CN101812405B - 多边形塑料袋摇摆细胞反应器及培养动物细胞的方法 - Google Patents

Abstract

多边形塑料袋摇摆细胞反应器及培养动物细胞的方法。面对动物细胞大规模高密度培养的要求，细胞反应器必须解决自身功能的放大和强化问题。本产品组成包括：摇床(60)，所述的摇床上连接摇摆机构，所述的摇摆机构里面安装多边形反应罐(100)，所述的多边形反应罐里面装有多边形塑料培养袋(90)，所述的多边形塑料培养袋上面具有塑料多功能盘(91)，温度探头(82)、PH探头(81)和溶氧探头(80)分别安装在所述的多功能盘上并且穿入到所述的多边形塑料培养袋里面，所述的多功能盘上具有进气口(86)、出气口(83)和进料口(88)，所述的多边形反应罐的底部具有分配锥(105)。本发明为动物细胞培养提供了优质环境。

Description

多边形塑料袋摇摆细胞反应器及培养动物细胞的方法

技术领域：

本发明涉及一种生物细胞反应器，具体涉及一种用于动物细胞培养的多边形塑料袋摇摆细胞反应器及培养动物细胞的方法。

背景技术：

目前世界生物技术制药产业发展迅猛，并已取得了巨大的成就。通过动物细胞体外培养表达和生产各类诊断和治疗用单克隆抗体，疫苗，生长因子等生物活性蛋白质具有十分广泛的市场应用前景。因此，用来大规模高密度培养动物细胞的生物细胞反应器，就成了生物技术制药产业中最重要的装备。它很大程度上决定了生物技术制药企业的产品成本，生产规模和产品种类。现有的反应器采用插入罐体内的机械搅拌方式促进液体的流动，工作中搅拌装置结构及其润滑物质经常带来的微生物污染的问题，搅拌润滑带入杂菌的情况发生率高，一旦杂菌污染，就会造成细胞死亡。为提高溶氧水平，通常都是采用液面下鼓气来实现，但不论是用混合气体或者是利用纯氧气都有其负作用，由于气泡在液体表面破裂其爆炸力可以损伤动物细胞，而纯氧量太大也可致使细胞中毒，另外在中、小体积培养时，由于传统搅拌罐的不锈钢罐体和管路，使反应器不能移动，环境要求高，加热和灭菌必须使用高压蒸汽，这就需要蒸汽源等特殊条件，从而使得反应器的通用性和方便性受到了很大的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种性能独特，原理创新的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，及其利用该反应器培养生物细胞的方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

多边形塑料袋摇摆细胞反应器，其组成包括：摇床，所述的摇床上连接摇摆机构，所述的摇摆机构里面安装多边形反应罐，所述的多边形反应罐里面装有多边形塑料培养袋，所述的多边形塑料培养袋上面具有多功能盘，温度探头、PH探头和溶氧探头分别安装在所述的多功能盘上并且穿入到所述的多边形塑料培养袋里面，所述的多功能盘上具有进气口、出气口和进料口，所述的多边形反应罐的底部具有分配锥。

所述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，所述的多边形反应罐包括下罐体和上盖，所述的下罐体与所述的上盖通过连接法兰连接，所述的下罐体的内壁上具有橡胶加热片，所述的上盖上具有上盖口，所述的多边形塑料培养袋通过位于其多功能盘上的盘卡与所述的上盖口连接。

所述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，所述的摇摆机构包括底座，所述的底座上连接十字轴机构，所述的十字轴机构连接摇摆篮，所述的摇摆篮外具有外锥板，所述的底座上连接缓冲挡圈。

所述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，所述的摇床包括电动机，所述的电动机通过传动机构连接主动偏心轴，所述的主动偏心轴上的摇动盘连接一组从动偏心轴，所述的上摇动盘通过连接立柱连接摇盘。

所述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，所述的多边形反应罐与所述的多边形塑料培养袋的边数相同，多边形为6-12边。

一种利用多边形塑料袋摇摆细胞反应器培养动物细胞的方法：

将灭菌后的多边形塑料培养袋装入多边形反应罐，充空气胀紧于多边形反应罐内壁，将多功能盘上的盘卡卡紧在反应罐的上盖口上，把反应罐放在摇摆机构的摇摆篮上紧固后，从进料口加入培养基至反应罐的工作容积之后，启动摇床，将种子细胞接种到培养袋内开始反应，培养液表面的震荡使得从进气口进入到培养袋内的混合气体与液体表面构成了气-液相混合的空间，把混合气体溶进了培养液中，也使细胞排泄的废气逸出液面，从出气口排出，当测定培养基中的养料耗尽则一个培养周期完成。

所述的利用多边形塑料袋摇摆细胞反应器培养动物细胞的方法，培养过程中出气口的压力控制在3000-5000Pa，培养温度为35-38℃，摇床转速为20-120转/分钟。

有益效果：

1.就生物细胞反应器本身而言，面对动物细胞大规模高密度培养的要求，要保证在培养的过程中对细胞的损伤减少到最小的程度，细胞在培养过程中主要的损伤来自于两个方面：一是鼓气造成的气体逸出液面的爆裂伤害细胞，另一个是机械搅拌带来的剪切力伤害细胞，本发明从根本上解决了这个问题，一方面无鼓气，另一方面也无搅拌装置，也就从根本上解决了对细胞的机械伤害，而本发明采用摇摆机构的圆周震荡和摇床的水平摆动不仅达到了很好的混合效果，也取得了更好的溶氧效果。

2.本发明采用一次性塑料培养袋，无需清洗、消毒，不会产生交叉感染，细胞接触到无菌塑料袋内壁安全、可靠，并且多边形塑料培养袋的制作工艺简单，质量容易保证，易放大。

3.在多边形反应罐的底部设计了分配锥，有效防止了在摇摆的过程中细胞在反应罐底部结堆造成的细胞死亡。多边形反应罐的强度高，给培养袋强有力的支撑、保护和定位。

4.本发明采用多边形塑料培养袋，工作时培养液和细胞处在一个相对密闭的环境，和外界隔绝，不易被污染，适用于GMP生产要求。

5.本发明通过提供一个无菌的环境，同时控制适宜的温度和脉冲压力，使得本发明的培养环境和细胞在动物体内的生长环境相近似，非常适合细胞的生长。本发明产品工作中培养液偏心转动的同时随着摇床的摇头倾覆摆动，所有的细胞都在运动中，能够得到充分的营养，保持在生命体征环境中生存，使得细胞顺利的成活和生长。

附图说明：

附图1是本发明向右摇摆时的结构示意图。

附图2是本发明向左摇摆时的结构示意图。

附图3是本发明的俯视图。

附图4是本发明的多边形反应罐的主视图。

附图5是本发明的多边形反应罐的俯视图。

附图6是本发明的多边形塑料培养袋的主视图。

附图7是本发明的多边形塑料培养袋的俯视图。

具体实施方式：

实施例1：

多边形塑料袋摇摆细胞反应器，其组成包括：摇床60，所述的摇床上连接摇摆机构，所述的摇摆机构里面安装多边形反应罐100，所述的多边形反应罐里面装有多边形塑料培养袋90，所述的多边形塑料培养袋上面具有塑料多功能盘91，温度探头82、PH探头81和溶氧探头80分别安装在所述的多功能盘上并且穿入到所述的多边形塑料培养袋里面，所述的多功能盘上具有进气口86、出气口83和进料口88，所述的多边形反应罐的底部具有分配锥105。分配锥用于防止在摇摆的过程中细胞在反应罐底部结堆从而造成的细胞死亡。

实施例2：

上述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，所述的多边形反应罐包括下罐体和上盖101，所述的下罐体与所述的上盖通过连接法106兰连接，所述的下罐体的内壁上具有橡胶加热片109，所述的上盖上具有上盖口108，所述的多边形塑料培养袋通过位于其多功能盘上的盘卡96与所述的上盖口连接。

实施例3：

上述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，所述的摇摆机构包括底座110，所述的底座上连接十字轴机构112，所述的十字轴机构连接摇摆篮114，所述的摇摆篮外具有外锥板113，所述的底座上连接缓冲挡圈111。在摇摆过程中，外锥板由缓冲挡圈支撑有减震的作用，减少冲击和振动使摇摆运动平稳可靠。

实施例4：

上述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，所述的摇床包括电动机52，所述的电动机的动力输出轴上安装小皮带轮57，所述的小皮带轮通过皮带连接大皮带轮51，所述的大皮带轮安装在主动偏心轴上54，所述的主动偏心轴连接上摇动盘53，所述的上摇动盘连接一组从动偏心轴50，所述的上摇动盘通过连接立柱59连接摇盘58。摇床工作时电机带动小皮带轮，小皮带轮带动大皮带轮转动，大皮带轮带动主动偏心轴转动，主动偏心轴带动上摇动盘偏心转动，在本实施例中，上摇动盘带动四个从动偏心轴一起转动，同时上摇动盘把转动通过立柱传给摇盘，摇盘连接摇摆机构底座，从而就直接带动摇摆机构和多边形反应罐做偏心转动，也就使得整个系统做偏心转动。这样结构的摇床运动平稳，并具有较大的纵向承载力。

实施例5：

所述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，所述的多边形反应罐与所述的多边形塑料培养袋的边数相同，多边形为6-12边。例如为六边形或者八边形或者十边形或者十二边形。

实施例6：

一种利用多边形塑料袋摇摆细胞反应器培养动物细胞的方法：

将灭菌后的多边形塑料培养袋装入多边形反应罐，充空气胀紧于多边形反应罐内壁，将多功能盘上的盘卡卡紧在反应罐的上盖口上，把反应罐放在摇摆机构的摇摆篮上用螺栓紧固，从进料口加入培养基至反应罐的工作容积之后，启动摇床，将种子细胞接种到培养袋内，摇摆机构和反应罐整体随着摇床做偏心转动的同时，做以十字轴机构中心线为中心的以水平线为基准的上下摆动，多边形塑料培养袋里的培养液做圆周震荡运动的同时也做水平摆动，形成综合的摇摆运动，培养液表面的震荡使得从进气口进入到培养袋内的混合气体与液体表面构成了气-液相混合的空间，把混合气体溶进了培养液中，也使细胞排泄的废气逸出液面，从出气口排出，这样给细胞提供溶解氧，在运动中，培养液的混合运动也给细胞提供了营养物质，当测定培养基中的养料耗尽时则培养完成。

实施例7：

上述的利用多边形塑料袋摇摆细胞反应器培养动物细胞的方法：培养过程中出气口的压力控制在3000-5000Pa，培养温度为35-38℃，摇床转速为20-120转/分钟。

Claims (1)

1.一种多边形塑料袋摇摆细胞反应器，其组成包括：摇床，其特征是：所述的摇床上连接摇摆机构，所述的摇摆机构里面安装多边形反应罐，所述的多边形反应罐里面装有多边形塑料培养袋，所述的多边形塑料培养袋上面具有多功能盘，温度探头、pH探头和溶氧探头分别安装在所述的多功能盘上并且穿入到所述的多边形塑料培养袋里面，所述的多功能盘上具有进气口、出气口和进料口，所述的多边形反应罐的底部具有分配锥。

    2．根据权利要求l所述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，其特征是：所述的多边形反应罐包括下罐体和上盖，所述的下罐体与所述的上盖通过连接法兰连接，所述的下罐体的内壁上具有橡胶加热片，所述的上盖上具有上盖口，所述的多边形塑料培养袋通过位于其多功能盘上的盘卡与所述的上盖口连接。

   3．根据权利要求l或2所述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，其特征是：所述的摇摆机构包括底座，所述的底座上连接十字轴机构，所述的十字轴机构连接摇摆篮，所述的摇摆篮外具有外锥板，所述的底座上连接缓冲挡圈。

 4．根据权利要求l或2所述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，其特征是：所述的摇床包括电动机，所述的电动机通过传动机构连接主动偏心轴，所述的主动偏心轴上的摇动盘连接一组从动偏心轴，所述的摇动盘通过连接立柱连接摇盘。

 5．根据权利要求3所述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，其特征是：所述的摇床包括电动机，所述的电动机通过传动机构连接主动偏心轴，所述的主动偏心轴上的摇动盘连接一组从动偏心轴，所述的摇动盘通过连接立柱连接摇盘。  

 6．根据权利要求l或2或5所述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，其特征是：所述的多边形反应罐与所述的多边形塑料培养袋的边数相同，多边形为6--12边。

   7．根据权利要求3所述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，其特征是：所述的多边形反应罐与所述的多边形塑料培养袋的边数相同，多边形为6--12边。

 8．根据权利要求4所述的多边形塑料袋摇摆细胞反应器，其特征是：所述的多边形反应罐与所述的多边形塑料培养袋的边数相同，多边形为6--12边。

  9．一种利用多边形塑料袋摇摆细胞反应器培养动物细胞的方法：其特征是：

 将灭菌后的多边形塑料培养袋装入多边形反应罐，充空气胀紧于多边形反应罐内壁，将多功能盘上的盘卡卡紧在反应罐的上盖口上，把反应罐放在摇摆机构的摇摆篮上紧固后，从进料口加入培养基至反应罐的工作容积之后，启动摇床，将种子细胞接种到培养袋内开始反应，培养液表面的震荡使得从进气口进入到培养袋内的混合气体与液体表面构成了气一液相混合的空间，把混合气体溶进了培养液中，也使细胞排泄的废气逸出液面，从出气口排出，当测定培养基中的养料耗尽则一个培养周期完成。

10．根据权利要求9所述的利用多边形塑料袋摇摆细胞反应器培养动物细胞的方法：其特征是：培养过程中出气口的压力控制在3000—5000Pa，培养温度为35—38℃，摇床转速为20—120转／分钟。

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