【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般涉及生物工艺领域，具体涉及用于台式生物反应器的宏观鼓泡器。
技术介绍
1、生物工艺过程包括与由所培养的细胞生产感兴趣的治疗性产品相关的上游工艺和下游工艺，所培养的细胞可以是哺乳动物、昆虫或微生物细胞。生物制药行业的生物工艺过程正在发生变革，以降低产品成本，提高生产速度并提高生产灵活性。生物制药行业变革的一个例子是使用下一代方法，例如使用基于灌注的台式生物反应器进行种子制备(seedtrain)强化。一些强化细胞培养工艺在台式规模的生物反应器中以高体积生产率生产生物药品。然而，此类技术很难设计，特别是当生产可能需要利用对剪切敏感的哺乳动物细胞时。
2、此外，随着台式生物反应器内细胞密度不断增加，对更高传质速率和更有效混合的需求也将增加。因此，台式搅拌生物反应器可以为诸如种子制备强化之类的应用提供更均匀的流动和更高的传质速率。在这样的系统中，气液传质可以通过超表面(顶部空间)方法或表面下(鼓泡)方法来实现。在一些应用中，通过顶部空间曝气足以满足气液传质需求。然而，计算流体动力学(cfd)结果和已发表的数据表明，来自顶部空间的氧气转移不足以达到有意义的细胞密度。
3、在台式搅拌生物反应器中，氧传递可能受到许多变量的影响，特别是鼓泡器构造和表观气体速度。对剪切敏感的哺乳动物细胞需要温和的曝气。由于需要温和的曝气，强化工艺的鼓泡器必须将几何、孔直径、孔计数和气体进入速度(gev)作为因素纳入设计中。鼓泡器类型的选择标准也可基于期望的性能和客户需求而变化。商购台式生物反应器配备有不同的曝气构造，包括管式鼓泡
4、对于种子制备强化用途，商购台式生物反应器通常依赖于微鼓泡器，其产生能有效输送氧气的微尺寸气泡(例如，直径小于或等于约0.5mm)。然而，微鼓泡器饱受各种缺陷之苦。例如，500ml旋转烧瓶的cfd结果表明，与使用受钻孔鼓泡器支持的生物反应器相比，使用受微鼓泡器支持的生物反应器表现出更低的传质速率。cfd结果是由于微鼓泡器产生了大量气泡，这促进了台式生物反应器的小的工作体积中气泡的聚并，并对传质速率产生不利影响。另一个问题涉及难以控制从微鼓泡器发出的气体进入速度，这可能是生物反应器中细胞死亡的重要原因。此外，微鼓泡器遭受着在液体表面上方形成的过多泡沫，从而导致台式生物反应器的生产率降低。
5、此外，用于台式生物反应器的商购宏观鼓泡器通常由一定长度的管道或管组成，其具有一个或多个开口，这些开口引导气体流进入生物反应器。开口的直径为毫米数量级，这导致形成比微鼓泡器选项更大的气泡。然而，气泡尺寸的增加降低了气液界面表面积，从而导致传质速率降低，这在高细胞密度培养中是不希望的。因此，需要一种用于台式生物反应器的曝气装置，其提供高传质速率并具有最小的泡沫和剪切。
技术实现思路
1、在一个方面中，本公开的实施方式涉及用于台式生物反应器的宏观鼓泡器。相比于通常用于台式生物反应器的商购鼓泡器，根据本文所述实施方式的宏观鼓泡器允许有更高的传质速率并具有更少的剪切损伤和泡沫形成。根据本公开实施方式所述的宏观鼓泡器包括用于曝气的多个鼓泡元件，它们是独立可控的。例如，每个鼓泡元件的气体流速、孔的数目和孔的尺寸是独立可控的。
2、在一个方面中，本公开的实施方式涉及用于台式生物反应器的宏观鼓泡器，其包括管和基底。所述基底包括多个鼓泡元件，其与所述管和台式生物反应器的内部气体连通。每个鼓泡元件包括圆柱主体，所述圆柱主体具有由顶表面和底表面形成的内部隔室，顶表面和底表面通过侧壁连接，其中，顶表面和底表面基本为椭圆形。
3、在一些实施方式中，顶表面和底表面基本上是平坦的。在一些实施方式中，顶表面包括多个开口，所述隔室通过多个开口与台式生物反应器的内部气体连通。在一些实施方式中，所述多个开口中的每个开口均匀地间隔或均匀地设置在顶表面上。
4、在一些实施方式中，每个鼓泡元件的顶表面和底表面被构造成与台式生物反应器的底部平行。
5、在一些实施方式中，所述管与鼓泡元件和气体供应源气体连通。
6、在一些实施方式中，所述管是挠性或可弯曲的中空管。
7、在一些实施方式中，所述管由玻璃或聚合物材料形成。
8、在一些实施方式中，所述管包括基本上垂直的第一部分和基本上水平的第二部分。在一些实施方式中，第二部分连接到基底。
9、在一些实施方式中，基底还包括连接管。在一些实施方式中，所述连接管将两个鼓泡元件连接到第二部分，所述连接管与所述第二部分相交。
10、在一些实施方式中，第二部分连接到鼓泡元件。
11、在一些实施方式中，所述管还包括基本上垂直的第三部分。在一些实施方式中，第一部分连接到第二部分的第一端，并且第二部分的相对端连接到第三部分。
12、在一些实施方式中，每个鼓泡元件可互换。
13、在一些实施方式中，鼓泡元件由不可浸出、不可萃取的材料形成。
14、在一些实施方式中，台式生物反应器是500ml容量的台式生物反应器。在一些实施方式中，每个鼓泡元件的高度在约3mm至约5mm的范围内。在一些实施方式中，所述高度为约4mm。在一些实施方案中，每个鼓泡元件的宽度在约10mm至约20mm的范围内。在一些实施方式中，所述宽度为约15mm。在一些实施方式中，每个鼓泡元件的长度在约20mm至约30mm的范围内。在一些实施方式中，所述长度为约24mm。
15、在一些实施方式中，台式生物反应器是灌注生物反应器。在一些实施方式中，台式生物反应器是灌注旋转烧瓶。
16、在一些实施方式中，所述宏观鼓泡器的管延伸通过台式生物反应器的开口或端口。在一些实施方式中，所述开口或端口被设置在台式生物反应器的盖子上。在一些实施方式中，所述盖子可拆卸地附接于台式生物反应器。
17、在一些实施方式中，所述管被构造成循着生物反应器的内壁。在一些实施方式中，宏观鼓泡器的基底落在生物反应器的底部上。
18、在一些实施方式中，宏观鼓泡器的基底落在设置于生物反应器中的混合机的底端下方的空间中。在一些实施方式中，所述混合机包括附接于底端的叶轮。在一些实施方式中，所述混合机通过位于生物反应器外部的磁力搅拌板而可旋转。
19、在以下具体实施方式、附图和权利要求书中部分地提出了本公开的另外方面，而部分应从具体实施方式得出，或可以通过实施本公开而习得。应理解，前面的一般性描述和以下的具体实施方式都只是示例和说明性的，并不限制所公开的本公开内容。
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1.一种用于台式生物反应器的宏观鼓泡器，包括
2.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，顶表面和底表面基本上是平坦的。
3.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，顶表面包括多个开口，所述隔室通过多个开口与台式生物反应器的内部气体连通。
4.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，所述多个开口中的每个开口在顶表面上均匀地间隔。
5.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，每个鼓泡元件的顶表面和底表面被构造成与台式生物反应器的底部平行。
6.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，所述管与鼓泡元件和气体供应源气体连通。
7.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，所述管是挠性或可弯曲的中空管。
8.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，所述管由玻璃或聚合物材料形成。
9.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，所述管包括基本上垂直的第一部分和基本上水平的第二部分。
10.如权利要求9所述的宏观鼓泡器，其中，第二部分连接到基底。
11.如权利要求10所述的宏观鼓泡器，其中，所述基底还包括连接管
12.如权利要求11所述的宏观鼓泡器，其中，所述连接管将两个鼓泡元件连接到第二部分，所述连接管与所述第二部分相交。
13.如权利要求10所述的宏观鼓泡器，其中，第二部分连接到鼓泡元件。
14.如权利要求9所述的宏观鼓泡器，其中，所述管还包括基本上垂直的第三部分。
15.如权利要求14所述的宏观鼓泡器，其中，第一部分连接到第二部分的第一端，并且第二部分的相对端连接到第三部分。
16.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，每个鼓泡元件是可互换的。
17.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，鼓泡元件由不可浸出、不可萃取的材料形成。
18.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，台式生物反应器是500mL容量的台式生物反应器。
19.如权利要求18所述的宏观鼓泡器，其中，每个鼓泡元件的高度在约3mm至约5mm的范围内。
20.如权利要求18所述的宏观鼓泡器，其中，所述高度为约4mm。
21.如权利要求18所述的宏观鼓泡器，其中，每个鼓泡元件的宽度在约10mm至约20mm的范围内。
22.如权利要求18所述的宏观鼓泡器，其中，所述宽度为约15mm。
23.如权利要求18所述的宏观鼓泡器，其中，每个鼓泡元件的长度在约20mm至约30mm的范围内。
24.如权利要求18所述的宏观鼓泡器，其中，所述长度为约24mm。
25.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，台式生物反应器是灌注生物反应器。
26.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，台式生物反应器是灌注旋转烧瓶。
27.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，所述宏观鼓泡器的管延伸通过台式生物反应器的开口或端口。
28.如权利要求27所述的宏观鼓泡器，其中，所述开口或端口被设置在台式生物反应器的盖子上。
29.如权利要求28所述的宏观鼓泡器，其中，所述盖子可拆卸地附接于台式生物反应器。
30.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，所述管被构造成循着生物反应器的内壁。
31.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，宏观鼓泡器的基底落在生物反应器的底部上。
32.如权利要求31所述的宏观鼓泡器，其中，宏观鼓泡器的基底落在设置于生物反应器中的混合机的底端下方的空间中。
33.如权利要求32所述的宏观鼓泡器，其中，所述混合机包括附接于底端的叶轮。
34.如权利要求33所述的宏观鼓泡器，其中，所述混合机通过位于生物反应器外部的磁力搅拌板而可旋转。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于台式生物反应器的宏观鼓泡器，包括
2.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，顶表面和底表面基本上是平坦的。
3.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，顶表面包括多个开口，所述隔室通过多个开口与台式生物反应器的内部气体连通。
4.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，所述多个开口中的每个开口在顶表面上均匀地间隔。
5.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，每个鼓泡元件的顶表面和底表面被构造成与台式生物反应器的底部平行。
6.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，所述管与鼓泡元件和气体供应源气体连通。
7.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，所述管是挠性或可弯曲的中空管。
8.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，所述管由玻璃或聚合物材料形成。
9.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，所述管包括基本上垂直的第一部分和基本上水平的第二部分。
10.如权利要求9所述的宏观鼓泡器，其中，第二部分连接到基底。
11.如权利要求10所述的宏观鼓泡器，其中，所述基底还包括连接管。
12.如权利要求11所述的宏观鼓泡器，其中，所述连接管将两个鼓泡元件连接到第二部分，所述连接管与所述第二部分相交。
13.如权利要求10所述的宏观鼓泡器，其中，第二部分连接到鼓泡元件。
14.如权利要求9所述的宏观鼓泡器，其中，所述管还包括基本上垂直的第三部分。
15.如权利要求14所述的宏观鼓泡器，其中，第一部分连接到第二部分的第一端，并且第二部分的相对端连接到第三部分。
16.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，每个鼓泡元件是可互换的。
17.如权利要求1所述的宏观鼓泡器，其中，鼓泡元件由不可浸出、不可萃取的材料形成。
18.如权利要求1所...
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