離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器，包括整體呈U型結構的主體，其升液部一側還設有進液口，降液部的底部位置設有細胞收獲口；升液部在位于主體的底部位置上還設有氣噴頭；降液部從上至下設有密封漏斗和螺旋管，密封漏斗頂部與主體的降液部的內(nèi)壁貼合密封，密封漏斗的底部連接在螺旋管的入口處，螺旋管的底部處還連接重力沉降管，重力沉降管另外一側連接廢液收集器。本實用新型的生物反應器內(nèi)的與螺旋管底相連的重力沉降管內(nèi)就會實現(xiàn)細胞與培養(yǎng)液的分離，將該螺旋管附加到反應器上后可以明顯提高細胞截留的效率，從而實現(xiàn)植物細胞連續(xù)灌注培養(yǎng)，進而提高植物細胞培養(yǎng)的效率。
【專利說明】
離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及植物細胞培養(yǎng)方法和培養(yǎng)適應的生物反應器技術領域，特別是涉及離心沉降式離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器。
【背景技術】
[0002]植物天然產(chǎn)物的開發(fā)一直是人們研究的熱點，利用生物反應器進行植物離體組織培養(yǎng)不僅可以生產(chǎn)許多具有重要價值的次級代謝產(chǎn)物，而且可以緩解野生資源的過度采挖。然而，植物細胞在培養(yǎng)過程中產(chǎn)生的中間次生代謝產(chǎn)物在培養(yǎng)液中積累會抑制產(chǎn)物的進一步合成。植物細胞連續(xù)灌注培養(yǎng)可以將細胞釋放到培養(yǎng)基里面的物質(zhì)不斷帶到反應器外面，有效解決了細胞褐變和產(chǎn)物反饋抑制的問題。與分批培養(yǎng)相比，植物細胞連續(xù)培養(yǎng)有很大的優(yōu)勢，然而，植物細胞連續(xù)灌注培養(yǎng)過程中細胞與培養(yǎng)液的分離效率成為限制該技術進一步發(fā)展的主要因素。目前用于植物細胞連續(xù)培養(yǎng)的反器類型主要有:膜過濾反應器和重力沉降反應器等。膜過濾易發(fā)生堵塞，所以主要用于動物細胞;重力沉降效率太低不能大規(guī)模推廣應用。
[0003]目前，授權公告號為CN200710044223.8，名稱為藥用植物組織細胞連續(xù)灌注培養(yǎng)氣升式生物反應器系統(tǒng)的中國專利，已經(jīng)公開了一種生物技術領域的藥用植物組織細胞連續(xù)灌注培養(yǎng)氣升式生物反應器系統(tǒng)，其包括:儲液瓶、反應器主體、重力沉降裝置、廢液瓶、組織/器官連續(xù)收獲裝置、雙聯(lián)取樣瓶、液栗、氧探頭、PH探頭、在線監(jiān)測系統(tǒng)、電腦。儲液瓶、液栗、反應器主體、重力沉裝置、廢液瓶通過硅膠管依次相連。氧探頭、PH探頭通過在線監(jiān)測系統(tǒng)與電腦相連。本實用新型具有反應器系統(tǒng)可用于各種不同組織、細胞和器官的培養(yǎng)，節(jié)約了成本，避免了對植物組織細胞造成的損傷等優(yōu)點，應用于藥用植物組織、細胞和器官懸浮培養(yǎng)。
[0004]但是上述生物反應器的植物細胞截獲率不是很高，會造成一定的浪費，由于植物細胞本身獲取就比較困難，成本相對偏高。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供了，離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器，其目的在于采用外循環(huán)式反應器，在其下降區(qū)設有一個螺旋管和重力沉降管，隨著培養(yǎng)液在反應器內(nèi)部循環(huán)，細胞在螺旋管中進行離心式轉(zhuǎn)動并沉降到螺旋管底部，所以與螺旋管底相連的重力沉降管內(nèi)就會實現(xiàn)細胞與培養(yǎng)液的分離。將該螺旋管附加到反應器上后可以明顯提高細胞截留的效率，從而實現(xiàn)植物細胞連續(xù)灌注培養(yǎng)，進而提高植物細胞培養(yǎng)的效率，縮短其培養(yǎng)周期。
[0006]本實用新型所采用的技術方案是:離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器，包括整體呈U型結構的主體，主體包括升液部和降液部，升液部和降液部其對應的底部和頂部位置分別聯(lián)通;升液部一側還設有進液口，降液部的底部位置設有細胞收獲口 ；升液部在位于主體的底部位置上還設有氣噴頭，氣噴頭噴出向上的氣流，進而驅(qū)動升液部內(nèi)的培養(yǎng)液升起;降液部從上至下設有密封漏斗和螺旋管，密封漏斗頂部與主體的降液部的內(nèi)壁貼合密封，密封漏斗的底部連接在螺旋管的入口處。本實用新型的生物反應器采用外循環(huán)式反應器，在其下降區(qū)設有一個螺旋管，隨著培養(yǎng)液在反應器內(nèi)部循環(huán)，細胞在螺旋管中進行離心式轉(zhuǎn)動并沉降到螺旋管底部，所以螺旋管就會實現(xiàn)細胞與培養(yǎng)液的分離。將該螺旋管附加到反應器上后可以明顯提高細胞截留的效率，從而實現(xiàn)植物細胞連續(xù)灌注培養(yǎng)，進而提高植物細胞培養(yǎng)的效率，縮短其培養(yǎng)周期。
[0007]進一步地，螺旋管還連接有重力沉降管，并且螺旋管的底部與重力沉降管的底部相連，重力沉降管的頂部為廢液出口，保證重力沉降發(fā)生在離心沉降之后。
[0008]進一步地，重力沉降管的直徑小于螺旋管的直徑，并且重力沉降管的直徑按比例不能小于主體的降液部直徑的1/3。
[0009]進一步地，螺旋管的底部為喇叭狀出口，便于細胞沉降反應器底部。
[0010]進一步地，密封漏斗與降液部內(nèi)壁之間還設有密封圈，提高密封漏斗與降液部內(nèi)壁的密封程度，保證培養(yǎng)液能夠完全從密封漏斗的漏嘴部分進入至螺旋管內(nèi)。
[0011 ]進一步地，主體的頂部位置還設有空氣過濾器，過濾空氣中的大顆粒物污染物，防止污染培養(yǎng)液，同時又能保證培養(yǎng)液能夠呼吸到足夠的空氣。
[0012]進一步地，氣噴頭的外部連接氣栗，其氣噴頭內(nèi)部還設有玻璃濾芯。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型的生物反應器采用外循環(huán)式反應器，在其下降區(qū)設有一個螺旋管，隨著培養(yǎng)液在反應器內(nèi)部循環(huán)，細胞在螺旋管中進行離心式轉(zhuǎn)動并沉降到螺旋管底部，所以螺旋管就會實現(xiàn)細胞與培養(yǎng)液的分離。將該螺旋管附加到反應器上后可以明顯提高細胞截留的效率，從而實現(xiàn)植物細胞連續(xù)灌注培養(yǎng)，進而提高植物細胞培養(yǎng)的效率。
【附圖說明】
[0014]圖1為離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器的一個實施例的結構示意圖；
[0015]其中:1-進液口，2-升液部，3-氣噴頭;4-細胞收獲口，5-螺旋管，51-入口，52-底部;6-密封漏斗，7-重力沉降管，8-空氣過濾器，9-主體，10-降液部，11-氣栗，12-培養(yǎng)液，13-廢液出口，14-密封圈。
【具體實施方式】
[0016]為了加深對本實用新型的理解，下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不對本實用新型的保護范圍構成限定。
[0017]實施例1
[0018]如圖1所示，離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器，包括整體呈U型結構的主體9，主體9包括升液部2和降液部10，升液部2和降液部10其對應的底部和頂部位置分別聯(lián)通;升液部2—側還設有進液口 I，降液部10的底部位置設有細胞收獲口 4;升液部2在位于主體9的底部位置上還設有氣噴頭3，氣噴頭3噴出向上的氣流，進而驅(qū)動升液部2內(nèi)的培養(yǎng)液12升起;降液部10從上至下設有密封漏斗6和螺旋管5，密封漏斗6頂部與主體9的降液部10的內(nèi)壁貼合密封，密封漏斗6的底部連接在螺旋管5的入口 51處。本實用新型的生物反應器采用外循環(huán)式反應器，在其下降區(qū)設有一個螺旋管，隨著培養(yǎng)液在反應器內(nèi)部循環(huán)，細胞在螺旋管中進行離心式轉(zhuǎn)動并沉降到螺旋管底部，所以螺旋管就會實現(xiàn)細胞與培養(yǎng)液的分離。將該螺旋管附加到反應器上后可以明顯提高細胞截留的效率，從而實現(xiàn)植物細胞連續(xù)灌注培養(yǎng)，進而提高植物細胞培養(yǎng)的效率，降低了其培養(yǎng)成本。
[0019]在上述實施例中，螺旋管5還連接有重力沉降管7，并且螺旋管5的底部52與重力沉降管7的底部相連，重力沉降管7的頂部為廢液出口 13，保證重力沉降發(fā)生在離心沉降之后。重力沉降管7的直徑小于螺旋管5的直徑，并且重力沉降管7的直徑按比例不能小于主體9的降液部1直徑的I/3。
[0020]在上述實施例中，螺旋管5的底部52為喇叭狀出口，便于細胞沉降反應器底部。
[0021]在上述實施例中，密封漏斗6與降液部10內(nèi)壁之間還設有密封圈14，提高密封漏斗與降液部內(nèi)壁的密封程度，保證培養(yǎng)液能夠完全從密封漏斗的漏嘴部分進入至螺旋管內(nèi)。
[0022]在上述實施例中，主體9的頂部位置還設有空氣過濾器8，過濾空氣中的大顆粒物污染物，防止污染培養(yǎng)液。
[0023]在上述實施例中，氣噴頭3的外部連接氣栗11，其氣噴頭3內(nèi)部還設有玻璃濾芯。在上述實施例中，氣噴頭3的外部可以與氣栗11連接，氣噴頭3內(nèi)部還設有玻璃濾芯，并且當玻璃濾芯的直徑為180μπι時形成的氣泡直徑小，均勻分布，有效地減少了氣泡破裂時對植物細胞的損傷。
[0024]實施例2
[0025]使用生物反應器對細胞進行連續(xù)培養(yǎng)的方法，包括如下步驟:采用培養(yǎng)液為添加NAA和IAA的MS培養(yǎng)基對植物細胞置入U型離心沉降式生物反應器內(nèi)進行培養(yǎng)，保持氣噴頭內(nèi)出來的通氣速率為200-300vvm，培養(yǎng)溫度為20-30 °C，培養(yǎng)25-35天。
[0026]在上述實施例中，反應器包括整體呈U型結構的主體9，主體9包括升液部2和降液部10，升液部2和降液部10其對應的底部和頂部位置分別聯(lián)通;升液部2—側還設有進液口I，降液部10的底部位置設有細胞收獲口 4;升液部2在位于主體9的底部位置上還設有氣噴頭3，氣噴頭3噴出向上的氣流，進而驅(qū)動升液部2內(nèi)的培養(yǎng)液12升起;降液部10從上至下設有密封漏斗6和螺旋管5，密封漏斗6頂部與主體9的降液部10的內(nèi)壁貼合密封，密封漏斗6的底部連接在螺旋管5的入口 51處，螺旋管5的底部52處還連接重力沉降管7，螺旋管5的底部52為喇叭口朝下的喇叭形狀。
[0027]在上述實施例中，進液口I的灌注植物細胞的灌注速率比為10%，灌注速率比為每天流進去的體積占占體積的百分比，其單位為V/V。
[0028]在上述實施例中，主體9的頂部位置還設有空氣過濾器8。
[0029]在上述實施例中，用培養(yǎng)液為添加NAA和IAA的MS培養(yǎng)基對植物細胞置入U型離心沉降式生物反應器內(nèi)進行培養(yǎng)，保持氣噴頭內(nèi)出來的通氣速率為260vvm，培養(yǎng)溫度為25°C，培養(yǎng)29天。本實用新型的生物反應器采用外循環(huán)式反應器，在其下降區(qū)設有一個螺旋管和重力沉降管，隨著培養(yǎng)液在反應器內(nèi)部循環(huán)，細胞在螺旋管中進行離心式轉(zhuǎn)動并沉降到螺旋管底部，所以與螺旋管底相連的重力沉降管內(nèi)就會實現(xiàn)細胞與培養(yǎng)液的分離。將該螺旋管附加到反應器上后可以明顯提高細胞截留的效率，從而實現(xiàn)植物細胞連續(xù)灌注培養(yǎng)，進而提高植物細胞培養(yǎng)的效率。
[0030]實施例3
[0031]本實施例使用的裝置如圖1所示。通過本實施例對甘草細胞進行了連續(xù)培養(yǎng)，起始接種密度為5g(干重)/ L，培養(yǎng)液為添加NAA和IAA的MS培養(yǎng)基，通氣速率為300vvm，培養(yǎng)溫度為25 °C。同時以甘草細胞為材料對該反應器的截效率和kLa進行了測定。結果表明，在適合于植物細胞生長的條件下(通氣速率為0.3vvm，灌注速率為10%)，細胞截留效率達到100%，體積溶氧系數(shù)kLa為5.0，27天后細胞最大生物量達14.0 g/ L，高于分批培養(yǎng)時最大生物量12.0 g/ L。本實用新型所涉及的裝置非常適合于植物細胞連續(xù)培養(yǎng)，可大規(guī)模推廣應用。
[0032]本實用新型的實施例公布的是較佳的實施例，但并不局限于此，本領域的普通技術人員，極易根據(jù)上述實施例，領會本實用新型的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本實用新型的精神，都在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器，其特征在于:包括整體呈U型結構的主體(9)，所述主體(9)包括升液部(2)和降液部(10)，所述升液部(2)和降液部(10)其對應的底部和頂部位置分別聯(lián)通;所述升液部(2)—側還設有進液口(1)，所述降液部(10)的底部位置設有細胞收獲口(4); 所述升液部(2)在位于主體(9)的底部位置上還設有氣噴頭(3)，所述氣噴頭(3)噴出向上的氣流，進而驅(qū)動升液部(2)內(nèi)的培養(yǎng)液(12)升起； 所述降液部(10)從上至下設有密封漏斗(6)和螺旋管(5)，所述密封漏斗(6)頂部與主體(9 )的降液部(1 )的內(nèi)壁貼合密封，所述密封漏斗(6 )的底部連接在螺旋管(5 )的入口(51)處。2.根據(jù)權利要求1所述的離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器，其特征在于:所述螺旋管(5)還連接有重力沉降管(7)，并且所述螺旋管(5)的底部(52)與重力沉降管(7)的底部相連，所述重力沉降管(7)的頂部為廢液出口(13)，保證重力沉降發(fā)生在離心沉降之后。3.根據(jù)權利要求2所述的離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器，其特征在于:所述重力沉降管(7)的直徑小于螺旋管(5)的直徑，并且所述重力沉降管(7)的直徑按比例不能小于主體(9)的降液部(10)直徑的1/3。4.根據(jù)權利要求2所述的離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器，其特征在于:所述螺旋管(5)的底部(52)為喇叭狀出口，便于細胞沉降反應器底部。5.根據(jù)權利要求1所述的離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器，其特征在于:所述密封漏斗(6 )與降液部(1 )內(nèi)壁之間還設有密封圈(14 )。6.根據(jù)權利要求1所述的離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器，其特征在于:所述主體(9)的頂部位置還設有空氣過濾器(8)。7.根據(jù)權利要求1所述的離心沉降式植物細胞連續(xù)培養(yǎng)用生物反應器，其特征在于:所述氣噴頭(3)的外部連接氣栗(11)，其氣噴頭(3)內(nèi)部還設有玻璃濾芯。
【文檔編號】C12M1/04GK205501326SQ201620209653
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】唐寧, 陳全戰(zhàn), 張邊江
【申請人】南京曉莊學院