CN109890951B - 生物反应器托盘 - Google Patents

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Abstract

一种构造成设在生物反应器系统的基站上的托盘，所述托盘包括底部和周围的侧壁，且构造成保持生物反应器袋，所述底部包括至少两个底部部分，其中的一个为底部的中间部分，其中底部部分中的至少一个可移动到至少第一位置和第二位置，其中所述第一位置提供基本上彼此齐平的底部部分，从而提供托盘的基本上平面的底部，并且所述第二位置提供托盘的具有凹入的中间部分的底部。

Description

生物反应器托盘
技术领域
本发明涉及一种构造成设在生物反应器系统的基站上的托盘、一种生物反应器系统，以及一种用于在生物反应器系统中培养细胞的方法。
背景技术
生物反应器用于培养细胞。一种类型的生物反应器为摇摆式生物反应器，其将通过对生物反应器袋提供摇摆运动来搅动袋内的细胞培养物。这也被称为波状运动。在细胞治疗中，从患者或供体获取细胞，且然后在不同的步骤中制备且培育细胞，之后作为细胞治疗而将它们提供给患者。孵育器通常用于培育小体积的细胞培养物，并且在细胞培养的后期阶段(在该阶段中，体积较大)中，可使用生物反应器，诸如摇摆式生物反应器。细胞从孵育器到摇摆式生物反应器的转移既有细胞损失的风险，又有细胞污染的风险。此外，孵育器需要洁净室中的许多空间，这是昂贵的。
发明内容
本发明的目标在于，提供一种改进的生物反应器系统和用于培养细胞的方法。
本发明的目标还在于，提供一种用于培养细胞的方法和一种生物反应器系统，在其中，细胞污染和细胞损失的风险降低。
本发明的目标还在于，提供一种更有效且更安全的用于培养细胞的方法和系统。
以上目标通过本发明的托盘、生物反应器系统和用于培养细胞的方法而得以实现。
由此，摇摆式生物反应器也可用于早期细胞扩增，即具有小体积的细胞培养物。并且此外，同一生物反应器可用于小的培养物体积和较大的培养物体积两者。在现有技术的生物反应器中，如果小体积的细胞培养物被提供在过大的摇摆式生物反应器中，则通常存在问题。这些问题涉及下者：当存在过少的培养物时，细胞可受到摇摆运动的破坏，并且细胞可由于凝聚而损失。在本发明的情况下，托盘的尺寸可适于不同体积的在生物反应器袋中提供的细胞培养物，并且由此，同一生物反应器袋可首先用于通常在孵育器中执行的早期细胞扩增，且然后还用于后期细胞扩增。由此，细胞培养物不需要从孵育器转移到生物反应器，并且细胞损失和细胞污染的风险降低。此外，节省了洁净室空间。
在本发明的一个方面中，提供了一种托盘，该托盘构造成设在生物反应器系统的基站上，所述托盘包括底部和周围的侧壁，且构造成保持生物反应器袋，所述底部包括至少两个底部部分，其中的一个为底部的中间部分，其中底部部分中的至少一个可移动到至少第一位置和第二位置，其中所述第一位置提供基本上彼此齐平的底部部分，从而提供托盘的基本上平面的底部，并且所述第二位置提供托盘的具有凹入的中间部分的底部。
在本发明的一个方面中，提供了一种包括基站和如上文描述的托盘的生物反应器系统。
在本发明的另外的方面中，提供了一种用于在生物反应器系统中培养细胞的方法，其中所述方法包括以下步骤：
- 确定在生物反应器袋中提供的细胞培养物的体积或重量，生物反应器袋定位在生物反应器系统中的托盘中；
- 根据所确定的体积或重量而将所述托盘的包括至少两个底部部分的底部的至少一个底部部分定位到至少第一位置和第二位置中的一个，所述第一位置提供基本上彼此齐平的底部部分，从而提供托盘的基本上平面的底部，并且所述第二位置提供托盘的具有凹入的中间部分的底部。
在本发明的一个实施例中，托盘构造成设在摇摆式生物反应器系统的基站上。
在本发明的一个实施例中，底部包括第一部分和第二部分，其中第一部分为中间部分，第二部分围绕第一部分。
在本发明的一个实施例中，所述第一部分可移动到第一位置和第二位置。
在本发明的一个实施例中，底部部分各包括至少一个加热器。由此，可根据底部的中间部分的位置和/或根据生物反应器袋中的内含物的体积或重量而单独地对底部部分中的一个或多个进行加热。
在本发明的一个实施例中，中间部分包括温度传感器。由此，可根据生物反应器袋中的所感测的温度而控制加热器。
在本发明的一个实施例中，托盘进一步包括定位装置，底部部分中的至少一个可通过定位装置而设在至少两个不同的位置。
在本发明的一个实施例中，所述基站包括控制装置，其连接到托盘的各底部部分中的至少一个加热器且连接到托盘的定位装置，其中所述控制装置布置成根据通过定位装置而移动到至少两个不同位置的至少一个底部部分的位置，来控制托盘中的加热器。
在本发明的一个实施例中，所述基站包括重量测量装置，其构造成用于测量设在托盘中的生物反应器袋的重量，并且所述基站进一步包括控制装置，其连接到托盘的各底部部分中的至少一个加热器且连接到重量测量装置，其中所述控制装置布置成根据在重量测量装置中测量的生物反应器袋的重量而控制加热器。
在本发明的一个实施例中，控制装置进一步连接到定位装置，且布置成根据所测量的重量而控制定位装置，以将托盘的底部部分中的至少一个设在第一位置或第二位置。
在本发明的一个实施例中，控制装置进一步连接到设在托盘的底部的中间部分中的温度传感器，并且其中控制系统布置成根据所感测的温度而控制托盘中的加热器。
在本发明的一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：
- 根据定位到至少两个不同的位置的至少一个底部部分的位置或根据生物反应器袋的所测量的重量而控制设在托盘中的一个或多个加热器。
在本发明的一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：测量生物反应器袋中的温度，并且根据所述测量的温度而控制托盘中的加热器。
附图说明
图1a示意性地显示了根据本发明的一个实施例的托盘，其中托盘底部的第一部分设在第一位置。
图1b示意性地显示了如图1a中显示的同一托盘，其中托盘底部的第一部分设在第二位置。
图2a为根据本发明的一个实施例的生物反应器系统的横截面侧视图，其中托盘底部的第一部分设在第一位置。
图2b为如图2a中显示的同一生物反应器系统的横截面侧视图，其中托盘底部的第一部分设在第二位置。
图3为根据本发明的一个实施例的托盘的分解视图。
图4a示意性地显示了根据本发明的一个实施例的托盘。
图4b为根据本发明的一个实施例的托盘的分解视图。
图5示意性地显示了根据本发明的一个实施例的生物反应器系统的基站中的构件。
图6为根据本发明的一个实施例的用于培养细胞的方法的流程图。
具体实施方式
本发明涉及一种生物反应器系统，且涉及一种在所述摇摆式生物反应器系统中的托盘。本发明还涉及一种用于在生物反应器系统中培养细胞的方法。生物反应器系统可为摇摆式生物反应器系统，但其它类型的生物反应器系统，在其中使用托盘来保持生物反应器袋(诸如，例如摇动式反应器)，也应由本专利申请涵盖。
图1a和图1b示意性地显示了根据本发明的一个实施例的托盘。
图2a和图2b示意性地显示了根据本发明的一个实施例的生物反应器系统的横截面侧视图。
根据本发明，提供了布置成设在摇摆式生物反应器系统5的基站3上的托盘1。托盘1包括底部7和周围的侧壁9，且布置成保持生物反应器袋11。底部7包括至少两个底部部分。在图1-3中显示的实施例中，底部包括两个底部部分，第一部分7a和围绕第一部分7a的第二部分7b。在本发明的另一实施例中，可提供例如三个单独的底部部分。这显示在图4a和图4b中。然而，这些实施例的共同之处在于底部部分中的一个为底部的中间部分。在图1-3中显示的实施例中，第一部分7a为中间部分。根据本发明，底部部分中的至少一个可移动到至少第一位置和第二位置，其中所述第一位置提供基本上彼此齐平的底部部分，从而提供托盘的基本上平面的底部7，并且所述第二位置提供托盘的具有凹入的中间部分的底部7。在图1-3中显示的实施例中，第一部分7a(其也被称为中间部分7a)为可移动到至少第一位置和第二位置的底部部分。在另一实施例中，可移动到至少两个不同的位置的部分也可以是一个或多个其它底部部分(即并非中间部分)。如果提供围绕第一部分7a的一个第二部分7b(如图1-3中那样)，则该第二部分可能够移动到至少两个不同的位置。
在图1-3中显示的实施例中，底部7的第一部分7a可设在两个不同的位置，其中第一位置显示在图1a和图2a中，且提供基本上与第二部分7b齐平的第一部分7a，从而提供托盘1的基本上平面的底部7。第一部分7a的第二位置显示在图1b和图2b中，并且该第二位置为这样的位置，在该位置处，第一部分7a被设为托盘的底部7的凹入的中间部分。当将设在托盘1中的生物反应器袋11仅包括少量的细胞培养物时，该凹入的中间部分将容纳细胞培养物体积中的大部分。由此，在培养期间且在摇摆运动期间，细胞培养物将更大程度地一起被保持在生物反应器袋内。这对于细胞而言更有益，且将提供针对细胞培养物的温度感测和控制的更好的可能性。在没有该凹入的中间部分的情况下，小体积的细胞培养物将在生物反应器内铺开程度过大，并且将更大程度地受到过热、凝聚的影响，且还更大程度地受到摇摆运动的损坏。
在本发明的一个实施例中，各底部部分包括至少一个加热器。在图1-3中显示的实施例中，第一部分7a和第二部分7b各包括一个加热器。图3中显示了根据本发明的一个实施例的托盘的分解视图。在图3中显示的实施例中，第一加热器21a显示为被提供给第一部分7a，并且第二加热器21b显示为被提供给第二部分7b。第一加热器21a和第二加热器21b各连接到设在生物反应器系统5的基站3中的控制装置31。图5中示意性地显示了包括控制装置31的基站。控制装置31可与托盘中的第一加热器21a和第二加热器21b通信。可无线地或通过基站与托盘之间的一个或多个连接端口22提供这种通信。通过使托盘的底部的各底部部分具有单独的加热器，可根据有多少细胞培养物被提供在生物反应器袋中来提供生物反应器的加热。由此，对于小体积的细胞培养物而言，也可更好地控制细胞培养物中的温度。
在本发明的一个实施例中，底部的中间部分(图1-3中显示的实施例中的第一部分7a)包括温度传感器13。温度传感器13经由连接端口22或无线地连接到基站中的控制装置31，并且根据所感测的温度而提供对第一加热器21a和第二加热器21b的控制。
托盘1进一步包括定位装置15，底部部分中的至少一个可通过定位装置15而设在至少两个不同的位置。在图1-3中显示的实施例中，底部7的第一部分7a可设在至少两个不同的位置。定位装置15在这里显示为椭圆形促动旋钮，当旋钮设在竖直位置时，旋钮将托盘的底部的第一部分7a设在其第一位置。在第一位置，底部的第一部分和第二部分设成基本上彼此齐平。当旋钮设在水平位置时，托盘的底部的第一部分7a设在其第二位置，即比第二部分7b更低。旋钮由此连接到托盘内的传输器件，传输器件可将第一部分7a向上推至其第一位置。可在本发明的范围内提供另一类型的定位装置15。可使底部7的底部部分中的至少一个移动到其至少两个位置的任何装置应由本发明涵盖。例如，电动机或螺线管以及至少一个底部部分根据例如生物反应器袋的所测量的重量的自动移动是可行的。
图4a示意性地显示了根据本发明的另一实施例的托盘1'。托盘1'包括底部7'和周围的侧壁，且布置成保持生物反应器袋。在该实施例中，底部7'包括三个单独的底部部分8a、8b、8c。三个底部部分中的一个为中间部分8b，并且另外两个为外部部分8a和8c，且在中间部分8b的各侧上定位一个外部部分。如上文描述的那样，中间部分8b或两个外部部分8a、8c可设在两个不同的位置。第一位置提供基本上彼此齐平的底部部分8a、8b、8c，从而提供托盘的基本上平面的底部7'，并且第二位置提供托盘的具有凹入的中间部分8b的底部7'。在该视图中不能看到加热器，但可对各底部部分8a、8b、8c均提供一个加热器。可对中间部分8b提供温度传感器13'。对托盘提供定位装置(然而在该视图中看不到)，底部部分8a、8b、8c中的至少一个可通过定位装置而设在至少两个不同的位置。
图4b为根据本发明的另一实施例的托盘1''的分解视图。同样，在该实施例中，托盘底部被分成三个底部部分8a'、8b'、8c'。然而，与图4a中显示的实施例相比，底部部分8a'、8b'、8c'沿另一个方向。三个底部部分中的一个为中间部分8b'，并且另外两个为外部部分8a'和8c'，且在中间部分8b'的各侧上定位一个外部部分。如上文描述的那样，中间部分8b'或两个外部部分8a'、8c'可设在两个不同的位置。第一位置提供基本上彼此齐平的底部部分8a'、8b'、8c'，从而提供托盘的基本上平面的底部，并且第二位置提供托盘的具有凹入的中间部分8b'的底部。在该分解视图中可看到加热器21a'、21b'、21c'，其中对各底部部分8a'、8b'、8c'均提供一个加热器。可对中间部分8b'提供温度传感器13''。对托盘提供定位装置(然而在该视图中看不到)，底部部分8a'、8b'、8c'中的至少一个可通过定位装置而设在至少两个不同的位置。
在图5中，示意性地显示了基站3。控制装置31设在基站3中。控制装置31在这里显示为连接到连接端口22，控制装置31可通过连接端口22而与托盘的第一加热器21a和第二加热器21b通信。也可通过多于一个的连接端口或无线地提供这种通信。控制装置31配置成根据托盘的至少一个可移动的底部部分的位置或根据生物反应器袋的所测量的重量而控制设在托盘中的加热器中的一个或多个。由此，控制装置31进一步连接到设在基站3中的重量测量装置33，且/或无线地或经由连接端口22连接到托盘中的定位装置15。如果控制装置31连接到重量测量装置33和定位装置15两者，并且可自动地控制定位装置，则根据生物反应器袋的重量而自动地控制托盘1、1'的底部7、7'的底部部分中的至少一个的位置将是可行的。加热器也根据底部部分中的一个的位置或根据生物反应器袋的重量而被控制。由此，可以以更高的精度来控制细胞培养物中的温度。控制装置31还连接到托盘中的温度传感器13、13'，这将提供针对温度控制的进一步的可能性。可根据所感测的温度而控制加热器。
图6为根据本发明的一个实施例的用于培养细胞的方法的流程图。在下文中按顺序描述该方法的步骤：
S1：确定在生物反应器袋11中提供的细胞培养物的体积或重量，生物反应器袋11定位在生物反应器系统5中的托盘1、1'中。这可通过操作者对生物反应器袋中的体积是小还是大作出判断而人工进行，或通过测量生物反应器袋的重量而自动进行。
S3：根据所述确定的体积或重量而将所述托盘的包括至少两个底部部分的底部的至少一个底部部分定位到至少第一位置和第二位置中的一个。所述第一位置提供基本上彼此齐平的底部部分，从而提供托盘的基本上平面的底部，并且所述第二位置提供托盘的具有凹入的中间部分的底部。在图1-3中显示的实施例中，该方法的这个步骤将用来根据所述确定的体积或重量而将所述托盘1的底部7的第一部分7a定位在第一位置或第二位置。托盘1的底部7的至少一个底部部分的这种定位也可通过使用定位装置15(例如，如图1-3中显示的实施例中显示的那样转动旋钮)而人工进行，或根据所测量的重量而自动进行。
S5：根据定位到至少两个不同的位置的至少一个底部部分的位置或根据生物反应器袋的所测量的重量而控制设在托盘1、1'中的一个或多个加热器21a、21b。生物反应器系统5的基站3中的控制装置31如上文描述的那样连接到加热器21a、21b，且连接到定位装置15，并且还可能连接到重量测量装置33。由此，当第一部分7a设在其第二位置时，控制装置31可启动对托盘的底部的第一部分7a提供的第一加热器21a，并且当第一部分7a设在其第一位置时，控制装置31可启动第一加热器21a和第二加热器21b两者。由此，可提供对生物反应器袋中的细胞培养物中的温度的更好的控制。
S7：测量生物反应器袋中的温度，并且根据所述测量的温度而控制托盘中的加热器。由此，可实现甚至更好的温度控制。

Claims (16)

1.一种托盘(1; 1'; 1'')，其构造成设在生物反应器系统(5)的基站(3)上，所述托盘(1; 1': 1'')包括底部(7; 7')和周围的侧壁(9; 9')，且构造成保持生物反应器袋(11)，所述底部(7; 7')包括至少两个底部部分(7a, 7b; 8a, 8b, 8c; 8a', 8b', 8c')，其中的一个为所述底部的中间部分，其中所述底部部分(7a, 7b; 8a, 8b, 8c; 8a', 8b', 8c')中的至少一个可移动到至少第一位置和第二位置，其中所述第一位置提供彼此齐平的底部部分(7a, 7b; 8a, 8b, 8c; 8a', 8b', 8c')，从而提供所述托盘(1; 1'; 1'')的平面的底部(7; 7')，并且所述第二位置提供所述托盘的具有凹入的中间部分的底部(7; 7')。
2.根据权利要求1所述的托盘，其特征在于，所述托盘构造成设在摇摆式生物反应器系统(5)的基站(3)上。
3.根据权利要求1所述的托盘，其特征在于，所述底部包括第一部分和第二部分，其中所述第一部分为所述中间部分，所述第二部分围绕所述第一部分。
4.根据权利要求1所述的托盘，其特征在于，所述平面的底部(7; 7')用于在摇摆期间保持所述生物反应器袋，所述平面的底部(7; 7')进一步包括可移动或可移除以在所述平面的底部(7; 7')中形成凹部的部分。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的托盘，其特征在于，所述中间部分可移动到所述第一位置和所述第二位置。
6.根据权利要求1-4中的任一项所述的托盘，其特征在于，所述底部部分(7a, 7b; 8a,8b, 8c; 8a', 8b', 8c')各包括至少一个加热器(21a, 21b; 21a', 21b', 21c')。
7.根据权利要求1-4中的任一项所述的托盘，其特征在于，所述中间部分包括温度传感器(13; 13'; 13'')。
8.根据权利要求1-4中的任一项所述的托盘，其特征在于，所述托盘(1; 1'; 1'')进一步包括定位装置(15)，所述底部部分(7a, 7b; 8a, 8b, 8c; 8a', 8b', 8c')中的至少一个可通过所述定位装置(15)而设在至少两个不同的位置。
9.一种生物反应器系统，其包括基站(3)和根据权利要求1-8中的任一项所述的托盘(1; 1'; 1'')。
10.根据权利要求9所述的生物反应器系统，其特征在于，所述基站(3)包括控制装置(31)，其连接到所述托盘(1; 1'; 1'')的各底部部分(7a, 7b; 8a, 8b, 8c; 8a', 8b',8c')中的至少一个加热器(21a, 21b; 21a', 21b', 21c')且连接到所述托盘的定位装置(15)，其中所述控制装置(31)布置成根据通过所述定位装置(15)而移动到至少两个不同位置的至少一个所述底部部分(7a, 7b; 8a, 8b, 8c; 8a', 8b', 8c')的位置，来控制所述托盘(1; 1'; 1'')中的加热器(21a, 21b; 21a', 21b', 21c')。
11.根据权利要求10所述的生物反应器系统，其特征在于，所述基站(3)包括重量测量装置(33)，其构造成用于测量设在所述托盘(1; 1'; 1'')中的生物反应器袋(11)的重量，并且所述基站(3)进一步包括控制装置(31)，其连接到所述托盘(1; 1'; 1'')的各底部部分(7a, 7b; 8a, 8b, 8c; 8a', 8b', 8c')中的至少一个加热器(21a, 21b; 21a', 21b',21c')且连接到所述重量测量装置(33)，其中所述控制装置(31)布置成根据在所述重量测量装置(33)中测量的生物反应器袋的重量而控制所述加热器(21a, 21b; 21a', 21b',21c')。
12.根据权利要求11所述的生物反应器系统，其特征在于，所述控制装置(31)进一步连接到所述定位装置(15)，且布置成根据所测量的重量而控制所述定位装置，以将所述托盘(1; 1'; 1'')的底部部分(7a, 7b; 8a, 8b, 8c; 8a', 8b', 8c')中的至少一个设在所述第一位置或所述第二位置。
13.根据权利要求10-12中的任一项所述的生物反应器系统，其特征在于，所述控制装置(31)进一步连接到设在所述托盘(1; 1'; 1'')的底部(7; 7')的中间部分中的温度传感器(13; 13'; 13'')，并且其中所述控制装置(31)布置成根据所感测的温度而控制所述托盘(1; 1'; 1'')中的加热器(21a, 21b; 21a', 21b', 21c')。
14.一种用于在生物反应器系统中培养细胞的方法，所述方法包括以下步骤：
- 确定(S1)在生物反应器袋(11)中提供的细胞培养物的体积或重量，所述生物反应器袋(11)定位在所述生物反应器系统中的托盘(1; 1'; 1'')中；
- 根据所确定的体积或重量而将所述托盘(1; 1'; 1'')的包括至少两个底部部分(7a, 7b; 8a, 8b, 8c; 8a', 8b', 8c')的底部(7; 7')的至少一个底部部分定位(S3)到至少第一位置和第二位置中的一个，所述第一位置提供彼此齐平的底部部分(7a, 7b; 8a,8b, 8c; 8a', 8b', 8c')，从而提供所述托盘(1; 1'; 1'')的平面的底部(7; 7')，并且所述第二位置提供所述托盘(1; 1'; 1'')的具有凹入的中间部分的底部(7; 7')。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：
根据定位到至少两个不同位置的至少一个底部部分(7a, 7b; 8a, 8b, 8c; 8a',8b', 8c')的位置或根据所述生物反应器袋的所测量的重量而控制(S5)设在所述托盘(1;1'; 1'')中的一个或多个加热器(21a, 21b; 21a', 21b', 21c')。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：测量(S7)所述生物反应器袋(11)中的温度，并且根据所测量的温度而控制所述托盘(1; 1';1'')中的加热器(21a, 21b; 21a', 21b', 21c')。
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