软膜生物反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及生物反应器领域，特别是一种软膜生物反应器，该反应器包括密闭的软膜容器，软膜容器包括底和三个以上的侧壁，底为平底，每个侧壁的内壁面与底之间具有5~90°的夹角，相邻的两侧壁之间在二者的连接处形成拐角，软膜容器上设有至少一个内外通透的连通口，所述连通口的下口沿位于使用时注入软膜容器中的培养液的液面之上；本实用新型专利技术的软膜生物反应器的软膜容器不需要鼓气便可像硬质容器一样靠自身保持内部的三维空间结构，使用时可将本实用新型专利技术的软膜生物反应器装在现有的培养箱和/或混合驱动装置，例如轨道摇床、倾斜旋转装置或摇摆驱动装置等进行混合驱动，反应器内液体产生波浪或涡流形式的液体流动，从而实现充分的混合和高效的气体交换。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及生物反应器领域，特别是一种软膜生物反应器，该生物反应器主要用于动物细胞培养以及利用动物细胞进行生物技术产品的生产，也可用于微生物、昆虫细胞和植物细胞的培养及其生物技术产品的生产。
技术介绍
生物反应器(Bioreactor)是用于实现生化反应过程，特别是能够控制培养条件以产生最佳的生物产品的容器，包括酶反应器、固定细胞反应器、各种细胞培养器和发酵罐等。生物反应器可用于细菌、真菌、昆虫细胞、哺乳动物细胞和植物细胞以及其他活细胞的体外培养，以进行生命科学研究、临床疾病的细胞移植治疗和生物技术产品的生产，包括培养的生物体所产生的代谢产物、抗体、蛋白、病毒、多糖、DNA，细胞组分，以及细胞衍生物等。 物上生长的贴壁细胞(例如体外培养的大多数动物细胞)和不需要贴附在支持物上生长的非贴壁细胞(例如微生物和来自血液、脾及骨髓培养的细胞及某些癌细胞)。从细胞的培养方式上来讲，包括静止式培养和悬浮式培养两种。静止式培养的细胞培养器包括常见的平面静止培养用的细胞培养瓶以及中空纤维和填充床等灌流培养式生物反应器。目前包括各种生物体细胞体外培养用培养容器中，应用最广泛的是平面静止培养的细胞培养瓶和悬浮培养式生物反应器。悬浮培养式生物反应器广泛应用于微生物和非贴壁细胞的悬浮培养和对贴壁细胞进行微载体悬浮培养。由于重力的作用，生物体细胞，特别是体积较大的动物细胞具有在静止状态下趋于沉淀的特性，悬浮培养式生物反应器需要保持培养的生物体细胞悬浮状态下生长，就必须进行充分的混合。因此，悬浮培养式生物反应器的主要功能就是在尽可能低的剪切力的条件下产生充分的混合以使培养的细胞保持悬浮状态并得到充分营养和适当的氧分以及提高气-液界面的气体交换效率以增加溶氧。现有的平面静止培养的细胞培养瓶和大多数悬浮培养式生物反应器为硬质材料的容器，包括实验室普遍使用的动物细胞培养瓶，微生物培养和动物细胞培养用的锥形瓶以及工业化规模化生物制品生产所使用的搅拌式生物反应器和气升式生物反应器等。硬质材料的生物反应器存在的共同的缺陷是对反应器的结构设计和生产要求高，运输和保存占空间大，一次性使用成本高或不适于一次性使用等。由于硬质材料的生物反应器对液流冲击没有缓冲性，混悬培养液所产生的液流撞击反应器内壁结构或内部装置均可产生剪切力，从而导致对剪切力敏感的细胞，例如动物细胞的损伤甚至导致细胞死亡，因此对反应器内壁结构，搅拌式生物反应器的搅拌桨，气升式反应器的气体喷头和引流筒以及消泡装置等方面的设计和生产要求高。此外，硬质材料的生物反应器结构也较复杂，价格较贵，重复使用也存在清洗，蒸汽灭菌和验证等方面耗时费力和花费高的问题。与硬质材料的生物反应器相比，塑料软膜材料的生物反应器具有成本低廉，制备容易，具备化学惰性与培养液不发生反应，良好的密封性和屏障性，不透水和不透气，机械强度耐拉伸和耐弯曲性，经予灭菌和验证达到GMP要求后，可免去用户认证的程序，可节省人力，时间，投资成本和运营成本，减少环境污染和排放等优点。因此近年来逐渐出现软膜材料的生物反应器，例如美国WAVE生产的摇摆-波浪式软袋生物反应器(美国专利6，544，788)。现有的软袋生物反应器主要为两层软膜经周边融合形成的枕头形的二维软袋生物反应器，二维软袋生物反应器由于自身没有支撑结构，需要充气才能使软袋膨胀并保持其上部为气体下部为液体的空间状态，二维软袋生物反应器在注入培养液后易形成皱褶，从而产生较大的剪切力而损伤细胞，因此需要适当的支撑和牵拉，然而，不当的支撑和牵拉也可导致软袋变形和皱褶，而且牵拉越紧，软袋弹性越低，容纳液体的容积越小，二维软袋生物反应器的容积与软膜面积之比远较具有三维空间的立体软膜生物反应器为低，使用时所占空间大和使用效率低。此外，二维的枕头状软袋不具三维容器的空间结构，不方便操作，加上带滤膜加热器的进出气管道以及特殊的 气液灌流设备不适于小规模的细胞培养，也很难利用现有的培养箱和培养设备进行培养。基于上述现有的平面静止培养式培养瓶和悬浮培养式生物反应器分别在结构复杂性，操作的方便性，成本花费和一次性使用，混合过程产生剪切力等方面分别存在的不同的缺点和不足，因此需要研发和生产能够克服上述现有生物反应器存在的缺点和不足的新型生物反应器。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种使用方便、成本低廉、非介入性混合、剪切力低、既适于贴壁静止培养，又适于悬浮培养并可利用现有培养设备的一次性使用的软膜生物反应器。为了解决上述问题，本技术的软膜生物反应器采用以下技术方案软膜生物反应器，包括密闭的软膜容器，所述软膜容器包括底和三个以上的侧壁，所述底为平底，每个侧壁的内壁面与底之间具有5 90°的夹角，相邻的两侧壁之间在二者的连接处形成拐角，软膜容器上设有至少一个内外通透的连通口，所述连通口的下口沿位于使用时注入软膜容器中的培养液的液面之上。所述软膜容器通过其连通口连接有连通管，所述连通管与软膜容器固定在一起且二者之间密封配合，连通管远离软膜容器的一端螺纹装配有端面密封的旋盖或端面带透气滤膜的旋盖。所述软膜容器的底和侧壁由一张软膜构成，软膜容器的侧壁的内壁面与底之间的夹角由软膜折叠形成，相邻两侧壁在二者之间的连接处被热压融合在一起并密封配合。所述软膜容器固连有至少一个进气管和通过软膜容器的内腔与所述进气管连通的出气管，所述进、出气管均与软膜容器密封配合并分别通过软膜容器上的对应的连通口与软膜容器的内腔连通。软膜容器上设有供液体注入或放出的常闭导液管、用于监测使用时注入软膜容器中的培养液的酸碱度的PH传感器和用于监测使用时注入软膜容器中的培养液的溶氧度的DO传感器，所述导液管、PH传感器和DO传感器分别位于相邻的两侧壁与底的共同交汇处且三者的位置不同，导液管、PH传感器和DO传感器均与软膜容器密封配合。软膜容器的相邻两侧壁之间和/或底与侧壁之间被热压融合在一起并形成向软膜容器外部延伸的融合缘，所述融合缘为由两层软膜被热压融合在一起后形成的融合膜。所述软膜容器呈棱锥形或截头棱锥形，软膜容器的底形成棱锥或截头棱锥的底，软膜容器的侧壁形成棱锥或截头棱锥的侧面。所述软膜生物反应器还包括用于盖设在所述软膜容器上以防止软膜容器内部的培养液受外界污染的隔离帽，所述隔离帽在盖上软膜容器时遮蔽软膜容器的连通口，当所述隔离帽在盖上软膜容器时，其内壁面与连通管口之间具有透气间隙。所述隔离帽的其中一个侧壁上设置有通气窗口，通气窗口上密封融合有透气滤菌膜，当隔离帽盖上软膜容器时，透气滤菌膜遮蔽软膜容器的连通口。所述软膜容器呈倒卧放置的三棱柱形。由于本技术的软膜生物反应器采用的是软膜容器，因此成本低廉，而 且软膜材料，特别是塑料软膜具有良好的弹性，可以缓冲液流正面向软膜容器的侧壁的冲击，软膜的弹性产生的弹性回缩力可以使液流产生波浪而增强溶氧和混合效果，结合侧壁的内壁面与底之间的夹角和相邻的侧壁之间的拐角的存在，当液流冲击软膜容器的侧壁时，夹角和拐角提供膨胀空间并产生对液体的缓冲能力和弹性回缩力，从而在其弹性回缩力作用下使液体产生波浪，使用时，注入软膜容器中的培养液在混合过程中产生液体流动，当液流冲向所述夹角和拐角位置时，侧壁和底之间的夹角以及侧壁与侧壁之间的拐角的角度在液流的作用下自动的变大，从而对液流本文档来自技高网...

【技术保护点】
软膜生物反应器，其特征在于，包括密闭的软膜容器，所述软膜容器包括底和三个以上的侧壁，所述底为平底，每个侧壁的内壁面与底之间具有5~90°的夹角，相邻的两侧壁之间在二者的连接处形成拐角，软膜容器上设有至少一个内外通透的连通口，所述连通口的下口沿位于使用时注入软膜容器中的培养液的液面之上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志强，刘慧涛，童胜，孙向东，
申请(专利权)人：郑州威瑞生物技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：