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Abstract

本发明公开了一种超声波收获细胞的方法，采用超声波将待收获细胞从细胞工厂壁上剥离，剥离的细胞随培养液一起从细胞工厂排出。同时公开了相对应的收获细胞装置，其包括超声波装置和细胞工厂，超声波装置的振动端置于细胞工厂外侧，通过产生超声波实现细胞工厂的振动，进而将细胞从细胞工厂壁上剥离，过程中通过水平移动装置和竖直移动装置控制振动端相对细胞工厂水平移动和竖直移动，完成对细胞工厂不同层的剥离。工艺简单，耗时短，效率高，降低污染风险，且病毒损失少,提高病毒收率；另外，超声收获的过程中能够同时将部分细胞破碎，降低后续破碎步骤压力，特别适用于细胞工厂这种批量化的细胞培养工具。

Description

一种超声波收获细胞的方法和装置
技术领域
本发明涉及生物制品技术领域，具体涉及一种利用超声技术收获细胞工厂内细胞的方法。
背景技术
细胞工厂是生物、医药行业常用的一种细胞培养工具，适用于工业上批量生产疫苗，如水痘疫苗、甲肝疫苗。大部分细胞在培养的过程中都是贴壁生长，在制备疫苗时，特别是对于一些具有很强细胞结合性的细胞内病毒疫苗的制备，如水痘病毒、轮状病毒、EV71病毒、CA16病毒、甲肝病毒，需要将培养好的细胞从细胞工厂、转瓶或克氏瓶等培养工具中剥离收集，破碎，才能能得到游离的病毒颗粒。目前，对于细胞的收集主要为以下两种方法：一是冷冻法，具体为，将细胞培养器皿放入冰箱中进行冷冻，然后取出、融化，再进行收获，其冷冻耗时长，病毒损失量大，若将其用于细胞工厂内细胞的收集，则需要配备大量的超低温保存设备，可行性差；二是消化液法，具体为，将含有消化酶的消化液加入到细胞培养器皿中，切断细胞与细胞培养器皿之间的粘附分子，将细胞从细胞培养器皿剥离收集，再通过离心去除引入的外源物质，实现细胞的收获，该种方式工艺步骤复杂，工艺过程会有病毒的损失，同时污染风险高。适用于细胞工厂系统，但存在引入消化液成分并难以去除的弊端，对疫苗的安全性存在风险。综上所述，亟待开发一种安全、高效的细胞工厂内收获细胞的方法。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种基于超声波收获细胞的的方法和装置，解决了现有收获细胞方法耗时长、处理工艺复杂的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种超声波收获细胞的方法，采用超声波将待收获细胞从细胞工厂壁上剥离，剥离的细胞随培养液一起从细胞工厂出液口（或进液口）排出。
一种超声波收获细胞的装置，包括超声波装置和细胞工厂，超声波装置的振动端置于细胞工厂外侧，通过产生超声波实现细胞工厂的振动，进而将细胞从细胞工厂壁上剥离。
超声波装置的振动端紧贴细胞工厂外壁，或与细胞工厂外壁之间有一定距离。
所述超声波装置包括超声波发生器、超声波换能器和振动端，超声波发生器、超声波换能器和振动端依次连接，振动端与细胞工厂外壁接触。
振动端2截面为“一”字型或“C”型。
超声波收获细胞的装置，包括实现振动端向细胞工厂外壁靠近的水平移动装置。
水平移动装置包括平台、水平导轨和气缸，在平台上固定至少一条水平导轨，超声波装置与水平导轨滑动连接，气缸的活塞杆与超声波装置连接,在气缸的带动下，超声波装置沿水平导轨左右移动，带动振动端靠近或远离细胞工厂。
振动端能够同时对细胞工厂至少一层产生将细胞剥离的超声波。
振动端置于细胞工厂某一层的外侧，通过控制振动端相对于细胞工厂高度方向上移动，实现对细胞工厂的每一层的剥离。
超声波收获细胞的装置，还应当包括竖直移动装置，竖直移动装置用于带动振动端2沿细胞工厂高度方向移动，并在细胞工厂的每一层停靠。
所述竖直移动装置包括丝杠、丝杠螺母、伺服电机、轴承、联轴器、竖直导轨，伺服电机依次通过联轴器和轴承与丝杠转动连接，丝杠螺母与在丝杠连接，竖直导轨与丝杠平行设置，平台固定在丝杠螺母上，与竖直导轨滑动连接。
超声波收获细胞的装置，还包括控制器和触摸屏，控制器分别与超声波发生器、气缸和伺服电机连接，实现对超声波功率、开启时间，水平移动距离和竖直移动距离的精准控制，触摸屏与控制器连接，通过触摸屏进行操作实现上述控制过程。
超声波收获细胞的装置，还包括移动箱体，箱体底部固定安装万向轮，将超声波装置、细胞工厂、水平移动装置和竖直移动装置均放置在箱体内，在箱体内一侧设置放置细胞工厂的容纳腔，在容纳腔底部两侧边固定滑轨，抽槽外侧固定的滑块与滑轨滑动连接，容纳腔外侧设置推拉门，移动推拉门实现细胞工厂的存取，平行放置的丝杠和竖直导轨两端均固定在容纳腔一侧的移动箱体上。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：采用超声波震荡将细胞从培养器皿表面剥离，工艺简单，耗时短，效率高，降低污染风险，且病毒损失少,提高病毒收率；另外，超声收集的过程中能够同时将部分细胞破碎，降低后续破碎步骤压力，特别适用于细胞工厂这种批量化的细胞培养工具。
附图说明
图1是实施例1涉及的超声波收获细胞的装置主视图。
图2是实施例1涉及的超声波收获细胞的装置侧视图。
图3是图2的剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种超声波收获细胞的方法，采用超声波将待收获细胞从细胞工厂壁上剥离，剥离的细胞随培养液一起从细胞工厂出液口（或进液口）排出。
一种超声波收获细胞的装置，包括超声波装置和细胞工厂1，超声波装置的振动端2置于细胞工厂外侧，通过产生超声波实现细胞工厂的振动，进而将细胞从细胞工厂壁上剥离。
超声波装置的振动端2紧贴细胞工厂外壁，或与细胞工厂外壁之间有一定距离，无论哪种情况，只要超声波装置产生的超声波能够通过振动细胞工厂，将细胞从细胞工厂内壁上剥离即可。为了达到较好的剥离效果，超声波装置的振动端2紧贴细胞工厂外壁为优选的技术方案。
所述超声波装置包括超声波发生器11、超声波换能器3和振动端2，超声波发生器11、超声波换能器3和振动端依次连接，振动端2与细胞工厂1外壁接触。
更进一步的方案，根据实际需要对振动端2的外形进行设置，将振动端2设计成“一”字型，置于细胞工厂一侧，也可以设计成“C”型，将细胞工厂半包围，以提高对细胞的剥离效果。也可以根据需要将其设计成成其他的的形状。
超声波收获细胞的装置工作时，振动端向细胞工厂1外壁靠近，当与细胞工厂外壁接触时，启动超声波发生器11，超声波发生器11将产生的高频交流电信号输送给超声波换能器3，超声波换能器3产生高频机械震荡（即超声波）并将其传递到振动端2，实现细胞工厂内培养液和培养细胞震荡，将细胞从细胞工厂1内壁上剥离。
更进一步的方案，超声波收获细胞的装置，包括实现振动端2向细胞工厂外壁靠近的水平移动装置。水平移动装置包括平台4、水平导轨（图中未示）和气缸5，在平台4上固定至少一条水平导轨，优选为两条水平导轨，超声波装置与水平导轨滑动连接，具体地，超声波换能器3与水平导轨滑动连接，气缸5的活塞杆与超声波换能器3连接。在气缸5的带动下，超声波换能器3沿水平导轨向左（或右）移动，带动振动端2靠近细胞工厂1，直至与细胞工厂某一层的侧壁接触，对该层进行超声处理，处理完成后，气缸5收缩，超声波换能器3沿水平导轨向右（或左）移动，带动振动端2远离细胞工厂1。
更进一步的方案，振动端2能够同时对细胞工厂至少一层产生将细胞剥离的超声波。由于实际使用过程中细胞工厂的层数是不确定的，优选的技术方案为，振动端置于细胞工厂某一层的外侧，通过控制振动端2相对于细胞工厂1高度方向上移动，实现对细胞工厂的每一层的剥离。
为了实现上述竖直方向上的移动，超声波收获细胞的装置，还应当包括竖直移动装置，竖直移动装置用于带动振动端2沿细胞工厂高度方向移动，并在细胞工厂的每一层停靠。所述竖直移动装置包括丝杠6、丝杠螺母（图中未示）、伺服电机7、轴承8、联轴器9、竖直导轨10，伺服电机7依次通过联轴器9和轴承8与丝杠6转动连接，丝杠螺母与在丝杠6连接，竖直导轨10与丝杠6平行设置，平台4固定在丝杠螺母上，与竖直导轨10滑动连接。伺服电机7工作时，驱动丝杠螺母上下移动，由于平台4固定在丝杠螺母上，平台4带动振动端2与丝杠螺母同步移动，实现在细胞工厂不同层之间的移动。
更进一步的方案，超声波收获细胞的装置，还包括控制器（图中未示）和触摸屏12，控制器分别与超声波发生器11、气缸5和伺服电机7连接，实现对超声波功率、开启时间，水平移动距离和竖直移动距离的精准控制，触摸屏12与控制器11连接，通过触摸屏12进行操作实现上述控制过程。
更进一步的方案，超声波收获细胞的装置，还包括移动箱体，箱体底部固定安装万向轮13，以便于超声波收获细胞的装置移动，将超声波装置、细胞工厂1、水平移动装置和竖直移动装置均放置在箱体内，在箱体内一侧设置放置细胞工厂的容纳腔，抽槽14与容纳腔滑动连接，具体地，在容纳腔底部两侧边固定滑轨15，抽槽14外侧固定的滑块16与滑轨15滑动连接，容纳腔外侧设置推拉门17，移动推拉门17实现细胞工厂1的存取。平行放置的丝杠6和竖直导轨10两端均固定在容纳腔一侧的移动箱体上，丝杠螺母与在丝杠6连接，伺服电机7依次通过联轴器9和轴承8与丝杠6转动连接，平台4固定在丝杠螺母上，与竖直导轨10滑动连接，在平台4上固定水平导轨，超声波换能器3一端与气缸5的活塞杆连接，在气缸5的带动下超声波换能器3沿水平导轨滑动。
使用时，拉出抽槽14，将细胞工厂放入抽槽14中，将抽槽14推入容纳腔内。在气缸的带动下，振动端2向细胞工厂靠近，紧贴在细胞工厂外壁后，启动超声波装置，产生超声波，通过振动端2传递到细胞工厂，完成细胞工厂内细胞的剥离，然后气缸收缩，振动端2沿水平导轨移动，振动端2远离细胞工厂，达到指定位置后，伺服电机启动，振动端2沿竖直导轨向上或向下移动一个细胞工厂的距离，如此重复，直至完成对整个细胞工厂内细胞的剥离。
实施例2
本实施例分别采用三种不同方法对水痘病毒进行收获。本实施例中所述百分数均为体积百分数。
细胞培养：复苏、传代MRC-5人二倍体细胞至生产规模（本实施例为10层细胞工厂），生长液为MEM细胞培养基+10%新生牛血清+1.8%碳酸氢钠（7.5%）并补加适量L-谷氨酰胺，待细胞长成致密单层后用于病毒接种。
病毒接种：取一瓶细胞进行细胞计数，按照细胞数和病毒滴度计算MOI；弃掉细胞生长液上清，毒种按照计算好的MOI接种于细胞中，先将毒种与病毒培养液进行稀释后加入细胞瓶中，于35℃恒温室中吸附60分钟，吸附结束后每瓶加入合适的病毒培养液，放入35℃恒温室中继续培养，病毒培养液为MEM+2%新生牛血清+2%碳酸氢钠（7.5%）并补加适量L-谷氨酰胺；
洗换：病毒接种后48h，弃病毒培养液上清，加入PBS溶液清洗细胞表面4次，补加病毒维持液，放入35℃恒温室中继续培养，病毒培养液为MEM+2%碳酸氢钠（7.5%）并补加适量L-谷氨酰胺；
收获：病毒培养72h左右，细胞病变达到60-70%，采用下面3种方法进行病毒收获。每种方法3个细胞工厂。
方法1：冻融收获：弃病毒维持液，加入收获液，放置于冰箱中冻存16-24小时。取出细胞工厂，室温融化，收获、破碎细胞。制备收获液。
方法2：消化收获：弃病毒维持液，加入消化液，消化完成后加入收获液收集细胞；离心去除引入的消化液成分；再加入收获液复融细胞沉淀。进行细胞和病毒收获。制备收获液。
方法3：超声收获：弃病毒维持液，加入收获液，采用实施例1涉及的超声剥离、破碎，收获细胞。制备收获液。
重复试验3次。
实验结果：
本实验结果表明：
1、采用三种方式水痘病毒的收获，冻融工艺病毒滴度为4.2-4.4；消化工艺病毒滴度为4.8-4.9；超声工艺病毒滴度为5.5-5.6。超声工艺的结果高于冻融和消化工艺。
2、采用三种方式水痘病毒的收获，冻融工艺收获时间为28-32小时；消化工艺收获时间为3小时左右；超声工艺收获时间为0.5小时。超声工艺收获时间远少于冻融和消化工艺。
通过实验可以表明超声工艺的病毒滴度和操作时间优于其他工艺。

Claims (10)

1.一种超声波收获细胞的方法，其特征在于，采用超声波将待收获细胞从细胞工厂壁上剥离，剥离的细胞随培养液一起从细胞工厂排出。
2.一种权利要求1所述的超声波收获细胞的方法所用超声波收获细胞的装置，其特征在于，包括超声波装置和细胞工厂，超声波装置的振动端置于细胞工厂外侧，通过产生超声波实现细胞工厂的振动，进而将细胞从细胞工厂壁上剥离；超声波装置的振动端紧贴细胞工厂外壁，或与细胞工厂外壁之间有一定距离。
3.根据权利要求2所述的超声波收获细胞的装置，其特征在于，所述超声波装置包括超声波发生器、超声波换能器和振动端，超声波发生器、超声波换能器和振动端依次连接，振动端与细胞工厂外壁接触。
4.根据权利要求3所述的超声波收获细胞的装置，其特征在于，超声波收获细胞的装置，包括实现振动端向细胞工厂外壁靠近的水平移动装置。
5.根据权利要求4所述的超声波收获细胞的装置，其特征在于，水平移动装置包括平台、水平导轨和气缸，在平台上固定至少一条水平导轨，超声波装置与水平导轨滑动连接，气缸的活塞杆与超声波装置连接,在气缸的带动下，超声波装置沿水平导轨左右移动，带动振动端靠近或远离细胞工厂。
6.根据权利要求4所述的超声波收获细胞的装置，其特征在于，振动端能够同时对细胞工厂至少一层产生将细胞剥离的超声波。
7.根据权利要求4所述的超声波收获细胞的装置，其特征在于，振动端置于细胞工厂某一层的外侧，通过控制振动端相对于细胞工厂高度方向上移动，实现对细胞工厂的每一层的剥离，超声波收获细胞的装置，还应当包括竖直移动装置，竖直移动装置用于带动振动端2沿细胞工厂高度方向移动，并在细胞工厂的每一层停靠。
8.根据权利要求7所述的超声波收获细胞的装置，其特征在于，所述竖直移动装置包括丝杠、丝杠螺母、伺服电机、轴承、联轴器、竖直导轨，伺服电机依次通过联轴器和轴承与丝杠转动连接，丝杠螺母与在丝杠连接，竖直导轨与丝杠平行设置，平台固定在丝杠螺母上，与竖直导轨滑动连接。
9.根据权利要求8所述的超声波收获细胞的装置，其特征在于，声波收获细胞装置，还包括控制器和触摸屏，控制器分别与超声波发生器、气缸和伺服电机连接，实现对超声波功率、开启时间，水平移动距离和竖直移动距离的精准控制，触摸屏与控制器连接，通过触摸屏进行操作实现上述控制过程。
10.根据权利要求9所述的超声波收获细胞的装置，其特征在于，超声波收获细胞的装置，还包括移动箱体，箱体底部固定安装万向轮，将超声波装置、细胞工厂、水平移动装置和竖直移动装置均放置在箱体内，在箱体内一侧设置放置细胞工厂的容纳腔，在容纳腔底部两侧边固定滑轨，抽槽外侧固定的滑块与滑轨滑动连接，容纳腔外侧设置推拉门，移动推拉门实现细胞工厂的存取，平行放置的丝杠和竖直导轨两端均固定在容纳腔一侧的移动箱体上。
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