專利名稱:用于細(xì)胞培養(yǎng)模塊的供應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說(shuō)明書涉及用于培養(yǎng)細(xì)胞的裝置或方法。
技術(shù)背景
背景技術(shù)部分中的解釋說(shuō)明不是允許在任何國(guó)家將本部分所討論的任何內(nèi) 容弓間作為現(xiàn)有技械所屬技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員的公知常識(shí)的一部分。
已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一些細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，該細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)以某種方式提供以為細(xì)胞 培養(yǎng)物提供營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基，并且從細(xì)胞培養(yǎng)物中清除新陳代謝的廢物。在一些系 統(tǒng)中，細(xì)胞被支持在生物反應(yīng)器內(nèi)的空心塑料纖維上。探討細(xì)胞培養(yǎng)的文獻(xiàn)包
括如下(l) Sauer, I. M.等The Slide Reactor(2001); Mllis,丄M.等Initial experience with the modified extracorporeal liver-assist device for patients with Mminant hepatic failure: system modifications and clinical impact.『ram/7/朋toto" 74: 173546; (2002);禾口， (4) Gloeckner, H.等New miniaturized hollow fiber bioreactor for in vivo like cell culture, cell expansion and production of cell-derived products.說(shuō)otec/ww/17: 828-31 (2001)。
PCT公開(kāi)號(hào)WO 2004/024303A2和相關(guān)的美國(guó)公開(kāi)號(hào)2006/0014274A1公開(kāi) 了一個(gè)具有外殼的纖維盒，這個(gè)外殼M31兩個(gè)相同的底面和至少一個(gè)圓周表面 來(lái)確定并且在內(nèi)部具有至少一個(gè)空腔。至少一層纖維配置在外殼內(nèi)部，其基本 上平行于外殼的至少一個(gè)中心面，其中纖維的末端被牢固地固定到外殼內(nèi)部。 所述至少一個(gè)空腔中的第一個(gè)空腔限定出外部隔間，該外部隔間從外部包圍纖 維。所述至少一個(gè)中心面與夕卜側(cè)隔層內(nèi)的底面不相交。纖維被排列成U形或者 基本上相互平行并皿端位于外殼的內(nèi)部。外殼具有至少一個(gè)用于供應(yīng)和/或移 除流體的開(kāi)口。 PCT公開(kāi)號(hào)WO 2004/024303A2和美國(guó)公開(kāi)號(hào)2006/0014274在 此作為參考而全文引用。
發(fā)明內(nèi)容
以下的概述旨在向讀者介紹本發(fā)明而不是限定任何發(fā)明。發(fā)明可以是如下 所述的或在本文件其它部分描述的體元件或操作步驟的組合或子組合。本文 件所保護(hù)的本發(fā)明描述于權(quán)禾腰求書中。發(fā)明人不會(huì)撤回^^棄他們的僅僅在 本說(shuō)明書中公開(kāi)的任何發(fā)明的權(quán)利，盡管沒(méi)有在權(quán)利要求
書中描述這樣其它的 發(fā)明。
發(fā)明人己經(jīng)注意到現(xiàn)有技術(shù)的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)包括運(yùn)送軟管、泵、閥門、
連接機(jī)構(gòu)和其它用于ii^營(yíng)養(yǎng)物穿過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)域的元件的復(fù)雜布置。這樣就
妨礙了細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)，特別是妨礙了例如為實(shí)現(xiàn)并行生產(chǎn)以提高 產(chǎn)量，為了藥物篩選鵬此希望的其它應(yīng)用目的同時(shí)培養(yǎng)多個(gè)培養(yǎng)物的具有多 個(gè)同樣培養(yǎng)區(qū)域的系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)對(duì)空間的需求也可能很大。
在此描述的一個(gè)裝置中，多個(gè)營(yíng)養(yǎng)物運(yùn)送元件或廢物iiil元件被設(shè)置在一 個(gè)平的皿板上或內(nèi)部，或者在其想象中的外圍的內(nèi)部，所述平的iiit板也被 稱為營(yíng)養(yǎng)物皿板。皿板是多個(gè)元件的組裝件，包括實(shí)心體和其它部件，以 適于幫助向細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)域或模塊中,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或?qū)U物從其中運(yùn)送出。皿 板在以下意義上是平的，即它的一套元件位于一個(gè)正負(fù)2cm范圍內(nèi)的虛平面內(nèi)。 錢板的想象中的外圍指的是三維體的外圍，例如一個(gè)平行六面體包括錢 板。所述的與一套皿元件相關(guān)的iS^板仍然可以是平的，并且具有一些元件 位于皿板想象中的外圍的內(nèi)部，盡管具有附著于,板上并且延伸出了想象 中的外圍的其它元件。這樣的裝置可以減少現(xiàn)有技術(shù)養(yǎng)分皿系統(tǒng)的一個(gè)或多 個(gè)不足，或者至少為現(xiàn)有技術(shù)的養(yǎng)分繊系統(tǒng)或生物反應(yīng)器提供一種有用的選 擇。
本說(shuō)明書還描述了一種裝置，所述裝置包括一種或多種元件，所述元件至 少部分地由剛性實(shí)心體形成或與其連接，被布置用于向一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)模 塊供應(yīng)、移除或再循環(huán)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一種或多種應(yīng)用。所述一個(gè)或多個(gè)養(yǎng)分皿 元件可以包括運(yùn)送導(dǎo)管、閥門、止回閥、連接著裝有新鮮培養(yǎng)基的容器或裝有 廢物的容器的連接機(jī)構(gòu)、泵、連接細(xì)胞培養(yǎng)模塊或整體細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)域的連接機(jī) 構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)。運(yùn)送導(dǎo)管可以至少部分由該實(shí)心體的表面形成。運(yùn)送導(dǎo)管 可以是營(yíng)養(yǎng)物供應(yīng)通道或營(yíng)養(yǎng)物再循環(huán)通道或二者的一部分。閥門、泵或連接 機(jī)構(gòu)可以連接到該實(shí)心體上。閥門可以包括運(yùn)送導(dǎo)管的一部分，所述導(dǎo)管至少部分地由柔性體形成，該柔性體可以向運(yùn)送導(dǎo)管的所述部分中移動(dòng)以防止或抑 制流動(dòng)。泵可以包括遠(yuǎn)逸導(dǎo)管的一部分，該導(dǎo)管至少部分地由位于兩個(gè)閥門或
止回閥之間的柔性體組成。將柔性體偏轉(zhuǎn)Aiii^導(dǎo)管部分內(nèi)致使皿導(dǎo)管部分 內(nèi)的流體通過(guò)一個(gè)閥門移出運(yùn)送導(dǎo)管部分，并且釋放柔性體致使流體M其它 閥門流Ait送導(dǎo)管部分。作為閥門或泵一部分的遠(yuǎn)送導(dǎo)管的多個(gè)部分可以包括 柔性軟管部段。皿導(dǎo)管可具有硅樹(shù)脂表面。
，可j&t也還包括取樣連接機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換器、傳感^l支架、計(jì)量器、熱敏元 件或氣體處理元件中的一種或多種。傳感器可被定位從而不接觸營(yíng)養(yǎng)液。連接 器可以是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的或常用的連接器，以利于將任意的細(xì)胞培養(yǎng)模塊集成 到養(yǎng)分皿板上。裝置可以由可消毒的原料例如塑料制成。這就使得^S被用 作易處理的iiit系統(tǒng)，如果相應(yīng)的細(xì)胞培養(yǎng)?！姥胧强刹鹦兜幕蛘咭彩且滋幚淼摹?也可以使用金屬、玻璃、陶瓷或其它的材料。裝置可能適用于以下，并且方法 可以包括使用用于以下的裝置，即把養(yǎng)分皿至模塊，該?！姥牒谢蚺囵B(yǎng)原生 動(dòng)物、細(xì)菌、酵母、真菌、植物或脊椎動(dòng)物例如哺乳動(dòng)物的細(xì)胞。該體可以
與WO 2004/024303A2中的細(xì)胞±咅養(yǎng)?！姥牖蚱渌缈梢允枪苄蔚?、平的、矩 形的、星形的或其它形狀的細(xì)胞培養(yǎng)模塊組合使用。
本說(shuō)明書還描述了一種方法，所述包括提供上文所述的裝置并且例如通過(guò) 移動(dòng)該裝置的柔性體而使用該裝置，以灌注、再循環(huán)或這兩種操作方式的組合 織養(yǎng)fflM胞培養(yǎng)模塊。
將結(jié)合以下附圖對(duì)所述裝置和方法的實(shí)例進(jìn)行描述。
圖1A示出了養(yǎng)分錢板和可拆卸的細(xì)胞培養(yǎng)模塊的簡(jiǎn)圖。
圖1B示出了適于與圖1A中的養(yǎng)分ii^板一起使用的可拆卸細(xì)胞培養(yǎng)模塊。
圖2示出了一種養(yǎng)分皿板，該養(yǎng)分皿板具有其它過(guò)程監(jiān)控或控制元件 的實(shí)例。
圖3示出了一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)垂JJl疊在一起的養(yǎng)分i^板、營(yíng) 養(yǎng)液容器、廢物容器、敦閥門單元和、鵬控制柜內(nèi)的控制單元。
圖4示出了旨培養(yǎng)期內(nèi)營(yíng)養(yǎng)液中的葡萄糖濃度以及該營(yíng)養(yǎng)液的進(jìn)料速率。 圖5是經(jīng)細(xì)胞固定后細(xì)胞培養(yǎng)?！姥?0 u m厚度切片內(nèi)的放大40倍的細(xì)胞相片，圖中示出中空纖維膜(大的圓圈顯示了纖維壁和內(nèi)腔)以，蘇木精-四溴 熒光素染色的細(xì)胞組織。
圖6是另一敦閥門單元上的另一繊板的相片。
圖7是圖6所示相片的一部分的放大圖。 圖8是圖7和8中所示的生物反應(yīng)器的相應(yīng)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下要描述的各種^s或方法提供了每項(xiàng)請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明的具體實(shí)施方式
的實(shí)例。以下所述的具體實(shí)施方式
沒(méi)有限制任何請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明并且任何請(qǐng)求 保護(hù)的發(fā)明可能包括以下沒(méi)有描述的方法或裝置。請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明并不限于， 具有如下所述任一裝置或方法的所有特征或與如下所述裝置的多個(gè)^^f有特征 相同的裝置或方法。也有可能，如下所述的^g或方法不是任何戶;n青求保護(hù)的 發(fā)明的具體實(shí)施方式
。申請(qǐng)人、發(fā)明人和所有人保留沒(méi)有在該文件中要求的、 如下所述的裝置或方法內(nèi)公開(kāi)的任何發(fā)明的所有權(quán)利，并且不向公眾放棄、棄 權(quán)^獻(xiàn)在該文件中公開(kāi)的這樣未要求的任何發(fā)明。
參見(jiàn)圖1A，生物反應(yīng)器10包括養(yǎng)分雖板12和細(xì)胞培養(yǎng)模塊7。細(xì)胞培 養(yǎng)模塊7被插A^胞培養(yǎng)模l央連接機(jī)構(gòu)6內(nèi)，并且可i^t也可從中移除。細(xì)胞±咅 養(yǎng)模i央連接機(jī)構(gòu)6可以是在實(shí)心體9內(nèi)加工出的孔，任選地用配件(未示出) 插入其中。細(xì)胞培養(yǎng)模塊7的一個(gè)實(shí)例更詳細(xì)ife^圖1B中。如圖中所示，細(xì) 胞培養(yǎng)模塊7具有可移除的蓋，它將另外圍起外部隔間16和部分內(nèi)部隔間15。 內(nèi)部隔間15還包括中空纖維膜12的內(nèi)腔。中空纖維膜12的壁和灌注化合物13 以及基座11和蓋(未示出)將內(nèi)部隔間15與外部隔間16分開(kāi)。細(xì)胞可以生長(zhǎng) 在膜12上或者要不然生長(zhǎng)在第二隔間16內(nèi)?？梢酝ㄟ^(guò)第一隔間15和膜12的 壁向細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)物。特別地，營(yíng)養(yǎng)液育,多輸入供給口 17,進(jìn)入第一隔間15的 第一Mit 19部分，穿過(guò)膜12的內(nèi)腔,aA第一隔間15的第ZJI道20部分并且 ffiil廢物口18排出。當(dāng)fflil該M進(jìn)行流動(dòng)時(shí)， 一些養(yǎng)分例如碳7jC化^tl或者 氣體，經(jīng)過(guò)膜12的壁被第二隔間16內(nèi)的細(xì)胞消耗掉。細(xì)胞釋放的一些廢物從 第二隔間內(nèi)流出穿過(guò)膜12的壁并被營(yíng)養(yǎng)液帶走。通過(guò)將供給口 17和廢物口 18 插崩胞培養(yǎng)模±央連接機(jī)構(gòu)6內(nèi)使細(xì)胞培養(yǎng)模塊7連接到養(yǎng)分繊板12。供給 口 17和廢物口 18可以被粘接到連接機(jī)構(gòu)6內(nèi)以持久連接，或者iMJ!A^其 它裝配可移動(dòng)地密封在一起?？蛇x地，細(xì)胞培養(yǎng)模塊7可以具Wfi助端口21，以允許不鄉(xiāng)S1膜12的壁而向第二隔間16添加m中除去物質(zhì)。輔助端口 21能 被用于，例如提取細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物、分泌物、病毒、蛋白質(zhì)或低OT量物質(zhì)。 因而生物反應(yīng)器10育,被用于多種應(yīng)用，包括例如生長(zhǎng)高密度細(xì)胞培養(yǎng)物、測(cè)
試或篩選細(xì)胞培養(yǎng)物對(duì)各種物質(zhì)的反應(yīng)，或者收獲細(xì)胞制造的產(chǎn)物。
養(yǎng)分繊板12的實(shí)心體9可用一張剛性材料制造，例如硬塑料，厚度范圍 例如3 mm-10 mm。實(shí)心體9可以通過(guò)切割這張材料至選定的寬度和長(zhǎng)度來(lái)制 造，例如在3cm-15cm范圍內(nèi)?？梢栽诎宀膬?nèi)鉆出、切害U、研磨或其它方法制 造開(kāi)口 22。 iiiliiM2可以通過(guò)鉆入實(shí)心體9的邊緣來(lái)制造。管塞24可根據(jù)需 要被插AiiM道2以關(guān)閉ffl31鉆孔方法制造的部分孔，但不需關(guān)閉iiiait 2。流動(dòng)通道內(nèi)穿過(guò)開(kāi)口22的破裂被運(yùn)送管3跨過(guò)，例如柔性管滑過(guò)被插入到 iiiait2與開(kāi)口22邊界相交處的配件，圖中未示出。itiai!2和皿管3 一起形成導(dǎo)管或通道補(bǔ)足如下所述的流動(dòng)通道。在期望氧轉(zhuǎn)移進(jìn)Alffl胞的情況 下，運(yùn)送管3可以由硅樹(shù)脂制造，或者當(dāng)不期望氧轉(zhuǎn)移而^供以養(yǎng)皿料或其 它時(shí)其由其它材料制成。通過(guò)養(yǎng)分連接件1，將養(yǎng)分供應(yīng)，與養(yǎng)分皿板12 連接，該連接件可以包括一個(gè)配件，其lfeSAiii^M2內(nèi)或剛性體9內(nèi)的一 個(gè)較大孔內(nèi)。廢液可以通過(guò)廢液連接件24離開(kāi)繊板12，該連接件可以按所述 的養(yǎng)分連接件1制造。可以從取樣閥8提取樣品，該取樣閥可以包括，例如真 正的閥門、帶有可移動(dòng)帽的開(kāi)口、或者自密封隔板。
養(yǎng)分皿板12提供了兩條基本的流動(dòng)Mo第一流動(dòng)M起始于養(yǎng)分連接 件1并且之后經(jīng)由含有廢物養(yǎng)分的區(qū)域，例如細(xì)胞培養(yǎng)模塊7的第一隔間15或 齡細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)域或者如下所述的第二流動(dòng)鵬的部分，終止于廢物連接件24。 第二流動(dòng)鵬以環(huán)鄉(xiāng)過(guò)養(yǎng)分繊板12，絲一細(xì)胞培養(yǎng)模士央連接機(jī)構(gòu)6至唭 它，然后艦細(xì)胞培養(yǎng)模土央7的第一隔間15回至U第一細(xì)胞培養(yǎng)模塊連接機(jī)構(gòu)6， 或者M(jìn)31涉及整個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)域的相i!M道。當(dāng)養(yǎng)分流經(jīng)第二流動(dòng)通道時(shí)，連 接至養(yǎng)分連接件1的連接機(jī)構(gòu)可以保持開(kāi)放以便養(yǎng)分育,流入來(lái)替換細(xì)胞消耗 的養(yǎng)分。在這兩個(gè)流動(dòng)鵬間，新鮮的營(yíng)養(yǎng)液育,從營(yíng)麵流至膜12，舊的營(yíng) 養(yǎng)液育^多流出至廢物容器或者排出，或者營(yíng)養(yǎng)液育的多ffi31膜12 ^f盾環(huán)。更進(jìn)一 步地，生物反應(yīng)器10育,被循環(huán)i艇轉(zhuǎn)，例如在流過(guò)第一流動(dòng)通道一段時(shí)肌 然后流過(guò)第二流動(dòng)通道一段時(shí)期重復(fù)循環(huán)。通過(guò)這些流動(dòng)通道的控制和動(dòng)力可 以如下文所述被提供。某些^^有M^管3的一部分可以是夾緊閥體4的一部分。夾緊閥體4與 夾緊單元(參見(jiàn)圖3的元件46)的夾緊驢(參見(jiàn)圖3的元件44) 一起工作。 夾緊^S可操作地夾緊皿管3，以便完全或部分地關(guān)閉它的內(nèi)孔并且阻止或禁 止養(yǎng)分流動(dòng)并因此提供一個(gè)閥門。夾緊裝置可以有致動(dòng)器，例如電磁線圈或者 氣壓或液壓活塞，其可移向錢管3另一偵贖心體的固定或可動(dòng)表面。兩個(gè)或 更多養(yǎng)分皿板12可以彼此堆疊，并且?jiàn)A緊裝置的操作部分可以貫穿該堆疊的 開(kāi)口 22，以便夾緊機(jī)可以同時(shí)地夾緊該兩個(gè)-#多養(yǎng)分皿板的運(yùn)送管3。例 如，當(dāng)繊管3aii關(guān)閉并且錢管3b (并且可i^Jftii^管3aii)打開(kāi)時(shí)，提供 了第二流動(dòng)通道。當(dāng)皿管3b關(guān)閉并且皿管3a打開(kāi)時(shí)，提供了第一流動(dòng)通 道。經(jīng)由第一流動(dòng)鵬的流動(dòng)還可以M31以下方式提供，當(dāng)作為如下所述泵25 的可操作部分皿管3c夾緊時(shí)，皿管3ai和3b關(guān)閉并且運(yùn)送管3aii打開(kāi)，當(dāng) 皿管3c保持夾緊時(shí)關(guān)閉運(yùn)送管3aii并且打開(kāi)運(yùn)送管3ai和3b，然后松開(kāi)皿 管3c。根據(jù)那些操作，運(yùn)送管3ai和3b被同時(shí)操作并且可以ilil如下進(jìn)一步描 述的一個(gè)夾緊裝置44啟動(dòng)。
養(yǎng)分繊板12具有泵25，其包括一對(duì)插A^連接到iimit2的止回閥5 ， 該igitil道2通向開(kāi)口 22的對(duì)面一側(cè)。該止回閥5 m^f過(guò)開(kāi)口 22的iiit管 3c而連接在一起，并且提供了部分夾緊閥體4。然而，因?yàn)樵撝够亻y5，夾緊運(yùn) 送管3c減少了ig^管內(nèi)的體積，并且將營(yíng)養(yǎng)流體推向其中一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)模i央連 接件6。當(dāng)運(yùn)送管3c松開(kāi)時(shí)，或不夾緊時(shí)，它禾,它的彈性壁回到它們的無(wú)壓 力狀態(tài)，來(lái)咴復(fù)到它的完整體積。這樣從另一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)模±央連接機(jī)構(gòu)6 分連接件1汲取養(yǎng)分，這取決于皿管3a或3b中哪一個(gè)是打開(kāi)的。如^ii^ 管3a是打開(kāi)的并且運(yùn)送管3b是關(guān)閉的，夾緊運(yùn)送管3c促使?fàn)I養(yǎng)液涼ai第一流 動(dòng)通道。如^送管3a是被關(guān)閉的并且igit管3b是打開(kāi)的，夾緊iii^管3a促 使?fàn)I養(yǎng)液循環(huán)通過(guò)第二流動(dòng)通道。當(dāng)使流體移動(dòng)穿ii^個(gè)流動(dòng)通道時(shí)，運(yùn)送管 3b或其它錢管的部分，可以暫時(shí)膨脹吸收大量艦夾緊錢管3c轉(zhuǎn)移的營(yíng)養(yǎng) 液。生物反應(yīng)器10也可以M流動(dòng)M間的交替進(jìn)行操作。例如，當(dāng)?shù)谝涣鲃?dòng) M打開(kāi)以排出含有廢物的舊營(yíng)養(yǎng)液并且攝取新鮮營(yíng)養(yǎng)液時(shí)運(yùn)送管3c可被夾緊 一次或多次。此后，運(yùn)送管3c可被夾緊一次或多次來(lái)再循環(huán)營(yíng)養(yǎng)液。然后重復(fù) 上述兩步以便在營(yíng)養(yǎng)液再生和營(yíng)養(yǎng)液兩盾環(huán)間來(lái)回循環(huán)。例如， 一次循環(huán)可以 包括重復(fù)夾緊iii^管3c —次來(lái)再生養(yǎng)分，隨后夾緊皿管3c 2-10次以再循環(huán)該營(yíng)養(yǎng)液?？蛇x地，附加的止回閥可以插入養(yǎng)分連接件1以允許營(yíng)養(yǎng) /但不會(huì)從養(yǎng)分連銜牛1中排出。然后錢管3ai和3b可以保持打開(kāi)同時(shí)錢管3aii 被夾緊但是仍然保持稍微打開(kāi)。在這個(gè)構(gòu)造中，夾緊iSit管3c促^^續(xù)的再循 環(huán)，但是帶有連續(xù)地廢細(xì)敏和飾羊營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)料。止回閥5可以任i^i也用其它 閥門替代，例如夾緊閥，以便模仿夾緊閥4的動(dòng)作來(lái)操作。圖2示出了第二生物反應(yīng)器100。第二生物反應(yīng)器100包括圖1A所示的生 物反應(yīng)器IO的部件。然而，為了方法的實(shí)施、監(jiān)控或調(diào)控，第二生物反應(yīng)器100 還具有各種可選的附加部件。氣體處理元件3是由高it^t才料例如硅樹(shù)脂制成 的管的一部分。纟鵬元件31可以加熱或冷卻該細(xì)胞培養(yǎng)模塊7。 SJt傳繊34 被插入到與iiMit 2相交的實(shí)心體9媳內(nèi)鉆出的孔中。纟破傳感器34測(cè)量 營(yíng)養(yǎng)液鵬并且可以與調(diào)控或反饋回路內(nèi)的纟驢元件31相連。 一個(gè)或更多個(gè)光 學(xué)傳感器5可lfcl入到實(shí)心體9 ii^鉆出的孔中，以便靠近但不流體連接到運(yùn) iHffl道2 。光學(xué)傳感器35可以包括pH值敏感傳感器36或溶解氧含量敏感傳感 器°圖3示出了組裝好的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)111，該細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)具有一塊或多塊堆 疊的養(yǎng)分錢板12。養(yǎng)分雖板12平行地連接到養(yǎng)分容器2和廢物容器43。 夾緊裝置44位于養(yǎng)分iiit板之上以便肖,夾緊該養(yǎng)分皿板12的運(yùn)送管3，從 而提供如圖1的相關(guān)描述的閥門操作和皿。夾緊^S44屬于夾緊單元46的 一部分或連接于夾緊單元46上，其能動(dòng)或驅(qū)動(dòng)夾緊裝置44。夾緊單元46ffi31 控制單元47進(jìn)fiH周控?？刂茊卧?7也可以與圖2所示的各種傳感器、計(jì)量器 或轉(zhuǎn)換器相連，或與連接到養(yǎng)分繊板12或者監(jiān)控元件的其它傳麟或控制器 連接，如連接到或與容器42、 43串連的流量或容量計(jì)量器?？刂茊卧?7可以 是可編程邏輯控制器(PLC)，例如"C"控單元。系統(tǒng)lll可iMM立于受控環(huán)境 室8內(nèi)。在生物反應(yīng)器應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例中，根據(jù)國(guó)際公開(kāi)號(hào)W0 2004 / 024303 A2的 細(xì)胞i咅養(yǎng)模塊，具有0.5 ml的細(xì)胞培養(yǎng)空間，該空間ffl31中空纖維膜和連接機(jī) 構(gòu)供應(yīng)養(yǎng)分用于在細(xì)胞培養(yǎng)空間內(nèi)接種細(xì)胞。該?！姥氡患傻狡降乃芰橡B(yǎng)分運(yùn) 送板內(nèi)。該細(xì)胞培養(yǎng)模塊的養(yǎng)分和廢物的供應(yīng)和去除通過(guò)將該模i央集成Aii^ 板內(nèi)的方式提供。通過(guò)已集成到iiit板內(nèi)的隔板肖,進(jìn)行取樣。整個(gè)系統(tǒng)用Y 射線進(jìn)行滅菌。細(xì)胞培養(yǎng)空間用中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞系進(jìn)行接種。利用營(yíng)養(yǎng)液皿板培養(yǎng)細(xì)胞，其中具有市場(chǎng)上可買到的細(xì)胞培養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基的容器，向其中添加0.02%的人血清蛋白，將其與該營(yíng)養(yǎng)液ii^板的入口相連，并且其中用于廢物營(yíng)養(yǎng)液的廢物收集容器與該皿板的出口相連。該培養(yǎng)物模塊的細(xì)胞培養(yǎng)室具有總細(xì)胞計(jì)數(shù)為4.51 E6、 75.6%的壽命比率的細(xì)胞，在其中接種后進(jìn)行培養(yǎng)。包括泵 齒閥門單元的生物反應(yīng)器被置于AX氣候室內(nèi)，特別是在 鵬為37X:并且5% C02的COz培養(yǎng)箱內(nèi)。*工作日] 1集成至1」皿板內(nèi)的隔板抽取循環(huán)營(yíng)養(yǎng)液 的樣品。檢測(cè)相關(guān)的葡萄糖值，并且根據(jù)葡萄糖的消耗量調(diào)節(jié)進(jìn)料速率以確保 向培養(yǎng)物模塊內(nèi)的細(xì)胞供應(yīng)適量的葡萄糖。培養(yǎng)進(jìn)行30天以上的時(shí)期。隨后， 細(xì)胞用戊二醛固定并且^A合成樹(shù)脂內(nèi)。此時(shí)，細(xì)胞團(tuán)的增加能夠用肉眼以及 葡萄糖消耗檢測(cè)到。在細(xì)胞培養(yǎng)模塊的出口處供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)液內(nèi)的葡萄糖濃度以及 30天培養(yǎng)期內(nèi)^H1程的進(jìn)料速率如圖4所示。在整個(gè)期間，培養(yǎng)細(xì)胞不斷地消耗葡萄糖。細(xì)胞培養(yǎng)模塊內(nèi)細(xì)胞的狀態(tài)可 能受過(guò)程控制方式影響，例如進(jìn)料速率和葡萄糖濃度。經(jīng)過(guò)第一個(gè)三分之一培 養(yǎng)期后細(xì)胞的積累量清楚可見(jiàn)。器官如組織能夠ffl31該細(xì)胞培養(yǎng)模塊的透明塑 膠蓋被發(fā)覺(jué)。用中空纖維膜點(diǎn)綴的細(xì)胞在培養(yǎng)模塊內(nèi)的排列示于圖5。剖面中葡 萄糖消耗和細(xì)胞的密集排列證明了平的養(yǎng)分錢板能夠完成生物反應(yīng)制專送系 統(tǒng)的必要功能。特別地，皿板能夠向細(xì)胞培養(yǎng)?！姥牍?yīng)養(yǎng)分，包括例如氧或 者二氧化碳，并且從該細(xì)胞培養(yǎng)模塊釋放廢物。優(yōu)選的但任選的安裝傳感器或 者細(xì)胞培養(yǎng)模塊下游的取樣連接機(jī)構(gòu)4吏得能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)流動(dòng)營(yíng)養(yǎng)、液參數(shù)并且 因此1t測(cè)細(xì)胞的狀態(tài)。圖6和7示出了第二系統(tǒng)112，其具有第三生物反應(yīng)器120、第二夾緊體 146?？刂破饕彩堑诙到y(tǒng)112的一部分，但圖中未示出。第二系統(tǒng)112具有在 同一時(shí)間操作10個(gè)第三生物反應(yīng)器120的能力，盡管可以制造相似的系統(tǒng)控制 其它的數(shù)目，例如1和100個(gè)數(shù)目間的生物反應(yīng)器。在第二系統(tǒng)112內(nèi)，第三 生物反應(yīng)器120分散排列于柵格內(nèi)，水平地橫過(guò)第二夾緊裝置146的上表面。 對(duì)于*第三生物反應(yīng)器120，第二夾緊^S146具有三個(gè)第二夾緊件144，每 ^括水平開(kāi)槽的圓柱體，以容納皿管3并且旨夾緊件在槽內(nèi)包括電磁線 圈可操作地夾緊皿管3。第三生物反應(yīng)器120內(nèi)的開(kāi)口 22的大小和皿允許 第三生物反應(yīng)器120垂直地低于第二夾緊件44，然后在7夂平槽內(nèi)水平滑動(dòng)以定位皿管3，其彼此平行。第三生物反應(yīng)器120育,il31反向這些移動(dòng)來(lái)移除。 it擇的第三生物反應(yīng)器120育,被移除，同時(shí)用其它第三生物反應(yīng)器120繼續(xù) ±咅養(yǎng)，任淑也甚至不暫停第二夾緊件44的動(dòng)作，因?yàn)榈谌锓磻?yīng)器120的短 的水平運(yùn)動(dòng)將皿管3移出了第二夾緊件44的槽。在某些方面，第三生物反應(yīng) 器120不同于已往所描述的生物反應(yīng)器10，勵(lì)。例如，因?yàn)榈谌锓磻?yīng)器 120將是水平的排列而不是垂直地排列，不同的部件被置于實(shí)心體9的頂部，或 者從實(shí)心體9的頂部突起。特別地，運(yùn)送管3b是^ii^管3ai的上面而不是在 其旁邊。更進(jìn)一步的實(shí)例，第三生物反應(yīng)器120也具有旨細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)域107 而不是特殊的細(xì)胞培養(yǎng)模塊7。還有，一步的實(shí)例，廢物連銜牛24位于細(xì)胞 培養(yǎng)區(qū)域107的上游而不是下游。在其它方面，第三生物反應(yīng)器120像生物反 應(yīng)器10、 100并且相似的部件給出相同的附圖標(biāo)記，并且對(duì)于那些部件以上給 出的描述適用于第三生物反應(yīng)器120，但是從圖6或7或者它們的描述，任何改 進(jìn)均是明顯的。圖8提供第三生物反應(yīng)器120的相應(yīng)示意圖。第二系統(tǒng)112倉(cāng),被M成具有向第三生物反應(yīng)器120供應(yīng)的M，并集 成到夾緊裝置146內(nèi)。例如利用光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)取樣或監(jiān)視也是可能的。細(xì) 胞培養(yǎng)區(qū)域107的透明的上部允許目視監(jiān)控細(xì)胞培養(yǎng)空間并且還可以允許^ffl 機(jī)器進(jìn)行監(jiān)控。在本文件中目前要求保護(hù)的發(fā)明被描述在下面的權(quán)利要求
書中。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括多個(gè)用于在細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)液的運(yùn)送元件，該運(yùn)送元件包括連接養(yǎng)分和廢物容器的連接機(jī)構(gòu)、傳送裝置、閥門和至少一個(gè)泵，其特征在于，該運(yùn)送元件以平面方式被布置在板內(nèi)或板上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，進(jìn)一步包括以平面方式被布置在板內(nèi)或板 上的細(xì)胞培養(yǎng)模塊。
3. —種向細(xì)胞培養(yǎng)模i刺共應(yīng)養(yǎng)分的裝置，包括至少一個(gè)夾緊闊泵、皿管、 運(yùn)輸通道、止回閥、連接養(yǎng)分和廢物容器的連接機(jī)構(gòu)以及與以平面方式被布置 在板內(nèi)或板上的細(xì)胞培養(yǎng)模i央連接的連接機(jī)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求
3所述的裝置，進(jìn)一步包括用于集成任意細(xì)胞培養(yǎng)模塊的 通用連接機(jī)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求
3或4所述的裝置，進(jìn)一步的特征在于，該板在夾緊閥泵 的區(qū)域包括開(kāi)口。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，該板還包括取樣 連接機(jī)構(gòu)、集成轉(zhuǎn)換器、傳感器支架或皿計(jì)中的一種或多種。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步的特征在于，該板還包 括熱敏元件或氣體處理元件。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)所,裝置，進(jìn)一步的特征在于，皿管能 夠被用作軟管夾緊閥。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步的特征在于，所^M^ 元件的布置允許單向流過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)模塊。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述皿元件的 布置允許養(yǎng)分再循環(huán)通，胞培養(yǎng)模塊。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述夾緊閥和夾 緊閥泵的操控允許實(shí)現(xiàn)再循環(huán)和/或單向流動(dòng)的組合。
12. 根據(jù)前述禾又利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述iiit板能夠 與魁也或多個(gè)堆疊一起地置于夾緊閥泵致動(dòng)器上。
13. 根據(jù)前述t又利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括過(guò)程控制元件。
14. 根據(jù)前述禾又利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括過(guò)程管理元件。
15. 根據(jù)前述豐又利要求中任一項(xiàng)所述的，，其特征在于，所有元件均由可 Y消毒的材料進(jìn)fi^隨。
16. 根據(jù)前述權(quán)禾腰求中任一項(xiàng)所述的體，其特征在于，所述養(yǎng)分錢板 還育,納鵬的細(xì)胞培養(yǎng)模塊。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述細(xì)胞培養(yǎng)模 塊是根據(jù)WO 2004 / 024303 A2所述的中空纖維盒。
18. 根據(jù)前述權(quán)禾腰求中任一項(xiàng)所述的錢的應(yīng)用，用于向高密度細(xì)胞培養(yǎng) 物供應(yīng)養(yǎng)分。
19. 根據(jù)前述權(quán)禾腰求中任一項(xiàng)所述的體的應(yīng)用，用于自動(dòng)平行測(cè)試培養(yǎng)組織s^物質(zhì)的反應(yīng)。
20. 根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)所述的裝置的應(yīng)用，用于自動(dòng)并行生成和回 收細(xì)胞產(chǎn)物、部分、組分或分泌物、病毒、蛋白質(zhì)或低舒量物質(zhì)。
21. 根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括夾緊閥致動(dòng)器。
22. 根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括用于夾緊閥致動(dòng)器 的控制器。
23. 根據(jù)前述權(quán)禾腰求中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括養(yǎng)分容器。
24. 根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括廢物容器。
25. —種裝置，包括剛性實(shí)心體以及剛性實(shí)心體表面和多個(gè)柔性體的柔性表 面限定的導(dǎo)管、止回閥和連接件，該導(dǎo)管確定了養(yǎng)分連接件和廢物連接件間的 一個(gè)或多個(gè)第一流動(dòng)通道以及從細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)域的一端或從一個(gè)連接件至細(xì)胞培 養(yǎng)區(qū)域的另一端或連接件的第二流動(dòng)M。
26. 權(quán)利要求
25所述的裝置，其中至少一個(gè)柔性體可以產(chǎn)生娜以關(guān)閉導(dǎo)管。
27. 權(quán)利要求
25或26所述的體，進(jìn)一步包括泵，所述泵包括位于柔性體 上游和下游的閥門，所,性體可產(chǎn)生變形以減少兩閥門間導(dǎo)管的內(nèi)部容積。
28. —種在根據(jù)權(quán)利要求
26所述的裝置中的錢營(yíng)養(yǎng)液的方法，包括提供止回閥用于上游和下游閥并且交替地變形和松開(kāi)中間柔性體。
29. 根據(jù)權(quán)利要求
25所述的，，配置有兩^t流動(dòng)M，以至于使一個(gè)或 多個(gè)彈性體變形可以打開(kāi)一個(gè)流動(dòng)通道同時(shí)關(guān)閉另一個(gè)流動(dòng)M。
30. 根據(jù)權(quán)利要求
25或29所述的裝置，其中第一流動(dòng)M的一部^S括導(dǎo)管一部分，其也是第二流動(dòng)通道的一部分。
31. 根據(jù)權(quán)利要求
25至30中任一項(xiàng)所述的裝置，包括夾緊閥或夾緊閥泵， 所述夾緊閥或夾緊閥泵基本上位于包括實(shí)心體在內(nèi)的平面元件的厚度內(nèi)。
32. —種隔板，包括根據(jù)權(quán)利要求
25至31中任一項(xiàng)所述的裝置以及致動(dòng)器、 控制器、養(yǎng)分供應(yīng)裝置^^物容器中的一種或多種。
33. —種方法或裝置，具有從本文件所描述的所有元件和成套步驟中選擇出 來(lái)的任意一種或多種元件或步驟。
專利摘要
用于向細(xì)胞培養(yǎng)模塊供應(yīng)養(yǎng)分的裝置，該裝置在平板內(nèi)或平板上配置有通道、泵和閥門。所述閥門可以是通過(guò)變形導(dǎo)管的彈性部分而操作的夾緊閥，并且所述泵可以是夾緊閥泵。所述通道可以至少部分通過(guò)該板來(lái)確定。所述泵、通道和閥門可以被定位于該板的厚度內(nèi)。根據(jù)灌注操作、再循環(huán)操作和/或這兩種操作方式的組合，該裝置可用于向細(xì)胞培養(yǎng)模塊供應(yīng)養(yǎng)分。
文檔編號(hào)C12M1/00GKCN101321856SQ200680015818
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2006年5月8日
發(fā)明者L·J·珀塞爾, R·呂寧, S·多林, U·克勞斯 申請(qǐng)人:薩克松尼亞生物科技有限責(zé)任公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan