行细胞培养的实验室来说，培养基配置都很耗时；并且，为了排除上述的缺陷，改进组分分组灭菌或联用多种灭菌技术，亦使操作步骤大幅增加，最终增加污染的风险。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种细胞培养基的制备方法及自动化设备，改变了流程，排除了主要不良反应，自动化程度高，科研人力解放。
[0009]本专利技术提供的一种细胞培养基的制备方法,所述制备方法包括下述步骤：培养基组分分组，高温分组灭菌，自动混合，自动包装；其中，至少所述高温分组灭菌，自动混合，自动包装后三个步骤在同一独立封闭的系统中自动化完成。
[0010]作为优选方案，所述培养基组分分组步骤中，在分置容器有限时，分置优先次序
为：第一优先分置反应产物有生物毒害性的组分；第二优先分置其他已知反应的组分；第三优先单独放置动植物源组分，此处应不包括提纯物，以排除潜在的未知反应；
[0011]所述高温分组灭菌步骤中，利用至少三个高温灭菌容器，优先用蒸汽灭菌模式，压力大致104
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140kPa，温度约121
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126℃，灭菌20min，将已知耐热反应组分分置，并将动植物源组分单独放置；所述已知耐热反应组分为：在120℃维持15min，低于30％的组分发生热分解或热变性。
[0012]作为优选方案，针对具体的琼脂培养基，于分组步骤中，在分置容器有限时，分置优先次序为：第一优先分置琼脂和磷酸盐组分，泛指正磷酸盐、亚磷酸盐、次磷酸盐和缩聚磷酸盐及衍生物；第二优先分置糖醛类与氨基酸蛋白质组分；第三优先单独放置动植物源组分，不包括提纯物，以排除潜在未知反应。
[0013]作为优选方案，所述自动混合步骤中，灭菌步骤完成后，所有组分(溶液态)移至同一容器，并搅拌混合，其触发条件为高温灭菌组分冷却至预设温度；所述自动包装为自动封装或自动分装。
[0014]作为优选方案，根据热交换的物理理论，为使所述高温灭菌容器内组分热传导速率同步，所述高温分组灭菌步骤中，所述高温灭菌容器内的组分均匀分散于溶剂，至少三个高温灭菌容器间盛液部分的比表面积Sv相同，Sv为热交换壁面的面积S与盛液体积V之比；对于确定的某一灭菌器，其容器或腔体的Sv是常数。
[0015]本专利技术还公开了一种细胞培养基的自动化设备，其为所述细胞培养基制备方法中后三个步骤的实施设备，所述设备为独立的封闭系统，包括至少一个子系统，集成了高温分组灭菌、自动混合、自动包装功能；所述子系统包括至少三个独立容器或独立腔体，可取出放回，为用于所述优先分置次序的培养基组分分置的高温灭菌容器，由此提供所述的高温分组灭菌功能；所述独立容器或独立腔体之间通过管道相连通，所述管道上设有至少一台流体机械，如高温微型泵。
[0016]在经验指导下，所述独立容器或独立腔体的数量范围为3
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5个。其中3个为理论值，而5个是经验值。举例说明，例1培养基配方：含动物源组分、化学组分，确知反应链A
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B
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C
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D
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E
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F
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G，3独立容器可完全分置；例2培养基配方：含动物源组分、化学组分，确知ABCD可两两交叉反应，即有6种反应A
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B、A
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C、A
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D、B
‑
C、B
‑
D、C
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D，则完全分置需要5个独立容器。因此，3
‑
5个独立容器就普遍适用。实际的各类培养基配方，罕有例2这种复杂反应关系，没必要多设独立容器。
[0017]作为优选方案，所述子系统中：为使各容器或腔体中组分体系分散均匀，至少一个所述独立容器或独立腔体内设有电磁搅拌器转子，搅拌下对流主导的热交换，减少不同组分热力学性质差异的影响；所述管道主体为硬质管，在靠近独立容器或独立腔体端为软管，以允许独立容器或独立腔体与其发生相对位移。
[0018]作为优选方案，所述子系统中：一个所述独立容器或独立腔体，通过管道与自动分装结构相连接或其顶部设有自动封装结构；所述自动分装结构为独立容器或独立腔体，所述自动分装结构的顶部设有自动封装结构。
[0019]作为优选方案，所述自动封装结构为丝扣盖子或卡扣盖子或热压薄膜封口；所述丝扣盖子由旋转机械臂旋紧或手动旋紧(半自动简化结构)，所述卡扣盖子由机械臂按压卡紧或手动按压卡紧(半自动简化结构)；在进行手动旋紧或按压时，操作者只接触容器和盖
子的外侧面。
[0020]作为优选方案，所述独立容器或独立腔体顶部的外壁上设有凹槽，所述凹槽上套设圆环，所述圆环在凹槽内有上下平移及横平面内转动的两个自由度，所述圆环通过转动副与丝扣盖子或卡扣盖子相连接，所述转动副有竖平面转动的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细胞培养基的制备方法,其特征在于，所述制备方法包括下述步骤：培养基组分分组，高温分组灭菌，自动混合，自动包装；其中，至少所述高温分组灭菌，自动混合，自动包装后三个步骤在同一独立封闭的系统中自动化完成。2.如权利要求1所述的细胞培养基的制备方法，其特征在于，所述培养基组分分组步骤中，在分置容器有限时，分置优先次序为：第一优先分置反应产物有生物毒害性的组分，第二优先分置其他已知反应的组分，第三优先单独放置动植物源组分；所述高温分组灭菌步骤中，利用至少三个高温灭菌容器，将已知耐热反应组分分置，并将动植物源组分单独放置。3.如权利要求1所述的细胞培养基的制备方法，其特征在于，所述培养基为琼脂培养基；所述琼脂培养基组分分组步骤中，在分置容器有限时，分置优先次序为：第一优先分置琼脂和磷酸盐组分，第二优先分置糖醛类与氨基酸蛋白质组分，第三优先单独放置动植物源组分。4.如权利要求1所述的细胞培养基的制备方法，其特征在于，所述自动混合步骤中，灭菌步骤完成后，所有组分移至同一容器，并搅拌混合，其触发条件为高温灭菌组分冷却至预设温度；所述自动包装为自动封装或自动分装。5.如权利要求2所述的细胞培养基的制备方法，其特征在于，所述高温分组灭菌步骤中，所述高温灭菌容器内的组分均匀分散于溶剂，至少三个高温灭菌容器间盛液部分的比表面积Sv相同，Sv为热交换壁面的面积S与盛液体积V之比。6.一种细...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新章，戴任祥，
申请(专利权)人：南通凯恒生物科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：