CN105121621B - 用于细胞动静态交替培养的生物反应器系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个生物反应器系统，其特征在于它在相同的细胞培养容器中可以进行所有三种状态的细胞培养方面的能力，这三个状态为静态、动态或静态和动态交替的状态，该系统在动态培养之后的细胞静态培养中使细胞均匀分布。在所发明的生物反应器系统中，磁控搅拌和细胞培养容器翻转的联合应用，以及垂直旋转培养和水平静态培养的联合应用是构建理想的在相同的细胞培养容器中进行动、静态交替的细胞培养物生物反应器的两种策略，其可以最小化剪切力并提供给细胞理想的代谢环境。

Description

用于细胞动静态交替培养的生物反应器系统及其方法

发明人：张永新

这个专利的优先权要求基于于2012年10月18日在美国提出的申请号为61/715555的临时申请，部分优先权基于2012年3月29日提出的申请号为PCT/US2012/000182的PCT申请，该PCT申请的优先权基于2011年3月29日提交的美国专利No.PCT/US2012/000182的专利临时申请。

相关专利

这个专利是2012年3月29日的PCT/US2012/000182的部分扩展，优先权日为申请临时专利61/468573的2011年3月29日，也是2012年3月30日申请的专利13435250的部分，这个专利也是2012年10月18日美国临时申请61/715555的扩展。

发明领域

细胞培养可能在三种状态下进行，即静态、动态和动静交替，本发明涉及一种可以在同一细胞培养容器中进行这三种状态细胞培养的生物反应器。

发明背景

大体来说，本申请生物反应器有关，具体地说是可以在同一个细胞培养容器中使细胞在静态、动态和动静态交替三种状态中生长的生物反应器。

许多种类的细胞，特别是造血干细胞和免疫细胞，在培养时对剪切力十分敏感。比如，剪切力可以在干细胞培养中导致非特异性分化，增加细胞凋亡，从而极大地降低干细胞扩增和定向分化的效率。较高的剪切力还可能在蛋白表达中释放出更多的非特异性蛋白，需要的特异性蛋白在培养中比例减小，蛋白纯化难度大大增加。静置培养的剪切力虽然最小，但静置培养的细胞通常在培养容器的底部，那么如果细胞密度较大，一些细胞无法获得足够的营养，因此不适合用于大规模的细胞扩增。一些生物反应器，比如NASA的室壁旋转生物反应器(RWV)，就是为降低剪切力而设计的。但是，这些生物反应器，必须通过不断地运动、搅拌和/或搅动细胞使细胞保持悬浮。一旦生物反应器停止运转，细胞将累积在底部某个位置或者培养容器的某个部位，而且是不均匀地分布，这对于绝大多数细胞生长是有害的，至少不利于细胞有效增长。因此，虽然这样的生物反应器的剪切力有所减少，但是当生物反应器运转时，仍有剪切力持续作用于培养的细胞上。毫无疑问，一个间歇性的搅拌，或者适当的动静态交替培养，不仅会使剪切力最小化，而且能为细胞提供一个理想的代谢环境。然而，因为运动的细胞的惯性作用，在动态培养转变为静态培养细胞时通常很难使细胞均匀分布。当细胞分布不均匀时(例如细胞局部堆积或者聚集)将对细胞生长很有害。我们现在发明提供了能使细胞在动态培养转变为静态培养细胞后仍能均匀分布的方法，以致所有的三种细胞培养状态都可以在目前公开的生物反应器系统中应用。

一些其他生物反应器，比如由Felder及其同事发明的，其中动态和静态培养是在不同的两个或者多个细胞培养容器中进行的，由传递细胞从一个培养状态传递到另一个培养容器的另一种状态，在培养容器的传递过程中，不可避免造成细胞损失和损伤。在我们现在的发明中，动静两态都在同一个细胞培养容器中进行，在状态转变的过程中不需要转换培养容器，当细胞从动态转换成静态时，细胞可以均匀分布在细胞腔的底部或者吸附在搅拌材料的表面。因此，我们的发明为细胞在悬浮状态和静置状态生长都提供了最佳的条件，并且两种状态可以反复转换。

一些生物反应器使用由磁性叶轮控制的磁性元件(尤其叶片或翼片)，用于搅拌培养基，保持细胞在悬浮状态。这种生物反应器专门增加剪切力，用于满足某些细胞的培养要求，细胞的分布随着培养基搅拌停止时叶轮的方向而定。较大的剪切力和静态时不均匀的分布与我们发明的生物反应器有明显的不同。除了应用差别以外，我们发明的生物反应器，不使用叶片或翼片作为磁性元件，我们发明中的磁珠如果不在磁场中实际上没有磁性，只有将它们放入磁场，它们才有磁性。我们发明中的磁珠不由叶轮控制，而是由磁场强度变化控制磁珠运动。

在我们的生物反应器的一个实例中，为了在搅拌时减小剪切力，以及在使细胞均匀分布，我们的生物反应器系统中的搅拌器在细胞培养容器内部两端的运动是与反应容器与之协调的的倒转结合形成的。相比而言，其他生物反应器通过搅拌或者培养容器运动使细胞悬浮，这两者都不能使细胞在搅拌过程中均匀分布，这都会在培养过程中产生较大的剪切力。这儿需要强调的是我们的系统中，培养容器的翻转不是为了细胞悬浮，相反，在我们的设计中希望最小化细胞培养容器翻转对细胞分散的影响，因为容器的运动会引起细胞在静止状态的分布不均匀。细胞培养容器的翻转主要是为搅拌器从容器的一端运动到另一端提供一个适宜的条件。

在另一个实施例中，细胞的静态培养和动态培养的转变是在垂直培养以及水平培养之间转变，细胞培养容器的旋转速度以及从旋转到静止的减速是影响细胞在静态时分布的两个主要因素。更高或者更低的转速以及减速速率将引起细胞接下来转动过程中不均匀分布。我们已经研究出合适的转动以及减速速率。

在我们的研究中，我们发现静态及动态的时长和动静态转换的频率显著影响细胞生长，并且不同细胞都不一样，由细胞种类、培养基、细胞密度(细胞浓度)、和细胞倍增速率(细胞增长速率)决定。

在我们以前的专利中，有些内容已被提及但没有在权力要求中清楚列出。在本专利中，这些都在权利要求中清楚的列出了。

摘要

本发明涉及一种生物反应器系统，其特征是所有三种状态的培养，即静态、动态、和动静态交替培养可以在同一个细胞培养容器中进行，而且强调动态培养之后的静态培养中的细胞的均匀分布。本发明中的生物反应器系统，联合应用磁控搅拌和培养容器翻转以及联合应用垂直旋转培养和水平静止培养为两个建造理想生物反应器的策略，它们使动静态交替培养在同一细胞培养容器的反应器中进行，并可以尽可能减小剪切力以及为细胞培养提供一个理想的代谢环境。

现在发明的生物反应系统可以是细胞在三种状态生长，特别是动静交替的状态，但是这个系统也可以单独用于动态或者静态细胞培养。在动态培养细胞时，细胞可以用任意方式再悬浮，包括但不限于磁力搅拌和培养容器翻转。

本专利申请中所说的细胞在静态时均匀分布可以在细胞培养容器的底部或者在任何材料上分布在培养容器的底部，或者培养容器内部的任意部位。

我们发明的生物反应器可以培养所有种类的细胞，包括悬浮细胞、粘附细胞和部分粘附细胞。培养粘附细胞时，可以在吸附在载体上生长。

本专利申请中所述的生物反应器的运动状态包括细胞在载体上运动，载体围绕细胞运动、培养容器运动或者以上的任意组合。当细胞在培养基中运动，粘附细胞吸附在搅拌器或者载体上运动。为了使在细胞再悬浮或者搅拌产生更小的剪切力，应用程序有搅拌器垂直运动和细胞培养容器垂直旋转两个选项，其他方法也可以用于这个生物反应器的间歇性悬浮培养。

生物反应器的静止状态包括细胞相对于培养容器、培养基、生物反应器或者细胞生长的环境都相对静止。在有些案例中，细胞吸附在载体上，载体有可能在培养容器壁上，相对于培养容器不运动，虽然不是通常所说的在容器底部的静止状态但也可以认为是静止培养。

细胞培养时，生物反应器系统中的各种细胞培养状态可以在本专利申请中所述的运动状态和本专利申请中所述的静止状态间通过程序调控自由的任意转换，这种转换包括了在时间、速度以及频率方面的转换。我们发现了下述因素之间的相互关系：动态或静态的时期，动静态交替的频率，细胞密度，细胞生长速率(细胞倍增速率)，细胞产量和由细胞死亡和凋亡率，细胞非特异性分化，干细胞移植潜能来评价的细胞质量。

现在发明的生物反应器系统包含细胞培养容器翻转系统和磁性搅拌系统。在一个实施例中，细胞通过由电磁铁控制的搅拌器达到悬浮状态。当搅拌器上浮，细胞跟着搅拌器上浮。当搅拌器到达培养容器顶部时，他们被电磁铁吸附在顶端，随后培养容器翻转180°，使搅拌器随着培养容器变位于培养容器的最低处(底部)。在这个例子中，细胞的搅拌可以在培养容器翻转前进行。培养容器翻转主要的目的是提供给搅拌器上下运动的合适位置。

现在发明的生物反应器系统也可以由协调细胞培养容器的朝向而形成，其中一个朝向用于旋转培养而另一个朝向用于静态培养。在一个实施例中，细胞培养容器垂直旋转，静态培养时在水平位置，为了使细胞在静态培养时均匀分布，培养容器的旋转速率、减速速率、从垂直到水平状态的翻转速率，以及它们之间的关系都有最优范围，尽管这些范围并不受限制。最优速率的范围为2rpm-60rpm，最优减速速率为-5rpm²至-120rpm²，转速与减速速率绝对值之比的范围为1–12m，容器的位置变化的速度的范围是0.1-60rpm。在这些范围内，细胞可以或者更有可能在动态培养过程后的静态培养时分布均匀。相反，如果生物反应器的设置超出这些范围，细胞很少有机会或者完全不可能分布均匀。

虽然大多数生物反应器由电脑系统控制，自我们现在公开的生物反应器可以在同一培养容器中的三种状态下培养细胞(静态，动态，或者动静态交替的状态)，特别是可以在动态之后的静态培养时保持细胞均匀分布，但是电脑控制这个系统的三个状态的调节是独特的和非常重要的。所说的电脑控制系统包括所有可以系统控制这三种状态的电脑和所有种类的自动化装置，这些装置可以用于对前述三种状态进行编程和程序调控，特别是可以程序调控动静态之间的转换。

本发明的细胞培养容器可以用任何对细胞生长没有害的材料制成。培养容器壁至少有一面是由可透气材料或者透析膜制成。培养容器上有一个或者更多的端口用来输入和/或输出细胞、培养基、缓冲液、搅拌器和其他材料，例如蛋白质、细胞因子、和细胞生长和分化需要的其他试剂。搅拌器可以是任何形状，虽然适宜尺寸的球形最合适。其材料包括但不限于顺磁性材料，这些顺磁性材料可被有利于细胞生长及吸附的惰性材料覆盖。

生物反应器有其动力装置，包括但不限于发动机、步进电机、伺服电机等等。这些动力装置用来为生物反应器的任何部件的机械运动提供动力，包括但不限于细胞培养容器的翻转和旋转、培养状态的垂直和水平状态的调整。虽然所有的操作都可以手动进行，但是自动设备更好。

附图说明

为了对本专利申请寻求的保护易于理解，兹用以下图纸及相关文字进行描述。

图1为生物反应器的示意图。

图2a-2f为生物反应器的一系列示意图，出示序列培养室内搅拌器的移动。

图3a-3b为生物反应器中细胞培养容器的一系列示意图，出示细胞培养容器在垂直旋转状态(3a)和横向静止状态(3b)。

详细说明

现在参见图1，图上所示为生长细胞的生物反应器系统10。系统10包括细胞培养室15、搅拌器20和调控系统30。

细胞培养室15包括用于在里面细胞培养基中接收和生长靶细胞的内室35，第一位置40和第二位置45。如里面使用的那样，“靶细胞”指位于培养室15当中和在里面生长的那些细胞。当前展示的是生长靶细胞的一个环境，该系统可以用于混合化学品或其它任何适合的溶液或物质。另外，第一位置40和第二位置45分别显示在培养室15的顶端和底端，两端40和45可以互相采取任何一个适宜的朝向(例如，同在一个水平面)，并保持在本发明当前公开的范围内。如下所述，培养室15可能有一个或一个以上的内部隔室。另外，按照相应的工艺技术，培养室15可能由任何适合的材料构建，包括刚性材料、弹性材料、刚性弹性材料组合、透气材料或任何其它适合材料。培养室15还可以包括一个或一个以上端口，用于内室35与一个或多个贮箱之间液体流通。所示的贮箱包括，但不限于，细胞培养基贮箱、废物箱、缓冲箱、二氧化碳箱或任何其它适合的贮箱。

现在参见图2a-2f，系统10的操作方式以一个非限制性的实例进行说明。靶细胞和细胞培养基送入培养室15的内室35。在这个实例中，磁珠21为浮动式，漂浮于培养室15内细胞培养基的顶端。在图2a中，第一台磁场发生器70通电，磁珠21吸在培养室15的第一位置40附近。培养室15然后旋转大约180度到图2b所示位置，在那一点，第一台磁场发生器70将磁珠吸在培养室第一位置40的附近。通常，细胞是悬浮的，逐渐降落在磁珠21的表面和磁珠21间的空隙中开始静态培养。按照拟定的培养方案培养一段时间后。然后第一台磁场发生器70断电，如图2c所示，磁珠21开始朝培养室15的第二位置45浮动从而使细胞悬浮。在磁珠21有可以让靶细胞粘附其上的涂层的实例中，磁珠21从一端移动到另一端的移动，将容许新生长出来的靶细胞附着其上。靶细胞可以粘附于磁珠21上，同时废料从培养室15上冲洗掉和/或当向培养室注入新的培养基时，培养室内仍可留有大量的原来的和新生长的靶细胞。另外，靶细胞特异性的磁标抗体，可以加入到培养室15的内部，结合于靶细胞上，而当培养室接通磁场后，结合抗体的靶细胞能以可释放的方式吸附到磁场发生器附近的磁珠21和/或培养室壁上。在这个实例中，一台或两台磁场发生器70、72处于产生磁场的工作状态，而未吸附的细胞和/或废料则从培养室冲出和/或在培养室送入新的培养基时，培养室内仍可留有大部分的原来的和新生长的靶细胞。另外，可以使用磁性试剂，例如Annexin V或其它适合的试剂，用于将损坏或死亡的细胞吸附到磁珠，而健康的靶细胞从系统10冲出。此外，在培养室15中使用磁性抗体和/或试剂，而没有使用搅拌器的情况下，当冲洗培养室时，靶细胞或损坏/死亡的细胞仍然可以保留在培养室内。

这些示意图还标明，一旦磁珠21位于培养室第二位置45的附近，第二台磁场发生器72可以启动，磁珠因此吸附并保持在培养室第二端45的附近(图2d)，培养室倒转到图2e所示位置。然后，第二台磁场发生器72断电，如图2f所示，磁珠21朝向培养室第一端40浮动。这些工艺也适用于下述过程，即根据先前讨论过的控制系统的监测指标，在本过程当中任何需要的时间点选择性地添加各种添加剂、培养基、缓冲液、二氧化碳和类似物质到培养室，和/或选择性撤除废料，以促进或提高新细胞的生长。在这个实施例中，磁珠21的运动是细胞保持悬浮(动态)培养状态，当磁珠21停止运动，停在培养容器的某个部位，例如培养容器的底部，细胞缓慢降落，均匀分布在磁珠21上和磁珠21之间的空隙中，静态培养从这时开始。

在另一个实例中，可以使用非浮动的磁珠，在不受磁场影响的情况下，磁珠可以通过培养室的旋转在培养室内移动。这里，借助培养室旋转，使用重力和离心力，让磁珠在培养室15内两个或两个以上位置之间移动。然而在另一个实例中，第一和第二磁场发生器70、72可以交替启动，以便于在培养室内两个或两个以上位置之间移动磁珠，而不必旋转培养室15。虽然前例采用磁珠21作为搅拌器，但只要不超过当前展示范围，本发明也包括使用其它适合的装置作为搅拌器。另外，使用可以在培养室内移动搅拌器的任何方法或工艺技术，均在本专利的权利要求范围之内

此外，如果培养室15全部或部分采用透气材料，那么可将该系统置于二氧化碳培养箱或二氧化碳培养室内。如果没有二氧化碳培养箱、二氧化碳培养室，或也没有应用透气材料，那么可以采用某些试剂，例如HEPES，或者直接从二氧化碳气储存装置将二氧化碳注入到培养室内。

尽管通过一些无限制的示例展示了当前发明和它的若干优点，但是，应该理解，只要不背离后面所附的专利申请内容，任何修改、替代、排列和变更均在本专利的权利要求范围之内。前述任何一个实例的任何特性所适用于的任何其它的实例也在本专利的权利要求范围之内。

搅拌器20布置在培养室内部35中，可以在培养室的第一端40和培养室的第二端45之间移动。另外，搅拌器20则可配置在任何两个或更多点之间或两个或更多单元之间移动，只要是在培养室内室35内。在所示的实例中，搅拌器由许多磁珠21组成，也可以采用其它的搅拌器配置，但都在当前展示的范围内，而且任何特定的实例不限于如搅拌器那样专门使用磁珠。在一个实例中，磁珠21由可磁化材料构成，例如硅钢、Fe₃O₄或任何其它适合的材料。如这里所用的那样，可磁化材料意味着，搅拌器(例如磁珠)在有磁场时有磁荷，但一旦远离磁场，或者是磁场离开搅拌器附近，便不再有磁荷，例如，当磁场发生器失电的时候。磁性材料一般由每个磁珠21的磁芯组成。磁芯可以用任何适合的材料包裹。在一个实例中，磁芯裹以聚苯乙烯；但是，磁芯可以被包裹上以任何适合的材料并保持在本专利展示的范围内。例如，但不限于此种情况，磁芯可以裹以任何适合的热塑或热固性聚合物。虽然磁珠21所示采用可磁化材料建造，但是这些磁珠可以采用任何适合的材料制成，磁性的或非磁性的，并均在本专利展示的范围。另外，最好将磁珠21每个都裹以任何适合的材料，使得靶细胞在培养室15内生长时附连于磁珠上，然而，不包裹能使靶细胞粘附的特殊材料的磁珠也在在本专利展示的范围内。一些实例中，可能需要让磁珠21能够在细胞培养基中浮动；因此，磁珠芯可能有气穴或气泡，如采用轻型泡沫、塑料或任何其它适合的材料，磁珠21可以在培养基内浮动。

磁珠21在设计上，能够保证它们在聚集在一处时，磁珠21之间可以形成一个或多个小生态环境或微环境。一些实例中，这些小生态环境可以促进其内更多的靶细胞生长。在一个实例中，如果磁珠实质为球形，每个磁珠21的直径可以介于1-10毫米，可以形成适合的小生态环境。但是，值得重视的是磁珠21可以做任何适合的规格和/或形状，以方便在这些磁珠21叠加在一处时，当中形成一个或多个适合的小生态环境。在一些磁珠与培养室的一面或多面内壁之间形成至少若干小生态环境也适合于本专利。

再参见图1，调控系统30可以包括调控器55和计算机60，一台或两台都可以，用于调控系统10的运行。另外，系统10也可以手动操作。调控系统30可配置为以反馈方式连接培养室15。调控系统30可以有个卡盒50，用于放置培养室15，但是最好能将培养室15可以通过任何适合的方法或配置形式(例如夹片、挂钩、磁铁、钩环组件、摩擦密合等)连到卡盒50由调控系统操纵，并保持在本专利要求范围内。

调控系统30还可以包括光源2和细胞检测器9，用于检测培养室15内的细胞数量，检测培养室15内细胞数量的变化和类似条件，以及报告结果给调控系统30。另外，调制系统30，借助任何适合的检测装置、机制或方法，可以监控靶细胞生长过程中任何相应的参数，例如但不限于，靶细胞数量的变化、pH值、CO₂、葡萄糖、钙、钾、钠、温度、湿度或任何其它适合的因数，和调整培养室内搅拌器移动的频率和/或速度，和/或调整培养基数量、培养基类型、缓冲液数量、缓冲液类型、二氧化碳量或根据控制系统任何测量值执行任何其它适合的调整，以提高或促进培养室15内靶细胞的生长。

调控系统30可以让搅拌器在培养室15的内室35中移动。可以有许多种实现方式。在所示实例中，调控系统包括一台电机65，在第一个位置和第二个位置之间驱动旋转培养室15。将如下所示，第一个位置与第二个位置相隔大约180度，但第一个和第二个位置互相间可以采用任何适合的角度，均不超出当前展示范围。培养室15可以水平面旋转、垂直面旋转或旋转、移动、滑动或以任何适合方式移动，只要是让搅拌器20在培养室15内移动便可。

另外，控制系统30可以有第一和第二台磁场发生器70、72，用于激发磁珠21或其它的搅拌器20的磁性，以便在培养室15内移动磁珠21，混合靶细胞和培养基。在所示实例中，每台磁场发生器为电磁铁，带电时产生磁场，失电时失去磁场。带电时，每个磁场发生器吸引搅拌器20，例如磁珠21朝向带电的磁场发生器移动。而在另外一个实例中，使用的是永磁铁，控制系统30可操纵磁铁远离培养室15附近，或者是以其它方式阻隔磁铁的磁场，防止其影响培养室15。虽然所示实例同时协调应用用培养室翻转和电磁铁在培养室内移动搅拌器，但是翻转培养室和电磁铁均可以单独采用。而且，在培养室内移动搅拌器的任何工艺技术均适用，并保持在本专利权力要求范围内。

现在参见图3，图为用于细胞扩增的生物反应器的另一个实施例。包括细胞培养室(容器)19，旋转电机21，培养容器19和旋转电机21之间的接头(轴)18，为了使培养容器在水平和垂直之间位置变化的轴22。一个完整的生物反应器还包括如图1所示的2、9、8、30、55、60和65。

当培养容器19在垂直位置，旋转电机21通过连接器18使培养容器在特定的速度(通常为2-60rpm)旋转，保持细胞悬浮(图3a)。当动态培养停止的时候，电机(可以是图1中的伺服电机65)通过接头22使培养容器从垂直位置转变到水平位置。随着培养容器的位置变化，翻转速度逐渐降低到0，最小化的减小惯性对细胞分布的影响。因此，当培养容器达到水平位置(图3b)，悬浮的细胞自由降落到培养容器19的下部。虽然图3b中静态培养时培养容器正面朝上，但是其他方向，比如朝下，仍保持在本专利权力要求范围内。虽然最佳翻转速度范围(2rpm到60rpm)，培养容器减速速率范围(-5rpm²到-120rpm²)，转速与减速速率绝对值之比的范围(1到12m)，培养容器位置变化的速率的范围(0.1到60rpm)可以使细胞在静态培养时保持悬浮，但是其他的翻转速度、培养容器减速速率、转速与减速率之比、培养容器位置变化仍保持在本专利权力要求范围内。虽然搅拌器、细胞载体和其他可能的材料没有在图3a和3b中展示出来，在生物反应器中的这些材料仍保持在本专利权力要求范围内。

Claims (12)

1.一种用于培养细胞的生物反应器，其具有以下特征：

(1)可以在同一个培养容器中包含三种可能的状态，静态、动态或动静态交替的状态，动态培养后紧接着的静态培养中的细胞保持均匀分布；

(2)所述的生物反应器的细胞培养在两个状态之间转换，包括从静态到动态、从动态到静态，在后者转换后细胞可以均匀分布在细胞培养容器的底部和/或细胞培养容器底部的任何材料上；和

(3)所述的生物反应器包含一个可以结合培养容器减速速率为-5rpm²至-120rpm²的旋转培养和另一个静态培养的系统以及相应调控上述静态、动态或动静态交替的状态三种细胞培养状态的自动化装置。

2.根据权利要求1所述的用于培养细胞的生物反应器，所述的生物反应器的容器转速范围为2rpm-60rpm；转速与减速率的绝对值之比的范围为1-12m。

3.根据权利要求1所述的用于培养细胞的生物反应器，所述的生物反应器可以培养所有种类的细胞，包括悬浮细胞、贴壁细胞和部分贴壁细胞，在培养容器中，贴壁细胞可以依附在载体上。

4.根据权利要求1所述的用于培养细胞的生物反应器，所述的生物反应器系统的动态包括细胞在培养基里运动，培养基围绕细胞流动、培养容器运动或者以上的任意组合。

5.根据权利要求1所述的用于培养细胞的生物反应器，所述的生物反应器的静态包括细胞相对于细胞培养容器、细胞培养基、生物反应器或细胞培养环境都不运动的任何情况。

6.根据权利要求1所述的用于培养细胞的生物反应器，所述的生物反应器可以在权利要求4所述的动态和权利要求5所述的静态自由的任意转换，无论任何时间、任何速度以及任何频率。

7.根据权利要求1所述的用于培养细胞的生物反应器，所述的生物反应器包括一个含有可翻转的细胞培养容器和磁力搅拌装置结合的系统。

8.根据权利要求1所述的用于培养细胞的生物反应器，所述的生物反应器包含一个可以结合培养容器旋转培养和另一个静态培养的系统，其容器位置变化的速度范围为0.1-60rpm。

9.根据权利要求1所述的用于培养细胞的生物反应器，所述的生物反应器的静态、动态、动静态交替的三种状态，由电脑或其他自动、手动系统程序调控。

10.根据权利要求6所述的用于培养细胞的生物反应器，生物反应器动态和静态之间转换的时间，速度和频率，由电脑或其他自动、手动系统程序调控。

11.根据权利要求1所述的用于培养细胞的生物反应器，所述的生物反应器包含一个可以监测细胞数量和细胞数量的变化向调控系统报告结果的细胞检测器。

12.利用权利要求1所述的用于培养细胞的生物反应器的细胞培养的方法，其包括准备、培养和收获细胞，以及程序调控的静态培养、动态培养和动静态交替培养。