细胞培养装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种细胞培养装置及其方法。本发明专利技术提供了用于制备和培养细胞的装置，包括至少具有用于导出入培养基和细胞的入口和出口的透气腔室，以及放置在透气腔室末端的生长基质，用于锚定或嵌入的细胞。本发明专利技术还提供了一种简单而有效的细胞培养方法，通过将细胞培养装置与部分填充的培养基一起缓慢地水平旋转，使其在透气腔室中水平旋转，以便能够间歇地暴露或浸没生长基质，从而获得较佳生长效果。从而获得较佳生长效果。从而获得较佳生长效果。

【技术实现步骤摘要】
细胞培养装置及其方法


[0001]本专利技术涉及用于在体外生长动物细胞和/或组织培养物的装置和方法，更具体地，本专利技术涉及具有透气腔室的细胞培养装置以及使用该细胞培养装置的细胞培养方法。

技术介绍

[0002]多年来，已经广泛地开发了用于细菌、酵母和霉菌生长的细胞培养方法，所有这些细菌、酵母和霉菌通常具有坚固的细胞壁和/或额外的细胞材料，因此更具弹性。这些微生物细胞的结构弹性是促成针对这些类型的细胞的高效细胞培养过程发展迅速的关键因素。例如，大多数细菌细胞可以使用剧烈搅拌、培养物搅拌和气体喷射技术在非常大量的液体培养基中生长，以在生长过程中实现良好的通气，同时保持可行的培养。
[0003]相反，用于培养诸如真核细胞、动物细胞、哺乳动物细胞和/或组织细胞的技术更加困难和复杂，因为这些细胞比微生物细胞更脆弱并且在生长过程中具有更多的营养和氧气需求，条件复杂且难以维护。此外，动物细胞和/或哺乳动物细胞不能承受由于空气或气态混合物(例如含有氧气、氮气和二氧化碳的混合物)的流入而产生的过大紊流和/或剪切力，微生物细胞则较容易耐受该紊流和/或剪切力。另外，任何动物细胞都不能直接暴露于气体中，大多数动物细胞只能利用培养基中的溶解氧。与微生物细胞相比，动物细胞和哺乳动物细胞更容易受到空气和气体流入的破坏，因此导致细胞死亡率增加。用于细胞培养的细胞培养装置通常具有内部运动部件，例如叶轮，这些部件使细胞承受很高的流体剪切力，从而导致细胞损伤，有时甚至导致细胞死亡，进而导致培养物活力低下，以及降低蛋白质和/或细胞副产物的生产。同样，利用其他类型的机械零件，以剧烈的空气运动或突然的液体运动作为实现细胞悬浮和/或适当通气的机制的细胞培养装置，可能会损坏细胞并阻碍细胞和组织的生长，进而导致细胞副产物产生的减少，例如病毒、抗体和蛋白质。
[0004]主要功能是用于研究的细胞培养装置，其中包括使大量细胞生长以提纯微量的活性物质，包括但不限地，包括细胞分泌到生长培养基中的蛋白质或抗体。由于需要在实验室中培养真核细胞、原核细胞、动物细胞和/或哺乳动物细胞，因此细胞培养装置和培养设备已成为研究和生产用于生产活性蛋白的细胞的重要工具。
[0005]本领域已知许多用于小规模和大规模的细胞培养方法。对于较小规模的细胞培养，多年来已经开发了许多容器。例如，细胞培养皿代表一种类型的培养容器。细胞培养皮氏培养皿通常由一个底盘和一个可移动的盖子组成，该底盘包含生长培养基。尽管可移动的盖子为培养物提供了便利的途径，但是由于在培养过程中重复去除盖子而使微生物经常并容易污染细胞。实际上，污染是细胞和组织培养技术成功与否的主要挑战之一。
[0006]为了克服培养皿的污染，开发了培养瓶。培养瓶通常具有培养室(烧瓶)，位于烧瓶一端的小管状开口和相应的盖。这种设计会将细胞暴露于灰尘、细菌、酵母和其他污染物的可能性降至最低，可参考美国专利号5,235,038、美国专利号4,334,028号、美国专利号4,851,351号和美国专利号5,398,837。尽管培养瓶是对培养皿的改进，但它们并未完全解决污染问题。另外，培养皿或培养瓶均不能为细胞提供适当的通气。此外，培养瓶中可用的生
长表面积不足，就像培养皿中那样。因此，使用该技术限制了扩大培养过程。
[0007]开发用于细胞和组织培养的另一种技术是滚瓶。滚瓶已经在本领域中广泛使用了很多年。尽管它们相对于培养皿和烧瓶具有一些优势，例如更大的表面积可用于细胞附着和生长，但它们仍无法弥补所有缺陷，尤其是在扩大规模方面，可参考美国专利号5,527,705和美国专利号4,962,033。
[0008]而且，尽管与培养瓶和培养皿相比，滚瓶的表面积更大，但是由于与细胞的粘附表面不一定比培养瓶和培养皿大，也不是按比例扩大，所以通常认为滚瓶的表面积并不足够细胞培养物的生长。通过为每个滚瓶提供更大的表面积，已经进行了一些努力来改进滚瓶，例如美国专利号5,010,013描述了一种具有增加的表面积用于细胞附着的滚瓶，使用波纹状通道添加到滚瓶的内表面区域以增加细胞附着的能力。然而，典型的滚瓶仅提供约850
‑
1700cm2的表面积用于培养细胞，仍然需要多个滚瓶来扩大生产。尽管用大量的滚瓶进行培养的自动化可以节省时间和劳力投资，但是这些操作通常是昂贵的并且是限制性的。
[0009]上述的细胞培养设备，如培养皿、组织培养瓶和滚瓶，即使使用起来非常简单，但它们都利用了设备本身的表面，并且仅一部分培养基可以填充到设备中以进行氧气转移。因此，空间利用率差，并且还需要大量的劳动来进行操作。在该应用领域中仍然需要用于实验室或大规模细胞培养的简单但节省空间的细胞培养装置。
[0010]除了流体动力剪切力和表面积限制的问题外，细胞和组织培养技术固有的中心问题是在生长的培养物中获得并维持足够的氧合。在本领域中众所周知，原核细胞、真核细胞，包括动物细胞、哺乳动物细胞、昆虫细胞、酵母和霉菌，都具有一个主要的限速步骤，即氧气质量转移。
[0011]氧代谢对于大多数原核细胞和真核细胞的代谢功能是必不可少的，除了各种真核微生物例如酵母的某些发酵型代谢。特别地，利用哺乳动物和动物细胞培养技术，在快速细胞分裂的早期阶段，氧通量尤其重要。当细胞悬浮时，每个细胞的氧气利用率最高。随着细胞聚集和分化，对氧气的需求减少。一些哺乳动物和动物细胞是依赖锚定的，需要表面生长，而其他哺乳动物和动物细胞是不依赖锚定的，并且可以在液体环境中生长，而与细胞的类型无关。但是，这些细胞都需要在介质中溶解氧。然而，在细胞培养的后期阶段，既有依赖锚定的细胞又有独立的细胞，随着每单位体积细胞数量的增加，大量氧气传质的需求再次增加。
[0012]传统上，至少对于不依赖于锚定的细胞，通过机械搅拌方法和将气体喷射到培养物中来满足对氧气的增加的需求。然而，如所讨论的，气体的搅拌和喷射都可能导致细胞的损坏，从而降低了培养物的活力以及细胞和/或组织培养物的总体效率和生产率。此外，用气体直接喷射细胞和组织培养物可导致产生泡沫，这也不利于细胞生存。
[0013]本领域中已经进行了一些尝试以解决细胞培养期间的氧合问题，例如美国专利号5,153,131，涉及没有混合叶片的细胞培养装置容器。取而代之的是，空气通过进气通道，穿过支撑板构件穿过滤网，并穿过楔入在容器壳体两侧之间的可渗透平板的膜。然后，由于壳体两侧之间的浓度梯度，氧气穿过膜扩散到培养室中。
[0014]然而，此类型的细胞培养装置具有许多缺点。特别地，氧气可以在整个盘状膜上扩散的速率是一个重要的限制，它限制了培养室的大小。平盘膜的另一个缺点是其弯曲设计成在培养室内引起混合，这可能导致细胞死亡。混合效应是被描述为对整个培养基中的空
气分配至关重要的一个特征，但是，它也会趋于在腔室内产生剪切力，同样可能对细胞有害，即使提供了足够的气体交换来维持生长。当设计细胞培养装置或培养容器时，较大细胞结构的限制是一个重大而现实的限制。
[0015]克服迄今描述的缺陷的尝试的实施例是由气体可渗透材料制成细胞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细胞培养装置，其特征在于，所述细胞培养装置包含：具有至少一开口端的透气腔室以容纳培养基；密封件，可拆卸地安装于所述开口端；以及生长基质，设置于所述透气腔室中。2.如权利要求1所述的细胞培养装置，其特征在于，其中所述密封件包含一盖及一刚性颈部或刚性管，以及该刚性颈部或该刚性管可拆卸地安装于所述开口端以与所述盖接合。3.如权利要求1所述的细胞培养装置，其特征在于，其中所述生长基质是盘状、片状或条状的多孔基质。4.如权利要求1所述的细胞培养装置，其特征在于，其中所述透气腔室具有二开口端。5.如权利要求4所述的细胞培养装置，其特征在于，其中二密封件可拆卸地分别安装于所述二开口端，以及其中所述二密封件之一包含盖或基质支架用以固定所述生长基质。6.如权利要求1所述的细胞培养装置，其特征在于，其中所述透气腔室更包含封闭端。7.如权利要求6所述的细胞培养装置，其特征在于，其更包含筐设置于所述封闭端以固定所述生长基质。8.如权利要求6所述的细胞培养装置，其特征在于，其中所述透气腔室更包含位于所述封闭端的固定部用于固定所述生长基质。9.如权利要求6所述的细胞培养装置，其特征在于，其于所述封闭端还包含一开口，该开口与一管连接，其中该管通过配件关闭或打开。10.一种用以旋转如权利要求1所述的细胞培养装置的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄楙砚，张景明，
申请(专利权)人：赛宇细胞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：