細胞培養方法以及進行該方法的設備技術

包括具有頂蓋(19)的培養容器(2)的細胞培養設備(1)，其中，第一區(3)用于將基本不含細胞的培養基在內部轉移到第二細胞培養區(5)，第三區(4)和第四區(6)用于轉移基本不含細胞的培養基。第三區(4)位于第二區(5)之內和第一區(4)之外，而第四區(6)是所述第二區(5)之外的區域。所有區域由培養基連通。該設備還包括能夠使培養基循環從底部到頂部通過培養區(5)的培養基循環裝置。

【技術實現步驟摘要】
細胞培養方法以及進行該方法的設備本申請是2006. 10. 03提交的CN 200680044141. 7，題為“細胞培養方法以及進行該方法的設備”的分案申請。本專利技術涉及通過包括以下部件的設備培養細胞-具有頂蓋頂蓋的培養容器，其中設置有至少一個第一區和至少一個第二區，所述第一區是基本不含任何細胞的培養基的轉移區，而所述第二區是細胞培養區，所述第一區位于第二區內部，-使培養基循環通過培養區的循環培養基的裝置，所述培養區包括底壁和頂壁，各壁具有能夠轉移基本不含細胞的培養基的開口。 這種培養設備是已知的，例如可從專利US 5 501 971中得知，該專利描述了一種培養容器，其中在內部培養基轉移管道之外設置有培養區。細胞被置于外部培養區內，其類型為含有載體的籃子，培養基通過該培養區從頂部向底部流動。然后從培養區底部回收培養基，培養基在培養基循環設備的作用下通過上述管道進入培養容器頂部，然后再通過培養區。專利US 5 507 971描述了一些替代方案，但培養基總是從頂部到底部通過培養區。這種設備的一個缺點是，它不適用于所有類型的細胞培養。實際上，這種設備僅設計用于在固定床或緊密填充床的微載體上培養細胞，絕對不適合懸浮液或流化床中的微載體上培養細胞。實際上，在專利US 5 501 971的設備中，不含載體或微載體的懸浮液中的細胞或非固定載體上的細胞有在重力作用下沉降并聚集在培養區底部的趨勢，并且，由于培養基從上到下流經該培養區，更加重了這種細胞聚集在培養區底部。因此，細胞層層堆疊并相互接觸，從而使細胞無法充分獲取該區域中的物。在專利US 5 501 971的反應器中，當在非固定載體或微載體上培養非常脆弱而幾乎經不起任何應力的細胞時，細胞會經受重力、培養基向下流動以及載體重量的作用，這會極大損害培養物的存活率。此外，對于專利US 5 501 971的生物反應器而言，采用懸浮培養是難以想像的，因為懸浮的細胞決不能經歷細胞和細胞接觸。實際上，如果存在這種接觸，細胞之間便會形成蛋白質鍵并聚集。這種聚集導致細胞由于缺乏氧氣和養料而死亡。本專利技術的目的是減輕現有技術的缺點，方法是獲得一種培養設備，該設備同時培養懸浮液中的細胞和載體或微載體上的依賴于貼壁的細胞，并能確保對細胞的應力最小同時防止細胞聚集在培養區底部。為解決該問題，本專利技術提供了如本文開始時提到的設備，其特征在于，該設備還包括至少一個第三區和至少一個第四區，這兩個區都是基本不含細胞的培養基轉移區，所述第三區是所述第二區之內和所述第一區之外的區域，而所述第四區是是所述第二區之外的區域，所述第三區與第一和第二區培養基連通，而所述第四區經培養基循環裝置與第二區(培養區)和第一區(培養基轉移區)培養基連通，且培養基循環裝置能夠使培養基在所述第二培養區內從底部循環到頂部。所述第四區更具體包括一定體積的由生物反應器環境大氣構成的氣體，并且還構成該培養基的氧合區。因此，從底部到頂部通過第一培養基轉移區的培養基到達第一培養基轉移區頂部并溢入與第一區培養基連通的第三區，培養基在循環裝置、重力以及連通容器效應的作用下向下流動，通過第二培養區底壁上的培養基通道開口，然后又在連通容器效應或培養基循環裝置或者這兩者的作用下向上流向培養區頂部，之后又溢入經循環裝置與第一培養基轉移區連通的第四培養基轉移區。培養基循環裝置之后又立即使培養基到達第一培養基轉移區頂部并重新開始循環。因此，得益于培養基的流動部分抵消了重力作用，培養區內的細胞便可隨培養基從底部流向頂部。流動使單獨的細胞或微載體上的細胞在培養區內更好地分散并降低了對它們的有害應力。當使用術語“載體或微載體上的細胞”時，必需理解，所述載體可以在固定或填充床內、或在流化床內。同樣，當使用術語“細胞培養物”或“細胞”時，必需理解，尤其是當提及動物細胞時，它可以指病毒產物、蛋白質或其他重組產品、細胞代謝物、組織細胞培養物(可能在三 維載體上)、干細胞或者細菌或酵母。本領域技術人員將容易理解，載體或微載體上的細胞受填充的影響小于無載體或 無微載體的懸浮液中的細胞，在固定床中尤其如此，盡管如此，技術人員仍舊容易發現培養區內這樣的流動方向對于培養物氧合和營養物分布的優勢。實際上，已經眾所周知細胞培養的關鍵步驟是培養容器的設計。培養容器的設計必需滿足無新鮮培養基無法到達或者細胞會發生聚集的死角；細胞直接與培養基接觸而非相互接觸對于它們的繁殖和/或生產代謝也是非常有利的。因此，本專利技術提供了一種適合懸浮培養物和載體或微載體上的培養物的靈活設備，該設備通過降低重力對細胞的影響并防止出現新鮮培養基無法到達或者細胞會發生聚集的死角，能夠降低對細胞施加的應力并能夠防止細胞在培養區的特定區域內聚集。此外，對于懸浮培養應用，本專利技術的設備能夠使細胞良好分散，這一方面是利用朝上的液流，另一方面是利用仍舊施加在細胞上的部分重力。術語“具有供基本不含細胞的培養基通過的開口的底壁”必需理解為是設置在培養區底部的壁，它可以設置在培養區底部或界定所述培養區的垂直壁的較低部位，且能允許培養基通過但不允許微載體或載體上甚至懸浮液中的細胞通過。類似地，“具有供基本不含細胞的培養基通過的開口的頂壁”可以是具有上述相同特征的設置在培養基頂部或界定培養區的垂直壁頂部的壁。從第一區溢入第三區的培養基可自然從第一區的壁頂部溢出，并通過這種方式到達第三區或者可經安置在第一培養基轉移區頂部或底部的開口或管道溢出。培養基以相同方式從第二區溢入第四區。有利地，培養基循環裝置由設置在所述培養設備底部的離心泵構成，包括至少一個能夠圍繞基本位于中心的旋轉軸(真實的或虛擬的)旋轉的磁力設備、至少一個培養基入口和至少一個培養基出口，所述循環裝置被設計成將培養基吸入由磁力設備旋轉形成的虹吸管并將培養基推向置于所述磁力設備外部區域內的培養基出口，所述離心泵由旋轉磁力馬達驅動，所述馬達使培養基產生循環，而不與設備外部連通，以及至少一個設計成能引導培養基通過所述出口朝容器頂部推進的導向裝置。現有常規生物反應器的一個缺點是，它們利用葉片或螺旋攪拌系統使培養容器內的培養基均質化，無法提供足夠的循環。在這種情況下，生物反應器包括具有兩片易碎機械墊片(例如由昂貴的碳化硅制成)并穿過生物反應器頂蓋頂蓋的主軸。通過生物反應器的頂蓋會造成嚴重的污染風險和明顯的坍塌風險。其他類型的生物反應器包括培養基的外部循環。培養基經蠕動泵或類似系統通過管道。顯然，這種方法盡管能部分防止直接污染但具有其他缺點。它無法適用于長期培養。實際上，這種類型的泵中使用的管道在長期培養期間容易磨損，它還涉及密封和污染的問題。上述培養基循環還導致了出現“噴泉”效應的技術難題。因此不足以使液流以非常低的壓降穿過培養區，還需要同時維持培養容器內的水平差異。實際上，將液體帶向第一培養基轉移區頂部是一個關鍵步驟，但確保培養基不過度聚集在第四區底部也是一個關鍵步驟。如果培養基聚集在第四培養區底部，溢出效應將被降低，且培養基從第一培養基轉移區到第三培養基轉移區以及然后到第二培養區和最終進入第四培養基轉移區的循環將不 是最佳的。因此，本專利技術的循環裝置將包括圍繞基本位于中心的旋轉軸旋轉的磁力設備以及培養基入口和出口。在小規模培養時，例如，磁力設備將是簡單的磁力棒，它由外本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種細胞培養設備(1)，其包括：?具有頂蓋(19)的培養容器(2)，其中設置有至少一個第一區(3)和至少一個第二區(5)，所述第一區(3)是基本不含任何細胞的培養基的轉移區，而所述第二區(5)是細胞培養區，所述第一區(3)位于第二區內部，?使培養基通過培養區(5)循環的循環培養基的裝置，所述培養區(5)包括底壁(15)和頂壁(16)，各壁(15，16)具有能夠轉移基本不含細胞的培養基的開口(17)，其特征在于，它還包含至少一個第三區(4)和至少一個第四區(6)，這兩個區都是基本不含細胞的培養基的轉移區，所述第三區(4)是所述第二區(5)之內和所述第一區(3)之外的區域，而所述第四區(6)是所述第二區(5)之外的區域，所述第三區(4)與第一(3)和第二區(5)培養基連通，而所述第四區(6)經培養基循環裝置與第二區(5)(培養區(5))和第一區(3)(培養基轉移區(3))培養基連通，其中，培養基循環裝置能夠使培養基在所述第二培養區(5)內從底部循環到頂部。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：J·A·卡斯蒂略弗南德茲，
申請(專利權)人：阿爾特萊斯股份有限公司，
類型：發明
國別省市：