CN103930196B - 反应器系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于制造化学药剂的装置,尤其涉及用于制造生物药剂的装置。在一些实施例中,提供一种反应系统,其包括移动承载组件;一次性反应容器,其被可拆除地连接到承载组件上;以及承载保持器,移动承载组件可以被可拆除地插入该承载保持器中。该移动承载组件可以选择性地包括选自以下组的至少一个器具,所述组由以下组成:至少一个轮或导轨、用于将一次性反应容器可固定地连接到承载组件上的器具、用于将承载组件可固定地连接到保持器上的器具、以及用于将反应组分混合的器具。

Description

反应器系统
相关申请
本申请要求于2011年3月15日提交的美国申请号为61/453,099的优先权。
技术领域
本公开涉及用于制造化学药剂的装置,尤其涉及用于制造生物药剂的装置。
背景技术
本公开涉及具有反应容器的装置,该反应容器用于制造化学和/或生物制品,例如生物药品。例如,发酵器通常为微生物或哺乳动物、昆虫或植物细胞的培养提供反应容器,以生产这样的制品。当前可用的系统无法提供反应组件从反应容器上的简易拆卸以及反应完成后装置的清洗。本文所描述的系统通过提供定制的几何特性,以及选择性地提供用于反应(例如,生物反应、化学反应)的无菌容器来解决这些问题,由本文所描述的系统无需在使用后清洗和重新灭菌。本系统还提供从保持器(例如,外套系统)上装载和卸载一次性反应容器的简易操作。
发明内容
本文所描述的系统提供移动的一次性使用的反应容器,其可以被设置在保持系统中(例如,外套系统)。在一些实施例中,提供反应器系统,其包括移动承载组件;被可拆除地连接到该承载组件上的一次性反应容器;以及,承载保持器,该移动承载组件可以被可拆除地插入该承载保持器中。在某些实施例中,承载保持器包括传热夹套。移动承载组件可以选择性地包括选自以下组的至少一个器具,所述组由以下组成:至少一个轮或导轨、用于将所述一次性反应容器可固定地连接到所述承载组件上的器具、用于将所述承载组件可固定地连接到所述保持器上的器具、以及用于将反应组分混合的器具。例如,用于将反应组分混合的器具可以是搅拌器,该搅拌器选择性地包括轴和叶轮,其被置于反应容器中,并且与被可固定地连接到承载组件上的驱动机构连接。一次性反应容器可以包括无菌的、可密封的内室,反应组分可以在其中相互反应;可以被可逆、可固定地连接到移动承载组件上;反应完成后,可以从移动承载组件被拆除;从移动承载组件拆除后,可以将反应内容物从外部环境分离;并且/或者包含喷射器或其他配件。在某些实施例中,保持器可以包括接受器具,承载组件可以利用该接受器具被插入并且选择性地被附在保持器上;保持一次性反应容器所期望的几何特性,选择性地包括反应容器防涡流挡板;提供反应容器内反应组分的加热和/或冷却;包括用于保持反应容器与保持器外部分离的门;并且/或者包括一个或多个防涡流和/或热交换挡板。在一些实施例中,接受器具包括一个或多个轮或导轨。这些反应器系统的其他特征将从本文所提供的说明书(包括,例如,图1-4)明显得出。由此,在一些实施例中,反应系统包括:
1)移动承载组件;
2)一次性反应容器,其被可拆除地连接到承载组件上;以及,
3)具有传热夹套(例如,外套系统)的保持器,其包括开口,承载组件(例如,以及反应容器)可以被可拆除地插入该开口;
其中:
a)移动承载组件选择性地包括以下器具[中至少一个]:
i.为承载组件提供移动性的至少一个器具,例如一个或多个轮或导轨;
ii.用于将一次性反应容器可固定地连接到承载组件上的至少一个器具;以及,
iii.用于将承载组件可固定地连接到保持器上的至少一个器具;
iv.一个或多个器具,例如搅拌器,其选择性地包括轴和叶轮,其被可固定地连接到承载组件上的,并且提供反应容器中反应内容物的混合;
b)一次性反应容器:
i.提供无菌、可密封的内室,反应组分可以在其中相互反应;
ii.可以被可逆、可固定地连接到承载组件上,从而使得承载组件的一个或多个器具可以被联接到反应容器上(例如,搅拌器(例如,轴和叶轮被附在承载组件上的电动机上并且提供反应容器中反应内容物的混合)),而其他器具可以被定位在反应容器外(例如,挡板(多个)和/或系统的其他组件);
iii.反应完成后,可以从承载组件被拆除,选择性地保持与外部环境(例如,在无菌条件下)分离的反应内容物;以及,
iv.选择性地包括喷射器(例如,气体引入设备);以及,
c)保持器[可以]:
i.包括接受器具(例如,一个或多个导轨),承载组件可以利用该接受器具被插入并选择性地被附在保持器上;
ii.保持一次性反应容器所期待的几何特性(例如,形状),选择性地包括反应容器防涡流挡板;
iii.提供反应容器内反应组分的加热和/或冷却;
iv.包括用于保持承载组件和反应容器与保持器外部分离的门(例如,将承载组件/反应容器锁定在保持器内);以及,
v.选择性地包括一个或多个防涡流和/或热交换挡板。
在一些实施例中,提供一种移动承载组件,一次性反应容器可以被可拆除地连接到该移动承载组件上,移动承载组件包括至少一个轮和/或导轨,以及用于混合反应室内的反应组分的器具。这种实施例的示例显示于图1和2中。这样的移动承载组件可以被置于保持器内,例如,如本文所描述的,以在一次性反应容器(图3)中进行反应。
本文所描述的反应器系统可以被用于进行多种反应中的任何反应,例如,化学过程、医药过程和/或生物过程(或这些的组合)。示例的生物过程可以包括,例如,微生物培养、哺乳动物细胞培养以及植物细胞培养。在一些实施例中,反应可以用于组合物的生产过程之中的至少一个步骤中,该组合物包括用于例如疾病的预防和/或治疗(例如,疫苗)的肽、蛋白质、核酸、它们的复合物、结合物等等。还提供用于使用本文所描述的反应器系统进行这种反应的方法。这种反应的产物也被本公开所提供。这些系统额外的实施例和优势在下文中描述。
附图说明
图1是示例承载组件。
图2是具有被可逆地连接的反应容器4的示例承载组件。
图3是示例承载组件和保持器(例如,外套系统)以及用于可逆地将承载组件(选择性地,还包括反应容器)插入保持器的示例导轨8。
图4是示例反应器系统,在该系统中,承载组件被包含在保持器内,并且通过门7与外部分离。
具体实施方式
本文所描述的系统提供一种移动的一次性使用的反应容器,其可以被容纳在保持系统中(例如,外部护套系统)。这些系统是根据可能在其中操作的反应类型和规模完全可定制的。反应系统可以被设计为通过调整各种组件相对于另一个的尺寸来适合几乎任何规模的反应,从而使得所需要的连接可以被做出并且各种反应条件可以被支持。由于组分可能由需要承受反应条件(例如,各种类型的反应物、热度、压力等等)的任何适合材料制成,反应的类型也可能变化。在一些实施例中,该系统包括移动承载组件、被可拆除地连接到移动承载组件上的一次性反应容器、以及具有传热夹套的保持器(例如,外部夹套系统),其包括开口,移动承载组件(例如,以及反应容器)可以被可拆除地插入该开口中。在一些实施例中,保持器可以不包括传热夹套。移动承载组件选择性地包括用于向承载装置提供移动性的至少一个器具,例如,一个或多个轮和/或导轨;用于将一次性反应容器可固定地连接到移动承载组件上的至少一个器具;以及,用于将移动承载组件可固定地连接到保持器上的至少一个器具;和/或选择性地包括被可固定地连接到移动承载组件上并且提供反应容器中反应内容物混合的轴和叶轮的一个或多个器具,例如搅拌器。一次性反应容器可以包括无菌、可密封的内室,反应组分可以在内室中相互反应;可以被可逆、可固定地连接到移动承载组件上,从而使得移动承载组件的所述器具中的一个或多个可以被联接到反应容器上(例如,搅拌器(例如,轴和叶轮,被附在移动承载组件上的发动机上且提供反应容器中反应内容物的混合)),而其他的器具可以被定位在反应容器之外(例如,挡板和/或系统的其他组件);反应完成后,可以从移动承载组件被拆除,选择性地保留从外部环境(例如,在无菌条件下)分离出的反应内容物;并且/或者选择性地包括喷射器(例如,引气设备)。保持器可以包括接受器具(例如,一个或多个导轨),移动承载组件可以利用该接受器具被插入且选择性地被附在保持器上;可以保持一次性反应容器所期望的几何特性(例如,形状),选择性地包括反应容器防涡流挡板;可以提供反应容器中反应组分的加热和/或冷却;包括门,用于保持移动承载组件和反应容器与保持器(例如,将承载/反应容器锁定在保持器内)外部分离;并且/或者包括一个或多个防涡流和/或热交换挡板。反应器系统可以被用于进行反应,例如,涉及化学过程、医药过程和生物过程。例如,生物过程可能是微生物培养、哺乳动物细胞培养和植物细胞培养。在一些实施例中,反应可以用于组合物的生产过程之中的至少一个步骤中,该组合物包括用于例如疾病的预防和/或治疗(例如,疫苗)的肽、蛋白质、核酸、它们的复合物、结合物等等。用于进行这些反应的方法也被提供。应当注意,术语“连接”、“固定地连接”、“附”和/或“邻接”意味着至少两种材料以暂时或永久(或实质上永久)的方式被相互连接或结合。并且在部件被“可逆地”连接的情况下,一个部件可以被连接到另一部件且可以从另一部件被拆除。例如,本领域普通技术人员将理解为,用于将一次性反应容器可固定地连接到移动承载组件上的至少一个器具还可以将一次性反应容器从承载组件上拆除。同样地,用于将移动承载组件可固定地连接到保持器上的至少一个器具还可以将移动承载组件从保持器上拆除。移动承载组件和一次性反应容器可以是任何合适的尺寸,只要部件互相之间能够共存。
图1显示示例移动承载组件。如上所述,移动承载组件可以包括移动性器具,例如轮1或导轨。移动承载组件还可以包括一组主移动性器具和副移动性器具1a、1b。例如,主移动性器具1a可以被例如用于移动(例如,滚动)该移动承载组件。副移动性器具1b可以被用于将移动承载组件插入/连接到保持器(例如,图3中的8),和/或相应地将移动承载组件从保持器(例如,图3中的8)拆除。移动承载组件还可以包括平台3以及一个或多个附加的器具,例如搅拌器2。如上所提到的,轴/叶轮组件可以被附在移动承载组件上的电动机上。电动机还可以被安置在其他地方(例如,不被附在承载组件上),只要能够驱动轴/叶轮组件,从而使得反应组分可以被混合。
如图2所示,反应在其中进行的反应容器4可以被连接到平台3上。反应容器可以被可逆地附在平台上,从而使其可以在反应发生前被连接,并且在反应完成后被拆除。反应容器可以由聚合物薄膜制成,通常被制成单层“三明治”状,包括产物接触层(例如,通常为低密度聚乙烯)、气体阻隔层(例如,通常为乙烯醋酸乙烯酯)以及加强层。薄膜片可以被焊接在一起,以形成所期望的反应容器形状;用于材料添加/提取的存取口、仪器、搅拌器等等也可以被焊接定位。存取口通常根据情况被密封。例如,对于无菌反应,已完成的反应容器组件可以在使用前通过接受伽马照射被消毒。反应容器组件(例如,具有可固定、可逆地被连接的反应容器的移动承载组件)可以在使用前被加载到保持器中(例如,如图3所示的使用轮/导轨组件1b以及导轨8),并且恰当地被定位/固定。将反应组分(例如,无菌介质)和/或用于生物反应的接种疫苗装载到反应容器之前,通常通过焊管(tube welding)利用合适的连接器进行搅拌器驱动连接以及无菌连接。
图3显示示例反应器系统的另一视图,在该图中,移动承载组件5可以被装载到(或插入)保持器6。如上所述,移动承载组件可以通过使用由轮1b和导轨8构成的轮/导轨组件被装载到(或插入)保持器6。移动承载组件还可以通过使用轮/导轨组件从保持器被拆除。当移动承载组件被装载到(或插入)保持器6时,轮1a可以与地面保持接触或不与地面接触。在将组件装载或插入保持器之前,反应容器可以被可固定、可逆地连接到移动承载组件(例如,被连接到平台3)。移动承载组件被装载到(或插入)保持器6之后,反应容器还可以被连接到移动承载组件上。例如,反应容器可以从保持器6的开口顶部被装载进入保持器6,并且被安置于(例如,被可逆、可固定地连接到)移动承载组件5。保持器6可以包括一个或多个传热(例如,热交换)和/或防涡流(anti-swirl)挡板9。图4显示关闭的系统,在该系统中,移动承载组件(例如,如图3中所示的5)通过使用门7或其他合适的器具被包含在保持器6中。这些系统还可以包括机盖设备,以限制反应容器的顶部(例如,被连接到保持器上,例如盖子),由此容许在更高压下的操作,以提高用于氧气转换的驱动力,由此改善过程性能。
保持器(例如,图4中的6)可以是任何合适的形式。例如,当门(例如,图4中的7)可以被用于容纳移动承载组件/反应容器时,保持器还可以被配置为具有“蛤壳”型结构。在这样的实施例中,保持器周边通常包括竖直接缝或沿竖直接缝打开,并且进一步包括一个或多个竖直铰链(例如,与接缝相对)。竖直接缝还可以包括锁定机构。由此,在一个实施例中,反应器系统可以包括保持器,该保持器包括一个或多个竖直接缝,保持器可以在该一个或多个竖直接缝处被打开和/或关闭,并且/或者可以进一步包括一个或多个铰链。在某些实施例中,该一个或多个竖直铰链可以被定位为大致与该一个或多个竖直接缝相对。这样的形式可以使得移动承载组件的装载和卸载对于操作者更加简便。
如上所述,保持器可以包括一个或多个传热(例如,热交换)和/或防涡流挡板(例如9)。这样的挡板可以作为保持器壁上的“减速带”,反应容器可以围绕保持器壁缠绕而不会撕裂,还为流动提供足够的阻力。其他的挡板可以包括例如美国申请号为12/605,329、公开号为US2011-0059523A1(本文完全引用该申请)中所描述的组件。保持器6和/或挡板可以由任何合适的材料(例如,碳钢、不锈钢(例如,304、304L、316、316L、AL6XN)、铝、(例如,Inconel625、Chronin625、Altemp625、Haynes625、Nickelvac625和Nicrofer6020)、哈斯特洛伊耐蚀镍基合金(Haselloy)(例如A、B、B2、B3、B142T、Hybrid-BC1、C、C4、C22、C22HS、C2000、C263、C276、D、G、G2、G3、G30、G50、H9M、N、R235、S、W、X)、钛、Carpenter塑料、橡胶和/或这些材料的混合物形成。挡板可以通过提供任何合适的方法被包括、连接或附在反应器(例如,保持器6)上,条件是该方法提供大致无缝的连接点(例如,材料之间的无缝连接或边界),以提供可以简单且有效地被消毒的表面。“大致无缝的连接点”、“无缝连接”或“无裂缝连接”通常是指挡板与反应器之间的边界是通过视觉和/或其他手段(例如,使用显微镜)基本无法检测到的。其还可以是指在通常由技术人员进行的用于对这样的装置“消毒”的标准清洁程序之后,该边界不会从之前的反应保留任何余渣。该系统因此适于通过使用工业许可的“就地清洗”和“就地消毒”系统来消毒,其使用任何合适的清洁剂,包括但不限于洗涤剂、毛刷和/或蒸汽。如下所述,这样的边界为其自身提供简单且有效的消毒。如本领域普通技术人员所能理解的,其他类型的挡板、材料等等也可以是合适的。
本说明书完全引用本文所引用和参考的所有文件。尽管本文所提供的说明书根据优选的实施例被描述,应当理解为本领域技术人与能够想到变化和修改。因此,其目的在于所附的权利要求覆盖权利要求的主题范围内的所有的这种等价的变化。

Claims (22)

1.一种反应器系统,所述反应器系统包括:
a.包括内部的移动承载组件保持器,所述移动承载组件可以被可拆除地插入所述内部,所述保持器包括:
i)接受器具,其包括用于接受所述移动承载组件的至少一个轮或导轨;以及
ii)门,其用于在所述移动承载组件被插入所述保持器中之后将所述移动承载组件固定在所述保持器的内部;
b.移动承载组件,其包括:
i)至少一个主移动性器具,其包括用于在所述移动承载组件被插入所述保持器中之前移动所述移动承载组件的至少一个轮或导轨;
ii)副移动性器具,每个副移动性元件包括至少一个轮或导轨,其中:
1)所述副移动性器具在所述移动承载组件被插入所述保持器中之前或之后不与地面接触;
2)在所述移动承载组件被插入所述保持器中之前,至少一个副移动性器具靠近所述接受器具,并且至少一个副移动性器具远离所述接受器具;
3)通过使用所述保持器的接受器具,所述副移动性器具提供所述移动承载组件到所述保持器的插入以及所述移动承载组件从所述保持器的拆除;以及,
iii)轴和叶轮组件;以及,
c.一次性反应容器,其被可拆除地连接至所述移动承载组件,当被可拆除地连接至所述移动承载组件时,所述一次性反应容器:
1)包括无菌、可密封的内室,反应组分可以在其中彼此反应;
2)具有包含在其中的所述轴和叶轮组件;以及,
3)将所述反应组分与外部环境分离。
2.根据权利要求1所述的反应器系统,其特征在于,其中所述移动承载组件保持器包括传热夹套。
3.根据权利要求1所述的反应器系统,其特征在于,其中所述一次性反应容器:
包括喷射器。
4.根据权利要求1所述的反应器系统,其特征在于,其中所述保持器:
i.提供所述反应容器内所述反应组分的加热和/或冷却;
ii.包括用于保持所述反应容器与所述保持器外部分离的门;以及/或者,
iii.包括一个或多个防涡流和/或热交换挡板。
5.根据权利要求1所述的反应器系统,其特征在于,其中所述主移动性器具包括一个或多个导轨。
6.根据权利要求5所述的反应器系统,其特征在于,其中所述主移动性器具包括一个或多个轮。
7.根据权利要求1所述的反应器系统,其特征在于,其中所述副移动性器具包括一个或多个轮。
8.根据权利要求1所述的反应器系统,其特征在于,其中所述主移动性器具包括一个或多个导轨。
9.根据权利要求1所述的反应器系统,其特征在于,其中所述主移动性器具和所述副移动性器具中的每一个包括一个或多个轮。
10.根据权利要求1所述的反应器系统,其特征在于,其中所述接受器具包括一个或多个导轨。
11.根据权利要求1所述的反应器系统,其特征在于,其中所述接受器具包括一个或多个轮。
12.根据权利要求1所述的反应器系统,其特征在于,其中所述反应选自由化学过程、医药过程和生物过程构成的组。
13.根据权利要求12所述的反应器系统,其特征在于,其中所述生物过程选自由微生物培养、哺乳动物细胞培养以及植物细胞培养构成的组。
14.根据权利要求12所述的反应器系统,其特征在于,其中所述反应为组合物的生产过程之中的至少一个步骤,所述组合物包括肽、蛋白质、核酸、它们的复合物或它们的结合物。
15.根据权利要求1所述的反应器系统,其特征在于,其中所述保持器包括一个或多个竖直接缝,所述保持器可以在所述竖直接缝处被打开和/或关闭,并且进一步包括一个或多个竖直铰链。
16.根据权利要求15所述的反应器系统,其特征在于,其中所述一个或多个竖直铰链被定位为与所述一个或多个竖直接缝大致相对。
17.一种用于进行反应的方法,其特征在于,所述反应使用权利要求1所述的反应器系统。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,其中所述反应选自由化学过程、医药过程和生物过程构成的组。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,其中所述生物过程选自由微生物培养、哺乳动物细胞培养以及植物细胞培养构成的组。
20.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,其中所述反应为组合物的生产过程之中的至少一个步骤,所述组合物包括肽、蛋白质、核酸、它们的复合物或它们的结合物。
21.一种反应产物,所述反应产物通过使用权利要求1所述的反应器系统产生。
22.一种反应产物,所述反应产物通过使用权利要求17所述的方法产生。
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