專利名稱：連續(xù)灌注生物反應(yīng)器/罐袋系統(tǒng)制備干細(xì)胞裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物工程領(lǐng)域的連續(xù)灌注生物反應(yīng)器及培養(yǎng)瓶/袋系統(tǒng)制備干 細(xì)胞的裝置及方法，尤其涉及一種連續(xù)灌注生物反應(yīng)器及培養(yǎng)瓶/袋系統(tǒng)制備具重要價(jià)值 但較難生長的干細(xì)胞的裝置及方法。
背景技術(shù)：
從當(dāng)前組織工程進(jìn)展來看，利用干細(xì)胞的治療組織器官的損傷、壞死是最有前途 的治療方法，其醫(yī)療效果及經(jīng)濟(jì)回報(bào)期望是相當(dāng)可觀的。迄今為止，干細(xì)胞(例如間充質(zhì)類 干細(xì)胞)為代表的治療用細(xì)胞培養(yǎng)制備方法，傳統(tǒng)上是將干細(xì)胞提取后接種于平皿或T瓶， 置于37°C、飽和濕度、5%二氧化碳培養(yǎng)箱中進(jìn)行靜態(tài)非連續(xù)供液培養(yǎng)。但是，用這種傳統(tǒng) 細(xì)胞培養(yǎng)工藝制備干細(xì)胞存在以下弊端(1)靜態(tài)非連續(xù)供液培養(yǎng)往往因?yàn)闋I養(yǎng)消耗而不 足，細(xì)胞代謝廢物無法排除，因此造成代謝產(chǎn)物積累，逐漸增加細(xì)胞毒性等缺陷，由此導(dǎo)致 細(xì)胞生長緩慢，最高生長速率和最終細(xì)胞濃度有限的問題；( 不能有效地模擬體內(nèi)的循 環(huán)動態(tài)過程和保持細(xì)胞恒定生長活力，使對微環(huán)境敏感而又處于變化中的“動態(tài)”干細(xì)胞不 能被高質(zhì)量地?cái)U(kuò)增制備；C3)培養(yǎng)周期受到限制，總體細(xì)胞承載數(shù)量有限，難于進(jìn)行工程放 大；(4)整體監(jiān)控能力有限，缺少對正常生長細(xì)胞量、分化或未分化態(tài)細(xì)胞比例等有效的在 線或離線監(jiān)控。因此，利用連續(xù)灌注生物反應(yīng)器結(jié)合有效的監(jiān)控方式能將傳統(tǒng)細(xì)胞培養(yǎng)方 式進(jìn)行全新改進(jìn)，快速、高效、連續(xù)地?cái)U(kuò)增以干細(xì)胞為首選的治療用細(xì)胞。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，Majd H等人在《Stem Cells)) 2009Jan ；27(1) 200-9.發(fā)表的《A Novel Method of Dynamic Culture Surface ExpansionImproves Mesenchymal Stem Cell Proliferation and Phenotype))中針對干細(xì)胞(hMSC)在靜態(tài)非 連續(xù)供液培養(yǎng)中數(shù)量逐步擴(kuò)增而貼附表面及相應(yīng)營養(yǎng)供給有限的問題，采用了高彈性可伸 縮橡膠作為動態(tài)貼附面的方法，建立了實(shí)驗(yàn)室用的小型動態(tài)制備人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的裝 置及方法。但類似研究，都只集中于干細(xì)胞擴(kuò)增過程中單項(xiàng)因素有限的問題而加以解決，都 未能夠采用連續(xù)灌注生物反應(yīng)器結(jié)合有效的監(jiān)控方式能對干細(xì)胞進(jìn)行高效、連續(xù)、可控、可 工程放大地?cái)U(kuò)增制備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于實(shí)驗(yàn)室或醫(yī)療機(jī)構(gòu)、細(xì)胞制備應(yīng)用工 業(yè)界的高效、高質(zhì)量擴(kuò)增制備干細(xì)胞或其他治療用細(xì)胞的連續(xù)灌注生物反應(yīng)器及培養(yǎng)瓶/ 袋系統(tǒng)的裝置和操作方法，使實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院或工廠能安全規(guī)?；馗咝屎透哔|(zhì)量地制備 獲得類干細(xì)胞的治療用細(xì)胞。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明所涉及的連續(xù)灌注生物反應(yīng)器及培養(yǎng)瓶/袋系統(tǒng)制備干細(xì)胞的裝置和方 法，至少包括培養(yǎng)液貯罐或袋、可監(jiān)控生物反應(yīng)器、中央細(xì)胞培養(yǎng)倉、廢液收獲容器、生物反 應(yīng)器理生化指標(biāo)探測頭組、中央細(xì)胞培養(yǎng)倉入倉理生化指標(biāo)探測頭組、中央細(xì)胞培養(yǎng)倉出倉理生化指標(biāo)探測頭組、在線監(jiān)控系統(tǒng)、一號流體控速推動器、二號流體控速推動器和經(jīng)由 流體控速推動器控速的管道體系。培養(yǎng)液貯罐或袋通過可控速管道體系經(jīng)一號流體控速推 動器與可監(jiān)控生物反應(yīng)器連接，可監(jiān)控生物反應(yīng)器通過控速管道體系經(jīng)二號流體控速推動 器與中央細(xì)胞培養(yǎng)倉連接，中央細(xì)胞培養(yǎng)倉出口通過可控速管道體系連接廢液罐或收獲罐 或袋；或者可監(jiān)控生物反應(yīng)器通過控速管道體系先直接與中央細(xì)胞培養(yǎng)倉連接，再經(jīng)二號 流體控速推動器連接廢液或收獲罐或袋?？杀O(jiān)控生物反應(yīng)器通過生物反應(yīng)器理生化指標(biāo)探 測頭組連接在線監(jiān)控系統(tǒng)，在線監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)分別與中央細(xì)胞培養(yǎng)倉進(jìn)口和出口的入倉探 頭組和出倉探頭組相連；所有裝置間的連接都是由可控速管道體系連接構(gòu)成。所述生物反應(yīng)器與中央細(xì)胞培養(yǎng)倉分離，以利于最大限度地降低生物反應(yīng)器對培 養(yǎng)液的監(jiān)控調(diào)節(jié)對細(xì)胞可能造成的各種負(fù)面影響。所述培養(yǎng)液貯罐或袋用以盛放供細(xì)胞培養(yǎng)用的無菌培養(yǎng)液，其可包括密封無菌的 各式罐、瓶或袋系統(tǒng)，其出口與可控速管道體系密封無菌連接。所述培養(yǎng)液貯罐或袋、廢液/收獲液收集容器若為不可縮癟變形的罐或瓶系統(tǒng)， 其罐或瓶體上必須具有通過無菌濾膜過濾器連通大氣的氣孔。所述可監(jiān)控生物反應(yīng)器是普通商用具在一定的自動監(jiān)控功能的生物反應(yīng)器也可 以是各種特制或自制的生物反應(yīng)器，其可根據(jù)需要在無菌條件下更換不同儲液接口，以使 不同液流進(jìn)入本培養(yǎng)系統(tǒng)；其一般可裝載插入反應(yīng)器內(nèi)部培養(yǎng)液的多個(gè)理生化指標(biāo)探測 頭，可以具備監(jiān)控反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液面高低或培養(yǎng)液重量大小、檢測細(xì)胞濃度、取樣檢測、攪 拌混合培養(yǎng)液、控制培養(yǎng)液酸堿度、溶氧濃度、溫度等功能；具有氣體輸入通道。所述中央細(xì)胞培養(yǎng)倉為密封無菌系統(tǒng)，上游和下游分別具有進(jìn)出通道。其特征是 具有適合細(xì)胞生長的各種結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)細(xì)胞的各種功能。例如針對貼壁細(xì)胞，其可能包含單 層剛性貼附平面培養(yǎng)結(jié)構(gòu)、多層剛性貼附平面培養(yǎng)結(jié)構(gòu)、單層薄膜培養(yǎng)結(jié)構(gòu)、多層薄膜培養(yǎng) 結(jié)構(gòu)、復(fù)合多室體培養(yǎng)結(jié)構(gòu)、可移動載體培養(yǎng)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)袋結(jié)構(gòu)等。所述理生化指標(biāo)探測頭組至少包括可監(jiān)控生物反應(yīng)器探頭組和中央細(xì)胞培養(yǎng)倉 出、入口的探頭組。理生化指標(biāo)探測頭為無菌插或接入生物反應(yīng)器或管道內(nèi)的監(jiān)控目標(biāo)液 內(nèi)以監(jiān)控各種物生化指標(biāo)。所述理生化指標(biāo)探測頭為普通商用溶液物化指標(biāo)理生化指標(biāo)探 測頭或其他特殊或自制理生化指標(biāo)探測頭，通過傳感器連接計(jì)算機(jī)，可包括溶氧探測頭、PH 探測頭、細(xì)胞濃度探測頭等。所述可控速管道體系由細(xì)胞培養(yǎng)硅膠管或其他適合細(xì)胞培養(yǎng)用管以及流體控速 推動器組成本體，并且任何兩子裝置之間管道體系本體上都帶普通滑動控速夾或普通控速 閥門，滑動控速夾或控速閥門位于裝置出口處。連接中央細(xì)胞培養(yǎng)倉的出口和入口的可控 速管道體系可以串聯(lián)理生化指標(biāo)探測頭倉，供入倉探測頭組和出倉探測頭組連入，以檢控 流入中央細(xì)胞培養(yǎng)倉和流出培養(yǎng)倉的培養(yǎng)液混合物的物化指標(biāo)。所述流體控速推動器為各種無菌輸送液體裝置，例如常用的蠕動泵，其作用是在 推動液體傳遞的同時(shí)，也起到控速甚至截留的作用。一號流體控速推動器和二號流體控速推動器、可控速管道體系中滑動控速夾、普 通控速閥門可分別連接在線監(jiān)控系統(tǒng)，通過在線監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的結(jié)果來控制液體的傳遞方 向和速度，能達(dá)到精確控制的效果。當(dāng)然，這一塊也可以人為控制，根據(jù)在線監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控 的情況來控制。
本發(fā)明所涉及的連續(xù)灌注生物反應(yīng)器及培養(yǎng)瓶/袋系統(tǒng)制備干細(xì)胞或其他治療 用細(xì)胞的培養(yǎng)方法，在使用時(shí)，連接裝置，滅菌，采用無菌培養(yǎng)液或無菌PBS緩沖液循環(huán)一 定時(shí)段；然后接種細(xì)胞，細(xì)胞接種后根據(jù)細(xì)胞情況，靜止培養(yǎng)一定時(shí)段；在開始灌注培養(yǎng)液 時(shí)，開啟培養(yǎng)液貯罐出口管道開關(guān)和可監(jiān)控生物反應(yīng)器出口管道開關(guān)，啟動2個(gè)流體控速 推動器，培養(yǎng)液貯罐中的培養(yǎng)液被輸送到可監(jiān)控生物反應(yīng)器中，經(jīng)生物反應(yīng)器調(diào)控后，培養(yǎng) 液具攜了最適細(xì)胞生長的特征，包括最適的溶氧濃度、溶二氧化碳濃度、溫度、酸堿度等，進(jìn) 入中央細(xì)胞培養(yǎng)倉進(jìn)行連續(xù)灌注細(xì)胞培養(yǎng)；根據(jù)實(shí)際細(xì)胞生長等情況，培養(yǎng)液灌注流速在 細(xì)胞培養(yǎng)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控和即時(shí)調(diào)節(jié)。記錄細(xì)胞生長各項(xiàng)生化指標(biāo)。在細(xì)胞生長初始階 段，可適當(dāng)調(diào)小一號流體控速推動器和二號流體控速推動器速度，在細(xì)胞擴(kuò)增平臺期，將一 號流體控速推動器和二號流體控速推動器調(diào)節(jié)至理想轉(zhuǎn)速；二號流體控速推動器的輸液速 度一般由細(xì)胞狀態(tài)和收獲液等情況決定；而一號流體控速推動器的輸液速度一般通過對生 物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液面高低或培養(yǎng)液重量大小的監(jiān)控而自動調(diào)節(jié)。其操作方法以下第一步，連接裝置，滅菌，采用無菌培養(yǎng)液或無菌PBS緩沖液循環(huán)一定時(shí)段；在工 作時(shí)，接種細(xì)胞，細(xì)胞接種后根據(jù)細(xì)胞情況，靜止培養(yǎng)一定時(shí)段；第二步，開始連續(xù)灌注培養(yǎng)液時(shí)，開啟培養(yǎng)液貯罐出口管道開關(guān)和可監(jiān)控生物反 應(yīng)器出口管道開關(guān)，調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)啟動兩個(gè)流體控速推動器，培養(yǎng)液貯罐中的培養(yǎng)液被輸 送到可監(jiān)控生物反應(yīng)器中，經(jīng)生物反應(yīng)器調(diào)控后，培養(yǎng)液具攜了最適細(xì)胞生長的特征，包括 最適的溶氧濃度、溶二氧化碳濃度、溫度、酸堿度等，進(jìn)入中央細(xì)胞培養(yǎng)倉進(jìn)行連續(xù)灌注細(xì) 胞培養(yǎng)；根據(jù)實(shí)際細(xì)胞生長等情況，培養(yǎng)液灌注流速在細(xì)胞培養(yǎng)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控和即時(shí)調(diào) 節(jié)。記錄細(xì)胞生長各項(xiàng)理生化指標(biāo)。第三步，在細(xì)胞生長初始階段，可適當(dāng)調(diào)小一號流體控速推動器和二號流體控速 推動器速度，在細(xì)胞擴(kuò)增平臺期，將一號流體控速推動器和二號流體控速推動器調(diào)節(jié)至理 想轉(zhuǎn)速；二號流體控速推動器的輸液速度一般由細(xì)胞狀態(tài)和收獲液等情況決定；而一號流 體控速推動器的輸液速度一般通過對生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液面高低或培養(yǎng)液重量大小的監(jiān) 控而自動調(diào)節(jié)。本發(fā)明采用了連續(xù)灌注的思想，將生物反應(yīng)器與培養(yǎng)瓶/袋系統(tǒng)結(jié)合，將無細(xì)胞 區(qū)培養(yǎng)基的混合前處理、細(xì)胞區(qū)的瓶、袋方式連續(xù)灌注連接為統(tǒng)一完整的持續(xù)流程，整個(gè)過 程對細(xì)胞的檢測無侵入損傷，所有流程都在可監(jiān)控的流水線反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行。用開啟關(guān)閉 不同罐、室、袋出口管道開關(guān)的方式替代人工換液，不斷輸入新鮮反應(yīng)液體，帶走細(xì)胞代謝 產(chǎn)物，步驟柔和，兼于在線及離線的監(jiān)測系統(tǒng)，確保各項(xiàng)指標(biāo)無劇增劇減變化發(fā)生。與傳統(tǒng)間歇培養(yǎng)擴(kuò)增干細(xì)胞的方法相比，本發(fā)明從長期培養(yǎng)來看不但降低了染菌 風(fēng)險(xiǎn)，大幅度提升了細(xì)胞生長速率，通過灌注流液不斷補(bǔ)充新鮮養(yǎng)料，及時(shí)帶走代謝產(chǎn)物， 替代人工手動換液過程，節(jié)省人力，對培養(yǎng)細(xì)胞的影響降到最低，并極大限度提升了可供總 體培養(yǎng)的周期，能在短期內(nèi)高效獲得均一、優(yōu)良的干細(xì)胞產(chǎn)品。本專利裝置系統(tǒng)操作簡便， 集約化程度高，占地面積小，應(yīng)用于國內(nèi)國際干細(xì)胞治療、組織修復(fù)、自體移植等領(lǐng)域具有 較強(qiáng)的可實(shí)踐性。另外，生物反應(yīng)器與中央細(xì)胞培養(yǎng)倉分離，以利于最大限度地降低生物反應(yīng)器對 培養(yǎng)液的監(jiān)控調(diào)節(jié)對細(xì)胞可能造成的各種負(fù)面影響。
也就是說，本發(fā)明涉及的裝置和方法是一種更完備的細(xì)胞制備擴(kuò)增的反應(yīng)器系 統(tǒng)，基于該系統(tǒng)對工程參數(shù)的監(jiān)控，可進(jìn)一步探索建立更完善的SOP體系，全方位的將各種 因素(包括營養(yǎng)的提供和代謝廢物的清除)都以動態(tài)連續(xù)思想統(tǒng)籌控制，通過連續(xù)灌注生 物反應(yīng)器及培養(yǎng)瓶/袋系統(tǒng)對干細(xì)胞等治療用細(xì)胞進(jìn)行高效制備以滿足當(dāng)前的緊迫需求。


附圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為培養(yǎng)液貯罐、2為可監(jiān)控生物反應(yīng)器、3為中央細(xì)胞培養(yǎng)倉、4為廢液/收 獲液收集容器、5為生物反應(yīng)器理生化指標(biāo)探測頭組、6為細(xì)胞培養(yǎng)倉入倉理生化指標(biāo)探測 頭組、7為細(xì)胞培養(yǎng)倉出倉理生化指標(biāo)探測頭組、8為在線監(jiān)控系統(tǒng)、9為一號流體控速推動 器、10為二號流體控速推動器，其間連接11為可控速管道體系。
具體實(shí)施例方式如圖所示，連續(xù)灌注生物反應(yīng)器及培養(yǎng)瓶/袋系統(tǒng)制備干細(xì)胞的裝置及方法，包 括培養(yǎng)液貯罐/袋1、可監(jiān)控生物反應(yīng)器2、中央細(xì)胞培養(yǎng)倉3、廢液/收獲液收集容器4、生 物反應(yīng)器理生化指標(biāo)探測頭組5、細(xì)胞培養(yǎng)倉入倉理生化指標(biāo)探測頭組6、細(xì)胞培養(yǎng)倉出倉 理生化指標(biāo)探測頭組7、在線監(jiān)控系統(tǒng)8、一號流體控速推動器9、二號流體控速推動器10、 可控速管道體系11。其連接關(guān)系為培養(yǎng)液貯罐/袋1通過可控速管道體系11，經(jīng)一號流 體控速推動器9與可監(jiān)控生物反應(yīng)器2連接；可監(jiān)控生物反應(yīng)器2通過控速管道體11，經(jīng) 二號流體控速推動器10與中央細(xì)胞培養(yǎng)倉3連接；中央細(xì)胞培養(yǎng)倉3出口通過可控速管道 體系11，連接廢液/收獲液收集容器4 ；或者，可監(jiān)控生物反應(yīng)器2通過控速管道體系11， 先直接與中央細(xì)胞培養(yǎng)倉3連接，再經(jīng)二號流體控速推動器10，連接廢液/收獲罐/袋4。 可監(jiān)控生物反應(yīng)器2通過生物反應(yīng)器理生化指標(biāo)探測頭組5，連接在線監(jiān)控系統(tǒng)8 ；在線監(jiān) 控系統(tǒng)8分別與中央細(xì)胞培養(yǎng)倉3進(jìn)口和出口的入倉探頭組6和出倉探頭組7相連。所有 裝置間的連接都是由可控速管道體系11連接構(gòu)成。所述生物反應(yīng)器2與中央細(xì)胞培養(yǎng)倉3分離，以利于最大限度地降低生物反應(yīng)器 對培養(yǎng)液的監(jiān)控調(diào)節(jié)對細(xì)胞可能造成的各種負(fù)面影響。所述培養(yǎng)液貯罐/袋1用以盛放供細(xì)胞培養(yǎng)用的無菌培養(yǎng)液，其可包括密封無菌 的各式罐、瓶/袋系統(tǒng)。在本實(shí)例中，培養(yǎng)液貯罐/袋1主要是泛指貯培養(yǎng)液的容器，并不 是特別限定于罐或瓶，也就是說，本發(fā)明并不局限于罐或瓶，包括貯培養(yǎng)液的一切容器。其 出口與可控速管道體系11密封無菌連接。所述培養(yǎng)液貯罐/袋1、廢液/收獲液收集容器4若為不可縮癟變形的罐或瓶系 統(tǒng)，其罐或瓶體上必須具有通過無菌濾膜過濾器連通大氣的氣孔。所述可監(jiān)控生物反應(yīng)器2可以是普通商用具在一定的自動監(jiān)控功能的生物反應(yīng) 器也可以是各種特制或自制的生物反應(yīng)器，其可根據(jù)需要在無菌條件下更換不同儲液接 口，以使不同液流進(jìn)入本培養(yǎng)系統(tǒng)；其一般可裝載插入反應(yīng)器內(nèi)部培養(yǎng)液的多個(gè)理生化指 標(biāo)探測頭，可以具備監(jiān)控反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液面高低或培養(yǎng)液重量大小、檢測細(xì)胞濃度、取樣檢 測、攪拌混合培養(yǎng)液、控制培養(yǎng)液酸堿度、溶氧濃度、溫度等功能；具有氣體輸入通道。所述中央細(xì)胞培養(yǎng)倉3為密封無菌系統(tǒng)，上游和下游分別具有進(jìn)出通道。其特征是具有適合細(xì)胞生長的各種結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)細(xì)胞的各種功能。例如針對貼壁細(xì)胞，其可能包含 單層剛性貼附平面培養(yǎng)結(jié)構(gòu)、多層剛性貼附平面培養(yǎng)結(jié)構(gòu)、單層薄膜培養(yǎng)結(jié)構(gòu)、多層薄膜培 養(yǎng)結(jié)構(gòu)、復(fù)合多室體培養(yǎng)結(jié)構(gòu)、可移動載體培養(yǎng)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)袋結(jié)構(gòu)等。中央細(xì)胞培養(yǎng)倉3可 根據(jù)具體的培養(yǎng)干細(xì)胞的需要選擇對應(yīng)種類的中央細(xì)胞培養(yǎng)倉3。所述理生化指標(biāo)探測頭組至少包括但不局限于可監(jiān)控生物反應(yīng)器理生化指標(biāo)探 測頭組5和中央細(xì)胞培養(yǎng)出倉理生化指標(biāo)探測頭組7、入倉理生化指標(biāo)探測頭組6。理生化 指標(biāo)探測頭為無菌插或接入生物反應(yīng)器或管道內(nèi)的監(jiān)控目標(biāo)液內(nèi)以監(jiān)控各種物化參數(shù)。所 述理生化指標(biāo)探測頭為普通商用溶液物化指標(biāo)理生化指標(biāo)探測頭或其他特殊或自制理生 化指標(biāo)探測頭，通過傳感器連接在線監(jiān)控系統(tǒng)8的計(jì)算機(jī)，類型可包括但不局限于氧理生 化指標(biāo)探測頭、PH理生化指標(biāo)探測頭、細(xì)胞濃度探測頭等。所述可控速管道體系11由細(xì)胞培養(yǎng)硅膠管或其他適合細(xì)胞培養(yǎng)用管以及流體控 速推動器組成本體，并且任何兩子裝置之間管道體系本體上都帶普通滑動控速夾或普通控 速閥門，滑動控速夾或控速閥門位于裝置出口處。連接中央細(xì)胞培養(yǎng)倉3的出口和入口的 可控速管道體系11可以串聯(lián)理生化指標(biāo)探測頭倉，供入倉理生化指標(biāo)探測頭組6和出倉理 生化指標(biāo)探測頭組7連入以檢控流入中央細(xì)胞培養(yǎng)倉11和流出培養(yǎng)倉11的培養(yǎng)液混合物 的物化指標(biāo)。所述流體控速推動器9或10為各種無菌輸送液體裝置，例如常用的蠕動泵，其作 用是在推動液體傳遞的同時(shí)，也起到控速甚至截留的作用。流體控速推動器包括不局限于 一號流控速推動器和二號流控速推動器。在具體的系統(tǒng)中，可根據(jù)具體的情況，增設(shè)或減少 流控速推動器。一種連續(xù)灌注生物反應(yīng)器及培養(yǎng)瓶/袋系統(tǒng)制備干細(xì)胞的裝置和方法，其特征在 于包括以下步驟第一步，連接裝置，滅菌，采用無菌培養(yǎng)液或無菌PBS緩沖液循環(huán)一定時(shí) 段；在工作時(shí)，接種細(xì)胞，細(xì)胞接種后根據(jù)細(xì)胞情況，靜止培養(yǎng)一定時(shí)段；第二步，開始連續(xù) 灌注培養(yǎng)液時(shí)，開啟培養(yǎng)液貯罐出口管道開關(guān)和可監(jiān)控生物反應(yīng)器出口管道開關(guān)，啟動2 個(gè)流體控速推動器，培養(yǎng)液貯罐中的培養(yǎng)液被輸送到可監(jiān)控生物反應(yīng)器中，經(jīng)生物反應(yīng)器 調(diào)控后，培養(yǎng)液具攜了最適細(xì)胞生長的特征，包括最適的溶氧濃度、溶二氧化碳濃度、溫度、 酸堿度等，進(jìn)入中央細(xì)胞培養(yǎng)倉進(jìn)行連續(xù)灌注細(xì)胞培養(yǎng)；根據(jù)實(shí)際細(xì)胞生長等情況，培養(yǎng)液 灌注流速在細(xì)胞培養(yǎng)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控和即時(shí)調(diào)節(jié)。記錄細(xì)胞生長各項(xiàng)生化指標(biāo)。第三步， 在細(xì)胞生長初始階段，可適當(dāng)調(diào)小一號流體控速推動器和二號流體控速推動器速度，在細(xì) 胞擴(kuò)增平臺期，將一號流體控速推動器和二號流體控速推動器調(diào)節(jié)至理想轉(zhuǎn)速；二號流體 控速推動器的輸液速度一般由細(xì)胞狀態(tài)和收獲液等情況決定；而一號流體控速推動器的輸 液速度一般通過對生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液面高低或培養(yǎng)液重量大小的監(jiān)控而自動調(diào)節(jié)。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域 的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)灌注生物反應(yīng)器及培養(yǎng)瓶/袋制備干細(xì)胞的系統(tǒng)，其特征在于，包括培養(yǎng) 液貯罐/袋、可監(jiān)控生物反應(yīng)器、中央細(xì)胞培養(yǎng)倉、廢液收獲容器、生化指標(biāo)探測頭組、在線 監(jiān)控系統(tǒng)、包括一號流體控速推動器和二號流體控速推動器的若干流體控速推動器和經(jīng)由 流體控速推動器控速的管道體系，培養(yǎng)液貯罐/袋通過可控速管道體系經(jīng)一號流體控速推 動器與可監(jiān)控生物反應(yīng)器連接，可監(jiān)控生物反應(yīng)器通過控速管道體系經(jīng)二號流體控速推動 器與中央細(xì)胞培養(yǎng)倉連接，中央細(xì)胞培養(yǎng)倉出口通過可控速管道體系連接廢液收獲容器； 或者可監(jiān)控生物反應(yīng)器通過控速管道體系先直接與中央細(xì)胞培養(yǎng)倉連接，再經(jīng)二號流體控 速推動器連接廢液收獲容器；生化指標(biāo)探測頭組連接在線監(jiān)控系統(tǒng)，所有裝置間的連接都 是通過可控速管道體系連接，在線監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控細(xì)胞生長各項(xiàng)生化指標(biāo)，以控制培養(yǎng)液灌 注流速在細(xì)胞培養(yǎng)過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控和即時(shí)調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，生化指標(biāo)探測頭組包括設(shè)置在生物反應(yīng)器 的生物反應(yīng)器理生化指標(biāo)探測頭組。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，生化指標(biāo)探測頭組分別包括設(shè)置在中央 細(xì)胞培養(yǎng)倉入倉處的中央細(xì)胞培養(yǎng)倉入倉理生化指標(biāo)探測頭組和設(shè)置在在中央細(xì)胞培養(yǎng) 倉出倉處的中央細(xì)胞培養(yǎng)倉出倉理生化指標(biāo)探測頭組。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述培養(yǎng)液貯罐/袋用以盛放供細(xì)胞培養(yǎng)用 的無菌培養(yǎng)液，其可包括密封無菌的各式罐、瓶/袋系統(tǒng)，其出口與可控速管道體系密封無 菌連接。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述培養(yǎng)液貯罐/袋、廢液收獲液容器為不 可縮癟變形的罐或瓶系統(tǒng)，其罐或瓶體上必須具有通過無菌濾膜過濾器連通大氣的氣孔。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可監(jiān)控生物反應(yīng)器是普通商用具在一 定的自動監(jiān)控功能的生物反應(yīng)器也可以是各種特制或自制的生物反應(yīng)器，其可根據(jù)需要在 無菌條件下更換不同儲液接口，以使不同液流進(jìn)入本培養(yǎng)系統(tǒng)；其一般可裝載插入反應(yīng)器 內(nèi)部培養(yǎng)液的多個(gè)理生化指標(biāo)探測頭，可以具備監(jiān)控反應(yīng)器內(nèi)包括培養(yǎng)液面高低或培養(yǎng)液 重量大小、取樣檢測、攪拌混合培養(yǎng)液、控制培養(yǎng)液酸堿度、溶氧濃度、溫度在內(nèi)的各項(xiàng)指 標(biāo)；并具有氣體輸入通道。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中央細(xì)胞培養(yǎng)倉為密封無菌系統(tǒng)，上游 和下游分別具有進(jìn)出通道，并具有適合細(xì)胞生長的各種結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)細(xì)胞的各種功能。
8.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可控速管道體系由細(xì)胞培養(yǎng)硅膠管或 其他適合細(xì)胞培養(yǎng)用管以及流體控速推動器組成本體，并且任何兩子裝置之間管道體系本 體上都帶普通滑動控速夾或普通控速閥門，滑動控速夾或控速閥門位于裝置出口處，連接 中央細(xì)胞培養(yǎng)倉的出口和入口的可控速管道體系可以串聯(lián)理生化指標(biāo)探測頭倉，供入倉探 測頭組和出倉探測頭組連入，以檢控流入中央細(xì)胞培養(yǎng)倉和流出培養(yǎng)倉的培養(yǎng)液混合物的 理生化指標(biāo)。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，一號流體控速推動器和二號流體控速推動 器、可控速管道體系中滑動控速夾、普通控速閥門分別連接在線監(jiān)控系統(tǒng)。
10.一種連續(xù)灌注生物反應(yīng)器及培養(yǎng)瓶/袋系統(tǒng)制備干細(xì)胞的方法，其特征在于包括 以下操作方法第一步，連接裝置，滅菌，采用無菌培養(yǎng)液或無菌PBS緩沖液循環(huán)一定時(shí)段；在工作時(shí)，接種細(xì)胞，細(xì)胞接種后根據(jù)細(xì)胞情況，靜止培養(yǎng)預(yù)先設(shè)定的時(shí)段；第二步，開始連續(xù)灌注培養(yǎng)液時(shí)，開啟培養(yǎng)液貯罐出口管道開關(guān)和可監(jiān)控生物反應(yīng)器 出口管道開關(guān)，調(diào)節(jié)控制裝置以啟動2個(gè)流體控速推動器，培養(yǎng)液貯罐中的培養(yǎng)液被輸送 到可監(jiān)控生物反應(yīng)器中，經(jīng)生物反應(yīng)器調(diào)控后，培養(yǎng)液具有預(yù)先設(shè)定的最適細(xì)胞生長的特 征，包括最適的溶氧濃度、溶二氧化碳濃度、溫度、酸堿度在內(nèi)的各種指標(biāo)，則進(jìn)入中央細(xì)胞 培養(yǎng)倉進(jìn)行連續(xù)灌注細(xì)胞培養(yǎng)；并根據(jù)實(shí)際細(xì)胞生長情況，培養(yǎng)液灌注流速在細(xì)胞培養(yǎng)過 程中實(shí)時(shí)監(jiān)控和即時(shí)調(diào)節(jié)，另記錄細(xì)胞生長各項(xiàng)生化指標(biāo)。第三步，在細(xì)胞生長初始階段，可調(diào)小一號流體控速推動器和二號流體控速推動器速 度，在細(xì)胞擴(kuò)增平臺期，將一號流體控速推動器和二號流體控速推動器調(diào)節(jié)至理想轉(zhuǎn)速；二 號流體控速推動器的輸液速度一般由細(xì)胞狀態(tài)和收獲液情況決定；而一號流體控速推動器 的輸液速度一般通過對生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液面高低或培養(yǎng)液重量大小的監(jiān)控而自動調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的連續(xù)灌注生物反應(yīng)器及培養(yǎng)瓶/袋系統(tǒng)制備干細(xì)胞的裝置，包括培養(yǎng)液貯罐/袋、可監(jiān)控生物反應(yīng)器、中央細(xì)胞培養(yǎng)倉、廢液/收獲液收集容器、理生化指標(biāo)探測頭組、在線監(jiān)控系統(tǒng)、以及無菌濾膜過濾器，其間用流體控速無菌推動器控速的管道體系連接而成。其連接關(guān)系為培養(yǎng)液貯罐或袋通過可控速管道體系與可監(jiān)控生物反應(yīng)器連接，可監(jiān)控生物反應(yīng)器通過控速管道體系與中央細(xì)胞培養(yǎng)倉進(jìn)口連接，中央細(xì)胞培養(yǎng)倉出口通過可控速管道體系連接廢液/收獲液收集容器?？杀O(jiān)控生物反應(yīng)器通過反應(yīng)器理生化指標(biāo)探測頭組連接在線監(jiān)控系統(tǒng)，在線監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)又分別與中央細(xì)胞培養(yǎng)倉進(jìn)、出倉理生化指標(biāo)探測頭組相連。
文檔編號C12N5/0775GK102071137SQ200910199070
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者李巍巍, 鄭琛, 齊瀚實(shí) 申請人:上海坤巨科技發(fā)展有限公司