本发明专利技术涉及一种具有至少一个空腔的微型反应器，所述空腔包括底部、侧壁和位于底部对面的开口，其具有平行于底部横切侧壁的截面，该截面具有不同于圆形、正方形或长方形的形状。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微型反应器本专利技术涉及具有至少一个空腔的微型反应器，其中所述空腔包括底部、侧壁和位 于底部对面的开口。通过传统的微型反应器阵列(所谓的微量滴定板)可以产生例如6、24、48、96、384 个或更多个单独的微型反应器。正如可以极大地改变微型反应器的数目一样，单个反应器 的容积也可以不同。虽然已有人提到过规模小于IOml的微型反应器，但其容积还可进一步 降低到小于lml、小于500 μ 1、小于100 μ 1乃至小于10 μ I0微型反应器充当生物化学、化学或酶促反应以及微生物发酵的反应容器。反应器 阵列使得可以用小工作容积、高数据获取和简化的自动化可能性以高度的平行性研究细胞 培养物。这种阵列特别适于在改进的混合和传质条件下进行的筛选试验的自动化，且它们 使得能够实现与外界分离或消毒的、无菌的或单菌的(monoseptisch)操作。生物系统的筛选在生物学、化学、化工、药学和医学的许多领域都是必需的(例如 适合的生物品系、酶或适合的培养基和培养条件的选择)。在这里存在对高试样吞吐量(测 试平行化)和对减少往往昂贵的起始材料的需要。目前使用的生物反应器如振动烧瓶、小发酵器和试管并不能满足此需要。已有的 方法不能满足对自动化、成本最小化和要求的高吞吐量的需要。对于生物催化体系恰好存 在对微升规模的许多平行试验的极高需要，因为这类过程通常比类似的化学过程进行的更 慢和特别是在开发阶段也更昂贵。因此存在对开发能为生物培养和为生物催化反应以可能 的最小空间提供适合的环境的微型生物反应器的需要。对于适合的操作条件，应当作为重要前提强调两个准则在消毒和单菌条件下执 行相应测试的可能性，以及保证对于生物培养或生物催化反应体系来说适合和足够的传质 (液-液、液-气、固-液、固-气)。微型反应器阵列，例如微量滴定板，为实现高度的平行化提供了一个理想的平台。 由于小的反应体积(例如每室> 10μ 1到< 10ml)、高度的平行化(例如每板6-1536个室) 和培养过程自动化的可能性(可由自动装置处理的形式)，微型反应器阵列代表了总地来 说最成本有效和有前途的生物反应器。此外，在这类反应器中使用非侵入式的光学测量方法来获取过程参数也已得到了 很好的发展。另外，振动微量滴定板中有关传质的操作条件(最大氧传递能力，OTRmax)也 已得到很好的表征。已经能够证实，使用标准的96孔微量滴定板(圆横截面)，用空气充气只能 实现 0. 030mol/l/h 的最大氧传递能力 OTRmax (Hermann R.，Lehmann M.，Buchs J. Characterization of gas-liquid mass transferphenomena in microtitre plates. Biotechnol Bioeng，81 (2)，178-186，2003)。然而，对于好氧微生物培养的培养操作来说， 为了不以氧有限的方式操作所述培养，这往往是不足的。许多微生物培养的要求往往在0. 05mol/l/h的OTR值以上，在很多情况下在分批 过程中它们甚至达到了 0. lmol/1/h的OTR值，在补料分批过程中甚至高达0.3mol/l/h。已 经能够在方形和圆形96深孔板中达到0. 1-0. 15的更高OTRmax值。然而，只有以相应地200 μ 1的较小填充体积才能达到这些值。由此液体几乎被完全从底部移走，已不可能再进 行在底部的光学测量。此外，目前还不存在具有光学透明底部的深孔板，因此这使得透过底 部进行光学测量也是不可能的。微量滴定板目前已被用于生物系统筛选。为此，需要在旋转振动器上填充、播种和 在旋转振动器上培养单独的反应室。由于通常是轨道振动运动，因此提高了向反应液体中 的氧输入并实现了反应混合物的充分混合。为了保持系统无菌，用透气膜(孔径<0.2 μ m) 或气密膜或盖结构覆盖微量滴定板，或将其在无菌环境中开放培养。用于所述应用的微量滴定板目前以两种基本设计由众多制造商提供具有圆形空 腔的或具有长方形空腔的。第一批微量滴定板是由匈牙利人G. Takatsky博士在1951年制 造的，具有圆形横截面。后来在上个世纪九十年代引入了具有正方形和长方形横截面的微 量滴定板。虽然微量滴定板被用于化学、医学、生物工程和生物学的众多领域，但具体对于 细胞培养来说几乎没有出现任何发展。1991年的US5225164的专利说明书中记述了几个少数的例外，其中记载了在正方 形空腔的至少一个垂直壁上提供突入到所述空腔中的阻流器(StromsWrer)的可能性。该 方案原则上可以导致提高的传质，但所述阻流器(Strombrecher)在具有明显的轮廓时会 严重限制液体在反应器中的环流、好的混合和好的传质。另一方面，阻流器可能有助于显著的滴形成/飞溅，而这会导致不均勻、增强的壁 生长禾口对板的透气盖的润、湿禾口堵塞(Buchs J.，Introduction toadvantages and problems of shaken cultures，Biochem. Eng. J. 7 (2)，91-98，2001)。另外，在市场上或在专业文献中 也找不到对具有变化的空腔几何形状(除圆形和长方形横截面之外)的微量滴定板的实施 和研究的其它教导。从实践中已知，在测量系统如m2p_labs公司出售的Bio-Lector-Technologie 中使用具有圆形空腔的微量滴定板(W02005/098397)会导致在振动过程中获取测定值时 出现问题。为了保证向反应液体中的连续良好传质，持久的振动是必需的，但在高振动器 转速下它会导致液层大幅度缩小直至被传感器占据的空腔底部完全变干(Freilaufen)， 并由此导致在测量值获取时出现问题(还参见Kensy F.，John G. Τ.，Hofmann B.， Biichs J. ， Characterisation of operation conditionsand online monitoring of physiological culture parameters in shaken24_well microtiter plates ；Bioprocess and Biosystems Engineering 28 (2),75-81,2005)。在市场上有各种用于覆盖这种微量滴定板的体系。首先，大多数微量滴定板制造 商还提供被松散地放在微量滴定板上的塑料盖。其次，粘贴膜的概念在市场上也已经形成。从不同供应商处还能获得用于此用途 的各种手动或自动化操作用的额外装置(密封器)。作为第三种变体，还有垫子或柔性塑料(例如硅)销售，其细毛状突出物与每个单 独的空腔接合并由此封闭后者。已知市售的只有两种借助于力将尺寸稳定的盖紧密压到微量滴定板上的体系。首 先，是 EnzyScreen 公司出售的 “Sandwich Cover Plate” 体系。其次，从US6896848的专利说明书中已知有一种盖，其完全接合在微量滴定板周 围并由此抓紧微量滴定板。两种系统都需要专门的装置来施加或放置盖。因此没有额外的保持装置或施加装置则两种系统都不能自动化。现有技术已知的上述反应容器对本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有至少一个空腔的微型反应器，所述空腔包括底部、侧壁和位于底部对面的开口，特征在于与底部平行横切侧壁的截面具有不同于圆形、正方形或长方形的形状。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-10-8 102007048201.0;DE 2008-2-8 1020080082具有至少一个空腔的微型反应器，所述空腔包括底部、侧壁和位于底部对面的开口，特征在于与底部平行横切侧壁的截面具有不同于圆形、正方形或长方形的形状。2.根据权利要求1的微型反应器，特征在于所述截面具有四个以上角。3.根据权利要求1的微型反应器，特征在于所述截面具有少于四个角。4.根据前面任一权利要求的微型反应器，特征在于所述空腔偏离多边形形状。5.根据前面任一权利要求的微型反应器，特征在于平行于底部横切侧壁的截面包括至 少一个凹陷和/或凸出的弓形，其以一定半径突入截面或从中突出，此半径为截面对角线 的 0. 067-0. 49 倍。6.根据前面任一权利要求的微型反应器，特征在于所述截面的基本形状为包括至少一 个多个凹陷或凸出的弓形的任意多边形或圆。7.根据前面任一权利要求的微型反应器，特征在于所述截面包括构成超过90°的弓 形的弧。8.根据前面任一权利要求的微型反应器，特征在于所述截面包括3个以上、优选地4个 以上弧，其中每个所述弧都构成超过90°的弓形。9.根据前面任一权利要求的微型反应器，特征在于所述截面包括半径在0.5mm以上的10.根据前面任一权利要求的微型反应器，特征在于所述截面包括突入所述空腔的区域。11.根据前面任一权利要求的微型反应器，特征在于所述截面包括突出于所述空腔的 区域。12.根据权利要求10或11的微型反应器，特征在于所述区域为矩形。13.根据权利要求10-12中任一项的微型反应器，特征在于所述区域为弓形。14.根据权利要求10-13中任一项的微型反应器，特征在于所述区域位于角中。15.根据权利要求10-14中任一项的微型反应器，特征在于提供有多个具有不同尺寸 的这种区域。16.根据权利要求10-15中任一项的微型反应器，特征在于多个这种区域彼此相邻。17.根据前面任一权利要求的微型反应器，特征在于平行于底部横切侧壁的截面具有 圆形、正方形或长方形的形状。18.根据前面任一权利要求的微型反应器，特征在于通过所述底部或通过盖向所述空 腔中引入至少一个改变所述截面的部件。19.根据前面任一权利要求的微型反应器，特征在于所述底部由允许透过底部进行测 量的光学透明材料构成...
【专利技术属性】
技术研发人员：F肯西，C米勒，J布克斯，M芬克，
申请(专利权)人：M二P实验室有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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