CN107208021A - 无菌可连接传感器贴片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了第一连接单元，其具有多个传感器表面且其适于无菌地连接到例如安装在柔性生物反应器袋上的第二连接单元。

Description

无菌可连接传感器贴片
技术领域
本发明涉及无菌连接器，且更具体地涉及带有可用于细胞培养中的传感器的无菌连接器。本发明还涉及形成无菌连接的方法。
背景技术
在生物制药生产中存在朝单次使用系统的趋势，特别是细胞培养操作。用于细胞培养的典型单次使用系统包括生物反应器，其中细胞培养物包含在柔性袋中，或者是通过摇摆提供搅动的可膨胀自支撑袋(参见例如美国专利第6190913号)，或者是由不锈钢支撑结构支撑的袋，其中搅拌通常由叶轮提供(参见例如美国专利第7629167号)或气动地提供(参见例如WO 2007/068945A1)。
在两种系统中，需要应用与细胞培养物接触的传感器，以便监测诸如细胞密度、pH值、氧浓度及多种代谢物和/或营养物的浓度的重要变量。此类传感器典型地经由如EP2503320中的焊接端口与袋整合。然而，许多传感器不能通过用于袋的灭菌的优选的相同方法灭菌。
因此需要一种方便的技术来将单独包装的传感器无菌地连接至单次使用的生物反应器袋。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种用于传感器与生物反应器袋的无菌连接的连接单元。这利用如权利要求1中限定的第一连接单元来实现。
一个优点是连接单元可单独包装且通过与生物反应器袋不同的方法灭菌。进一步的优点是传感器可在冷藏下储存且可消除通过折叠袋而损坏传感器的风险。更进一步的优点是袋上的端口的数量可最大限度地减少且可方便地为一种单一袋型提供若干种不同的传感器组合。
本发明的第二方面是提供一种连接单元，该连接单元安装在袋上且能够无菌地连接到带有传感器的连接单元。这利用如权利要求中限定的第二连接单元来实现。
本发明的第三方面是提供传感器与生物反应器袋的无菌连接。这利用如权利要求中限定的连接来实现。
本发明的第四方面是提供一种将传感器无菌连接到生物反应器袋的方法。这利用如权利要求中限定的方法来实现。
在从属权利要求中描述了本发明的其它合适的实施例。
附图说明
图1示出本发明的第一连接单元和第二连接单元，a)连接之前以及b)连接和夹紧之后。
图2示出连接和夹紧之后的本发明的第一连接单元和第二连接单元。
图3示出本发明的第一连接单元和第二连接单元，a)连接和夹紧之后，以及b)传感器朝袋壁移动之后。
图4示出带有本发明的连接和夹紧的第一连接单元和第二连接单元的生物反应器袋。
具体实施方式
在一个方面，如图1-图3所示，本发明公开了第一连接单元1，其适于与第二连接单元2无菌地配合，其中第一连接单元包括多个传感器表面3。该传感器可适当地位于凹部4中，或在凹部的内表面5上，该凹部在配合前与周围环境密封且在配合后经由第二连接单元流体地连接到生物反应器袋30的内部29。第一连接单元可包括第一终端表面6，其设有凹部4的第一开口7，其中该开口由至少第一可释放地粘附的膜8密封。该膜可布置于第一连接单元上，使得膜与第一连接单元和/或凹部之间的接触是无菌的。该膜可例如通过粘性泡沫环形体9保持就位，其施加在开口7外部的单元的终端上。该膜还可适当地折叠180度，并且如果需要，配备有突片10以便于移除。此外，第一单元可具有安装在第一终端表面上的垫圈11，其适于与安装在第二连接单元2的第二终端表面13上的类似垫圈12密封邻接。第一可释放地粘附的膜8可布置成与布置在第二连接单元的具有第二开口15的第二终端表面13上的第二可释放地粘附的膜14配合，且第一膜和第二膜可适于在配合后两两一起拉出，使得第一终端表面和第二终端表面中的相应的第一开口7和第二开口15无菌地配合。第一连接器单元和第二连接器单元可适当地具有圆形截面。它们还均可包括适于与夹具23接合的凸缘21,22以在配合后确保连接。凸缘可例如适于与也在ISO 2852标准中公开的知名的Tri-ClampTM或Tri-CloverTM夹具接合。
在某些实施例中，第一连接器单元包括至少两个，诸如至少三个或至少四个传感器表面。在相同的连接器单元中具有若干传感器表面是有利的，因为仅需要一个端口。细胞的培养典型地需要监测若干变量且期望具有最少数量的端口，因为每个端口增加成本且可带有破坏无菌的风险。这些传感器表面中的一个或多个(诸如至少两个、三个或四个传感器表面)可为酶传感器表面，即，包括固定酶的传感器表面，尽管传感器表面中的一个或多个可额外或备选地为电化学传感器表面或基于光学染料的传感器表面。酶传感器通常用于例如感测葡萄糖(使用固定葡萄糖氧化酶)及谷氨酰胺(典型地使用固定谷氨酰胺酶)且也可用于感测细胞培养中的其它营养物/代谢物。酶传感器需要在储存期间冷藏且可能与通常用于生物反应器袋的放射灭菌方法不兼容。因此，特别需要单独包装的酶传感器在使用前立即与袋无菌地连接。带有酶传感器的第一连接器单元可例如使用环氧乙烷、过氧化氢或其它化学灭菌剂灭菌。通过从上述组中选择合适的传感器且将其与耐热聚合物结合，传感器贴片也可通过高压灭菌或电子束加工灭菌。如果将其包装在保护性气氛（例如N2或Ar）中以防止氧化，可增强基于酶和染料的传感器在灭菌和储存期间的稳定性。此保护性气氛对于单独的传感器贴片相比对于整个袋更容易实现。
在一些实施例中，凹部4的深度16与宽度17之间的比率小于1，诸如小于0.5或小于0.25。具有较低的深宽比是有利的，因为这减小了在培养期间由细胞堵塞凹部的风险。细胞堵塞的风险可进一步通过使传感器表面安装于可移动部件上来减小，如图3中所示的那样。可移动部件可例如为弹性膜18或波纹管，其在连接之后可例如通过柱塞19的运动或通过气动作用朝向袋内部移动。传感器表面3然后可移动到与袋壁20基本齐平或甚至从袋壁突出到袋30的内部29中。备选地，传感器表面可安装在固定部件上，如图1和图2中所示的那样。这提供了较简单的设计，无需移动部分，并且便于构造具有低高度的连接。固定部件可例如与具有倾斜边缘的第二连接单元一起使用，如下文论述的那样。
在第二方面，如图1-图3所示，本发明公开了适于与如上文公开的第一连接单元1无菌地配合的第二连接单元2。第二连接单元可安装(例如焊接)作为袋壁20上的端口，且可包括带有与袋的内部流体连通的开口15的第二终端表面13。开口可由第二可释放地粘附的膜14密封，使得膜与第二连接单元和/或开口15之间的接触为无菌的。膜可例如通过粘性泡沫环形体24固定就位，其施加在开口15外部的单元的终端表面13上。膜还可适当地折叠180度，并且如果需要，配备有突片25以便于移除。此外，第二单元可具有安装在第二终端表面上的垫圈12，其适于与安装在第一连接单元1的第一终端表面6上的类似垫圈11密封邻接。第二可释放地粘附的膜14可布置成与布置在第一连接单元的具有第一开口7的第一终端表面6上的第一可释放地粘附的膜8配合，且第一膜和第二膜可适于在配合后两两一起拉出，使得第一终端表面和第二终端表面中的相应的第一开口7和第二开口15无菌地配合。
在一些实施例中，第二开口15的深度26与宽度27之间的比率小于1，诸如小于0.5或小于0.25。具有较低的深宽比是有利的，因为这降低了在培养期间由细胞堵塞凹部的风险。备选地，或另外地，第二开口可具有如图2中所示的倾斜边缘31。斜面可例如使得第二开口15具有大致截头圆锥形形状，其中截头圆锥体的基部28朝向生物反应器袋30的内部容积29。截头圆锥体的基部28与顶部35(或与第一连接器中的第一开口的宽度17)的直径比可至少为2。
在第三方面，本发明公开了由上文公开的任一实施例的第一连接单元1与上文公开的任一实施例的第二连接单元2的配合形成的无菌连接。该连接可进一步包括将第一单元和第二单元保持在一起的夹具23。如上文论述的那样，其可例如为Tri-Clamp或Tri-Clover夹具。该夹具可接合第一单元和第二单元的凸缘21,22。无菌连接可具有小于3cm(诸如小于2cm)的总高度h。这使得能够使用在摇摆式生物反应器袋的底侧上的连接，如图4中那样。将传感器放在底侧上是优选的，因为袋只会部分填充液体且传感器必须至少间歇地与细胞培养物接触。
在第四方面，本发明公开了一种形成无菌连接的方法，包括以下步骤：
a)提供如上文公开的第一连接单元和如上文公开的第二连接单元；
b)使第一单元与第二单元配合，使得第一开口和第二开口彼此对准且第一膜和第二膜彼此接触，且
c)将第一膜和第二膜两两一起拉出，使得第一终端表面和第二终端表面中的相应的第一开口和第二开口无菌地配合。
在一些实施例中，该方法进一步包括在配合的第一连接单元和第二连接单元上使用夹具以确保连接的步骤d)。
在某些实施例中，第二连接单元2布置在柔性生物反应器袋30上，其中第二开口15形成柔性生物反应器袋的壁20上的端口，且该方法进一步包括添加细胞培养物介质和细胞到袋的步骤e)。
在一些实施例中，该方法进一步包括在袋中培养细胞且利用传感器表面监测至少两个参数的步骤f)。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本发明可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构要素，则意在使这些其它示例处于权利要求的范围内。本文中提到的任何专利或专利申请由此通过参考如同它们被单独并入的那样以其全部内容并入。

Claims (20)

1.一种适于与第二连接单元(2)无菌地配合的第一连接单元(1)，其中，所述第一连接单元包括多个传感器表面(3)。
2.根据权利要求1所述的第一连接单元，其特征在于，所述第一连接单元包括第一终端表面(6)，其设有凹部(4)的第一开口(7)，其中所述第一开口由布置在所述第一连接单元上的至少第一可释放地粘附的膜(8)密封，使得所述膜与所述第一连接单元之间的接触为无菌的。
3.根据权利要求2所述的第一连接单元，其特征在于，所述多个传感器表面布置在所述凹部中或所述凹部的内表面(5)上。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的第一连接单元，其特征在于，所述至少第一可释放地粘附的膜布置成与布置在所述第二连接单元的具有第二开口(15)的第二终端表面(13)上的第二可释放地粘附的膜(14)配合，且所述第一膜和第二膜适于在配合之后两两一起拉出，使得所述第一终端表面和第二终端表面中的相应的第一开口和第二开口无菌地配合。
5.根据前述权利要求中任一项所述的第一连接单元，其特征在于，所述第一连接单元包括至少两个、诸如至少三个或至少四个传感器表面。
6.根据前述权利要求中任一项所述的第一连接单元，其特征在于，所述第一连接单元包括至少一个、诸如至少两个、三个或至少四个酶传感器表面。
7.根据权利要求2至权利要求6中的任一项所述的第一连接单元，其特征在于，所述凹部的深度(16)与宽度(17)之间的比率小于1，诸如小于0.5或小于0.25。
8.根据权利要求2至权利要求7中的任一项所述的第一连接单元，其特征在于，所述多个传感器布置在可移动部件(18)上。
9.一种适于与根据前述权利要求中任一项所述的第一连接单元(1)无菌地配合的第二连接单元(2)。
10.根据权利要求9所述的第二连接单元，其特征在于，所述第二连接单元具有布置在带有第二开口(15)的第二终端表面(13)上的第二可释放地粘附的膜(14)，其中在与具有第一可释放地粘附的膜的所述第一连接单元(1)配合之后，所述第一膜和第二膜(8,14)适于在配合之后两两一起拉出，使得所述第一终端表面和第二终端表面中的相应的第一开口和第二开口无菌地配合。
11.根据权利要求10所述的第二连接单元，其特征在于，所述第二连接单元布置在柔性生物反应器袋(30)上，其中所述第二开口形成所述柔性生物反应器袋的壁(20)中的端口。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的第二连接单元，其特征在于，所述第二开口(15)具有倾斜的边缘(31)。
13.根据权利要求10至权利要求12中的任一项所述的第二连接单元，其特征在于，所述第二开口具有大致截头圆锥形形状，其中截头圆锥体的基部(28)朝向所述生物反应器袋(30)的内部容积(29)。
14.一种通过根据权利要求1至权利要求8中的任一项所述的第一连接单元与根据权利要求9至权利要求13中的任一项所述的第二连接单元的配合形成的无菌连接。
15.根据权利要求14所述的无菌连接，其特征在于，所述无菌连接还包括将所述第一单元(1)和第二单元(2)保持在一起的夹具(23)。
16.根据权利要求13或权利要求14所述的无菌连接，其特征在于，所述无菌连接具有小于3cm、诸如小于2cm的高度(h)。
17.一种形成无菌连接的方法，包括以下步骤：
a)提供根据权利要求2至权利要求8中的任一项所述的第一连接单元和根据权利要求10至权利要求13中的任一项所述的第二连接单元；
b)将所述第一单元与所述第二单元配合，使得所述第一开口和第二开口彼此对准且所述第一膜和第二膜彼此接触，并且
c)将所述第一膜和第二膜两两一起拉出，使得所述第一终端表面和第二终端表面中的相应第一开口和第二开口无菌地配合。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述第一连接单元和第二连接单元上使用夹具以确保所述连接的步骤d)。
19.根据权利要求17或权利要求18所述的方法，其特征在于，所述第二连接单元布置在柔性生物反应器袋上，其中所述第二开口形成所述柔性生物反应器袋的壁中的端口，且其中所述方法还包括添加细胞培养物介质和细胞到所述袋的步骤e)。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述袋中培养细胞且利用所述传感器表面监测至少两个参数的步骤f)。
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