【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容大体上涉及实现了基材取样的用于细胞培养的基材，以及具有此类基材的生物反应器。具体来说，本公开内容涉及细胞培养基材以及结合了此类基材且具有端口实现从生物反应器取出样品的生物反应器，从而能够在细胞培养过程期间和/或之后对部分基材进行无菌取样来对培养和其他过程中的健康情况和进展进行监测。
技术介绍
1、在生物加工行业，出于生产激素、酶、抗体、疫苗和细胞疗法的目的进行大规模细胞培养。细胞和基因治疗市场正在快速增长，有希望的治疗进入临床试验并迅速走向商业化。然而，一次细胞治疗剂量可能需要数十亿个细胞或数万亿个病毒。由此，能够在短时间内提供大量细胞产品对于临床成功是至关重要的。
2、生物加工中使用的大部分细胞都依赖于锚点，这意味着细胞需要表面来粘附从而进行生长和发挥功能。传统上，粘附细胞的培养是在二维(2d)细胞粘附表面上进行的，所述细胞粘附表面整合在多种容器形式中的一种，例如：t型瓶、培养皿、细胞工厂、细胞堆叠容器、辊瓶以及容器。这些方案会具有明显缺陷，包括难以实现高到足以使得可用于治疗或细胞的大规模生产的细胞密度。
3、已经建议有替代方法来增加培养细胞的体积密度。这些包括在搅拌罐中进行的微载体培养。在这种方案中，附着到微载体表面的细胞经受恒定剪切应力，导致对增殖和培养性能的明显影响。高密度细胞培养系统的另一个例子是空心纤维生物反应器，其中，当他们在纤维空间之间的空间中增殖时，细胞可以形成大的三维聚集体。然而，由于缺乏营养物，细胞生长和性能受到明显抑制。为了缓解这个问题，将这些生物反应器制造成小的并且不适
4、用于锚定依赖细胞的高密度培养系统的另一个例子是填装床生物反应器系统。在这种类型的生物反应器中，使用细胞基材来提供粘附细胞的附着表面。介质沿表面或通过半多孔基材灌注，以提供细胞生长所需的营养物和氧气。例如，先前的美国专利第4,833,083号、第5,501,971号以及第5,510,262号已经公开了含有支撑或基质系统的填装床来俘获细胞的填装床生物反应器系统。填装床基质通常是由多孔颗粒作为基材或者聚合物的非织造微纤维来制造得到的。此类生物反应器起到了再循环流通式生物反应器的功能。明显问题之一在于，此类生物反应器在填装床内的细胞分布不是均匀的。例如，填装床起到了深度过滤器的功能，细胞主要俘获在入口区域处，导致接种步骤期间的细胞分布的梯度。此外，由于无规纤维填装，填装床的横截面的流动阻力以及细胞俘获效率不是均匀的。例如，介质快速流动通过具有低的细胞填装密度的区域，而缓慢流动通过由于较高数量的俘获细胞导致较高阻力的区域。这产生了通道效应，其中，营养物和氧气被更有效地传递到具有较低体积细胞密度的区域，而具有较高细胞密度的区域则维持在非最优培养条件下。
5、现有技术公开的填装床系统的另一个明显缺陷在于，无法在培养过程结束时高效地收获完整的活细胞。如果最终产品是细胞或者如果生物反应器被用作“接种序列”的一部分(其中，细胞群体在一个容器中生长，然后转移到另一个容器以使得群体进一步生长)的话，那么细胞的收获是至关重要的。美国专利第9,273,278号公开了改善细胞收获步骤期间从填装床回收细胞的效率得到改善的生物反应器设计。其基于疏松填装床基质以及填装床颗粒的振动或搅拌来实现多孔基质碰撞并由此分离细胞。然而，这种方案是费力的，并且可能导致明显细胞破坏，从而降低了整体细胞存活率。
6、目前市场上的填装床生物反应器的例子是pall有限公司生产的icellis使用由以非织造布置的无规取向纤维构成的细胞基材材料的小条。将这些条填装到容器中以产生填装床。然而，如同市场上类似的解决方案那样，这种类型的填装床基材存在缺陷。具体来说，基材条的非均匀填装产生了填装床内视觉可见的通道，导致优先和非均匀的介质流动以及填装床的营养物分布。对的研究已经注意到“细胞的系统性非均质分布，它们的数量从固定床的顶部到底部发生增加”以及“营养物梯度……导致限制了细胞生长和生产”，这全都导致“可能影响转染效率的细胞的不均分布”。(rationalplasmid design and bioprocess optimization to enhance recombinant adeno-associated virus(aav)productivity in mammalian cells(合理的质粒设计和生物过程优化，以提高哺乳动物细胞中重组腺相关病毒(aav)的生产力)，生物技术期刊，2016年11月，290-297页)。研究注意到填装床的搅拌可以改善分布，但是会具有其他缺陷(即，“在接种和转染过程中为了更好地分散而进行的必要搅拌会诱发剪切应力的增加，这进而导致细胞活力降低”，同上)。的另一项研究注意到：细胞的不均匀分布使得使用生物量传感器监测细胞群体是困难的(“……如果细胞分布不均匀，则顶部载体上细胞的生物量信号可能无法显示整个生物反应器的全貌”。process development of adenoviral vectorproduction in fixed bed bioreactor:from bench to commercial scale(固定床生物反应器中腺病毒载体生产的工艺开发：从实验室到商业规模)，人类基因治疗，第26卷，第8期，2015年)。
7、此外，由于纤维在基材条中的无规排布以及的一个填装床与另一个之间的条填装中的变化，消费者可能难以预测细胞培养性能，因为培养之间的基材是不同的。此外，的填装基材非常难以或不可能高效地收获细胞，因为相信细胞被填装床所俘获。
8、虽然利用现有平台可以制造用于早期临床试验的病毒载体，但是需要能够以更大数量生产高质量产品的平台，以达到后期商业制造规模。
9、此外，希望能够对用于细胞培养或者制造aav或者产生接种序列的生物反应器进行监测从而有助于生物化学生产的细胞扩增。当采用贴附细胞反应器时，生长介质的样品不含细胞，或者至少对于用于贴附基材上的培养状态监测而言没有到达可用的程度。
10、存在对于这样的细胞培养基质、系统和方法的需求，它们能够实现高密度形式的细胞培养，具有均匀的细胞分布，并且易于获得和具有增加的收获产率，同时还允许用户在细胞培养过程期间和/或之后对基材上的细胞进行检查(包括对基材进行无菌监测)来对细胞培养过程的状态进行监测。
技术实现思路
1、根据本公开内容的实施方式，公开的细胞培养基材实现了对整个基材或者一部分的基材进行取样来对细胞培养的状态或者健康程度进行监测。实施方式包括多层固定床细胞培养基质，其具有经过特殊设计的一层或多层来实现这种取样。实施方式还包括具有此类细胞培养基材和/或基质的固定床生物反应器。
2、为了能够对贴附细胞生物反应器床中的细胞数量和它们的分布以及健康情况进行估算，一种方法采用在细胞培养或者细胞扩增过程的中段取出一部分的基材。通过在过程期间进行取样，可以将关于细胞培养运行的信息用于评估过程的质量和表现。可以从样品对细胞计数进行估算，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于固定床生物反应器的细胞培养基材，其包括：
2.如权利要求1所述的细胞培养基材，其中，分离边界包括以下至少一种：细胞培养基材中的打孔，细胞培养基材中的或者穿过细胞培养基材的切割，或者细胞培养基材的局部薄化部分。
3.如权利要求1或2所述的细胞培养基材，其中，分离边界还包括取样基材与基材的余下部分之间的附连材料，附连材料构造成在张力下从取样基材和基材的余下部分中的一个或两个脱离。
4.如前述权利要求中任一项所述的细胞培养基材，其还包括多个取样基材。
5.如权利要求4所述的细胞培养基材，其中，通过不是所述多个取样基材中的一个的细胞培养基材的余下部分的一部分将所述多个取样基材中的至少两个彼此分开。
6.如权利要求4或5所述的细胞培养基材，其中，所述多个取样基材中的至少一部分彼此被分离边界分开，以及在其间没有任何不是所述多个取样基材中的一个的细胞培养基材的余下部分。
7.如前述权利要求中任一项所述的细胞培养基材，其中，细胞培养基材包括圆碟形状。
8.如前述权利要求中任一项所述的细胞培养基材，其中
9.如权利要求8所述的细胞培养基材，其中，取样基材是锥形的，具有在细胞培养基材的周界上的窄锥端。
10.如权利要求8或9所述的细胞培养基材，其中，取样基材在细胞培养基材的周界内的取样基材的第一端上是正方形或矩形的，以及在细胞培养基材的周界处的第二端上是锥形的。
11.如权利要求8所述的细胞培养基材，其中，细胞培养基材是圆形的且包括多个派形状取样基材。
12.如前述权利要求中任一项所述的细胞培养基材，其中，结构受限定的表面包括一根或多根纤维。
13.如权利要求12所述的细胞培养基材，其中，细胞培养基材包括多根织造纤维。
14.一种用于固定床生物反应器的细胞培养基质，其包括：多层细胞培养基材，所述多层细胞培养基材中的每层包括穿过层的厚度的有序且规则的开口阵列，开口被层的一根或多根纤维分开，
15.如权利要求14所述的细胞培养基质，其中，取样部分构造成能够与基材取样层的余下部分分开。
16.如权利要求15所述的细胞培养基质，其中，基材部分被取样部分与基材取样层的余下部分之间的分离边界所限定。
17.如权利要求15所述的细胞培养基质，其中，分离边界包括以下至少一种：层的一根或多根纤维中的打孔，层的一根或多根纤维中的或者穿过层的一根或多根纤维的切割，或者层的一根或多根纤维的局部薄化部分。
18.如权利要求16或17所述的细胞培养基质，其中，分离边界还包括取样部分与基材取样层的余下部分之间的附连材料，附连材料构造成在张力下从取样部分和基材取样层的余下部分中的一个或两个脱离。
19.如权利要求14-18中任一项所述的细胞培养基质，其中，基材取样层包括多个取样部分。
20.如权利要求14-19中任一项所述的细胞培养基质，其还包括多个基材取样层。
21.如权利要求19-20中任一项所述的细胞培养基质，其中，通过不是所述多个取样部分中的一个的基材取样层的余下部分的一部分将所述多个取样部分中的至少两个彼此分开。
22.如权利要求20或21所述的细胞培养基质，其中，所述多个取样部分中的至少一部分彼此被分离边界分开，以及在其间没有任何不是所述多个取样部分中的一个的基材取样层的余下部分。
23.如权利要求14-22中任一项所述的细胞培养基材，其中，所述多层细胞培养基材中的每层包括圆碟形状。
24.如权利要求14-23中任一项所述的细胞培养基材，其中，取样部分包括以下至少一种形状：正方形、矩形、派形状或者锥形。
25.如权利要求24所述的细胞培养基材，其中，取样部分是锥形的，具有在基材取样层的周界上的窄锥端。
26.如权利要求24或25所述的细胞培养基材，其中，取样部分在基材取样层的周界内的取样部分的第一端上是正方形或矩形的，以及在基材取样层的周界处的第二端上是锥形的。
27.如权利要求25所述的细胞培养基材，其中，基材取样层是圆形的且包括多个派形状取样部分。
28.如权利要求14-27中任一项所述的细胞培养基材，其中，层的所述一根或多根纤维织造在一起。
29.如权利要求14-28中任一项所述的细胞培养基质，其中，所述多层细胞培养基材层以堆叠构造排布。
30.一种用于细胞培养的固定床生物反应器，其包括：
31.如权利要求30所述的固定床生物反...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于固定床生物反应器的细胞培养基材，其包括：
2.如权利要求1所述的细胞培养基材，其中，分离边界包括以下至少一种：细胞培养基材中的打孔，细胞培养基材中的或者穿过细胞培养基材的切割，或者细胞培养基材的局部薄化部分。
3.如权利要求1或2所述的细胞培养基材，其中，分离边界还包括取样基材与基材的余下部分之间的附连材料，附连材料构造成在张力下从取样基材和基材的余下部分中的一个或两个脱离。
4.如前述权利要求中任一项所述的细胞培养基材，其还包括多个取样基材。
5.如权利要求4所述的细胞培养基材，其中，通过不是所述多个取样基材中的一个的细胞培养基材的余下部分的一部分将所述多个取样基材中的至少两个彼此分开。
6.如权利要求4或5所述的细胞培养基材，其中，所述多个取样基材中的至少一部分彼此被分离边界分开，以及在其间没有任何不是所述多个取样基材中的一个的细胞培养基材的余下部分。
7.如前述权利要求中任一项所述的细胞培养基材，其中，细胞培养基材包括圆碟形状。
8.如前述权利要求中任一项所述的细胞培养基材，其中，取样基材包括以下至少一种形状：正方形、矩形、派形状或者锥形。
9.如权利要求8所述的细胞培养基材，其中，取样基材是锥形的，具有在细胞培养基材的周界上的窄锥端。
10.如权利要求8或9所述的细胞培养基材，其中，取样基材在细胞培养基材的周界内的取样基材的第一端上是正方形或矩形的，以及在细胞培养基材的周界处的第二端上是锥形的。
11.如权利要求8所述的细胞培养基材，其中，细胞培养基材是圆形的且包括多个派形状取样基材。
12.如前述权利要求中任一项所述的细胞培养基材，其中，结构受限定的表面包括一根或多根纤维。
13.如权利要求12所述的细胞培养基材，其中，细胞培养基材包括多根织造纤维。
14.一种用于固定床生物反应器的细胞培养基质，其包括：多层细胞培养基材，所述多层细胞培养基材中的每层包括穿过层的厚度的有序且规则的开口阵列，开口被层的一根或多根纤维分开，
15.如权利要求14所述的细胞培养基质，其中，取样部分构造成能够与基材取样层的余下部分分开。
16.如权利要求15所述的细胞培养基质，其中，基材部分被取样部分与基材取样层的余下部分之间的分离边界所限定。
17.如权利要求15所述的细胞培养基质，其中，分离边界包括以下至少一种：层的一根或多根纤维中的打孔，层的一根或多根纤维中的或者穿过层的一根或多根纤维的切割，或者层的一根或多根纤维的局部薄化部分。
18.如权利要求16或1...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·R·布莱克利，T·Y·布朗，M·F·芬尼根，J·D·弗雷克，V·N·戈拉尔，Z·梅尔库米安，S·E·迈耶，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。