CN1969037A - 用于细胞培养的液相－气相接触式反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于引发高密度培植和培养细胞的方法和装置，其中待培养的细胞位于空心纤维膜中并且交替传输到营养液和位于其上的气相中。该装置是带有供给室的液相－气相接触式生物反应器，在其中设置有具有不大于5mm的内径的空心纤维膜，并且该空心纤维膜的内部空间构成培养隔室。在细胞引入培养室中后，供给室的大约一半填充营养介质，另一半填充气体混合物。在介质灌注和气体灌注开始后，空心纤维膜和包含于其中的细胞在气/或液相中循环接触。

Description

用于细胞培养的液相-气相接触式反应器

技术领域

本发明涉及一种用于高密度细胞培植和细胞培养的方法和装置，其中待培养的细胞位于空心纤维膜中并且交替传输到营养液介质和位于其上的气相中。

背景技术

用于合成生物药剂的哺乳动物细胞培养主要在搅拌反应器中进行。迄今为止，很少使用气升式反应器并且空心纤维反应器极少用于基于哺乳动物细胞的药剂的药品市场。为了提高搅拌反应器中的容积成品率，通过方法优化以及在分批补料方法中将营养调整用于细胞系，来增大细胞密度并增加细胞的有效生产时间。制造技术被设计为在生物反应器系列装置中具有三到四个搅拌反应器，其中的每一个容积大约为先前的生物反应器的5倍。目前可用于培养哺乳动物细胞的最大搅拌反应器具有20,000升的容积。搅拌反应器中的分批补料工艺是适应性很强的，其可以按照比例扩大到前述体积并且长久以来被药剂合成权威人士所接受。缺点是产物在培养室中的停留时间过长，必须将细胞从收集的上清液中分离，以及通过多次使用产生的清理和消毒的费用以及利用这些技术装备的设备的高投入成本和营运费用。

对于诸如Factor VII的蛋白质，该蛋白质易于退化，因此在合成期间在生物反应器中只能停留很短时间，所以需要改进装置和系统，以允许灌注培养室，因此搅拌反应器能够连续运行。为此，在连续补充介质和收集细胞时必须保留有效的细胞。在搅拌反应器的内部空间使用旋转过滤器，以及在产物细胞可以附着在表面的情况下，以流化床方法或固化床方法的形式在收集器中使用载体材料。搅拌反应器的连续运行方法也可以通过外部的细胞保留装置(例如，细胞沉淀、连续的细胞离心机、或超声波细胞分离器)来实现。连续运行模式的优点在于：在生物反应器中较短的停留时间，在合成期间恒定的产物质量，提高容积生产率，以及在整个确定的培养时间上加料总量的灵活性。缺点在于：残留细胞的收集物的污染，通过多次使用导致的清理和消毒的费用以及对于相应设备的高研发和营业费用。

除了有效地用于生物制药合成的ACUSYST^X Cell Generation空心纤维生物反应器之外，还有其它的反应器系统，在这些系统中，所有接触细胞培养的成分都是一次性成分。因此，这些物质可以在分批合成后一次性清除。不需要昂贵的清理和消毒工艺。该类型的商业上可利用系统为膜基系统，例如，Cell-Pharm^、Cellmax^、Technomouse^、CELLine^、miniPERM^或OptiCell^。膜方法拥有几个优点。在灌注操作中，通过每单位容积的大的膜表面积，它们可以达到非常高的细胞密度(10⁷-10⁸cell/ml)。此外，细胞通过膜保护起来而不受剪力影响。原则上，它们被设计为一次性使用，因此使用后无需清理和消毒。迄今为止，在一次性生物反应器领域中，摇摆式生物反应器(Wave Bioreactor)在生物制剂合成的检测阶段也被证实有效。在该系统中，细胞在一个袋系统中培养，系统地摇晃该袋系统，以改善均匀混合。这种反应器技术的优点在于培养系统的一次使用性。缺点是低的可实现的细胞密度以及受限制的比例扩大能力。

在所有上述的方法和装置中，在高细胞密度时，均匀的营养物质供给，尤其是氧气的供给是有困难的。既没有尝试通过包括压力输送的复杂工艺步骤(1989，US 4,804,628A)解决该问题，也没有通过其它的膜系统(1986，DE 24 31 450 A1和1995，DE 42 30 194A1)将氧气直接引入细胞培养室中，来实现比例可增大到期望值的培养系统，并且其中，可以给细胞均匀地供给。在空心纤维生物反应器中，由空心纤维的长度限制比例扩大，在该反应器中，细胞在空心纤维之间培养并且营养物质在纤维的内腔中输送。然而，空心纤维的长度由空心纤维中氧气的消耗量限制。因此，可能只通过使用平行单元实现比例扩大。然而，在实践中，这将导致无用的过程。换句话说，空心纤维生物反应器比例扩大能力被适当均匀地向细胞提供新鲜气体和营养液成分破坏。

在国际专利申请WO 03/064586 A2中提出，细胞在隔室中以高密度培养，该隔室的尺寸长度不超过5mm。隔室的内腔形成培养室，其由半透性元素从供给室分隔出。细胞保留在隔室中并且通过空心纤维膜来实现氧气交换。通过可变化地调节的气体和细胞培养介质混合物来确保向细胞提供营养物质和氧气。尽管培养装置和方法解决了营养物质和氧气供应的问题并且保障了比例扩大能力，但WO 03/064586 A2所描述的方法中存在缺点，其中，高密度细胞必须被引入到隔室中。为了克服这一缺点，在国际专利申请WO03/102123 A2中提出，在细胞培养初期使用生物可降解的凝胶，来降低接种密度(inoculation density)。

液相-气相接触式反应器原则上由Zellwerk^公司开发并由Sartorius^公司销售。在该生物反应器中，附着在表面的细胞被固定到载体材料圆盘上。这些圆盘顺序地设置在轴上并且在一个一半填充有介质一半填充有气体的圆柱体内转动。这种布置的优点在于细胞在两个相内循环接触。缺点是装置和方法对附着细胞的限制，分离的细胞在收集液体中的残留以及对比例扩大能力的限制。

发明内容

本发明的目的在于，进一步改善在WO 03/064586 A2中所描述的方法。

目的的实现

如权利要求所指出的来实现本发明的目的。根据本发明，细胞的初始培植和培养在带有供给室的液-气相接触式生物反应器中进行，该供给室包括设置有不超过5mm内径的空心纤维膜，并且该供给室的内部空间构成培养隔室。接下来执行下列工艺步骤：

将细胞引入到培养隔室中

大约一半的供给室填入营养介质，另一半填入气体混合物

同时或者分别地开始介质灌注和气体灌注

将空心纤维膜和包含于其中的细胞在气相或液相中循环接触

根据本发明的方法的优选的可选实施例，空心纤维膜水平定向在生物反应器中。在反应器充填后，膜的一半被营养介质覆盖。通过反应器在一个方向旋转360°随后在相反方向旋转360°，实现了空心纤维膜以及细胞在气相或液相中的循环接触。

在一个方向随后在相反方向上的旋转防止了连接在反应器上软管的扭绞。

为了实现在气相和液相中相同的接触时间，根据本发明，旋转在经过180°后的某一时间停止。停留时间可变化地调整。由此，薄膜在液体营养介质中停留期间，可以确保细胞被供给足够的营养以及在气相中停留期间被供给足够氧气。通过停留时间的变化，可以同时适应单独的细胞系的单独新陈代谢需求。

可选地，空心纤维膜的循环接触可以通过将空心纤维膜浸入营养介质随后将其暂时放置在气相中来实现。通过该过程可以实现细胞在两个相中的不同停留时间。

为了实现本发明的方法，首先将低密度细胞引入培养室中，然后它们生长成为高密度细胞。通过使用凝胶(如在国际专利申请WO 03/102123 A2中所述)，最低细胞密度的细胞与具有高谷酰胺部分的网状多肽中的凝胶和/或粘性液体或微小凝胶块组成的液体中的半固体介质一起引入到培养室中。

通过在供给室外的中心装料装置将细胞引入到隔室中，因此可能通过一个开口将细胞同时且均匀的引入所有隔室中。

本发明的方法适用于培养原生动物、细菌、酵母菌、真菌、植物细胞、或哺乳动物细胞。

本方法与国际专利申请WO 03/064586 A2中所述的方法相比更新颖，这是因为在该专利申请中细胞没有在两个不同相中接触，而是细胞仅在一个可变化调整的气体和细胞培养介质混合物中接触。同样在该专利申请中没有描述反应器或膜的运动。从WO 03/064586A2中未获得将包含细胞的膜以确定的时间在相应的相中运动的提示。原因在于，在前述的公开中，需要一个用于生产可变化调整的气体和细胞培养介质混合物的装置，并且因为膜的运动-特别是旋转-鉴于连接，将需要其它复杂的措施。

本发明的装置由圆柱形或球形的两相供给室(可以分别加入气体或介质)组成，在供给室中，内径不大于5mm的空心纤维膜固定在端板(end plate)中，该聚合地细胞保留的微过滤空心纤维膜平行于圆柱体外壳的纵轴，该空心纤维膜的内部空间形成培养隔室，待培养的细胞置于其中，其中，供给室包括可流过气体混合物的气相和可流过培养介质的液相，在圆柱长度上，每个空心纤维膜与相邻的空心纤维膜具有至少0.5mm的间隔，空心纤维膜相关于沿着圆柱体的旋转轴的假想横截面对称地设置并且没有膜设置在沿着圆柱体旋转轴的假想横截面上。

膜可以渗透除了完整的细胞之外的所有物质。由隔室的总容积组成的培养室通过膜与供给室分离。这样能够使供给基质进入培养室并提供给细胞。分离系统也允许产物从细胞隔室中输出到供给环境中。

膜由聚合物组成，例如聚砜、聚醚砜、或聚碳酸酯。空心纤维膜由作为生物兼容材料的聚醚砜构成，该纤维膜具有小于300μm的膜壁厚度，透水性大于6m³/m²*h*bar、以及细孔直径为0.1到1.0μm。

为了防止形成液体薄膜，从而使膜在气相中的均匀接触，膜互相之间具有最小间隔。

优选地，将膜设置为六边形。这意味着，除了位于外表面的膜之外，每个膜由相对于中心膜具有相同间隔的6个膜围绕。因此，能够确保供给室中的最高可均匀填充密度。此外，不需要其它节省空间的装置。

空心纤维膜相关于沿着圆柱体的旋转轴的假想横截面对称地设置，-该横截面实际上代表相界。没有膜位于沿着圆柱体旋转轴的假想横截面上。这样保障了在停留时间内，所有的膜全部位于气相中或者全部位于液相中。

本发明的装置与WO 03/064586 A2中所述的装置相比更加新颖，因为该发明中未提供两相操作。而且，它不需要用于生成气体与介质混合物或者从消耗的气/介质混合物中收集液体的特别的装置。

为了输入和排出气体，圆柱体的每个端板均包括至少两个开口，其分别处于假想横截面的上方和下方，因此在圆柱体绕着它的旋转轴旋转期间确保连续的气体供给。

此外，至少一个用于介质灌注的管道开口和至少一个用于将种子细胞引入培养室的入口被设置在端面(head face)上。

此外，该装置还包括气体管线中的软管、气体加湿器、介质收集器、产物收集管线中的超滤单元、硬件单元、泵、测量和控制单元以及驱动马达和框架，以实现该装置的安装和旋转。

产物收集管线中的超滤单元的目的在于浓缩各种产物。

这是令人惊讶的，可以发现，利用本发明的装置能够得到比使用WO 03/064586 A2中的装置更高密度的细胞以及产出更高产量的细胞产物。这一方面归因于空间的优化利用，另一方面归因于通过空心纤维膜在两相中循环接触而改善了的细胞供给。

可选的，用于气体供给的开口可以不设置在端面上，而设置在圆柱体外壳上，假想的截面的上方和下方。

根据本发明的装置的应用于培养高密度细胞和收集细胞产物，细胞成分、病毒、蛋白质或低分子量物质，例如，药剂以及诊断剂和研究试剂。

从权利要求的要素以及说明书中可得知本发明的特征，其中，不仅单个特征，而且以有利的是实施例的组合形式的多个特征通过说明书被申请保护。

本发明的实体包括已知要素(通过膜分离的培养室和供给室)和新要素(在供给室中设置的膜，装置的可旋转性，细胞分别交替地在气相或液相中接触)的组合，这些要素互相影响并且在它们的全面影响下，得到了使用上的优点和想要的结果，该结果在于实现了有效连续的培养高密度细胞的可能性以及在保留细胞的同时从这些细胞中回收产物。

附图说明

下面将参照附图说明本发明及其功能。附图的目的在于提供更好的理解，而不应理解为唯一可以实现权利要求的结构。

图1：生物反应器系统示意图

该图例描述了以圆柱形供给室(12)为基础的生物反应器装置的一种形式。通过供给室中黑色的线表示在供给室中设置的空心纤维培养室的排列而不是真实的尺寸和实际的数量。由旋转装置(23)来驱动圆柱形容器，使得它以合适的节奏周期地变换运动方向。穿过供给室的气相流动通过气体管线来保障，该气体管线由用于向圆柱体供给气体的气体混合站(13)和气体加湿器(14)以及用于将气体排出圆柱体的介质收集器(15)和污染物收集器(16)组成。穿过圆柱体的液相流动通过介质管线来保障，该介质管线由用于介质供给的介质贮存器和泵(17)以及用于从圆柱体中排出的泵(19)和产物收集容器(20)组成。另外，用测定氧气、pH和温度的测量传感器系列(18)集成在排出管线中。包括泵(21)和超滤模块(22)的循环连接到产物收集容器，用于在产物收集容器(20)中浓缩产物。不含产物的过滤液在超滤模块底部排出并丢弃，而浓缩的产物再循环到产物收集容器中。优点在于，从气体混合站上的开口开始，所有生物反应器系统的所有部件都是一次性材料。泵设计为软管泵。

图2：圆柱体两相供给室纵剖面图

在反应器运行期间，圆柱体供给室(12)包括上部的气相(5)和下部的液相(6)，这两相构成了相界(7)。在左侧，供给室通过用于气体和介质供给的端板(1)限定，以及在右侧，通过用于排放它们的端板(2)限定。在右侧以该末端终止。气体通过端板中的开口(3，4)。介质通过设置在圆柱体旋转轴上的中心开口(8，9)传输到各个端板中。单独的细胞培养隔室设计为同样的空心纤维膜并且在供给室中用平行的黑线表示。通过端板中的实心黑框表示的开口(10)分别供给气体和介质实现细胞悬浮液的输入。为了在所有空心纤维膜中均匀地植入细胞，开口在细胞分配室(11)内结束，该细胞分配室与每个单独空心纤维膜的内腔连接。

图3：供给室端板的俯视图

在进料端板(1)的俯视图中，描绘了一种用于进入供给室的气体入口-用小圈表示-和介质入口的排列。排放端板(2)的俯视图示出了产物排放的中心开口(9)和用于的气体排放的开口排列，该开口用小圈表示。在这个示例中，由黑点表示的用于植入细胞悬浮液的四个开口集成在两个端板的每一个上，该端板可以通过合并的管道连接入料。

将根据特定实例解释本发明，但不限于这些实例。

具体实施方式

例1：高密度细胞

根据图1所示的示意图，构建两个生物反应器系统。圆柱体供给室具有14升的总容积。在处理期间，液相包括7升。在两种情况下，每根500mm长的144根空心纤维膜在供给室中轴向对称地设置。细胞植入是将包括添加了0.02％人类血清白蛋白的基础介质PBG1.0中的高密度细胞，通过端板中的端口植入进空心纤维膜的内腔中。细胞系产生了人类蛋白质，该蛋白质通过单步色谱分析法从培养物上清液中离析出来，然后严格化验其含量。培养时间为10到23天。超出这个时间，空气和5％的CO₂混合物连续流通过供给室的气相。总共，在运行10天中相当于11升并且在运行23天中相当于24升的量的培养介质被用于提供培养细胞。在试验期间，液相和气相接触循环每30秒进行相间变换。在培养完成后，通过植入开口从空心纤维膜中收集细胞，并测定细胞密度和生命力。蛋白质从不含细胞的收集产物的等分试样中离析并且化验其含量。下表举出在空心纤维培养室中达到的细胞密度和生命力。

	生物反应器运行1(10天)	生物反应器运行2(23天)
			接种体中细胞总数[培养室的每毫升细胞数]	1.5E7	1.8E7
接种体的生命力[％]	67	80
			收集物的细胞总数	2.4E7	2.25E7
收集物的生命力(％)	54	29
			蛋白质总量(mg)	48	168

在系统中成功得到高的细胞密度。此外，在该过程期间产生了48mg和168mg蛋白质，并且该蛋白质被从不含细胞的培养上清液收集到对应的产物收集容器中。

例2：低密度细胞

在每毫升1.3E5个细胞的存活细胞密度的培养室中的细胞被用于在两个各具有12个长度为200mm的空心纤维膜的两相接触式反应器中接种，在两个塑料反应器旋转的情况下培养4天。在接种前，细胞与微小的HAS小凝胶混合。介质交换不连续地实施。通过葡萄糖消耗量来测定新陈代谢活性。在运行停止后通过收集凝胶及包含于其中的细胞并通过计算锥虫蓝来测定细胞密度。在短的培养时间内，细胞的增加可以达到每毫升培养室6E5个活性细胞(4.6倍)或每毫升培养室5E5个活性细胞(3.8倍)。

例3：生物反应器系统的运行原理

生物反应器的供给原理基于细胞交替地在介质和气体混合物中接触，因此，与传统系统相比，其可能提高细胞的氧气供给。

例4：系统的结构

生物反应器的核心部件是一个水平放置的圆柱体塑料反应器。如图2中所示，在这个容器中，平行于旋转轴的空心纤维膜在其长度方向全部被拉紧。因此，在圆柱体中产生了两个通过膜彼此分离的室。其中一个是空心纤维膜环绕的供给室，其由液相和气相组成。这两个相之间的边界在图2和图3中绘出。另一个是在每个空心纤维膜内部的空间。所有空心纤维膜内部空间的总和表示为细胞的培养室。通过围绕旋转轴对称设置的空心纤维膜的数量，装置可以比例扩大培养室到任意期望尺寸。两个空间具有单独的入口并且互相分离。供给室和培养室之间唯一的连接通过膜的细孔表示。这些细孔具有0.1到1.0μg每毫升的有利孔径，其可以渗透小分子以及蛋白质，但不能渗透细胞。通过图1示出和描述的整体装置来确保气体或液体可连续通过装置。

生物反应器系统还包括移动硬件单元、泵和压缩机、以及测量和控制单元。此外，该单元还包括驱动电机和旋转装置，其可以支承和旋转塑料反应器。

例5：工作原理

通过旋转装置，塑料反应器在可适于各个细胞系的旋转周期内绕着其旋转轴旋转。该旋转周期在总反应器运转时间内有利的不间断的重复。下面列出作为实例的旋转周期的8个阶段。

阶段：右旋180°

阶段：停留时间

阶段：右旋180°

阶段：停留时间

阶段：左旋180°

阶段：停留时间

阶段：左旋180°

阶段：停留时间

作为旋转周期的结果，反应器在一个方向上完成了完整旋转和在相反方向上的完整旋转，并且重新处在原始的起始位置上。旋转方向的改变使介质和气体可以流过开口，该开口集成到反应器固定位置上且固定有塑料软管。因此，与大多数哺乳动物细胞生物反应器不相同，不具有移动结构组件的系统可以有效工作，该移动结构组件突出到消毒的供给区域或培养区域，如叶轮轴或介质进料管和气体进料管。因此，不存在相关的污染物风险并且不产生用于保障相应摩擦表面(例如，通过双旋转机构密封)的开支。

系统构造和操作方法不管系统中空心纤维膜数量，同时确保每个空心纤维膜在总的生物反应器运转时间中以相同的条件在两个相中接触。在气相中的接触基本实现了氧气供给，同时，在液相中的接触基本实现了溶解的营养物质的吸收和新陈代谢产物的排出。可以连续供应营养介质和气体混合物。

优点/新颖性

带有集成的细胞保留系统的反应器作为一次性物品

膜可渗透蛋白质，允许不含细胞的收集

系统中每个独立的空心纤维膜的接触条件相同

在气相接触期间氧气具有短的扩散路径

在接触式反应器的气相中在反应器长度上没有倾斜结构

多个适当地分布在端盖上的气体开口，其在旋转期间允许气体连续的流过。

定义

高密度细胞：在细胞密度大于每毫升培养空间1E7个细胞时实现高细胞密度的培养。

低密度细胞：当培养室内的细胞密度处在每毫升培养空间1E4和1E7个细胞之间时实现低密度细胞培养。

最低密度细胞：在密度小于每毫升培养空间1E4个细胞时实现最低细胞密度的培养。

营养介质：营养介质是水性溶液，在该溶液中包含对于细胞必要的营养物质，例如，葡萄糖、氨基酸、和微量元素。

气体混合物：气体混合物在这里使用的意思有利地描述为具有各种混合比例的空气和二氧化碳混合物。此外，术语气体混合物的现有定义还包含各种混合比例的氮气、氧气和CO₂。

参考符号

1加料端板

2排出端板

3，4用于气体供给和气体清理的开口

5气相

6液相

7相界

8介质入口(中心开口)

9产物排出的中心开口

10培养室的开口

11细胞分离室

12圆柱体供给室

13气体混合站

14气体加湿器

15介质收集器

16污染物收集器

17，19，21泵

22.超滤模块

23.旋转装置

Claims (18)

1.在包括供给室的液相-气相接触式生物反应器中引发培植和培养细胞的方法，在其中设置有具有内径不大于5毫米的空心纤维膜，并且所述空心纤维膜的内部空间构成培养隔室，其特征在于下列步骤：

-将细胞引入到所述培养隔室中

-将所述供给室的大约一半填入营养介质，另一半填入气体混合物

-同时或者分别地开始介质灌注和气体灌注

-所述空心纤维膜和包含于其中的细胞在气相或液相中循环接触

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，水平地定向所述空心纤维膜，在所述反应器被充填后，膜的一半被所述营养介质覆盖，并且通过将所述反应器在一个方向旋转360°随后在另一个方向旋转360°，来实现所述空心纤维膜的循环接触。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述旋转经历两个180°步骤，其通过可变化调整的停留时间彼此分开，使得每个独立的空心纤维膜处在液相的时间与在气相中的时间相同。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述循环接触通过将空心纤维膜浸入营养介质，随后置于气相中来实现。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，低密度细胞加入所述培养室内并且生长为高密度细胞。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述最低细胞密度的细胞与具有高谷酰胺部分的网状多肽中的凝胶和/或粘性液体或微小凝胶块组成的液体中的半固体介质一起引入到培养室中。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述细胞为原生动物、细菌、酵母菌、真菌、植物细胞、或哺乳动物细胞。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过供给室外的中心装料系统将所述细胞引入隔室中，并且通过一个开口可以将所述细胞同时{同步}输入到所有隔室。

9.用于在圆柱形或球形两相供给室内(可以分别充入气体和介质)引发细胞培植和培养的装置，其中，内径不大于5mm的空心纤维膜固定在端板中，该聚合地细胞保留的微过滤的所述空心纤维膜平行于圆柱体外壳的纵轴，所述空心纤维膜的内部空间形成培养室，待培养的细胞置于所述隔室中，其特征在于，

-所述供给室包括可流过气体混合物的气相和可流过培养介质的液相

-每个空心纤维膜具有与相邻的空心纤维膜在所述圆柱体长度方向上至少0.5mm的间隔

-所述空心纤维膜相对于沿着所述圆柱体的纵轴的假想的横截面对称地设置

-没有膜设置在沿着所述圆柱体纵轴的所述假想横截面上。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，为了输入和排出气体，所述圆柱体的每个端板包括至少两个开口，所述开口分别设置在所述假想横截面的上方和下方，使得包括所述空心纤维膜的所述供给室在介质和气体供给期间可以绕着其纵轴旋转。

11.根据权利要求9和10所述的装置，其特征在于，用于气体供给的开口未设置在端面上，而是设置在圆柱体外壳上、所述假想的横截面的上方和下方。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述空心纤维膜具有小于300μm的壁厚度，达到大于6m³/mU*h*bar的透水性以及具有0.1到1.0μm孔径。

13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述膜在所述供给室中成六边形排列。

14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，用于介质灌注的至少一个软管开口和用于培养室的至少一个入口位于所述端面上。

15.根据权利要求10到14中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括气体管线中的软管、气体加湿器、介质收集器、产物收集管线中的超滤装置、硬件单元、泵、空气压缩机、测量和控制单元以及驱动马达和框架，以实现所述装置的安装和旋转。

16.应用根据权利要求9到15中所述的装置，培养高密度细胞并收集细胞产物、细胞成分、病毒、蛋白质或小分子量物质。

17.根据权利要求16所述的用法，回收药剂。

18.根据权利要求16和17所述的应用，合成诊断剂。

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