用于自动澄清具有高固体含量的细胞培养物的控制系统和方法技术方案

本公开涉及一种中空纤维切向流过滤器，其包括用于各种应用(包括生物处理应用)的中空纤维切向流深度过滤器，应用此类过滤器的系统以及使用此类过滤器进行过滤方法。以及使用此类过滤器进行过滤方法。以及使用此类过滤器进行过滤方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自动澄清具有高固体含量的细胞培养物的控制系统和方法
[0001]相关申请的交叉应用
[0002]本申请根据《美国法典》第35篇第119(e)节要求Derek Carroll等人于2019年8月13日提交的美国临时申请no.62/886,144的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本公开涉及使用传统的切向流过滤和切向流深度过滤进行细胞培养物的过滤。

技术介绍

[0004]通常执行过滤以分离、澄清、改性和/或浓缩流体溶液、混合物或悬浮液。在生物技术和制药行业，过滤对于新药、诊断和其他生物产物的成功生产、处理和测试至关重要。例如，在使用动物或微生物细胞培养物制造生物制品的过程中，进行过滤以从培养基中澄清、选择性移除和浓缩某些成分，或者在进一步处理之前对培养基进行改性。过滤也可用于通过在高细胞浓度下维持灌注培养物来提高生产率。
[0005]切向流过滤(也称为错流过滤或TFF)系统广泛用于悬浮在液相中的颗粒的分离，并具有重要的生物处理应用。与其中单一流体进料通过过滤器的死端(dead
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end)过滤系统不同，切向流系统通过流体进料流过过滤器的表面来表征，从而导致进料分离成两种组分：已穿过过滤器的渗透物组分和未穿过过滤器的滞留物组分。与死端系统相比，TFF系统更不容易结垢。TFF系统的结垢可以通过以下来进一步减少：使穿过过滤元件的流体进料的方向交替，如由Repligen公司(马萨诸塞州沃尔瑟姆)商业化的XCellTM交替切向流(ATF)技术；反向清洗穿过过滤器的渗透物；和/或通过定期清洗。
[0006]现代的TFF系统经常使用包括一个或更多个管状过滤元件(比如中空纤维或管状薄膜)的过滤器。在使用管状过滤元件的情况下，它们通常被一起封装在较大的流体容器中，并且被放置成在一个端部处与进料流体连通，并在另一端部处与用于滞留物的容器或流体路径流体连通；渗透物流动通过纤维的壁中的孔隙进入到纤维之间的空间中和并流入较大的流体容器内。相对于管状过滤元件可以容纳的进料体积，管状过滤元件提供了大而均匀的表面积，并且使用这些元件的TFF系统可以容易地将规模从开发变为商业规模。尽管TFF系统过滤器有其优势，但是当超过过滤器流量限制时，它们可能会结垢，而且TFF系统具有有限的处理能力。用于增加TFF系统的处理能力的努力由于过滤器流量和结垢之间的关系而变得复杂。
[0007]最近，TFF和ATF工艺设计为采用切向流深度过滤器(称为切向流深度过滤或TFDF)代替传统的中空纤维薄膜。切向流深度过滤器将与切向流过滤系统相关的减少的结垢行为与深度过滤系统增加的污垢容量相结合，在高密度培养和/或连续过滤应用中具有巨大的前景。然而，在现有TFF和ATF工艺中，仅用切向流深度过滤器替代中空纤维薄膜过滤器可能无法实现这一承诺，并且仍需要充分利用这些过滤器的优点的生物处理系统和方法。

技术实现思路

[0008]本公开提供了一种用于控制包括中空纤维或TFDF细胞保持元件的系统中的澄清过程的新系统和方法。除其他项目外，这些系统和方法通常将培养物中的固体分数和所使用的处理容器(例如生物反应器)的体积作为用户输入；其他输入(比如浓缩系数、％产率和渗透体积)可以设置为默认值，用户可以根据需要或期望对其进行修改。
[0009]在一个方面，本公开涉及过滤方法和/或过滤控制方法，其包括：接收以下一个或更多个值作为用户对收集系统的输入：处理体积和填充细胞体积(PCV)；接收以下一个或更多个值作为收集系统的管理输入：初始浓缩系数(CF)、渗透通量体积(PTV)和计算的产率；以及以(a)浓缩模式、(b)渗滤模式和(c)浓缩模式运行收集系统。在根据该方面的实施例中，控制算法基于用户输入和/或管理输入计算渗滤期间处理的渗滤体积的数量。可选地或附加地，可以基于控制算法和额外的管理输入或用户输入(例如，渗滤体积的数量等)来计算CF、PTV、产率、处理体积和/或填充细胞体积等中的一个或更多个。
[0010]另一方面，本公开涉及从细胞培养物中自动收集产物的方法，包括：输入浓缩系数和渗透通量体积；以浓缩模式开始运行；一旦达到输入浓缩系数，使用渗滤泵添加缓冲液；一旦已处理计算或输入的渗滤体积的数量，则停止渗滤泵；以及当总渗透体积已达到用户输入或计算的渗透通量体积时，结束运行。
[0011]在又一方面，本公开涉及一种执行过滤处理的方法，包括接收作为用户输入的：处理体积、颗粒细胞体积、固体截止值和可选的过滤器滞留值；接收作为用户输入或管理输入的产率百分比和渗透通量体积；基于用户输入和管理输入，使用控制算法来计算运行参数；以浓缩模式开始运行；基于计算的运行参数，使用渗滤泵添加缓冲液；一旦达到由计算变量或输入参数建立的条件(例如，已处理一定数量的渗滤体积)，停止渗滤；以及当达到由计算变量或输入参数建立的条件时(例如，总渗透体积已达到输入或计算的渗透通量体积)，结束运行。
[0012]在根据本公开的任何上述方面的各种实施例中，控制算法使用细胞培养物的固体的百分比和细胞培养物的液体的百分比来计算预期的产物产率。可选地或附加地，当系统达到预定的固体百分比时，执行渗滤的步骤发生，和/或停止渗滤的步骤进一步包括：一旦达到基于所需渗滤体积的数量计算的百分比产率时停止。
[0013]上述列举旨在是示例性的，而非限制性的，并且本领域技术人员将认识到，在以下公开中呈现了附加方面和实施例。
附图说明
[0014]图1A是根据本公开的某些实施例的TFDF系统的示意图。
[0015]图1B是根据本公开的某些实施例的TFDF系统的示意图。
[0016]图2是根据本公开的某些实施例的澄清/渗滤/澄清过程的示意图。
[0017]图3比较了根据本公开的某些实施例的浓缩/渗滤收集运行和浓缩/渗滤/浓缩收集运行。
[0018]图4A是根据本公开的中空纤维切向流深度过滤器的示意性剖视图；
[0019]图4B是类似于图4A所示的切向流过滤器内的三根中空纤维的示意性局部剖视图。
[0020]图5是类似于图4A所示的切向流深度过滤器内的中空纤维的壁的示意性剖视图。
[0021]图6是根据本公开的生物反应器系统的示意图。
[0022]图7A是根据本公开的切向流过滤系统的一次性部分的示意图。
[0023]图7B是根据本公开的可重复使用的控制系统的示意图。
[0024]图8是根据本公开的存储介质的示意图。
[0025]图9是根据本公开的计算架构的示意图。
[0026]图10是根据本公开的通信架构的示意图。
具体实施方式
[0027]综述
[0028]本公开的实施例总体上涉及TFDF，并且在某些情况下涉及在生物处理，尤其是灌注培养和收集中使用的TFDF系统和方法。与本公开的实施例相容的一个示例性生物处理装置包括处理容器，比如用于培养生产所需生物产品的细胞的容器(例如，生物反应器)。该处理容器流体连接到TFDF过滤器壳体，TFDF过滤器元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种执行过滤过程的方法，包括：接收以下值中的一个或更多个作为收集系统的用户输入：处理体积和填充细胞体积(PCV)；接收以下值中的一个或更多个作为收集系统的管理输入：初始浓缩系数(CF)、渗透通量体积(PTV)和计算产率；以a)浓缩模式；b)渗滤模式；和c)浓缩模式来运行收集系统，其中，控制算法基于用户输入和/或管理输入来计算渗滤过程中处理的多个渗滤体积。2.一种从细胞培养物中自动收集产物的方法，包括：输入浓缩系数和渗透通量体积；以浓缩模式开始运行；一旦达到输入的浓缩系数，使用渗滤泵来添加缓冲液；一旦已处理计算的多个渗滤体积，则停止渗滤泵；以及当总渗透体积已达到用户输入的渗透通量体积时，结束运行。3.一种执行过滤过程的方法，包括：接收作为用户输入的处理体积、颗粒细胞体积、固体截止值和可选的过滤器滞留值；接收作为用户输入或管理输入的产率百分比和渗透通量体积；基于用户输入和管理输入，使用控制算法来计算运行参数；开始以浓缩模式运行过滤过程；基于计算的运行参数，使用渗滤泵来添加水溶液；一旦已处理计算的多个渗滤体积，则停止渗滤；和当总渗透体积达到输入的渗透通量体积时，结束过滤过程。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述控制算法使用细胞培养物的固体的百分比和细胞培养物的液体的百分比来计算预期的产物产率。5.根据权利要求3所述的方法，其中，当系统达到预定的固体百分比时，执行渗滤的步骤发生。6.根据权利要求3所述的方法，其中，停止渗滤的步骤还包括，一旦基于所需的多个渗滤体积达到计算的产率百分比，则停止渗滤。7.一种设备，包括：处理器；和存储器，其包括指令，当由处理器执行时，所述指令使得处理器：接收以下值中的一个或更多个作为收集系统的用户输入：处理体积和填充细胞体积(PCV)；接收以下值中的一个或更多个作为收集系统的管理输入：初始浓缩系数(CF)、渗透通量体积(PTV)和计算产率；以及以d)浓缩模式；e)渗滤模式；和f)浓缩模式来运行收集系统，其中，控制算法基于用户输入和/或管理输入来计算渗滤过程中处理的多个渗滤体积。8.至少一种非暂时性计算机可读介质，其包括一组指令，所述指令响应于由处理器电路执行，使得所述处理器电路：接收以下值中的一个或更多个作为收集系统的用户输入：处理体积和填充细胞体积
(PCV)；接收以下值中的一个或更多个作为收集系统的管理输入：初始浓缩系数(CF)、渗透通量体积(PTV)和计算产率；以及以a)浓缩模式；b)渗滤模式；和c)浓缩模式来运行收集系统，其中，控制算法基于用户输入和/或管理输入来计算渗滤过程中处理的多个渗滤体积。9.一种设备，包括：处理器；和存储器，其包括指令，当由处理器执行时，所述指令使得处理器：输入浓缩系数和渗透通量体积；以浓缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：德里克，
申请(专利权)人：瑞普利金公司，
类型：发明
国别省市：