CN103958660A - 用于细胞分离的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于经由过滤器进行细胞分离的系统和方法，其具有粉末袋，该粉末袋能够布置在再循环回路中并部分地填充有粉状助滤剂，包含要被分离的细胞的细胞溶液能够从生物反应器经由布置在再循环回路中的泵输送到粉末袋，其中，具有搅拌器的生物反应器布置在再循环回路中，并且其中，当再循环回路中断时，生物反应器能够连接到过滤器。

Description

用于细胞分离的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于经由过滤器进行细胞分离的系统，其具有粉末袋，该粉末袋能够布置在再循环回路中并部分地填充有粉状助滤剂，包含要被分离的细胞的细胞溶液能够从生物反应器经由布置在再循环回路中的泵输送到粉末袋。

此外，本发明涉及一种用于经由过滤器进行细胞分离的方法，其具有粉末袋，该粉末袋布置在再循环回路中并部分地填充有粉状助滤剂，包含要被分离的细胞的细胞溶液从生物反应器经由布置在再循环回路中的泵输送到粉末袋。

背景技术

对于预涂层过滤来说，使用粉末状的助滤剂，助滤剂在过滤工业中通过硅藻土/硅土/硅藻或硅藻属的等同物也是已知的。助滤剂具有在载体材料上连同从液体中分离的颗粒成分(例如，过滤网)一起形成预涂层滤饼的属性，预涂层滤饼通过特别高的孔隙度所区分并使得可能具有较高的过滤能力。

以粉末形式的助滤剂伴有一些处理的危险并且因此需要安全地处理，例如在基于二氧化硅粉末的处理(例如，含有石英的粉尘)中，其中当吸入了可呼吸微粒时存在矽肺病的危险。在这种情况下，使用一次性产品已经证明在生物技术中是特别有利的。对于一次性产品而言，如果它们没有金属以及如果它们相对简单和节约成本地形成，则是有利的。

US2004/0245124A1公开了一种经由过滤器通过预涂层过滤用于细胞分离的系统和方法。在这种情况下，来自生物反应器的细胞溶液经由布置在再循环回路中的泵输送到粉末或混合容器中，所述粉末或混合容器布置在再循环回路中并部分地填充有粉状助滤剂。

其缺点是，生物反应器布置在再循环回路外侧，并且粉末袋需要容纳除了助滤剂之外生物反应器的全部细胞溶液或电解液。这很难处理并且相对地昂贵。此外，在过滤器之前需要第二个泵用于过滤。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种用于通过预涂层过滤进行细胞分离的系统，所述系统安全，避免了污染环境，能够简单地处理，并且也适合于其相关部件作为一次性产品的节约成本的使用。

本发明的进一步目的是，确定一种用于借助于相应系统通过预涂层过滤进行细胞分离的方法，所述方法安全，避免了污染环境，能够简单地处理，并且也节约成本。

结合权利要求1的前序部分实现了与系统有关的目的，其中，具有搅拌器的生物反应器布置在再循环回路中，并且其中，如果再循环回路中断，生物反应器可连接到过滤器。

通过与粉末袋一起布置在循环回路中的生物反应器，对于全部生物反应器液体来说没有必要再循环以产生悬浮液，而是仅很小的液流经由具有助滤剂的粉末袋传送。粉末袋既是传输袋又是混合袋，并且不需要生物反应器的体积。粉末袋更小并且因此能够更容易地处理。此外，带有10-15公斤数量容易处理的硅藻土的多个小袋可用作助滤剂。根据反应器尺寸和计量数量，相同尺寸的一个或多个小部件数量可连续地连接和悬浮，也就是说助滤剂的数量或硅藻土数量可在过滤之前立即改变。

直到粉末袋内的悬浮液是可泵送的，才发生少量的再循环。之后在生物反应器中的悬浮液通过温和的搅拌器保持悬浮。过程因此更谨慎并使细胞破坏所造成的不良影响最小化。

根据本发明的一个优选实施例，生物反应器在竖直方向上的顶部具有第一反应器软管，第一反应器软管经由第一连接器能够连接到在竖直方向上布置在粉末袋顶部的第一粉末袋软管。此外，生物反应器在竖直方向上的底部具有第二反应器软管，第二反应器软管经由第二连接器能够连接到在竖直方向上布置在粉末袋底部的第二粉末袋软管。粉末袋可相对简单地和迅速地经由连接器连接到生物反应器以形成再循环回路。因此，例如，也可能连同粉末袋软管和连接器一起输送粉末袋作为预消毒单元。

根据本发明的进一步优选实施例，第一粉末袋软管具有第一阀，在朝向粉末袋的方向上第一阀在第一连接器之前，并且第二粉末袋软管具有第二阀，在朝向粉末袋的方向上第二阀在第二连接器之前。第二反应器软管具有第三阀，在朝向生物反应器的方向上第三阀在第二连接器之前。

这确保了在移除粉末袋后避免环境的污染。粉末袋可连同其粉末袋软管和阀一起是可移除或可更换的。

根据本发明的进一步优选实施例，被设计为蠕动泵的泵布置在第三阀和生物反应器之间。这种布置使得不必具有用于后续过滤步骤的另一个泵。特别地，由于它不接触没媒介，作为蠕动或软管泵的设计具有它可被再利用的效果。

根据本发明的进一步优选实施例，在移除粉末袋的情况下，过滤器经由第三连接器可连接到第二反应器软管的连接器侧。

位于生物反应器内的细胞溶液与悬浮的助滤剂一起可从而简单地和可靠地经由泵输送到用于预涂层过滤的过滤器。

根据本发明的进一步优选实施例，生物反应器与反应器软管一起，粉末袋与粉末袋软管和过滤器一起被设计为一次性的部件。此外，由于一次性部件的成本节约形式，进一步增加了在避免环境的不良污染方面的安全性，不良污染例如由于在助滤剂的不良释放的情况下由有毒粉尘引起的污染。

结合权利要求9的前序部分实现了与方法相关的目的，其中生物反应器在再循环回路中连接到粉末袋，其中细胞溶液从生物反应器输送出去进入粉末袋并再循环，其中，在助滤剂的足够悬浮后，反转泵的输送方向并排空粉末袋，以及如果需要的话，更换粉末袋，其中，过滤器经由连接器连接到生物反应器，以及其中，包括细胞溶液以及来自生物反应器的助滤剂的悬浮液借助于过滤器经受过滤。

凭借与粉末袋一起布置在循环回路中的生物反应器，对于全部生物反应器液体来说没有必要再循环以产生悬浮液，而是仅很小的液流经由具有助滤剂的粉末袋传送。粉末袋既是传输袋又是混合袋，并且不需要生物反应器的体积。粉末袋更小并且因此能够更容易地处理。此外，带有例如10-15公斤数量容易处理的硅藻土的多个小袋可用作助滤剂。

直到粉末袋内的悬浮液是可泵送的，才发生少量的再循环。之后在生物反应器中的悬浮液通过温和的搅拌器保持悬浮。过程因此更谨慎并使细胞破坏所造成的不良影响最小化。一方面，在粉末袋被移除的情况下，过滤器和生物反应器之间的连接可发生，以及另一方面，也可能经由分支和另一个阀将过滤器连接到生物反应器。重要的是，在排空粉末袋后，关闭了其相邻阀，并且中断了再循环回路。

根据本发明的进一步优选实施例，根据助滤剂的所需数量，在过滤之前更换使用更多的粉末袋并且其悬浮液输送到生物反应器。

因此，根据反应器尺寸和计量数量，相同尺寸的一个或多个小部件数量可接连地连接和悬浮。也就是说，助滤剂的数量或硅藻土数量可在过滤之前立即改变。

可从以下的详细描述和相应附图得出本发明的进一步细节，其中通过示例描述了本发明的优选实施例。

附图说明

在图中：

图1示出了一种用于细胞分离的系统，其中安装的粉末袋在再循环回路中，第一和第二阀关闭，并且过滤器分离，

图2示出了图1的系统，其中阀打开，并且细胞溶液经由泵输送进入干粉末袋中，

图3示出了图2的系统，其中随着泵的输送方向的反向，细胞溶液内悬浮的助滤剂从粉末袋输送出去进入生物反应器中，

图4示出了图3的系统，其中阀关闭，并且示出待更换的第二粉末袋，该第二粉末袋具有粉末袋软管，阀，压力传感器和连接器部件，

图5示出了图4的系统，其中阀关闭，释放了第二粉末袋软管和第二反应器软管之间的连接器连接，并且经由到进料软管的第三连接器连接将第二反应器软管连接到用于预涂层过滤的过滤器，

图6示出了图5的系统，其中阀打开，细胞溶液连同悬浮的助滤剂一起经由泵输送到过滤器，以及

图7示出了用于细胞分离的另一个系统，其中安装的粉末袋在再循环回路中，并且过滤器经由分支和另外的阀被连接。

具体实施方式

用于通过预涂层过滤进行细胞分离的系统1基本包括生物反应器2，粉末袋3，过滤器4和泵5。

生物反应器2在其竖直方向的上端具有第一反应器软管6，并且在其竖直方向的下端具有第二反应器软管7。搅拌器8以已知的方式布置在生物反应器2的内部空间内。生物反应器2具有细胞溶液9，细胞溶液9包含要被分离的细胞。

粉末袋3在竖直方向的顶部具有第一粉末袋软管10。第二粉末袋软管11在竖直方向的底部处布置在粉末袋3上。在输送时，粉末袋3包含干粉状助滤剂12，在过滤器4中进行预涂层过滤需要干粉状助滤剂12。

第一反应器软管6和第一粉末袋软管10经由第一连接器13彼此连接，第一连接器13例如被设计为两部件的无菌连接器。第一粉末袋软管10在第一连接器13和粉末袋3之间具有第一阀14。第一压力传感器15布置在第一阀14和粉末袋3之间。第二反应器软管7经由第二连接器16连接到第二粉末袋软管11。第二粉末袋软管11在第二连接器16和粉末袋3之间具有第二阀17。第二压力传感器18布置在第二阀17和粉末袋3之间。粉末袋3，连同粉末袋软管10，11，阀14，17，压力传感器15，18以及与连接器连接13，16一起形成可更换的粉末袋装置19，粉末袋装置19能无菌地输送，以及由一次性部件形成并且因此适于仅一次性使用(单次使用)。

第二反应器软管7在第二连接器16和生物反应器2之间具有第三阀20。泵5布置在第三阀20和生物反应器2之间。例如，泵5被设计为蠕动泵，蠕动泵可以是软管泵。

生物反应器2，连同其搅拌器8和反应器软管6，7，以及第三阀20以及连接器部件13，16，可形成同样由一次性的部件形成以及适于仅使用一次(单次使用)的反应器装置21。反应器装置21也可以无菌地输送。

根据图1-6的实施例，在移除粉末袋装置19后，过滤器4经由第三连接器22连接到第二反应器软管7，第三连接器22经由过滤器软管23连接到过滤器4。过滤器4可以接着第四连接器24，接着层过滤器或无菌过滤器25。

过滤器4和25也可形成为一次性的部件。

根据图7的示例性实施例，过滤器4也可经由分支部26连接到第二粉末袋软管11。在这种情况下，第四阀27在第三连接器22和过滤器4之间布置在过滤器软管23内。

可以通过以下工艺步骤实施用于细胞分离的方法：

1)通过经由第一连接器13将第一粉末袋软管10连接到第一反应器软管6，并且通过经由第二连接器16将第二粉末袋软管11连接到第二反应器软管7，安装粉末袋3以及产生再循环回路28。

2)打开阀14，17，20，开启泵5并且将细胞溶液9从生物反应器2输送出来进入干粉末袋3，使得细胞溶液9在粉末袋3内上升并使助滤剂12润湿且(部分地)悬浮，经由压力传感器15，18监测在粉末袋3的进口和出口压力，并且如果合适的话，纠正进口和出口压力。在再循环时间后，助滤剂12充分地悬浮在细胞溶液9中，并且因此是可泵送的，使得泵5停止。

3)在相反的输送方向上启动泵，并且细胞溶液9和助滤剂12的可泵送悬浮液完全地从粉末袋3输送出来到生物反应器2内。同时，排空粉末袋3并通过抽吸而收缩。在完全排空粉末袋3后，使泵5停止。

4)关闭阀14，17，20并且在连接器13，16处分离粉末袋装置19，并且如果合适的话，更换成新的粉末袋装置19。

重复步骤1-3，直到所提供的全部数量的助滤剂12悬浮并引入到生物反应器2中。

5)然后最后的粉末袋装置19在连接器13，16处释放并在关闭阀14，17，20后移除。第二反应器软管7随后经由第三连接器22连接到过滤器4。另外，在关闭阀17后，过滤器4也可经由第四阀27和第三连接器22连接到分支部26以及因此连接到第二反应器软管7。

6)在朝向过滤器4的输送方向上启动泵5，并且细胞溶液9与悬浮的助滤剂12一起通过过滤器4，25输送出生物反应器2。

特别适于实施根据本发明的方法的是粉末袋3，所述粉末袋3的竖直向下地指向并连接到第二粉末袋软管11的端部为漏斗状或成锥形逐渐变细，并且粉末袋3能够连接到未示出的外部振动装置，外部振动装置作用在粉末袋3的外部以致使助滤剂12在位于粉末袋3内的细胞溶液9中的有效悬浮。

附图标记列表

1 系统

2 生物反应器

3 粉末袋

4 过滤器

5 泵

6 2的第一反应器软管

7 2的第二反应器软管

8 2的搅拌器

9 细胞溶液

10 3的第一粉末袋软管

11 3的第二粉末袋软管

12 助滤剂

13 第一连接器

14 第一阀

15 10的第一压力传感器

16 第二连接器

17 第二阀

18 11的第二压力传感器

19 粉末袋装置

20 第三阀

21 反应器装置

22 第三连接器

23 4的过滤器软管

24 第四连接器

25 无菌过滤器

26 分支部

27 第四阀

28 再循环回路

Claims (11)

1.一种用于经由过滤器(4)进行细胞分离的系统(1)，具有粉末袋(3)，所述粉末袋(3)能够被布置在再循环回路(28)中，并且部分地填充有粉状助滤剂(12)，并且包含要被分离的细胞的细胞溶液(9)能够从生物反应器(2)经由被布置在所述再循环回路(28)中的泵(5)被输送到所述粉末袋(3)，其特征在于，具有搅拌器(8)的所述生物反应器(2)被布置在所述再循环回路(28)中，并且其中，当所述再循环回路(28)中断时，所述生物反应器(2)能够连接到所述过滤器(4)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述生物反应器(2)在竖直方向上的顶部具有第一反应器软管(6)，所述第一反应器软管(6)能够经由第一连接器(13)连接到第一粉末袋软管(10)，所述第一粉末袋软管(10)在竖直方向上被布置在所述粉末袋(3)的顶部，并且其中，所述生物反应器(2)在所述竖直方向上的底部具有第二反应器软管(7)，所述第二反应器软管(7)能够经由第二连接器(16)连接到第二粉末袋软管(11)，所述第二粉末袋软管(11)被布置在所述粉末袋(3)的在所述竖直方向上的底部处。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一粉末袋软管(10)具有第一阀(14)，在朝向所述粉末袋(3)的方向上所述第一阀(14)在所述第一连接器(13)之前，其中，所述第二粉末袋软管(11)具有第二阀(17)，在朝向所述粉末袋(3)的方向上所述第二阀(17)在所述第二连接器(16)之前，并且其中，所述第二反应器软管(7)具有第三阀(20)，在朝向所述生物反应器(2)的方向上所述第三阀(20)在所述第二连接器(16)之前。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述泵(5)被布置在所述第三阀(20)和所述生物反应器(2)之间。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述泵(5)被设计为蠕动泵。

6.根据权利要求3到5中的任一项所述的系统，其特征在于，所述粉末袋(3)连同所述粉末袋(3)的粉末袋软管(10，11)及阀(14，17)是可移除的或可更换的。

7.根据权利要求3到6中的任一项所述的系统，其特征在于，所述过滤器(4)能够经由第三连接器(22)连接到所述第二反应器软管(7)的连接器侧端部。

8.根据权利要求1到7中的任一项所述的系统，其特征在于，所述生物反应器(2)连同反应器软管(6，7)、所述粉末袋(3)连同粉末袋软管(10，11)以及所述过滤器(4)被形成为一次性的部件。

9.一种用于经由过滤器(4)进行细胞分离的方法，具有粉末袋(3)，所述粉末袋(3)被布置在再循环回路(28)中，并且部分地填充有粉状助滤剂(12)，并且包含要被分离的细胞的细胞溶液(9)从生物反应器(2)经由被布置在所述再循环回路(28)中的泵(5)被输送到所述粉末袋(3)，其特征在于，所述生物反应器(2)在所述再循环回路(28)中被连接到所述粉末袋(3)，其中细胞溶液(9)被从所述生物反应器(2)运送到所述粉末袋(3)中并且被再循环，其中，在所述助滤剂(12)充分悬浮之后，使所述泵(5)的运送方向反向，并且排空所述粉末袋(3)，并且，如果需要的话，更换所述粉末袋(3)，其中，所述过滤器(4)经由连接器(13，16，22)被连接到所述生物反应器(2)，并且其中，由来自所述生物反应器(2)的助滤剂(12)和细胞溶液(9)组成的悬浮液借助于所述过滤器(4)经受过滤。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据助滤剂(12)的所需数量，在过滤之前更换使用其它的粉末袋(3)，并且所述其它的粉末袋(3)的悬浮的粉末被输送到所述生物反应器(2)。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述助滤剂(12)在所述生物反应器(2)中借助于搅拌器(8)保持悬浮。