CN107208027B - 在受控环境中培养细胞的系统 - Google Patents

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Abstract

本文提供了包含膜结合隔室的细胞培养容器，用于生长和收获单核细胞，所述容器允许补充和除去进料培养基而无细胞损失或死亡。

Description

在受控环境中培养细胞的系统
相关申请的交叉引用
本申请案根据35U.S.C.§119(e)要求受益于2014年12月22日提交的题为《在受控环境中培养细胞的系统(SYSTEM FOR CULTURE OF CELLS IN A CONTROLLEDENVIRONMENT)》的美国序列号62/095,197以及2015年12月21日提交的美国14/976,091，其全文内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明一般涉及细胞培养装置和细胞培养方法。
背景技术
体外细胞培养是细胞在受控条件下生长的复杂过程，通常在其天然环境外但尽可能接近其天然的体内条件。在实践中，细胞培养是指来自多细胞真核生物的细胞、特别是动物细胞的培养。然而，也有植物、真菌、昆虫类和微生物(包括病毒、细菌和原生生物)的培养。
体外细胞培养提供药理学、生理学和毒理学研究和应用所必需的材料。这包括需要细胞培养的生物工艺和细胞疗法。
将细胞在细胞培养箱中生长并保持在合适的温度和气体混合物下。通常，哺乳动物细胞在37℃下培养，pH保持在7.2和7.4之间。通常使用培养基中的碳酸氢盐缓冲系统结合约5-7体积％二氧化碳的培养箱气氛控制pH。二氧化碳与水反应形成碳酸，碳酸又与培养基中的碳酸氢根离子相互作用形成缓冲系统，其将pH保持在生理水平附近。氧对细胞代谢和生长至关重要。对于每种细胞类型，培养条件可以不同，并且特定细胞类型的条件的变化可导致不同的表型。例如，基于碳酸氢盐的缓冲液可以被单和二或三磷酸钠缓冲液、氯化物和氨缓冲液、乳酸盐或有机缓冲液如HEPES等取代。
各种细胞类型在体外生长，并且类似地根据细胞的特定生长需要和生长条件，可采用各种培养基。
单核细胞是最大的白血细胞(白血球)类型，并且是包括所有哺乳动物在内的脊椎动物的先天免疫系统的重要部分。单核细胞是巨噬细胞和树突状细胞的循环前体，循环前体从血流迁移穿过血管内皮，用于免疫监视和炎症反应。
呈袋形式的市售透气性细胞培养设备目前是用于细胞培养的标准设备规格。细胞培养袋具有可弃式的优点，这减少了制备和清理时间。此外，细胞培养袋是预消毒的、便宜的、易于使用的，并且需要最少的储存和使用空间。可弃式用品还有助于降低细胞培养和环境污染的风险。
透气性细胞培养袋可购自OriGen Biomedical Group(OriGen PermaLifeTMBags)、百特(Baxter)(涉及美国专利第4,829,002、4,937,194、5,935,847、6,297,046B1号的
Figure BDA0001327938050000021
X-FoldTM)、美敦力(Medtronic)(Si-CultureTM，美国专利第5,686,304号)、Biovectra(VectraCellTM)和美国Fluoroseal(美国专利第4,847,462和4,945,203号所述的VueLifeTM培养袋系统)。
例如，常规含氟聚合物细胞培养袋的一个问题是进料培养基和细胞在培养室内混合，且因此加入培养基的量受限于容器的体积。在一个实例中，Matsumiya等人(美国专利第5,225,346号)试图通过将袋与培养基储存隔室整合来纠正培养基供应的问题。培养室和培养基储存隔室连接在一起，且当需要新鲜培养基时，其从培养基储存隔室通入培养室。
常规含氟聚合物细胞培养袋的另一个问题是细胞培养中营养物含量减少和废物含量增加的培养基的除去，这也可能不利地除去细胞。此外，通常需要手动操作培养来补充培养基。
灌注是连续过程，其中连续地向附着或悬浮细胞培养物提供新鲜培养基至生物反应器，同时连续收获消耗的培养基。对于后者，将细胞从收获物流中连续过滤并返回到生物反应器以保持恒定的培养体积。这种连续过程允许细胞达到高密度，因为通常可以达到10-15百万个细胞/mL的密度并保持较长时间。此过程受限于需要大量培养基的复杂灌注生物反应器。在本实施例中，优选地在细胞容纳隔室上方灌注细胞培养基，使得细胞四处移动不明显。
因此，需要简化的灌注装置，其允许在不减少细胞数量的情况下除去和补充进料培养基，从而有利地在较长时间内浓缩细胞，而不受进料培养基供应限制的控制。
发明内容
提供了克服本领域已知的一个或多个缺点的用于细胞培养的装置和方法。已经发现，可以制备包含膜结合隔室的灌注细胞培养容器，用于生长和收获细胞，所述容器允许补充和除去进料培养基而无细胞损失和/或死亡。
在第一实施例中，容器包含透气性外部薄膜、将第一隔室与第二隔室分开的膜，所述透气性外部薄膜包含水中总有机碳(TOC)小于0.1mg/cm2的聚合物，其中所述膜包含水中TOC小于0.1mg/cm2的聚合物，并且其中透气性外部薄膜和膜限定了第一和第二隔室的壁。
在第二实施例中，容器包含透气性外部薄膜、将中心隔室与第一侧隔室分开的第一膜及将中心隔室与第二侧隔室分开的第二膜，所述透气性外部薄膜包含水中总有机碳(TOC)小于0.1mg/cm2的聚合物，其中中心隔室在第一和第二侧隔室之间，其中第一和第二膜均包含水中TOC小于0.1mg/cm2的聚合物，并且其中透气性外部薄膜和第一和第二膜限定了第一侧隔室、第二侧隔室和中心隔室的壁。
在一个方面，容器的外部薄膜和膜各自分别为弹性体、含氟聚合物、PMP(聚甲基戊烯)或其组合。在另一方面，透气性外部薄膜是硅酮，且膜是含氟聚合物。
在另一个实施例中，膜可以包括各自分别为以下的含氟聚合物：FEP(氟化乙烯-丙烯)、TFE(四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基)、PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)、ETFE(聚乙烯四氟乙烯)、ECTFE(聚乙烯三氟氯乙烯)、FFPM/FFKM(全氟弹性体)、FPM/FKM(三氟氯乙烯偏二氟乙烯)、PFPE(全氟聚醚)、MFA(四氟乙烯和全氟甲基乙烯基醚共聚物)、CTFE/VDF(三氟氯乙烯-偏二氟乙烯共聚物)和TFE/HFP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)或其混合物。
在另一个实施例中，含氟聚合物膜包含通过激光钻孔(例如UV-IR、皮秒、飞秒、准分子和CO2激光钻孔)、电子束钻孔、放电加工、机械钻孔或热穿孔形成的孔。
在一个方面，膜的孔直径至多5mm。
在另一个方面，膜的孔直径大于100微米、大于500微米且至多5mm。
另一方面，膜的孔直径为约50至约100微米。
在另一方面，膜的孔隙率为约10％至约90％。
在另一方面，膜的孔隙率为约20％至约70％。
在又一方面，膜的孔隙率为约30％至约50％。
在另一个实施例中，含氟聚合物膜通过RF焊接、超声波焊接、热棒焊接、激光焊接、化学粘合、附着粘合、热熔粘合、溶剂粘合、焊接、表面处理或其组合附接到容器。
在另一个实施例中，容器包含至少两个端口，其中第一端口附接到第一隔室，第二端口附接到第二隔室。
在另一个实施例中，容器包含至少三个端口，其中第一端口附接到第一侧隔室，第二端口附接到第二侧隔室，且第三端口附接到中心隔室。
在另一个实施例中，端口包含弹性体、含氟聚合物、PMP(聚甲基戊烯)或其组合。
在又一个实施例中，端口通过套环密封，例如通过RF焊接、超声波焊接、热棒焊接、激光焊接、化学粘合、附着粘合、热熔粘合、溶剂粘合、焊接、表面处理或其组合附接到容器。
在另一个实施例中，公开了在容器中培养细胞的方法，所述容器包含透气性外部薄膜，所述透气性外部薄膜包含水中总有机碳(TOC)小于0.1mg/cm2的聚合物；将第一隔室与第二隔室分开的膜，其中膜包含水中TOC小于0.1mg/cm2的聚合物，并且其中透气性外部薄膜和膜限定了第一和第二隔室的壁。方法包含以下步骤：a)通过第一端口将细胞和培养基添加到第一隔室；b)通过第二端口将培养基添加到第二隔室；以及c)通过第二端口或第三端口从第二隔室除去废物培养基，其中培养基营养物、代谢物和细胞培养添加剂通过膜从第一和第二隔室之间渗透。
在另一实施例中，公开了在容器中培养细胞的方法，所述容器包含透气性外部薄膜，所述透气性外部薄膜包含水中总有机碳(TOC)小于0.1mg/cm2的聚合物；将中心隔室与第一侧隔室分开的第一膜；以及将中心隔室与第二侧隔室分开的第二膜，其中中心隔室在第一和第二侧隔室之间，其中第一和第二膜均包含水中TOC小于0.1mg/cm2的聚合物，并且其中透气性外部薄膜和第一和第二膜限定了第一侧隔室、第二侧隔室和中心隔室的壁。容器还包括至少三个端口，其中第一端口附接到第一侧隔室，第二端口附接到第二侧隔室，且第三端口附接到中心隔室。方法包含以下步骤：a)通过第三端口将细胞添加到中心隔室；b)通过第一端口将培养基添加到第一侧隔室；以及c)通过第二端口从第二侧隔室除去废物培养基，其中培养基通过第一含氟聚合物膜从第一侧隔室渗透到中心隔室，且废物培养基通过第二含氟聚合物膜从中心隔室渗透到第二侧隔室。
在另一个实施例中，方法中使用的容器的外部薄膜是硅酮TPU或弹性体、含氟聚合物、PMP(聚甲基戊烯)或其组合。方法中的膜可以由含氟聚合物制成。
在方法的另一个实施例中，将容器进行培养。
在另一个实施例中，细胞培养是静态的。
在另一个实施例中，培养基流过容器。
在又一个实施例中，通过所附接的端口从细胞各自的隔室收获细胞。
在另一个实施例中，膜孔的直径足以将细胞保持在它们各自的隔室内。
尽管公开了多个实施例，但是通过以下详细描述，本发明的其它实施例对于本领域技术人员将变得显而易见。显而易见，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本发明能够在各种显而易见的方面进行修改。因此，认为详细描述本质上是说明性的而不是限制性的。
附图说明
关于以下描述和附图将更好地理解本文公开的各种实施例的这些和其它特征和优点，其中相同的附图标记始终表示相同的部分。
图1示出了本文所述的三隔室细胞培养容器的横截面视图。
图2示出了二隔室细胞培养容器的横截面视图。
图3示出了膜袋的顶视图，其中透气性层压件是袋的底部的一部分。
图4示出了图3的膜袋的侧视图，也示出了支撑架。
图5示出了本发明的另一个实施例中的膜袋。
图6示出了氧初始进入现用FEP袋的图示。
图7示出了氧初始进入具有透气性层压件的原型袋中的图示。
图8示出了由透气性层压件制成的原型袋中达到平衡的图示。
具体实施方式
在说明书和权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式术语，且应被解释为“包括但不限于”。这些术语涵盖更多限制性术语“基本上由…组成”和“由…组成”。
必须指出，如本文和所附权利要求中所使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“所述”包括复数指示，除非上下文另有明确规定。同样地，术语“一(a)”(或“一个(an)”)、“一个或多个”和“至少一个”可以在本文互换使用。还应指出，术语“包含”、“包括”、“特征在于”和“具有”可以互换使用。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。本文具体提及的所有出版物和专利的全部内容通过引用并入本文，用于所有目的，包括描述和公开可能与本发明结合使用的出版物中报道的化学品、仪器、统计分析和方法。本说明书中引用的所有参考文献将被视为本领域技术水平的指示。本文中的任何内容都不应被解释为承认本发明无权先于凭借先前发明的此类公开而出现。
本公开允许在不减少细胞数量的情况下从细胞培养装置除去和补充进料培养基，从而有利地在较长时间内浓缩细胞，而不受进料培养基供应限制的控制。
所公开的培养容器包含具有至少两个端口的外部薄膜，这两个端口允许进入容器的内部隔室。氧是培养基中细胞生长所必需的，且二氧化碳对于培养基缓冲pH是必需的。7.4-7.6的pH范围对于正常细胞生长最佳，且超出此范围的pH，例如高于7.8的pH可以抑制正常的细胞生长。因此培养袋需要有良好的氧和二氧化碳供应。
本领域技术人员将认识到，细胞培养容器的外部薄膜应当基于包括以下的各种特性来选择：气体渗透率、柔韧性、确保气密性的热封性、允许显微镜检查细胞生长的良好的透明度、免于可能对细胞有害的增塑剂(例如邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二异癸酯)、水汽传输、用于期望的细胞与细胞相互作用的被改变的能力、光学透明度、物理强度等。
图1示出了本文所述的三隔室细胞培养容器10的横截面视图。容器10包含透气性外部薄膜15、第一内部含氟聚合物膜50和第二内部含氟聚合物膜60。外部薄膜15和附接的内部膜50和60产生中心隔室20、第一侧隔室30和第二侧隔室40。膜50和60是半透性的，其作为中心隔室20内的细胞的屏障。膜的位置不限于x方向(即，将袋在水平方向上切成两半)以及y方向(即，将袋在垂直方向上切成两半)以及z方向(即将袋朝平面切成两半)。
图2示出了两隔室细胞培养容器11的横截面视图。容器11包含透气性外部薄膜16、产生第一隔室25和第二隔室35的内部含氟聚合物膜55。膜55是半渗透的，其作为第二隔室35内的细胞的屏障。
容器10和11不限于在整个透气性外部薄膜15和16处具有一致的气体渗透率。容器的一些区域或部分可能比其它区域或部分更透气。例如，容器11的细胞培养隔室或第二隔室35可以比第一隔室25更透气。在另一个方面，更透气的部分可以包括容器11的细胞培养隔室或第二隔室35的整个底部或底部的一部分。在又一个方面中，多孔管可以在细胞隔室内部使用以允许均匀流过袋的宽度。
容器10包含透气性外部薄膜15，且容器11包含由至少两片薄膜制成的透气性外部薄膜16，这些薄膜在其边缘处粘合在一起以形成密封袋。容器可以通过将多片材料粘合在一起来制备。例如，可以将包含外部薄膜、内部膜和外部薄膜的三片材料一次性堆叠并粘合在一起。粘合方法可以是通过涂布、RF焊接、超声波焊接、热棒焊接、化学粘合、附着粘合、热熔粘合、溶剂焊接、激光焊接、电晕放电、辐射、表面处理、极热、带式或熔体层压、蚀刻、等离子体处理、挤出、润湿、粘合剂或其组合。优选的焊接方法包括热、激光和热棒焊接。
优选的表面处理方法包括C处理(圣戈班高性能塑料公司(Saint-GobainPerformance Plastics Corporation)，美国专利第6,726,979号)、电晕放电、等离子体处理、蚀刻或其组合。表面处理还可以涉及利用添加剂或底涂剂的化学处理，其可以单独使用或与其它公开的处理方法结合使用。
层也可以经预层压在一起，类似于对于
Figure BDA0001327938050000061
Complete产品(圣戈班高性能塑料公司，Valley Forge，宾夕法尼亚州)所描述的那样。
容器10的透气性外部薄膜15和容器11的透气性外部薄膜16可以是弹性体、含氟聚合物、PMP(聚甲基戊烯)或其组合。
透气性外部薄膜15和16的弹性体可以是天然聚异戊二烯橡胶(NR)、合成聚异戊二烯橡胶(IR)、聚丁二烯橡胶(BR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)、卤化丁基橡胶(CIIR、BIIR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)和氢化丁腈橡胶(HNBR)、乙烯丙烯橡胶(EPM)、乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)、表氯醇橡胶(ECO)、聚丙烯酸酯橡胶(ACM、ABR)、硅橡胶(SI、Q、VMQ)、氟硅橡胶(FSR、FVMQ)、含氟弹性体(FKM、FEPM)、全氟弹性体(FFKM)、聚醚嵌段酰胺(PEBA)、氯磺化聚乙烯(CSM)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、环烯烃共聚物、聚烯烃弹性体、弹性体PET或其混合物。
弹性体是具有粘弹性、低结晶度和高无定形含量的聚合物，与其它材料相比通常具有低的杨氏模量和高的断裂伸长率。术语弹性体可以与术语橡胶交换使用，尽管当提及硫化产品时优选橡胶。弹性体是由碳、氢、氧和/或硅的单体构成的无定形聚合物。
热塑性聚氨酯(TPU)是本领域已知的。通常，通过使多元醇与异氰酸酯反应形成热塑性聚氨酯。聚氨酯的总体性能将取决于多元醇和异氰酸酯的类型、聚氨酯中的结晶度、聚氨酯的分子量和聚氨酯主链的化学结构。
聚氨酯可以是热塑性的或热固性的，这取决于存在的交联度。热塑性聚氨酯(TPU)不具有一级交联，而热固性聚氨酯根据反应物的官能度具有不同程度的交联。
热塑性聚氨酯通常基于亚甲基二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)，并且包括聚酯和聚醚等级的多元醇。热塑性聚氨酯可以通过异氰酸酯和多元醇之间的“单次”反应或通过“预聚物”体系形成，其中将固化剂加入到部分反应的多元醇异氰酸酯络合物中以完成聚氨酯反应。基于“预聚物”的一些常见的热塑性聚氨酯弹性体的实例是“TEXIN”(拜耳材料科技(Bayer Materials Science)的商品名)、“ESTANE”(路博润(Lubrizol)的商品名)、“PELLETHANE”(陶氏化学公司(Dow Chemical Co.)的商品名)和“ELASTOLLAN”(巴斯夫公司(BASF，Inc.)的商品名)。
Figure BDA0001327938050000071
热塑性硅酮包括但不限于：
Figure BDA0001327938050000072
140硅酮TPE、
Figure BDA0001327938050000073
200硅酮TPE弹性体(90％聚二甲基硅酮和异氰酸酯)、
Figure BDA0001327938050000074
60硅酮TPE、
Figure BDA0001327938050000075
80硅酮TPE和
Figure BDA0001327938050000076
145TPE，其中全部包含90％的聚二甲基硅酮和异氰酸酯。
还应当注意，热塑性塑料(弹性体和非弹性体)的其它构型和含氟聚合物构型也可用于控制复合材料的气体渗透率，同时含有低TOC流体接触层。气体渗透率的控制可以用于产生高或低透气性复合材料。热塑性塑料弹性体(TPE)的实例包括苯乙烯嵌段共聚物(TPE-s)、烯烃(TPE-o)、合金(TPE-v或TPV)、聚氨酯(TPU)、共聚酯和聚酰胺。非弹性体热塑性塑料的实例包括丙烯酸类、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、尼龙、聚乳酸(PLA)、聚苯并咪唑(PBI)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚乙烯(PE)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙烯(PVC)、乙烯乙烯醇(EVOH)以及单体结构已经修改以降低结晶度并增加柔韧性的任何传统的刚性聚合物。
透气性外部薄膜15和16的含氟聚合物可以是FEP(氟化乙烯-丙烯)、TFE(四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基)、PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、3MTMDyneonTMTFMTM改性PTFE、PCTFE(聚三氟氯乙烯)、HTE(四氟乙烯/六氟丙烯/乙烯共聚 物)、ETFE(聚乙烯四氟乙烯)、ECTFE(聚乙烯三氟氯乙烯)、FFPM/FFKM(全氟弹性体)、FPM/FKM(三氟氯乙烯/偏二氟乙烯共聚物)、PFPE(全氟聚醚)、MFA(四氟乙烯和全氟甲基乙烯基醚共聚物)、CTFE/VDF(三氟氯乙烯-偏二氟乙烯共聚物)、TFE/HFP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)、三氟氯乙烯/六氟丙烯、THV(六氟丙烯/四氟乙烯/亚乙烯基共聚物)、具有官能化聚合物端基的全氟(1-丁烯基乙烯基醚)均质环状聚合物或其混合物。
透气性外部薄膜15和16的PMP(聚甲基戊烯)是甲基戊烯单体单元的热塑性聚合物。它已用于透气性包装、高压灭菌医疗和实验室设备、微波组件和炊具。它可作为TPXTM从美国三井化学公司(Mitsui Chemicals America,Inc)(莱伊布鲁克，纽约)商购。
在一实施例中，细胞培养容器可以包含单层弹性体，例如热塑性硅酮(例如瓦克化学公司(Wacker Chemie AG)的
Figure BDA0001327938050000081
聚二甲基硅酮/尿素共聚物)或具有如本文所述的TOC和渗透率性能的含氟聚合物。
透气性外部薄膜15和16还可以包含包括上述材料的层压件。
图3、4和5示出了膜袋200的实例，其中透气性层压件不是膜袋的完整底部，而是膜袋的底部的一部分。膜袋200还可以具有框架340，其允许从固体表面上提起袋。显示膜袋200具有多孔管210和FEP/硅酮层压件260顶部的多孔“隔板”灌注层220，多孔管210具有上部室进入端口240和250。在特定方面，260是1密耳FEP/7密尔硅酮层压件。在一个实例中，240和250也表示鲁尔(Leur)带倒钩接头的公端，280表示鲁尔带倒钩接头的母端，且270可以是标准的FEP1/4英寸鲁尔端口。底部室通过底部室进入端口230进入。图4更清楚地示出了上部室300、激光焊接接缝310、底部室320以及膜袋200和框架340之间的空间。框架340可以是30密耳FEP的平衡支撑框架。图5示出了连接到连接管450的膜袋200，连接管450用于消耗培养基输出、用于植入/除去细胞的输入/输出和细胞培养基输入。图5还示出了管夹(x3)410和保持环(x3)460。如果管是标准的4mm PVC管，保持环可以是FEP保持环。
总有机碳(TOC)是有机化合物中结合的碳的量，并且经常用作药物制造设备的非特异性指标等。TOC被用作生物技术行业的过程控制标志，以监测采用纯化和分配系统的单元操作的性能。
在具体实施例中，TOC可以根据美国药典(US Pharmacopeia)(USP)643并借助采用UV促进化学氧化的高温湿氧化反应的设备来测量(《超清洁技术手册(Ultra-Clean Technology Handbook)》：第1卷：超纯水，Ohmi，Tadahiro；CRC出版社，1993，第497-517页)。纯化水在70℃与聚合物(例如)以3cm2的制品表面积与1mL水的比例接触24小时。将水脱离与聚合物的接触，并在TOC分析仪中进行测试。合适的设备是TEKMAR DOHRMANN型号为Phoenix 8000的TOC分析仪。
在特定实施例中，可以对本公开的系统中使用的容器测量TOC，包括(例如)通过从容器的内部表面区域提取(结果反映为mg/cm2，为每平方厘米内部区域的TOC)。在具体实施例中，且仅作为实例，容器可以在70±2℃的纯化水中提取24±2小时。可以通过(例如)用过硫酸钠酸化和化学湿氧化将TOC转化成二氧化碳来分析提取物的TOC。从容器释放的二氧化碳可以使用红外检测器测量。FEP容器的提取比率的实例为3cm2/mL(典型的提取比率)。对于一些容器(如FEP袋)，不需要稀释，因为TOC水平低于校准曲线的上限，而对于其它实施例(如硅酮管)，因为提取物中检测到的TOC水平，需要稀释。
FEP容器的TOC的实例为0.145mg/L(0.00mg/cm2或0.001mg/g)。对于采用硅酮管的实施例，提取比率可以是14.6cm2/mL(例如对于Biosil)，或者可以是15.9cm2/mL(例如对于SR139)，且硅酮Biosil管的TOC的实例是302mg/L(0.021mg/cm2或0.023mg/cm)，且硅酮SR139管的TOC的实例是120mg/L(0.008mg/cm2或0.0009mg/cm)。在至少某些硅酮管实施例中，可以稀释样品，因为提取的体积和浓度导致所述值高于机器的最大检测值。稀释度和不同提取比率需要将这些样品与袋样品以重量/面积值为基础进行比较。
本领域技术人员认识到TOC值可以以重量/体积表征。然而，本领域技术人员认识到容器(特别是FEP袋材料)的比率相对于硅酮管的比率是可区分的；硅酮管的值只能以mg/cm2为起始基础来考虑，因为此值与提取比率/稀释度无关。本领域技术人员可以使用重量/面积结果作为基础并假定标准的3cm2/mL提取比率(作为实例)计算“归一化”重量/体积比，以便比较以重量/体积值计的值。
在具体实施例中，热塑性弹性体(TPE)的TOC为0.002mg/cm2(0.032mg/g或5.88mg/mL)。在某些实施例中，FEP的TOC为0.00005mg/cm2(0.001mg/g或0.145mg/mL)。在具体实施例中，在制品的内部润湿表面上，硅酮的TOC为0.021mg/cm2或63mg/mL。在具体实施例中，PMP薄膜的TOC为0.07ppm(0.00001mg/cm2)。
在具体实施例中，氟化乙烯丙烯(FEP)的TOC为0.00005mg/cm2(制品内部润湿表面)(0.001mg/g或0.145mg/g制品)；硅酮材料(如制品内部润湿表面的硅酮管)的TOC为0.021mg/cm2或63mg/mL(0.023mg/cm)和0.008mg/cm2(0.009mg/cm)(制品内部润湿表面)；以往使用的细胞培养袋的TOC为0.002mg/cm2(制品内部润湿表面)(0.032mg/g或制品)。
本领域技术人员认识到，如果使用mg/cm2单位，则可以比较不同提取比率/稀释度下的TOC值。如果单位是mg/L，必须知道提取比率。转换可能如下发生：机器输出以mg/L计的值，将稀释度考虑在内，且然后使用提取的表面积和总体积将此数值转换为mg/cm2。提供了硅酮Biosil的实例：硅酮Biosil样品：302mg/L*1L/1000mL*23.7mL/347cm2＝.021mg/cm2。
在特定实施例中，以mg/cm2单位比较TOC，因为不需要提取比率或任何稀释度。以下是对硅酮管Biosil样品和硅酮管SR139样品的TOC计算的实例。
测试制品提取
样品 内部表面积(cm<sup>2</sup>) 长度(cm) 纯化水的体积(mL)
硅酮管Biosil样品 347 314 23.7
硅酮管SR139样品 342 295 21.5
TOC分析结果
样品 mg/L mg/cm<sup>2</sup> mg/cm 检测限(mg/L)
硅酮管Biosil样品 302 0.021 0.023 0.1
硅酮管SR139样品 120 0.008 0.009 0.1
以下是对FEP袋和主要由SEBS(苯乙烯嵌段共聚物)组成但也可以含有EVA和PP的单层袋的TOC计算的实例)：
测试制品提取
样品 内部表面积(cm<sup>2</sup>) 重量(g) 纯化水的体积(mL)
FEP袋 650 30.9 217
SEBS袋 362.9 22.5 121
TOC分析结果
Figure BDA0001327938050000101
Figure BDA0001327938050000111
在具体实施例中，容器包含内部表面，所述内部表面包含水中总有机碳(TOC)小于以下的聚合物：1mg/cm2、0.9mg/cm2、0.8mg/cm2、0.7mg/cm2、0.6mg/cm2、0.5mg/cm2、0.4mg/cm2、0.3mg/cm2、0.2mg/cm2、0.1mg/cm2、0.09mg/cm2、0.08mg/cm2、0.07mg/cm2、0.06mg/cm2、0.05mg/cm2、0.04mg/cm2、0.03mg/cm2、0.02mg/cm2、0.01mg/cm2、0.009mg/cm2、0.008mg/cm2、0.007mg/cm2、0.006mg/cm2、0.005mg/cm2、0.004mg/cm2、0.003mg/cm2、0.002mg/cm2、0.001mg/cm2等。
在特定实施例中，水中TOC小于介于以下范围的量：0.001mg/cm2至0.1mg/cm2、0.001mg/cm2至0.095mg/cm2、0.001mg/cm2至0.075mg/cm2、0.001mg/cm2至0.05mg/cm2、0.001mg/cm2至0.01mg/cm2、0.001mg/cm2至0.005mg/cm2或0.001mg/cm2至0.025mg/cm2。在特定实施例中，水中TOC小于介于以下范围的量：0.01mg/cm2至0.1mg/cm2、0.01mg/cm2至0.075mg/cm2、0.01mg/cm2至0.05mg/cm2或0.01mg/cm2至0.025mg/cm2。在特定实施例中，水中TOC小于介于以下范围的量：0.05mg/cm2至0.1mg/cm2、0.05mg/cm2至0.09mg/cm2、0.05mg/cm2至0.075mg/cm2或0.05mg/cm2至0.06mg/cm2。在特定实施例中，水中TOC小于介于以下范围的量：0.005mg/cm2至0.1mg/cm2、0.005mg/cm2至0.095mg/cm2、0.005mg/cm2至0.075mg/cm2、0.005mg/cm2至0.05mg/cm2、0.005mg/cm2至0.025mg/cm2或0.005mg/cm2至0.01mg/cm2。
用于当前实施例的透氧性薄膜的材料可以具有确定的渗透率。透氧性弹性体薄膜的渗透率为至少100cc/m2/天、优选至少500cc/m2/天、优选至少1000cc/m2/天、优选至少1500cc/m2/天，且最优选至少2000cc/m2/天，且甚至更优选至少2200cc/m2/天。透氧性弹性体含氟聚合物复合材料薄膜的渗透率为至少100cc/m2/天、优选至少500cc/m2/天、优选至少1000cc/m2/天、优选至少1500cc/m2/天，且最优选至少2000cc/m2/天，且甚至更优选至少2200cc/m2/天。使用MOCON Ox-tran 2/21H氧分析仪，按照ASTM D3985在25℃下测量氧渗透率。在薄膜渗透率的另一方面，归一化单位(cc-mm/m2-天)可用于显示任何厚度的薄膜。例如，在25℃的温度下，5密耳薄膜的转化范围将为约12.7cc-mm/m2-天至至少约279cc-mm/m2-天。构造物/复合材料的渗透率可仍以cc/m2为单位，因为它将由两层构成。
外部薄膜15和16的厚度可以根据应用和期望的容器体积而变化。外部薄膜15和16的厚度可以为1密耳至30密耳，更特别为5至10密耳(0.001英寸(0.0254mm))。容器10和11的体积可以介于2到46in2之间，但不限于此范围。
膜55可以附接到外部袋16，且膜50和60可以通过以下附接到外部薄膜15：RF焊接、超声波焊接、热棒焊接、化学粘合、附着粘合、热熔粘合、溶剂焊接、激光焊接、电晕放电、辐射、极热或熔体层压、蚀刻、等离子体处理、润湿、粘合剂或其组合。
含氟聚合物优选用于培养袋，因为它们在生物学上、化学上和免疫学上都是惰性的。本公开的含氟聚合物膜50、55和60各自独立地可以包含FEP(氟化乙烯-丙烯)、TFE(四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基)、PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)、ETFE(聚乙烯四氟乙烯)、ECTFE(聚乙烯三氟氯乙烯)、FFPM/FFKM(全氟弹性体)、FPM/FKM(三氟氯乙烯偏二氟乙烯)、PFPE(全氟聚醚)、MFA(四氟乙烯和全氟甲基乙烯基-醚共聚物)、CTFE/VDF(三氟氯乙烯-偏二氟乙烯共聚物)和TFE/HFP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)或其混合物。
在优选实施例中，含氟聚合物膜50、55和60是FEP(氟化乙烯-丙烯)。
FEP是六氟丙烯和四氟乙烯的共聚物。它具有灵活性、极强的耐化学腐蚀性、高透明性和耐日光性。优选的是，FEP不含能对细胞培养物产生不利影响的增塑剂、溶出物或萃取物。
含氟聚合物膜50、55和60是半透性的，其作为屏障以将培养的细胞保持在容器10的中心室20和容器11的第二隔室35内，同时允许培养基和营养物通过。可以制造具有以下功能孔径的含氟聚合物膜50、55和60：直径至多5mm、通常直径大于约100微米、大于500，但最优选为直径约100至约1000微米。
半透性含氟聚合物膜含有通过营养物的有效尺寸控制扩散的孔。孔径是多孔材料内的孔直径的量度。适用于细胞培养的孔径可以在约1至约30微米之间变化。给定材料中的孔径通常分级为超细、细、中等、粗和超粗。
膜50、55和60内的孔径允许培养基营养物、代谢物和细胞培养添加剂通过孔移动，但是阻止位于第二隔室35内的细胞进入容器11的第一隔室25并阻止位于中心隔室20内的细胞进入容器10的第一和第二侧隔室30和40。可以根据所需的细胞类型培养来选择孔径。例如，单核细胞的功能直径为12-20微米，淋巴细胞(T、B和NK细胞)的功能直径为7-15微米，且中性粒细胞的功能直径为10-12微米。不意欲限制，本文公开的容器可用于本文所述的此类生物材料。
可以自由扩散通过膜50、55和60的常见化合物包含葡萄糖(180Da)、谷氨酰胺(146Da)、乳酸/乳酸盐(90Da)、二氧化碳(44Da)氧(32Da)、氨(18Da)和水(18Da)。
此外，实际上孔径可能不需要小于所关注的功能细胞直径，其中重力控制可以通过防止细胞通过膜扩散而有助于实现培养隔室的适当功能。
孔隙率是材料的孔密度的量度，并且是孔体积除以总体积的分数，通常以0和100％之间的百分比表示。孔隙率可以通过采用几种孔隙率测定法来测量。这些方法包括直接的、光学的、计算机断层摄影、吸收，水蒸发、水银侵入、气体膨胀、热孔隙率测定法和冷孔隙率测定法的方法。
本实施例中膜50、55和60的孔隙率可以为约10％至约90％、优选约30％至约70％，且最优选约40％至约60％。
含氟聚合物膜50、55和60中的孔可以由紫外激光预先钻孔。激光钻孔是依靠受控烧蚀的微加工方法。激光烧蚀是通过激光束照射从固体(或偶尔液体)表面除去材料的过程。在低激光通量下，材料经吸收的激光能量加热并蒸发或升华。在高激光通量下，材料通常被转换为等离子体。通常，激光烧蚀是指用脉冲激光除去材料，但如果激光强度足够高，则可以用连续波激光束烧蚀材料。激光烧蚀可从包括MLPC公司(俄亥俄州凯特林)和Resonetics(新罕布什尔州纳舒厄)在内的公司商购。此方法适用于形成直径小至1微米的孔或开孔。
含氟聚合物膜50、55和60中的孔可以由电子束钻孔(EB)进行预先钻孔。EB钻孔类似于激光钻孔，因为产生能量并精确地聚焦在工件上以实现高度局部化的熔化。在EB过程中，电加热的阴极产生电子，电子在非常高的电压下由施加在阴极和阳极之间的电场加速。调制电极控制电子束的强度，所述电子束通过电磁透镜聚焦在工件上，以达到每平方厘米1亿瓦或更高的功率密度。EB钻孔可从包括Acceleron公司(East Granby，康涅狄格州)和Precision Technologies公司(Enfield，康涅狄格州)在内的公司商购。此方法适用于形成直径小至50微米的孔或开孔。
含氟聚合物膜50、55和60中的孔也可以由放电加工来预先钻孔。EDM微钻机本质上是沉降式或柱塞式EDM机器，具有一些有趣的修改，使其能够钻直径小至5微米的孔。
此外，含氟聚合物膜50、55和60中的孔也可以通过机械钻孔、热穿孔或CO2激光来预先钻孔。在具体实施例中，CO2激光用于钻孔，但也可以使用包括飞秒和皮秒激光的超快激光。
在容器10中，端口70和80允许进入中心隔室20，端口90允许进入第一侧隔室30，并且端口100允许进入第二侧隔室40。
在容器11中，端口75和85允许进入第一隔室25，并且端口95允许进入隔室35。
端口70、75、80、85、90和100的位置不限于当前配置，并且为便于使用或制造，将其定位，但是连接到其各自的隔室。
端口70、75、80、85、90和100可以包含弹性体、含氟聚合物、PMP(聚甲基戊烯)、通过套环密封过程附接到容器10和11的管，所述套环密封过程是通过RF焊接、超声波焊接、热棒焊接、化学粘合、附着粘合、热熔粘合、溶剂焊接、激光焊接、电晕放电、辐射、极热或熔体层压、蚀刻、等离子体处理、润湿、粘合剂或其组合。优选的焊接方法包括热、激光和热棒焊接。通常，端口材料与容器10的内部层相同。
端口70、75、80、85、90和100的弹性体可以是天然聚异戊二烯橡胶(NR)、合成聚异戊二烯橡胶(IR)、聚丁二烯橡胶(BR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)、卤化丁基橡胶(CIIR、BIIR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)和氢化丁腈橡胶(HNBR)、乙烯丙烯橡胶(EPM)、乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)、表氯醇橡胶(ECO)、聚丙烯酸酯橡胶(ACM、ABR)、硅橡胶(SI、Q、VMQ)、氟硅橡胶(FSR、FVMQ)、含氟弹性体(FKM、FEPM)、全氟弹性体(FFKM)、聚醚嵌段酰胺(PEBA)、氯磺化聚乙烯(CSM)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)或其混合物。
端口70、75、80、85、90和100的含氟聚合物可以是FEP(氟化乙烯-丙烯)、TFE(四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基)、PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)、ETFE(聚乙烯四氟乙烯)、ECTFE(聚乙烯三氟氯乙烯)、FFPM/FFKM(全氟弹性体)、FPM/FKM(三氟氯乙烯偏二氟乙烯)、PFPE(全氟聚醚)、MFA(四氟乙烯和全氟甲基乙烯基-醚共聚物)、CTFE/VDF(三氟氯乙烯-偏二氟乙烯共聚物)和TFE/HFP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)或其混合物。
在优选的实施例中，管是FEP(氟化乙烯-丙烯)。
将分离的细胞、DNA片段和酶通过端口70引入容器10进入中心隔室20。收获的细胞通过端口80从容器10的中心隔室20除去。
通过端口95将分离的细胞、DNA片段或酶引入并从容器11的第二隔室35除去。
新鲜培养基可以通过端口90引入到容器10的第一侧隔室30。培养基充满氧、细胞因子和细胞培养的必需营养物，所有这些都可以通过第一含氟聚合物膜50自由渗透。
新鲜培养基可以通过端口75引入到容器11的第一隔室25并通过端口85除去。必需营养物可以自由渗透通过含氟聚合物膜55。
废物培养基通过端口100从第二侧隔室40除去。废物培养基充满二氧化碳、有机酸和其它细胞废物物质。
在另一个实施例中，填充也可以完全通过一个端口发生，但是灌注将是从一个端口到另一个，其中培养基组分能够自由扩散，因为培养基位于两个隔室中，两者之间没有气隙。
在又一实施例中，包括或不包括膜的容器(例如袋子)还可以含有可与过滤器一起使用的灌注管，以允许培养基罐入和罐出而无细胞损失。此系统将用于当a)未使用袋中心的膜且使用含有灌注管的过滤器来防止细胞损失，及b)仍然使用膜，但是添加含有灌注管的过滤器用于额外防止细胞损失时。
容器10和11可以为细胞培养提供静态和封闭的环境。
容器10和11还可以允许新鲜培养基的输入和废物培养基的除去，同时防止培养细胞的损失或死亡。新鲜培养基的输入和废物培养基的除去可以连续灌注或周期性重复。用于测量pH/DO的可弃式传感器也可以包括在袋中以监测细胞培养条件。
本文适用的灌注范围为约0.05mL/min至约20mL/min(假设袋体积为290mL)。缓慢的灌注速率是当没有再循环和/或细胞具有低消耗/低废物产生并且通常受泵设备限制时。高灌注速率是当有再循环和/或细胞具有高消耗/高废物产生时。这受到下隔室中流动对细胞的影响的限制。在另一个实施例中，灌注速率等于0.01至4.2体积/小时(0.25-100体积/天)，使其可以应用于各种袋体积。本文公开的实施例的氧传输速率(OTR)介于约1,000至约200,000cm3/m2/天。
含氟聚合物膜50、55和60中的孔的直径足以将细胞保持在它们各自的隔室内，从而允许细胞增殖和浓缩。
从1到43连续列举的以下段落提供了本发明的各个方面。在一个实施例中，在第一个段落(1)中，本发明提供了容器，其包含透气性外部薄膜及将第一隔室与第二隔室分开的膜，所述透气性外部薄膜包含水中总有机碳(TOC)小于0.1mg/cm2的聚合物，其中所述膜包含水中TOC小于0.1mg/cm2的聚合物，并且其中透气性外部薄膜和膜限定了第一和第二隔室的壁。
2.根据段落1所述的容器，其中透气性外部薄膜是硅酮，并且膜是含氟聚合物。
3.根据段落1所述的容器，其中透气性外部薄膜和膜各自分别为弹性体、含氟聚合物、PMP(聚甲基戊烯)或其组合。
4.根据段落2所述的容器，其中含氟聚合物膜是FEP(氟化乙烯-丙烯)、TFE(四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基)、PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)、ETFE(聚乙烯四氟乙烯)、ECTFE(聚乙烯三氟氯乙烯)、FFPM/FFKM(全氟弹性体)、FPM/FKM(三氟氯乙烯偏二氟乙烯)、PFPE(全氟聚醚)、MFA(四氟乙烯和全氟甲基乙烯基-醚共聚物)、CTFE/VDF(三氟氯乙烯-偏二氟乙烯共聚物)和TFE/HFP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)或其混合物。
5.根据段落4所述的容器，其中含氟聚合物膜包含由紫外激光钻孔、电子束钻孔、放电加工、机械钻孔、热穿孔或CO2激光形成的孔。
6.根据段落5所述的容器，其中孔直径至多5mm。
7.根据段落5所述的容器，其中孔直径大于100微米、大于500微米，且至多5mm。
8.根据段落5所述的容器，其中孔直径为约50微米至约100微米。
9.根据段落5至8所述的容器，其中孔隙率为约10％至约90％。
10.根据段落5至9所述的容器，其中孔隙率为约20％至约70％。
11.根据段落5至10所述的容器，其中孔隙率为约30％至约50％。
12.根据段落1所述的容器，其中含氟聚合物膜通过化学粘合、附着粘合、热熔粘合、溶剂粘合、焊接、表面处理、UV焊接、RF焊接、激光焊接、热棒焊接或其组合附接到容器。
13.根据段落1所述的容器，其中容器包含至少两个端口，其中第一端口附接到第一隔室，第二端口附接到第二隔室。
14.根据段落13所述的容器，其中端口包含弹性体、含氟聚合物、PMP(聚甲基戊烯)或其组合。
15.根据段落14所述的容器，其中端口通过化学粘合、附着粘合、热熔粘合、溶剂粘合、焊接、表面处理、UV焊接、RF焊接、激光焊接、热棒焊接或其组合附接到容器。
16.一种容器，其包含透气性外部薄膜、将中心隔室与第一侧隔室分开的第一膜及将中心隔室与第二侧隔室分开的第二膜，所述透气性外部薄膜包含水中总有机碳(TOC)小于0.1mg/cm2的聚合物，其中中心隔室在第一和第二侧隔室之间，其中第一和第二膜均包含水中TOC小于0.1mg/cm2的聚合物，并且其中透气性外部薄膜和第一和第二膜限定了第一侧隔室、第二侧隔室和中心隔室的壁。
17.根据段落16所述的容器，其中透气性外部薄膜是硅酮，并且第一和第二膜是含氟聚合物。
18.根据段落16所述的容器，其中透气性外部薄膜和第一和第二膜为弹性体、含氟聚合物、PMP(聚甲基戊烯)或其组合。
19.根据段落17所述的容器，其中第一和第二含氟聚合物膜是FEP(氟化乙烯-丙烯)、TFE(四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基)、PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)、ETFE(聚乙烯四氟乙烯)、ECTFE(聚乙烯三氟氯乙烯)、FFPM/FFKM(全氟弹性体)、FPM/FKM(三氟氯乙烯偏二氟乙烯)、PFPE(全氟聚醚)、MFA(四氟乙烯和全氟甲基乙烯基-醚共聚物)、CTFE/VDF(三氟氯乙烯-偏二氟乙烯共聚物)和TFE/HFP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)或其混合物。
20.根据段落19所述的容器，其中第一和第二含氟聚合物膜包含由紫外激光钻孔、电子束钻孔、放电加工、机械钻孔、热穿孔或CO2激光形成的孔。
21.根据段落20所述的容器，其中孔直径至多5mm。
22.根据段落20所述的容器，其中孔直径大于100微米、大于500微米，且至多5mm。
23.根据段落20所述的容器，其中孔直径为约50微米至约100微米。
24.根据段落20至23所述的容器，其中孔隙率为约10％至约90％。
25.根据段落20至24所述的容器，其中孔隙率为约20％至约70％。
26.根据段落20至25所述的容器，其中孔隙率为约30％至约50％。
27.根据段落16所述的容器，其中含氟聚合物膜通过化学粘合、附着粘合、热熔粘合、溶剂粘合、焊接、表面处理、UV焊接、RF焊接、激光焊接、热棒焊接或其组合附接到容器。
28.根据段落16所述的容器，其中容器包含至少两个端口，其中第一端口附接到第一侧隔室，第二端口附接到第二侧隔室，且第三端口附接到中心隔室。
29.根据段落28所述的容器，其中端口包含弹性体、含氟聚合物、PMP(聚甲基戊烯)或其组合。
30.根据段落29所述的容器，其中端口通过化学粘合、附着粘合、热熔粘合、溶剂粘合、焊接、表面处理或其组合附接到容器。
31.在容器中培养细胞的方法，所述容器包含透气性外部薄膜、将第一隔室与第二隔室分开的膜和至少两个端口，所述透气性外部薄膜包含水中总有机碳(TOC)小于0.1mg/cm2的聚合物，其中膜包含水中TOC小于0.1mg/cm2的聚合物，并且其中透气性外部薄膜和膜限定了第一和第二隔室的壁，其中第一端口附接到第一隔室，且第二端口附接到第二隔室，所述方法包含以下步骤：a)通过第一端口将培养基添加到第一隔室；b)通过第二端口将培养基和细胞添加到第二隔室；以及c)通过第一端口或第三端口从第一隔室除去废物培养基，其中培养基通过膜从第一和第二隔室之间渗透。
32.根据段落31所述的方法，其还包含培养容器的步骤。
33.根据段落32的方法，其中细胞培养是静态搅动、摇动或搅拌的。
34.根据段落32所述的方法，其还包含使培养基流过容器的步骤。
35.根据段落32所述的方法，其还包含通过第一端口从第一隔室收获细胞的步骤。
36.根据段落31所述的方法，其中含氟聚合物膜中的孔的直径足以将细胞保持在第一隔室内。
37.在容器中培养细胞的方法，所述容器包含透气性外部薄膜、将中心隔室与第一侧隔室分开的第一膜、将中心隔室与第二侧隔室分开的第二膜及至少三个端口，所述透气性外部薄膜包含水中总有机碳(TOC)小于0.1mg/cm2的聚合物，其中中心隔室在第一和第二侧隔室之间，其中第一和第二膜均包含水中TOC小于0.1mg/cm2的聚合物，并且其中透气性外部薄膜和第一和第二膜限定了第一侧隔室、第二侧隔室和中心隔室的壁，其中第一端口附接到第一侧隔室，第二端口附接到第二侧隔室，且第三端口附接到中心隔室，所述方法包含以下步骤：a)通过第三端口将细胞添加到中心隔室；b)通过第一端口将培养基添加到第一侧隔室；以及c)通过第二端口从第二侧隔室除去废物培养基，其中培养基通过第一膜从第一侧隔室渗透到中心隔室，且废物培养基通过第二膜从中心隔室渗透到第二侧隔室。
38.根据段落37所述的方法，其还包含培养容器的步骤。
39.根据段落38所述的方法，其中细胞培养是静态、搅动、摇动或搅拌的。
40.根据段落38所述的方法，其还包含使培养基流过容器的步骤。
41.根据段落38所述的方法，其还包含通过第三端口从中心隔室收获细胞的步骤。
42.根据段落37所述的方法，其中膜中孔的直径足以将细胞保持在中心隔室内。
实例
包括以下实例以说明本发明的优选实施例。本领域技术人员应当理解，以下实例中公开的技术表示发明人发现的在本发明的实践中运作良好的技术，且因此可被认为构成其实践的优选模式。然而，根据本公开，本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在所公开的具体实施例中进行许多改变，并且仍然获得相似或类似的结果。
实例1
(测试样品)
表1：TOC数据
Figure BDA0001327938050000181
Figure BDA0001327938050000191
ppm＝mg/L
实例2
(溶解氧实验)
在顶部和底部由5密耳FEP制成的现用FEP袋和由顶部的5密耳FEP和底部的热塑性硅酮/FEP制成的原型袋分别用自来水填充到300mL和190mL。这些体积对应于袋平躺时袋中1cm厚的水，这是业界众所周知的建议。从每个袋中切出一个端口，以便插入氮气管线将袋中的水吹扫至低于饱和度的水平。使用固定在袋外部并与袋内部的传感器点对准的PreSens探针监测溶解氧(DO)水平。当水中的DO水平达到相当低的值(～6-8％)时，将氮气管线从袋中除去，并将端口开口夹紧。将袋和架子返回到水平静止位置用于实验的其余部分。将PreSens探针编程为在指定的时间点进行DO测量，以便测量氧气进入随时间的变化。假设氧气进入的唯一途径是通过袋的壁。
结果：
下载PreSens系统的测量结果，并针对两个袋将其绘制在Excel中(图6、图7和图8)。研究了数据并进行观察以将数据归类。例如，对于原型袋，排除了起始测量结果，因为袋经移动和操作以便从传感器上方除去气泡。另外，由于对原型袋进行了较长时间的测量，因此将数据分为两个线性部分，即“初始进入”和“达到平衡”。因此，利用目前获得的数据进行的最佳比较是在图6和图7之间，展示了当以相似的DO水平(～6-8％)开始达相似的时间量(～68-70min)时，氧气初始进入每个袋中随时间的变化。从图6和图7可以看出，可以比较斜率来了解现用袋和原型袋之间进入速率的差异。现用袋的速率为0.008％DO/min，而原型袋的速率DO/min为0.06％DO/min，差异超过7倍。这暗示了更具渗透率的材料对氧气进入的积极影响。
虽然已经参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。在整个说明书中引用的所有参考文献(包括在背景技术中的那些)的全文并入本文。仅仅使用常规实验，本领域技术人员将认识到或能够确定本文具体描述的本发明的具体实施例的许多等同物。此类等同物旨在涵盖在所附权利要求的范围内。

Claims (42)

1.一种用于细胞培养的容器，所述容器具有第一隔室与第二隔室，所述容器包含：
透氧性外部薄膜，其包含水中总有机碳(TOC)小于0.1mg/cm2的聚合物，所述透氧性外部薄膜具有至少1000cc/m2/天的氧渗透率；以及
含氟聚合物膜，所述含氟聚合物膜粘合至所述透氧性外部薄膜，其中所述含氟聚合物膜包含水中TOC小于0.1mg/cm2的聚合物，且其中所述透氧性外部薄膜和所述含氟聚合物膜限定了所述第一隔室的壁和所述第二隔室的壁；
所述容器进一步包含与所述第一隔室连通的第一端口和与所述第二隔室连通的第二端口，
其中所述含氟聚合物膜对于培养基、营养物、代谢物和细胞培养添加剂是可渗透的，以使其在所述第一隔室和所述第二隔室之间灌注。
2.根据权利要求1所述的容器，其中所述透氧性外部薄膜是硅酮。
3.根据权利要求1所述的容器，其中所述透氧性外部薄膜为弹性体、含氟聚合物、PMP(聚甲基戊烯)或其组合。
4.根据权利要求1所述的容器，其中所述含氟聚合物膜是FEP(氟化乙烯-丙烯)、TFE(四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基)、PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)、ETFE(聚乙烯四氟乙烯)、ECTFE(聚乙烯三氟氯乙烯)、FFPM/FFKM(全氟弹性体)、FPM/FKM(三氟氯乙烯偏二氟乙烯)、PFPE(全氟聚醚)、MFA(四氟乙烯和全氟甲基乙烯基-醚共聚物)、CTFE/VDF(三氟氯乙烯-偏二氟乙烯共聚物)和TFE/HFP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)或其混合物。
5.根据权利要求1所述的容器，其中所述含氟聚合物膜包含由紫外激光钻孔、电子束钻孔、放电加工、机械钻孔、热穿孔或CO2激光形成的孔。
6.根据权利要求5所述的容器，其中所述孔的直径至多5mm。
7.根据权利要求5所述的容器，其中所述孔的直径大于100微米，且至多5mm。
8.根据权利要求5所述的容器，其中所述孔的直径为50微米至100微米。
9.根据权利要求5至8任一项所述的容器，其中所述含氟聚合物膜具有10％至90％的孔隙率。
10.根据权利要求5至8任一项所述的容器，其中所述含氟聚合物膜具有20％至70％的孔隙率。
11.根据权利要求5至8任一项所述的容器，其中所述含氟聚合物膜具有30％至50％的孔隙率。
12.根据权利要求1所述的容器，其中所述含氟聚合物膜通过化学粘合、附着粘合、热熔粘合、溶剂粘合、焊接、表面处理、UV焊接、RF焊接、激光焊接、热棒焊接或其组合附接到所述容器。
13.根据权利要求1所述的容器，其中所述端口包含弹性体、含氟聚合物、PMP(聚甲基戊烯)或其组合。
14.根据权利要求13所述的容器，其中所述端口通过化学粘合、附着粘合、热熔粘合、溶剂粘合、焊接、表面处理、UV焊接、RF焊接、激光焊接、热棒焊接或其组合附接到所述容器。
15.根据权利要求1所述的容器，其中，所述容器为袋的形式，其中所述透氧性外部薄膜，第二透氧性外部薄膜和所述含氟聚合物膜在其边缘处粘合在一起以形成密封袋，其中所述含氟聚合物膜沿其边缘粘合在所述透氧性外部薄膜和所述第二透氧性外部薄膜之间，所述第二透氧性外部薄膜和所述含氟聚合物膜限定了所述第二隔室的壁。
16.根据权利要求1所述的容器，其进一步包括与所述第一隔室连通的第三端口，其中所述含氟聚合物膜包括孔，所述孔具有足够小直径以防止当所述培养基从所述第一端口流向所述第三端口时所述细胞渗透通过所述含氟聚合物膜。
17.一种用于细胞培养的容器，所述容器具有第一侧隔室、第二侧隔室和在所述第一侧隔室和所述第二侧隔室之间的中心隔室，所述容器包含：
透氧性外部薄膜，其包含水中总有机碳(TOC)小于0.1mg/cm2的聚合物，所述透氧性外部薄膜具有至少1000cc/m2/天的氧渗透率；
第一含氟聚合物膜，所述第一含氟聚合物膜粘合至所述透氧性外部薄膜且将所述中心隔室与所述第一侧隔室分开；
第二含氟聚合物膜，所述第二含氟聚合物膜粘合至所述透氧性外部薄膜且将所述中心隔室与所述第二侧隔室分开，其中所述第一含氟聚合物膜和所述第二含氟聚合物膜均包含水中TOC小于0.1mg/cm2的聚合物，并且其中所述透氧性外部薄膜和所述第一含氟聚合物膜和所述第二含氟聚合物膜限定了所述第一侧隔室的壁、所述第二侧隔室的壁和所述中心隔室的壁；以及与所述第一侧隔室连通的第一端口，与所述第二侧隔室连通的第二端口和与所述中心隔室连通的第三端口，其中所述第一含氟聚合物膜和所述第二含氟聚合物膜对于培养基、营养物、代谢物和细胞培养添加剂是可渗透的，以使其在所述第一侧隔室、所述中心隔室和所述第二侧隔室之间灌注。
18.根据权利要求17所述的容器，其中所述透氧性外部薄膜是硅酮。
19.根据权利要求17所述的容器，其中所述透氧性外部薄膜为弹性体、含氟聚合物、PMP(聚甲基戊烯)或其组合。
20.根据权利要求17所述的容器，其中所述第一含氟聚合物膜和所述第二含氟聚合物膜是FEP(氟化乙烯-丙烯)、TFE(四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基)、PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)、ETFE(聚乙烯四氟乙烯)、ECTFE(聚乙烯三氟氯乙烯)、FFPM/FFKM(全氟弹性体)、FPM/FKM(三氟氯乙烯偏二氟乙烯)、PFPE(全氟聚醚)、MFA(四氟乙烯和全氟甲基乙烯基-醚共聚物)、CTFE/VDF(三氟氯乙烯-偏二氟乙烯共聚物)和TFE/HFP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)或其混合物。
21.根据权利要求17所述的容器，其中所述第一含氟聚合物膜和所述第二含氟聚合物膜包含由紫外激光钻孔、电子束钻孔、放电加工、机械钻孔、热穿孔或CO2激光形成的孔。
22.根据权利要求21所述的容器，其中所述孔的直径至多5mm。
23.根据权利要求21所述的容器，其中所述孔的直径大于100微米，且至多5mm。
24.根据权利要求21所述的容器，其中所述孔的直径为50微米至100微米。
25.根据权利要求21至24任一项所述的容器，其中所述第一含氟聚合物膜和所述第二含氟聚合物膜的孔隙率为10％至90％。
26.根据权利要求21至24任一项所述的容器，其中所述第一含氟聚合物膜和所述第二含氟聚合物膜的孔隙率为20％至70％。
27.根据权利要求21至24任一项所述的容器，其中所述第一含氟聚合物膜和所述第二含氟聚合物膜的孔隙率为30％至50％。
28.根据权利要求17所述的容器，其中所述含氟聚合物膜通过化学粘合、附着粘合、热熔粘合、溶剂粘合、焊接、表面处理、UV焊接、RF焊接、激光焊接、热棒焊接或其组合附接到所述容器。
29.根据权利要求17所述的容器，其中所述端口包含弹性体、含氟聚合物、PMP(聚甲基戊烯)或其组合。
30.根据权利要求29所述的容器，其中所述端口通过化学粘合、附着粘合、热熔粘合、溶剂粘合、焊接、表面处理或其组合附接到所述容器。
31.根据权利要求17所述的容器，其中，所述容器为袋的形式，其中所述透氧性外部薄膜、第二透氧性外部薄膜和所述含氟聚合物膜在其边缘处粘合在一起以形成密封袋，其中所述含氟聚合物膜沿其边缘粘合在所述透氧性外部薄膜和所述第二透氧性外部薄膜之间。
32.一种在根据权利要求1-16任一项中的容器中培养细胞的方法，所述方法包含以下步骤：
a)通过所述第一端口将培养基添加到所述第一隔室；
b)通过所述第二端口将培养基和细胞添加到所述第二隔室；以及
c)通过所述第一端口或与所述第一隔室连通的第三端口从所述第一隔室除去废物培养基，其中所述培养基通过所述含氟聚合物膜从所述第一隔室和所述第二隔室之间渗透。
33.根据权利要求32所述的方法，其还包含培养所述容器的步骤。
34.根据权利要求32所述的方法，其中向所述第一隔室中添加培养基和从所述第一隔室中去除废物介质的步骤是通过使培养基在所述第一端口和与所述第一隔室流体连通的第三端口之间流过所述容器进行的。
35.根据权利要求33所述的方法，其还包含在所述培养后通过所述第一端口从所述第一隔室收获细胞的步骤。
36.根据权利要求32所述的方法，其中所述含氟聚合物膜中的孔的直径足以将所述细胞保持在所述第一隔室内。
37.一种在根据权利要求17-31任一项中的容器中培养细胞的方法，所述方法包含以下步骤：
a)通过所述第三端口将细胞添加到所述中心隔室；
b)通过所述第一端口将培养基添加到所述第一侧隔室；以及
c)通过所述第二端口从所述第二侧隔室除去废物培养基，其中所述培养基通过所述第一含氟聚合物膜从所述第一侧隔室渗透到所述中心隔室，且所述废物培养基通过所述第二含氟聚合物膜从所述中心隔室渗透到第二侧隔室。
38.根据权利要求37所述的方法，其还包含培养所述容器的步骤。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述细胞培养是静态、搅动、摇动或搅拌的。
40.根据权利要求38所述的方法，其中向所述第一侧隔室中添加培养基和从所述第二侧隔室中去除废物介质是通过使培养基从所述第一端口至第二端口流过所述容器进行的。
41.根据权利要求37所述的方法，其还包含在所述培养后通过所述第三端口从所述中心隔室收获细胞的步骤。
42.根据权利要求37所述的方法，其中所述含氟聚合物膜中的孔的直径足以将所述细胞保持在所述中心隔室内。
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