CN108676716A - 一种3d结构细胞培养载体及生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D结构细胞培养载体及生物反应器，所述载体：包含至少两层无纺布和至少一层支架，每层所述支架上部和下部分别对应与一层所述无纺布焊接固定，所述无纺布为连续型无纺布结构或间断型无纺布结构。所述反应器：由罐体、罐盖、支柱水夹套以及置于罐体的若干3D结构细胞培养载体、导流装置及磁力搅拌装置组成，罐体通过支柱水夹套稳固，通过导流装置及磁力搅拌装置进行液体导流，并为细胞传质传氧。本发明载体的优点是：比表面积大，传质传氧效果佳，细胞生长密度大；本发明反应器的优点是：导流效果高，各成分混合效率高，提高了载体的装载量，便于细胞放大培养和工艺放大。
Description
技术领域
本发明涉及细胞培养技术领域，具体的说是涉及一种3D结构细胞培养载体及生物反应器
背景技术
细胞培养是生物工程技术研究中的一个必不可少的过程。细胞类型是根据是否附于支持物上生长的特性，分为贴附型和悬浮型。只依赖贴附在支持物表面才能生长的细胞叫做贴附型细胞；而不贴附在支持物上生长的细胞叫做悬浮型细胞。大多数动物细胞都有贴壁生长的习惯，因此进行离体培养时，通常用需要为其生长提供支持物，这个支持物即指本领域技术人员常说的细胞培养载体，目前国内的细胞培养载体常见的有为直径2～11mm颗粒载体、多孔球载体或者片状纤维载体。在进行细胞培养时，载体间的间隙通常较小且不均匀，容易造成细胞溶液循环的通道部分堵塞，造成传质、传氧及传温效果差；其次，当细胞生长到一定密度时，这些细胞载体的支撑强度通常不够，容易造成载体在培养容器底部堆积，也会造成传质、传氧及传温效果差。虽然国外有采用支撑骨架，满足支撑强度的片状纤维细胞载体，但目前只有平面结构，而且无效表面积相对较多，降低了有效空间内的比表面积。
目前进行细胞培养的生物反应器，主要分为流化床生物反应器和固定床生物反应器。其中，固定床生物反应器是通过在一个固定容器中间装填细胞培养载体及导流装置，利用液体使细胞培养载体处于悬浮运动状态，利用导流装置使气体与液体相反应为细胞传质传氧的反应器；流化床生物反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器；
现有的导流装置通常由上平板、下平板及连接上下平板的导流筒组成，然后通过在上平板及下平板开设通气孔让细胞培养液能在导流筒内来回流动，实现为装填在容器内的细胞培养载体上细胞提供氧气或营养；但是这种导流装置容易使细胞载体及细胞从上平板的通气孔进入到导流筒，容易堵塞过滤网，而且采用这样导流装置，反应器内的细胞载体装载量比较少，细胞培养所能达到的密度较小，细胞培养工艺放大较困难，而且还不便于细胞培养载体进出罐体内部，进而不能准确的检测到罐内细胞的真实生长状态，也不能进行载体取样，不能对细胞罐内载体中细胞进行消化扩大培养。同时在进行液体流动时，过滤截流面积小，使得液体交换效率低，不便于各成分的充分混合。
另外，现有固定床生物反应还存如下问题：(1)气体在管路中行程较短，未充分利用气-液的相向运动，来增加气体的溶解度，气体在液体内的溶解度相对较差；(2)细胞在载体中活动空间小，溶液成分均一性较差；(3)营养供给效果较差；(4)细胞生长的状态较差，产量低；(5)搅拌桨会对细胞造成比较大的直接剪切伤害；(5)对罐体加热时，加热部分与细胞有直接接触的部分，容易使温度过高而灼伤细胞，造成细胞死亡，对细胞培养极为不利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3D结构细胞培养载体及生物反应器，用于以解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种3D结构细胞培养载体，包含3D结构载体本体，所述3D结构载体本体包含至少两层无纺布和至少一层支架，每层所述支架上部和下部分别对应与一层所述无纺布焊接固定，所述的每层无纺布为连续型无纺布结构或间断型无纺布结构。
进一步，当每个所述3D结构载体本体对应的每层无纺布为连续型无纺布结构时，其对应的每层支架为瓦楞纸状或者网格状中的任意一种；
当每个所述3D结构载体本体对应的每层无纺布为间断型无纺布结构时，其对应的每层支架均呈网格状，且其中的每层无纺布由两片呈V型焊接的无纺布片组成或者由多个等间隔设置且呈V型焊接的小无纺布片组成。
进一步，当所述支架为瓦楞纸状时，所述支架采用与所述无纺布相同的材质制成、且为医用级无纺布材质；
当所述支架为网格状时，所述支架采用医用级塑料材料制成。
进一步，每层所述无纺布厚度为0.1mm～100mm，每层所述支架厚度为0.1mm～100mm。
进一步，所述3D结构载体本体的横截面形状为圆形、椭圆形或多边形中的任意一种；
当所述3D结构载体本体的横截面形状为圆形时，所述3D结构载体本体的直径为1mm～10m，高度为1mm～10m；
当所述3D结构载体本体的截面形状为椭圆形时，所述3D结构载体本体的长轴尺寸为1mm～10m，短轴尺寸为0.9mm～9.9mm，高度为1mm～10m；
当所述3D结构载体本体的截面形状为多边形时，所述3D结构载体本体的边长为1mm～10m，高度为1mm～10m。
进一步，当所述3D结构载体本体的横截面面积大于1962.5mm2且3D结构载体本体上对应的每层无纺布均为连续型无纺布结构时，在所述3D结构载体本体上还开设有若干个贯通于其上下表面的通气孔，且所述通气孔的直径为1mm～5cm。
一种生物反应器，包含有罐体及置于所述罐体内的若干上述3D结构载体本体；
还包含有垂直设置于所述罐体内的导流装置，所述导流装置活动支承在所述罐体内；
还包含有设置在所述罐体内底部且位于所述导流装置下部的磁力搅拌装置，所述磁力搅拌装置通过焊接固定在所述罐体的内底壁上，并通过设置在罐体外部的磁力发生器带动其运行；
还包含有设置在所述罐体顶部的罐盖，所述罐盖与所述罐体顶部密封连接；
还包含有设置在所述罐体外底部的支柱水夹套，所述支柱水夹套与所述罐体外底部嵌套连接。
在上述生物反应器技术方案中，在所述罐盖上还贯穿有载体取样管、废液取样管、进液管、出液管及废液排空管，所述载体取样管、废液取样管、进液管、出液管及废液排空管一端均伸入所述罐体内部，另一端均伸出所述罐体顶部。
在上述生物反应器技术方案中，所述导流装置由上部凸形挡板、中部上下双喇叭口导流筒、下部多孔挡板以及上部通气管组成，所述中部上下双喇叭口导流筒的上喇叭口及下喇叭口分别与所述上部凸形挡板及下部多孔挡板连接，且所述中部上下双喇叭口导流筒的下喇叭口还与所述磁力搅拌装置的搅拌叶相对，所述上部通气管一端伸设在中部上下双喇叭口导流筒内部，另一端贯穿所述罐盖并伸出罐体顶部。
在上述生物反应器技术方案中，在所述上部凸形挡板上还开设有若干过滤网孔，所述上部凸形挡板的外形呈网状球形或者网状弧面形或网状锥形；所述上部凸形挡板、中部上下双喇叭口导流筒、下部多孔挡板及上部通气管之间通过焊接工艺连为一体。
在上述生物反应器技术方案中，在所述支柱水夹套顶部设有与所述罐体外底壁相匹配的凹槽，所述支柱水夹套通过所述凹槽与所述罐体外底部嵌套连接；在所述支柱水夹套内部还设有中空环腔，在所述支柱水夹套的左右两侧壁上还分别设有与所述中空环腔连通的进水管和出水管。
本发明提供的生物反应器的工作原理如下：
工作时，细胞培养液通过进液管进入到罐体内部，通过底部设有的磁力搅拌装置产生流动方向的效果和混合作用，从而带动细胞培养载体稍向上的悬浮，使细胞在细胞培养载体所在区域生长；
在细胞培养的过程中，通过罐盖上设有的载体取样管监控和放大细胞培养，通过废液取样管抽取细胞培养过程的废液，检测其中的营养成分，便于及时更换或补给新的细胞培养液，通过上部通气管给罐体内的细胞培养液通气，以保证细胞生长所需要的溶氧等；
在细胞培养的完成中，通过废液排空管排除罐体内的废液体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的3D结构细胞培养载体，具有更高的比表面积，能大大提高细胞的生长密度，省去了传统细胞载体的页片组装过程，通过带有空隙的网格支架或瓦楞纸状支架与无纺布组成一个3D结构载体，大大促进了细胞的传质传氧，提高了细胞的成活率；
(2)本发明提供的生物反应器采用的导流装置，能大大促进细胞培养液在反应罐内的流动，提高细胞各营养成分的混合效率，使得液体交换的效率更高，传质传氧效果更好，同时还可间接的使生物反应器的罐体内填充更多细胞培养载体；
(3))本发明提供的生物反应器便于细胞的放大培养和工艺的放大，便于细胞培养载体进出罐体内部，从而准确的检测到罐内细胞的真实生长状态以及罐体内培养载体中细胞的消化情况，还有便于进行细胞取样。
(4)本发明提供的生物反应器通过在底部设有的独立的支柱水夹套，一方面可以起到对罐体的支撑稳固作用，另一方面还可以配合外部供热或供冷管道设施，实现对罐体间接降温或加热的目的，进而可大大提高细胞成活率。
附图说明
图1为本发明3D结构细胞培养载体的第一种实施例
图2为第一种实施例的剖面示意图；
图3本发明3D结构细胞培养载体的第二种实施例；
图4为第二种实施例的剖面示意图；
图5为本发明3D结构细胞培养载体的第三种实施例；
图6为第三种实施例的剖面示意图；
图7为本发明3D结构细胞培养载体的第四种实施例；
图8为第四种实施例的剖面示意图；
图9为本发明3D结构细胞培养载体的第五种实施例；
图10为本发明3D结构细胞培养载体的第六种实施例；
图11为第六种实施例的剖面示意图；
图12为本发明3D结构细胞培养载体的第七种实施例；
图13为第七种实施例的剖面示意图；
图14为本发明3D结构细胞培养载体的第八种实施例；
图15为本发明3D结构细胞培养载体的第九种实施例；
图16为本发明3D结构细胞培养载体的第十种实施例；
图17为本发明3D结构细胞培养载体的第十一种实施例；
图18为本发明3D结构细胞培养载体的第十二种实施例；
图19为本发明3D结构细胞培养载体的第十三种实施例；
图20为本发明提供的生物反应器的一种实施例；
图21为图20中导流装置的结构示意图；
图22为图20中支柱水夹套的结构示意图；
图中：1、3D结构载体本体；1a、无纺布；1b、支架；1c、通气孔；2、罐体；3、导流装置；31、上部凸形挡板；31a、过滤网孔；32、中部上下双喇叭口导流筒；32a、上双喇叭口；32b、上双喇叭口；33、下部多孔挡板；34、上部通气管；4、磁力搅拌装置；5、罐盖；6、支柱水夹套；6a、圆弧凹槽；6b、中空环腔；7、载体取样管；8、废液取样管；9、进液管；10、出液管；11、废液排空管；12、进水管；13、出水管；14、细胞培养液；
另外，图中箭头表示的是液体流动方向。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。
本发明提供的一种3D结构细胞培养载体，包含3D结构载体本体1，该3D结构载体本体1包含至少两层无纺布1a和至少一层支架1b，每层支架1b上部和下部分别对应与一层无纺布1a焊接固定，每层无纺布1a可以为连续型无纺布结构或者间断型无纺布结构；在实际应用中，支架1b与无纺布1a之间可通过超声波焊接，激光焊接，热合焊接等各种焊接方式连接固定。
当3D结构载体本体1对应的每层无纺布1a为连续型无纺布结构时，其中的支架1b可以设置成瓦楞纸状或者网格状中的任意一种，参阅图1至图8和图14所示。
当每个3D结构载体本体1对应的每层无纺布1a为间断型无纺布结构时，其对应的每层支架1b均呈网格状，且其中的每层无纺布1a由两片呈V型焊接的无纺布片组成或者由多个等间隔设置且呈V型焊接的小无纺布片组成，每个V型焊接的小无纺布片包含两片小无纺布片，参阅图9至图13所示。
当支架1b为瓦楞纸状时，支架1b采用与无纺布1a相同的材质制成、且为医用级无纺布材质，当支架1b采用与无纺布1a相同的时，更有利于细胞培养，既能克服材料之间的无毒相容性，又能增加细胞贴壁生长比表面积，从而提高细胞的生长密度；
当支架1b为网格状，支架1b采用医用级塑料材料制成，例如，聚丙烯材料。
其中的每层无纺布1a厚度可以为0.1mm～100mm之间的任意一种厚度。
其中的每层支架1b厚度可以为0.1mm～100mm之间的任意一种厚度
其中的3D结构载体本体1的横截面形状可以为圆形、椭圆形或多边形中的任意一种；
当3D结构载体本体1的横截面形状为圆形时，3D结构载体本体1的直径范围为1mm～10m，高度范围为1mm～10m；
当3D结构载体本体1的截面形状为椭圆形时，3D结构载体本体1的长轴尺寸为1mm～10m，短轴尺寸为0.9mm～9.9mm，高度范围为1mm～10m；
当3D结构载体本体1的截面形状为多边形时，3D结构载体本体1的边长范围为1mm～10m，高度范围为1mm～10m。
另外，当3D结构载体本体1的横截面面积大于1962.5mm2时(即当3D结构载体本体1的横截面形状为圆形时，3D结构载体本体1的直径大于5cm情形，当3D结构载体本体1的横截面形状为椭圆形或多边形时，3D结构载体本体1的的外接圆直径大于5cm情形)且3D结构载体本体1上对应的每层无纺布1a均为连续型无纺布结构时，在此种情形下，在3D结构载体本体1上还开设有若干个贯通于其上下表面的通气孔1c，通气孔1c的直径范围为1mm～5cm，参阅图15至图19所示。
当3D结构载体本体1的横截面面积大于1962.5mm2时(即当3D结构载体本体1的横截面形状为圆形时，3D结构载体本体1的直径大于5cm情形，当3D结构载体本体1的横截面形状为椭圆形或多边形时，3D结构载体本体1的的外接圆直径大于5cm情形)且3D结构载体本体1上对应的每层无纺布1a均为间断型无纺布结构时，则无需再在3D结构载体本体1上开设通气孔，此时网格支架自身携带的通孔即可被用作细胞液传质传氧。
在实际应用中，3D结构载体本体1的横截面形状并不限于本申请文件中公开的这几种。
实施例1：如图1和图2所示，本实施例提供的3D结构细胞培养载体，由两层无纺布1a和一层支架1b组成的3D结构载体本体1，且其中的无纺布1a为连续型无纺布结构，支架1b呈瓦楞纸状；本实施例中的3D结构载体本体1的截面形状为截面积小于或等于1962.5mm2的正方形。
实施例2：如图3和图4所示，本实施例提供的3D结构细胞培养载体，是由三层无纺布1a和两层支架1b组成的3D结构载体本体1，且其中的每层无纺布1a均为连续型无纺布结构，每层支架1b均呈瓦楞纸状；同实施例1，本实施例中的3D结构载体本体1的截面形状也为截面积小于或等于1962.5mm2的正方形。
实施例3：如图5和图6所示，本实施例提供的3D结构细胞培养载体，是由两层无纺布1a和一层支架1b组成的3D结构载体本体1，且其中的无纺布1a为连续型无纺布结构，支架1b呈网格状；同实施例1和2，本实施例中的3D结构载体本体1的截面形状也为截面积小于或等于1962.5mm2的正方形。
实施例4：如图7和图8所示，本实施例提供的3D结构细胞培养载体，是由三层无纺布1a和两层支架1b组成的3D结构载体本体1，且其中的每层无纺布1a均为连续型无纺布结构，每层支架1b均呈网格状；同实施例1～3，本实施例中的3D结构载体本体1的截面形状也为截面积小于或等于1962.5mm2的正方形。
实施例5：如图9所示，本实施例提供的3D结构细胞培养载体，是由两层无纺布1a和一层支架1b组成的3D结构载体本体1，且其中的每层无纺布1a为间断型无纺布结构且由两片呈V型焊接的无纺布片组成，支架1b呈网格状；同实施例1和2，本实施例中的3D结构载体本体1的截面形状也为截面积小于或等于1962.5mm2的正方形。
实施例6：如图10和图11所示，本实施例提供的3D结构细胞培养载体，是由两层无纺布1a和一层支架1b组成的3D结构载体本体1，且其中的每层无纺布1a为间断型无纺布结构且由多个等间隔设置呈V型焊接的小无纺布片组成，支架1b呈网格状；同实施例1和2，本实施例中的3D结构载体本体1的截面形状也为截面积小于或等于1962.5mm2的正方形
实施例7：如图12和图13所示，本实施例提供的3D结构细胞培养载体，是由三层无纺布1a和两层支架1b组成的3D结构载体本体1，且其中的每层无纺布1a均为间断型无纺布结构且由多个等间隔设置呈V型焊接的小无纺布片组成，每层支架1b均呈网格状；同实施例1～3，本实施例中的3D结构载体本体1的截面形状也为截面积小于或等于1962.5mm2的正方形。
实施例8：如图14所示，本实施例提供的3D结构细胞培养载体，是由三层无纺布1a和两层支架1b组成的3D结构载体本体1，且其中的每层无纺布1a均为连续型无纺布结构，其中的支架1b一层呈瓦楞纸状，另一层呈网格状；同实施例1～6，本实施例中，3D结构载体本体1的截面形状也为截面积小于或等于1962.5mm2的正方形。
实施例9：如图15所示，本实施例提供的3D结构细胞培养载体，是由两层无纺布1a和一层支架1b组成的3D结构载体本体1，且其中的无纺布1a均为连续型无纺布结构，支架1b呈瓦楞纸状；在本实施例中，3D结构载体本体1的截面形状为截面积大于1962.5mm2的正方形。
实施例10：如图16所示，本实施例提供的3D结构细胞培养载体，是由三层无纺布1a和两层支架1b组成的3D结构载体本体1，且其中的每层无纺布1a均为连续型无纺布结构，每层支架1b均呈瓦楞纸状；同实施例8，本实施例中，3D结构载体本体1的截面形状也为截面积大于1962.5mm2的正方形。
实施例11：如图17所示，本实施例提供的3D结构细胞培养载体，是由两层无纺布1a和一层支架1b组成的3D结构载体本体1，且其中的无纺布1a均为连续型无纺布结构，支架1b呈网格状；同实施例8和9，本实施例中，3D结构载体本体1的截面形状也为截面积大于1962.5mm2的正方形。
实施例12：如图18所示，本实施例提供的3D结构细胞培养载体，是由三层无纺布1a和两层支架1b组成的3D结构载体本体1，且其中的每层无纺布1a均为连续型无纺布结构，每层支架1b均呈网格状；同实施例5～7，本实施例中，3D结构载体本体1的截面形状也为截面积大于1962.5mm2的正方形。
实施例13：如图19所示，本实施例提供的3D结构细胞培养载体，是由三层无纺布1a和两层支架1b组成的D结构载体本体1，且其中的每层无纺布1a均为连续型无纺布结构，其中的支架1b一层呈瓦楞纸状，另一层呈网格状；同实施例8～12，本实施例中，3D结构载体本体1的截面形状也为截面积大于1962.5mm2的正方形。
如图20所示，本发明还提供了一种生物反应器，其包含如下几个部件：
罐体2；
置于罐体2内的若干个3D结构载体本体1；
垂直设置于罐体2内的导流装置3；
设置在罐体2内底部且位于导流装置3下部的磁力搅拌装置4；
设置在罐体2顶部的罐盖5；
设置在罐体2外底部的支柱水夹套6；
其中，3D结构载体本体1采用是上述由至少两层无纺布1a及一层网格支架1b组成；
其中，导流装置3整体活动搁置在罐体2内，不与罐体2固定，这样可便于取放，也可为填充在罐体2的载体页片1提供传氧、传质、导流的作用；
其中，磁力搅拌装置4通过焊接固定在罐体2的内底壁上，并通过设置在罐体2外部的磁力发生器带动其运行；采用磁力发生器带动磁力搅拌装置4运行促进罐体2内的细胞培养液14流动的方式，与传统通过搅拌电机带动搅拌装置促进细胞培养液14流动的方式相比，本磁力搅拌装置4免去了需要在罐体2上打孔的工序，保证了生物反应器罐体的密封效果。由于传统的搅拌电机带动搅拌装置需要在罐体2上打孔，让搅拌电机的机轴进入罐体与搅拌装置连接或者将搅拌装置伸出罐体搅拌电机的机轴连接，才能让搅拌装置工作，这样在打孔部位无疑会给罐体的密封性带来影响。
其中，罐盖5与罐体2顶部密封连接，在实际应用中，可采用螺纹密封连接或密封圈密封连接或者其他连接方式，罐盖5与罐体2材质可以为玻璃或不锈钢。
其中，支柱水夹套6与罐体2外底部采取嵌套方式连接，支柱水夹套6主要用于起到支撑稳固罐体2的作用和为罐体2加热或降温的作用。
在罐盖5上还贯穿有载体取样管7、废液取样管8、进液管9、出液管10及废液排空管11，载体取样管7、废液取样管8、进液管9、出液管10及废液排空管11一端均伸入罐体2内部，另一端均伸出罐体2顶部；
其中，载体取样管7伸入罐体2的一端会深入到罐体2下部，其主要用于在细胞培养的过程中监控、放大位于罐体2的细胞；
其中，废液取样管8伸入罐体2的一端会深入到罐体2中部，其主要用于提取罐体2内的细胞培养的废液，检测其含有的剩余营养物质含量以及细胞排泄物是否超标；
其中，进液管9伸入罐体2的一端通常处于罐体2的罐口处，其主要用于给罐体2输入细胞培养液14，使罐体2内填充的载体页片1处于悬浮状态；
其中，出液管10伸入罐体2的一端通常也处于罐体2的罐口处，但略低于伸入罐体2的一端通常处于罐体2的罐口处，其主要用于输出细胞培养液14；
其中，废液排空管11伸入罐体2的一端通常会深入到罐体2底部，其主要用于将罐体2内的细胞废液排空。
如图21所示，在本生物反应器的实施例中，导流装置3由上部凸形挡板31、中部上下双喇叭口导流筒32、下部多孔挡板33以及上部通气管34组成，其中，中部上下双喇叭口导流筒32的上喇叭口32a和下喇叭口32b分别与上部凸形挡板31及下部多孔挡板33连通，中部上下双喇叭口导流筒32的下喇叭口32b还与磁力搅拌装置4的搅拌叶相对，上部通气管34一端伸设在中部上下双喇叭口导流筒32内部，另一端贯穿罐盖5并伸出罐体2顶部；在上部凸形挡板31上还开设有若干过滤网孔31a，该过滤网孔31a主要用于截留住载体页片1和方便细胞培养液体流动。
其中，上部凸形挡板31的凸形结构设计具有如下优点：1)在进行细胞培养时，细胞培养载体及细胞不容易从导流装置3的上部进入下部,不容易堵塞过滤网孔31a；2)可填充更多细胞培养载体，便于细胞的放大培养和工艺的放大，同时也便于细胞培养载体进出罐体2内部，从而准确的检测到罐体2内细胞的真实生长状态，以及便于进行细胞取样和对位于罐体2内胞培养载体中细胞的消化；3)在进行细胞培养液体流动时，有更大的过滤截流面积，使得细胞培养液交换的效率高；
其中，中部上下双喇叭口导流筒32的上下双喇叭口结构设计的优点是：1)上喇叭口32a在与上部凸形挡板31的配合时，可使细胞培养液中在罐体2被流动时形成湍流，使通入罐体2内的与氧气具有更高混合效率及使混合效果更佳；2)导流效果好，便于各营养成分的充分混合。
其中，上部通气管34的设计的优点是：增大了气体在管路中的行程，增加了气体与液体的混合程度，使得气体在细胞培养液体内的溶解程度更高，溶氧效果更好。
在实际应用中，上部凸形挡板31的外形可以呈网状球形或者网状弧面型或网状锥形或其它网状凸形结构，在本实施例中，如图4所示，上部凸形挡板31的外形则采用的是网状球形结构。
其中，上部凸形挡板31、中部上下双喇叭口导流筒32、下部多孔挡板33及上部通气管34之间是通过焊接工艺连为一体。
如图20和图22所示，为保证罐体2在支柱水夹套6上支承着更加稳固，在支柱水夹套6顶部还设有与罐体2外底壁相匹配的凹槽6a，支柱水夹套6通过该凹槽6a与罐体2外底部相嵌套配合；
另外，如图22所示，在支柱水夹套6内部还设有中空环腔6b，在支柱水夹套3左右两侧壁上还分别设有与中空环腔6b连通的进水管12和出水管13，其中，进水管12和出水管13可通过与外部供水管道连通，为罐体2内的细胞培养液14起到间接加热或者降温的目的。
本发明提供的生物反应器其工作原理如下：
工作时，先细胞培养液14通过进液管9进入到罐体2内部，通过底部设有的磁力搅拌装置4产生流动方向(图中箭头所示)的效果和混合作用，从而带动载体页片1向上悬浮，使细胞在载体页片1所在区域生长；
在细胞培养的过程中，通过罐盖5上设有的载体取样管7监控和放大细胞培养，通过废液取样管8抽取细胞培养过程的废液，检测其中的营养成分，便于及时更换或补给新的细胞培养液，通过上部通气管34给罐体2内的细胞培养液14通气，以保证细胞生长所需要的溶氧等；
在细胞培养的完成中，通过废液排空管11排除罐体2内的细胞培养废液。
最后说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种3D结构细胞培养载体，包含3D结构载体本体(1)，其特征在于：所述3D结构载体本体(1)包含至少两层无纺布(1a)和至少一层支架(1b)，每层所述支架(1b)上部和下部分别对应与一层所述无纺布(1a)焊接固定，所述的每层无纺布(1a)为连续型无纺布结构或间断型无纺布结构。
2.根据权利要求1所述的3D结构细胞培养载体，其特征在于：当每个所述3D结构载体本体(1)对应的每层无纺布(1a)为连续型无纺布结构时，其对应的每层支架(1b)呈瓦楞纸状或者网格状中的任意一种；
当每个所述3D结构载体本体(1)对应的每层无纺布(1a)为间断型无纺布结构时，其对应的每层支架(1b)均呈网格状，且其中的每层无纺布(1a)由两片呈V型焊接的无纺布片组成或者由多个等间隔设置且呈V型焊接的小无纺布片组成。
3.根据权利要求2所述的3D结构细胞培养载体，其特征在于：当所述支架(1b)为瓦楞纸状时，所述支架(1b)采用与所述无纺布(1a)相同的材质制成、且为医用级无纺布材质；
当所述支架(1b)为网格状时，所述支架(1b)采用医用级塑料材料制成。
4.根据权利要求1所述的3D结构细胞培养载体，其特征在于：每层所述无纺布(1a)厚度为0.1mm～100mm；每层所述支架(1b)厚度为0.1mm～100mm。
5.根据权利要求1所述的3D结构细胞培养载体，其特征在于：所述3D结构载体本体(1)的横截面形状为圆形、椭圆形或多边形中的任意一种；
当所述3D结构载体本体(1)的横截面形状为圆形时，所述3D结构载体本体(1)的直径为1mm～10m，高度为1mm～10m；
当所述3D结构载体本体(1)的截面形状为椭圆形时，所述3D结构载体本体(1)的长轴尺寸为1mm～10m，短轴尺寸为0.9mm～9.9mm，高度为1mm～10m；
当所述3D结构载体本体(1)的截面形状为多边形时，所述3D结构载体本体(1)的边长为1mm～10m，高度为1mm～10m。
6.根据权利要求1所述的3D结构细胞培养载体，其特征在于：当所述3D结构载体本体(1)的横截面面积大于1962.5mm2且3D结构载体本体(1)上对应的每层无纺布(1a)均为连续型无纺布结构时，在所述3D结构载体本体(1)上还开设有若干个贯通于其上下表面的通气孔(1c)，且所述通气孔(1c)的直径为1mm～5cm。
7.一种生物反应器，其特征在于：包含有罐体(2)及置于所述罐体(2)内的若干个如权利要求1中所述的3D结构载体本体(1)；
还包含有垂直设置于所述罐体(2)内的导流装置(3)，所述导流装置(3)活动支承在所述罐体(2)内；
还包含有设置在所述罐体(2)内底部且位于所述导流装置(3)下部的磁力搅拌装置(4)，所述磁力搅拌装置(4)焊接固定在所述罐体(2)的内底壁上，并通过设置在罐体(2)外部的磁力发生器带动其运行；
还包含有设置在所述罐体(2)顶部的罐盖(5)，所述罐盖(5)与所述罐体(2)顶部密封连接；
还包含有设置在所述罐体(2)外底部的支柱水夹套(6)，所述支柱水夹套(6)与所述罐体(2)外底部嵌套连接。
8.根据权利要求7所述的生物反应器，其特征在于：在所述罐盖(5)上还贯穿有载体取样管(7)、废液取样管(8)、进液管(9)、出液管(10)及废液排空管(11)，所述载体取样管(7)、废液取样管(8)、进液管(9)、出液管(10)及废液排空管(11)一端均伸入所述罐体(2)内部，另一端均伸出所述罐体(2)顶部。
9.根据权利要求7所述的生物反应器，其特征在于：所述导流装置(3)由上部凸形挡板(31)、中部上下双喇叭口导流筒(32)、下部多孔挡板(33)以及上部通气管(34)组成，所述中部上下双喇叭口导流筒(32)的上喇叭口(32a)及下喇叭口(32b)分别与所述上部凸形挡板(31)及下部多孔挡板(33)连接，所述中部上下双喇叭口导流筒(32)的下喇叭口(32b)还与所述磁力搅拌装置(4)的搅拌叶相对，所述上部通气管(34)一端伸设在中部上下双喇叭口导流筒(32)内部，另一端贯穿所述罐盖(5)并伸出罐体(2)顶部。
10.根据权利要求7所述的生物反应器，其特征在于：在所述上部凸形挡板(31)上还开设有若干过滤网孔(31a)，所述上部凸形挡板(31)的外形呈网状球形或者网状弧面形或网状锥形，所述上部凸形挡板(31)、中部上下双喇叭口导流筒(32)、下部多孔挡板(33)及上部通气管(34)之间通过焊接工艺连为一体。
11.根据权利要求7所述的生物反应器，其特征在于：在所述支柱水夹套(6)顶部设有与所述罐体(2)外底壁相匹配的凹槽(6a)，所述支柱水夹套(6)通过所述凹槽(6a)与所述罐体(2)外底部嵌套连接；在所述支柱水夹套(6)内部还设有中空环腔(6b)，在所述支柱水夹套(3)的左右两侧壁上还分别设有与所述中空环腔(3b)连通的进水管(12)和出水管(13)。
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