CN114008188A

CN114008188A - 用于细胞和组织生长的生物反应器和生物反应器系统

Info

Publication number: CN114008188A
Application number: CN202080045768.4A
Authority: CN
Inventors: K·W·雷辛斯基; S·J·费
Original assignee: Selvivo Co ltd
Current assignee: Selvivo Co ltd
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2022-02-01
Also published as: WO2021001472A1; EP3760702A1; AU2020300006A1; EP3994243A1; CA3145842A1; JP2022537816A; US20220243162A1

Abstract

本发明涉及一种适于旋转的生物反应器(10、10’、100)，所述生物反应器包括：容器(12)，所述容器包括：第一端部(24)和第二端部(26)，其限定所述容器(12)的中心轴线(28)，所述中心轴线沿着所述容器(12)的从所述第一端部(24)至所述第二端部(26)的第一方向、例如长度方向延伸；至少一个壁(18、18’、20)，其沿着所述容器(12)的所述第一方向延长；至少一个培养基导管(22、22’)，其限定用于接收新鲜培养基或废弃培养基的体积；内室，其由限制于所述至少一个壁(18、18’、20)内的空间的至少一部分限定并且包括新鲜培养基室(14)和废弃培养基室(16)；细胞培养室(30)，其与所述至少一个培养基导管(22、22’)及所述新鲜培养基室(14)和/或所述废弃培养基室(16)流体连通；以及可移动壁(38)，其在所述内室内被配置为将所述新鲜培养基室(14)与所述废弃培养基室(16)在所述内室内分开。

Description

用于细胞和组织生长的生物反应器和生物反应器系统

技术领域

本发明涉及一种用于通过以下方式使细胞培养物和组织生长的生物反应器装置和生物反应器系统，特别是在全向性标准重力条件(通常不正确地称为微重力条件)下操作的生物反应器：使用回转器型装置连续旋转含有所述细胞培养物或组织的所述生物反应器的隔室。更具体地，本发明涉及一种呈容器形式的生物反应器，其中将新鲜生长培养基和废弃生长培养基保持在内室内并且通过可移动壁(诸如活塞)分开。本发明还包括一种生物反应器系统，其包括所述生物反应器和用于使所述活塞移位并使所述生物反应器旋转的驱动单元。

背景技术

用于使细胞培养物生长(无论是单一还是若干种细胞类型)或组织的生物反应器通常需要在全向性标准重力条件下(即回转器诱导条件)的操作，因为这能够保存培养物或回收物中许多细胞类型的分化状态或体内的(再)分化、像细胞系中的功能性。此类全向性标准重力条件例如通过或多或少地连续旋转含有细胞培养物的隔室从而防止细胞粘附至隔室壁来诱导(严格地讲，旋转极小地增加重力(向心加速度))。合适的旋转在流体环境中促进细胞彼此的粘附，并具有作用于培养物的极小剪切力。如果需要，可以通过改变生物反应器的旋转速度来针对具体细胞/组织类型引入剪切力。由此细胞聚集成通常被命名为球状体或类器官(在本公开中统称为球状体)的集落。由于组织片将类似地受到影响，因此它们也包括在通用术语球状体下。

通常需要停止生物器装置的旋转以便更换培养基或将化合物(例如药物或候选药物)添加至隔室，例如孵育室或细胞培养室。然而，这导致在旋转停止期间球状体可能沉降至底部或粘附至隔室的壁的问题。这进而导致气体(例如氧气)和营养物质对球状体的可用性降低，因此影响它们的质量。沉降的球状体的底部处的球状体比顶部处的球状体受到的影响更多。此外，不同的用户将对该操作或多或少地熟练，并且因此引入更多可变性。因此，停止旋转导致从旋转生物反应器中的主动扩散环境改变为具有有限的扩散速率的静态条件，从而导致球状体群体的次优生长条件(并且球状体大小越大，观察到更严重的效应)。特别地，这可能导致球状体失去重要的特性(诸如具有所需的表型)。因此，希望能够减少旋转必须停止到最小的次数，或者理想地永不停止其旋转，以便使球状体保持尽可能均匀。当球状体非常均匀时，可以找到特定旋转速度，在该特定旋转速度下它们相对于其周围的培养基处在‘静止轨道’中并且因此在培养基溶液中仅非常轻微地翻滚：这将机械剪切应力降低至极低的水平，即培养物基本上是机械上‘无应力’的。

球状体的改善均匀性导致更好的代谢性能，这然后例如使得在进行昂贵的临床试验或相似试验之前实现对细胞培养物的候选药物预后的更可靠的体外预测性毒理学评价，即它产生开始进入临床试验之前的更可靠的“过滤器”。

US 9850458通过提供盖子作为可完全进入的孵育腔来解决这一挑战。然而，虽然根据本专利的教导的球状体的移除比先前技术更快，但是球状体的均匀性仍然有点损害，同时生物反应器需要操作者的操纵才能移除球状体。

EP1966367 A1公开了用于孵育细胞培养物、组织活检、细胞簇、组织样结构、‘原组织’或类似样品的生物反应器。所述生物反应器适于旋转以便在微重力条件中使用，并且配备有孵育腔，所述孵育腔具有通常小于1ml的小的内部流体体积。小体积的生物反应器允许使用较少量的可能具有有限供应或可能是昂贵的试剂。

US 2004/0219659公开了生物反应器系统，其包括对生长的生物工程化组织施加生理学相关的平移和旋转应变的组件。因此，施加了对细胞或组织的物理应力。

US 2013/0230907公开了生物反应器，其被设计用于产生流体动力学压力，因此使细胞培养物体经受流体动力学压力并由此对细胞或组织施加物理应力。

US 2017/0009207公开了包括生物反应器的设备，其中通过机械和电气系统将其中的细胞暴露于物理应力。因此，所述装置被设计成向细胞施加物理应力和/或电刺激。

US2016/0201037公开了用于使细胞生长的生物反应器，其中生物反应器装置包括活塞。生物反应器可以包括内体，其将生物反应器分成不同的室并促进多组织样品的生长。所述装置被设计成使细胞生长为附接到所述装置的层(或若干层)。因此，发生装置与细胞之间的接触。

发明内容

因此，目的是提供这样的生物反应器，其能够实现球状体的更好均匀性，同时避免在操作期间对细胞培养物施加应力并且实现生物反应器的更多可重复操纵，即更容易操作的生物反应器。

另一个目的是提供使生物反应器的壁与细胞或组织之间的接触最小化的生物反应器。

又另一个目的是提供简单且易于保持无菌的生物反应器。

进一步的目的是提供能够实现其中产生的球状体的平稳悬浮，即将剪切力减小至最小的基本静止轨道的生物反应器。

进一步的目的是提供能够实现恒定或可编程的培养基补充的生物反应器。

又进一步的目的是提供能够将所需培养基预加载至生物反应器室，从而进一步使生物反应器操纵最少化的生物反应器。

这些(和其他目的)中的至少一个或多个通过如本文所公开的方面和实施方案至少在一定程度上解决。

因此，根据第一方面，提供了一种适于旋转的生物反应器，所述生物反应器包括：

容器，所述容器包括：

第一端部和第二端部，其限定所述容器的中心轴线，所述中心轴线沿着所述容器的从所述第一端部至所述第二端部的第一方向、例如长度方向延伸；至少一个壁，其沿着所述容器的所述第一方向延长；至少一个培养基导管，其限定用于接收新鲜培养基或废弃培养基的体积；

内室，其由限制于所述至少一个壁内的空间的至少一部分限定并且包括新鲜培养基室和废弃培养基室；

细胞培养室，其与所述至少一个培养基导管及所述新鲜培养基室和/或所述废弃培养基室流体连通；以及

可移动壁，其在所述内室内被配置为将所述新鲜培养基室与所述废弃培养基室在所述内室内分开。

在一些实施方案中，

-所述至少一个壁包括内壁和外壁，所述内壁和所述外壁在所述壁之间限定(或产生)环形隔室，

-所述至少一个培养基导管是所述环形隔室，并且

-所述内室由限制于所述内壁内的所述空间的至少一部分、例如全部限定。

限定或产生所述环形隔室的所述内壁和外壁因此形成双壁容器，其中将新鲜培养基(生长培养基)和废弃培养基保留在所述容器的所述内室内，同时由可移动壁分开。

优选地，所述环形隔室限定用于接收新鲜培养基的体积。

优选地，所述培养室与所述环形隔室和所述废弃培养基室流体连通。

在一些替代性实施方案中，

-所述至少一个壁是单一壁，并且

-所述至少一个培养基导管是布置在所述单一壁的内部或外部的至少一个导管。

因此，在第一方面的一个实施方案中，提供了一种适于旋转的生物反应器，所述生物反应器包括：

容器，所述容器包括：

第一端部和第二端部，其限定所述容器的中心轴线，所述中心轴线沿着所述容器的从所述第一端部至所述第二端部的第一方向、例如长度方向延伸；至少一个壁，其沿着所述容器的所述第一方向延长；至少一个培养基导管，其限定用于接收新鲜培养基的体积；

细胞培养室，其与所述至少一个培养基导管和所述废弃培养基室流体连通；以及

所述容器的所述第一端部优选是平坦的并且是基本上竖直的(或基本上垂直于例如可以是基本上水平的旋转轴线)。所述容器的所述第二端部优选是平坦的并且是基本上竖直的(或基本上垂直于例如可以是基本上水平的所述旋转轴线)。

因此，所述生物反应器充当灌注生物反应器，由此使所述细胞培养室中的所述细胞培养物优选地在不接触所述容器的所述壁的情况下被保留并悬浮，同时提供了提供新鲜营养物质的新鲜培养基源并移除了包含细胞废产物的废弃培养基。与常规的灌注生物反应器不同，本文所公开的生物反应器在其构造上是简单的，并且不需要管路来将新鲜培养基从新鲜培养基贮存器输送至所述细胞培养室并且将废弃培养基从所述细胞培养室输送至废弃培养基贮存器、出口等。此外，与常规的灌注生物反应器相比，第一方面的所述生物反应器也可以适于旋转以提供回转器细胞培养环境。

第一方面的所述生物反应器还允许以各种方式交换所述培养基。例如，可以以恒定速度提供所述培养基；或者可以间歇地提供所述培养基、例如每天三次以模仿早餐、午餐和晚餐；或者可以提供所述培养基以例如通过以下方式使特定组分保持在预定水平下：将启动培养基交换的组分传感器适配至所述生物反应器或生物反应器系统中。

可替代地，在将所述新鲜培养基填充至所述生物反应器之前，可以对其进行预平衡。

在一些实施方案中，气体(例如氧气和二氧化碳)交换可以通过所述容器的塑料壁(例如通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)或类似物)或者通过安装在所述容器的所述壁(优选地所述细胞培养室的所述壁)中的特殊过滤器发生。

因此，所述生物反应器是简单的、集成的并且能够生产均匀的球状体。所述生物反应器也更容易保持无菌且更容易操作，即通过能够仅在更长的时段，例如14天或更长时间而不是通常每48小时左右后更换或重新填充细胞培养物来进行。该时间段可以通过以下方式来延长：使所述新鲜培养基室填充有‘储备’溶液，其中预期在培养期间耗尽的一种或多种组分以更高的浓度存在。例如，如果所述培养使用葡萄糖，则通常以1g/L的生理浓度提供葡萄糖。如果所述新鲜培养基室中的所述培养基含有4.5g/L的葡萄糖，则可以将所述培养维持4.5倍的时间长度。含有1g/L和4.5g/L两者的培养基可以从若干种来源商购获得。例如：对于在代谢上非常有活性的成熟C3A球状体，培养基通常每2天更换(其他细胞类型可能是不同的)。考虑到10mL的细胞培养室，这意指14天内会有7次培养基更换。这将需要70mL新鲜培养基。因此，所述培养基贮存器应为至少70mL。如果培养基含有高水平的葡萄糖(4.5g/L)，则70mL将相当于持续63天的培养基。然而，所述培养基中的其他组分可能会在此时间期间变得局限。

因此，在一些实施方案中，在不考虑连接元件的体积的情况下，合适的内部尺寸对于10mL细胞培养室将是直径为大约3-4cm并且高度为1.5-0.8cm，并且对于所述培养基室/贮存器将是直径为大约3-4cm并且高度为10-5cm。这些可以针对其他直径的容器进行相应地缩放。

可以从这些数字计算典型的流速。例如，如果在恒定流速下必须在14天内更换70mL培养基，则流速将是约0.2mL/小时。在其中流应模仿每日3‘餐’(每次花费30分钟)的其他情况下，在3‘餐’中的每一次期间流速将是3.33ml/小时。

在第一方面的一些实施方案中，所述细胞培养室单独地布置在所述容器的所述第一端部处，并且设置有入口孔和出口孔或阀，所述入口孔用于允许培养基、例如液体培养基从所述至少一个培养基导管、例如所述环形隔室或所述至少一个导管进入所述细胞培养室中，所述出口孔或阀用于允许培养基、例如液体培养基从所述培养室进入所述废弃培养基室中。所述可移动壁使得新鲜培养基能够通过至少一个培养基导管流动至所述细胞培养室，同时所述孔并且特别是阀(如果存在)防止所述两种液体、即所述细胞培养和所述废弃培养基的混合。

第一方面的所述生物反应器还使得用于将所述细胞培养室与所述新鲜培养基室、培养基导管和废弃培养基室分开的过滤器的使用变为任选的。所述生物反应器的旋转将往往致使所述球状体移动以远离所述中心轴线，即远离所述细胞培养室的出口端口移动。培养基甚至以慢速率的涌入将防止球状体进入所述培养基管道。因此，避免了在所述生物反应器中使用膜以防止球状体离开所述细胞培养室，从而产生简单得多的廉价构造。

然而，在根据第一方面的所述生物反应器的特定实施方案中，所述生物反应器包括膜以用于防止所述细胞培养室中所述细胞培养物中的至少一部分离开所述细胞培养室。优选地，所述膜(一个或多个)布置在所述细胞培养室的所述入口和/或出口孔上方或至少与其相连。这使得能够将组分、细胞或球状体保持在所述细胞培养室中，并且还防止组分或细胞(例如微生物)进入或离开所述细胞室。在一些实施方案中，这种膜例如位于用于允许培养基(液体培养基)从所述培养室进入所述废弃培养基室中的出口孔或阀(在下文中参见更多)处。可替代地或另外，这种膜例如位于用于允许培养基(液体培养基)从所述环形隔室或所述培养基导管进入所述细胞培养室中的(所述细胞培养室的)入口孔或阀处。作为又另一种替代方案或此外，这种膜例如位于提供通向所述细胞培养室的所述细胞培养物的(例如周向)进入端口等处。在一些实施方案中，单一的这种膜(例如膜盘等)可以覆盖以上位置中的两个或甚至所有三个，特别地所述单一膜可以覆盖用于允许培养基(液体培养基)从所述培养室进入所述废弃培养基室中的出口孔或阀和用于允许培养基(液体培养基)从所述环形隔室或所述培养基导管进入所述细胞培养室中的(所述细胞培养室的)入口孔或阀。

因此，可能存在其中这种膜是有利的情况。这些情况包括培养微生物或将微生物与太小而不受重力或培养基流动的显著影响的球状体共培养或者它们可以是能动的情况，或者用户希望将化合物优先地保留在细胞生长室的内部或外部的情况。

在第一方面的另一个实施方案中，所述至少一个培养基导管、例如所述环形隔室或所述至少一个导管设置有入口孔和出口孔，所述入口孔用于允许培养基(即液体或液体培养基)从所述新鲜培养基室进入所述至少一个培养基导管中，所述出口孔用于允许培养基从所述至少一个培养基导管进入所述细胞培养室中，并且其中所述出口孔对应于所述细胞培养室的所述入口孔。这促进新鲜培养基流动至所述细胞培养室中。因此，所述新鲜培养基室设置有出口孔，所述出口孔用于允许培养基、例如液体培养基从所述新鲜培养基室进入所述至少一个培养基导管中，其中所述至少一个培养基导管的该出口孔对应于所述至少一个培养基导管的以上入口孔。

在第一方面的另一个实施方案中，所述至少一个壁的至少一部分是能够拆卸的，优选地作为位于所述容器的所述第一端部处的所述至少一个壁的可移除端部，以提供通向所述细胞培养室的通路。这使得能够实现所述生物反应器的简单得多的构造并且由于对生物反应器的内部部分、特别是对细胞培养室和其中的细胞或球状体的更好触及性而实现更容易的维护。术语“能够拆卸”意指其可以可逆地打开或移除。在特定实施方案中，位于所述容器的所述第一端部处的所述至少一个壁的可移除端部的平坦部分包括至少一个进入端口和任选的传感器，所述传感器优选地安装在所述进入端口中。在另一个特定实施方案中，所述传感器以其自身位置安装在室壁中。

在第一方面的另一个实施方案中，所述至少一个壁的至少一部分是透明玻璃或塑料，其被配置为允许观察其中含有的所述培养基、细胞和球状体，例如用于此类实施方案的可移除端部。这使得能够从外部监测和评估所述细胞培养物。所述玻璃或塑料除了是透明的之外还优选地在生物和化学上相对于所述培养基和细胞是惰性的。此外，所述塑料应优选地具有结合、吸附或吸收所述培养基中的任何化合物(包括例如生物活性剂或候选药物)的低亲和力。作为合适的塑料，可以使用聚苯乙烯、聚丙烯和聚乙烯。

在一些实施方案中，包括室的所述容器可以由玻璃透明塑料制成，而所有其他组件由聚丙烯制成。

在第一方面的其他实施方案(具有内壁和外壁，所述内壁和所述外壁在所述壁之间限定环形隔室)中，所述内壁具有多个凸起脊部，所述多个凸起脊部沿着所述容器的第一/长度方向延伸，并且向外竖直地、即径向垂直于所述第一/长度方向延伸，直到接触所述外壁，并且其中所述凸起脊部之间的空间在所述环形隔室内限定一个或多个子隔室。所述凸起脊部优选地平行布置。所述凸起脊部使得能够在所述环形隔室中产生培养基的更好流动，因为所述环形隔室被划分为多个子隔室，从而更好地接近层流条件，由此避免了可能损害其中的培养基流动的返混和湍流。如上叙述的凸起脊部的提供能够实现更简单的构造且由此实现以廉价方式制造生物反应器。

在第一方面的另一个实施方案中，所述容器具有圆柱形或大体上圆柱形形状，并且适于通过一个或多个相关联的旋转元件(例如驱动单元)而围绕旋转轴线、例如水平轴线旋转，所述旋转轴线是沿着所述容器的第一/长度方向延长的所述中心轴线。所述旋转能够提供全向性标准重力条件，这意味着在所述细胞培养室中形成的球状体可以容易地悬浮于稳定轨道中而不接触所述容器的所述壁。所述水平旋转轴线可以如由图1中表示为28的中心轴线所限定。

在第一方面的另一个实施方案中，所述可移动壁与移位元件连接，以使所述可移动壁沿着所述容器的所述第一/长度方向优选地在远离所述细胞培养室的方向上轴向移位。在需要逆转流动的情况下，所述可移动壁将沿着所述容器的所述第一/长度方向在朝向所述细胞培养室的方向上轴向移位。在特定实施方案中，所述移位元件是活塞，所述可移动壁通过活塞轴与所述活塞连接，所述活塞轴例如或优选地与沿着所述容器的所述第一/长度方向延长的所述中心轴线重合。在另一个特定实施方案中，设置了导管，所述导管通过所述活塞轴的中心从所述细胞培养室延长至所述容器的至少外部。在又另一个特定实施方案中，所述活塞轴是从所述细胞培养室延长至所述容器的至少外部的导管(诸如管子)。这能够实现对所述培养室中的所述细胞的更容易且更直接的取样和监测。因此，其允许对该室中的培养基或细胞的在线取样，而不依赖于必须停止所述生物反应器的旋转。此外，从外部不仅可以收集废弃培养基，还可以引入新鲜培养基、化合物(例如生物活性分子、药物或候选药物)或其他溶液。

在第一方面的另一个实施方案中，所述容器以0.1-200rpm的速度旋转。所述容器的最佳旋转速度取决于许多因素，包括所述球状体的年龄(因为随着它们的年龄变得越大，它们变得更大并且需要更高的rpm来达到‘静止轨道条件’)、温度和所用培养基的粘度。可能需要精细调节rpm，例如将其精细调节至0.1rpm以达到‘静止轨道条件’。旋转应优选地基本上没有振动、颤动和颤振。

在第一方面的另一个实施方案中，所述容器或所述容器的一部分由透气塑料构造，或者所述容器包括透气膜以用于诸如氧气和二氧化碳的气体的交换。在特定实施方案中，所述透气膜沿着所述容器的所述第一端部或所述第二端部布置。在另一个特定实施方案中，所述透气膜沿着所述细胞培养室的周向部分、即周长，优选地沿着位于所述容器的所述第一端部处的所述外壁的所述可移除端部的周向部分布置。优选地，所述透气膜是半透膜。

虽然所述容器优选地是圆柱形的并由此其截面周长是圆形的，布置于其中的所述细胞培养室也是如此，但是所述容器的截面周长可以是非圆形的，诸如多边形。

在第一方面的另一个实施方案中，在所述培养室与外部大气、即所述容器外部的周围大气之间设置加湿系统，所述加湿系统包括优选地含有无菌水的液体贮存器、诸如蒸发迷宫的蒸发室和诸如透气膜、特别是半透膜的过滤器。这使得能够促进气体交换至所述细胞培养室中，同时避免水自所述培养室的损失。优选地，所述过滤器是沿着所述细胞培养室的周向部分、即周长布置的所述透气膜。在一个实施方案中，例如蒸发迷宫的所述蒸发室和所述液体贮存器以与所述透气膜相同的方式沿着所述容器的周向部分布置。

在又一个实施方案中，所述加湿系统还包括附加过滤器，所述附加滤光器布置为与所述液体贮存器和所述蒸发室流体连通，从而允许从所述液体贮存器中蒸发至所述蒸发室、例如蒸发迷宫中。附加过滤器优选地沿着所述容器的周向部分布置并且处于所述液体贮存器与所述蒸发室之间。附加过滤器优选地是高度可透过的，以允许从所述液体贮存器中蒸发至所述蒸发室中。附加过滤器可以是吸芯或透气过滤器。后者最适合于其中附加过滤器沿着所述容器的周向部分布置的实施方案。然后，这种透气过滤器将与沿着所述细胞室的周向部分布置的以上半透膜具有不同的特性。

在一个特定实施方案中，所述加湿系统还包括将所述蒸发室、例如蒸发迷宫与外部大气连接的至少一个开放端口。

在特定实施方案中，设置端口以用于允许空气被吸入至所述废弃培养基室中。如果在所述容器中发生负压，则此举可能是必要的。

在第一方面的另一个实施方案中，所述细胞培养室包括至少一个进入端口和任选的传感器，所述传感器优选地可移除地安装在所述进入端口中。安装意指将传感器集成在所述进入端口中。这代表了连续测量所述细胞培养物的状态或条件的巧妙且简单的方式。例如，安装在所述进入端口中的所述传感器可以被适配为测量所述细胞培养物的葡萄糖水平，并且如果葡萄糖水平低，则经由控制机构启动所述活塞，如此其被拉出并且因此能够向所述细胞培养室补给新鲜培养基，包括新鲜葡萄糖。

在第一方面的另一个实施方案中，至少一个传感器安装在所述容器的与所述细胞培养室直接接触的所述至少一个壁、例如内壁的一部分上。

在第一方面的另一个实施方案中，所述至少一个壁、例如外壁包括通向所述新鲜培养基室的进入端口。这使得能够在所述生物反应器中提供新鲜培养基，这在使用开始时是特别有意义的。该进入端口直接连接至所述新培养基室，并且优选地位于所述容器的第二端部处的所述至少一个壁、例如外壁的周边处，即离所述细胞培养室最远。

在第一方面的另一个实施方案中，所述至少一个壁、例如外壁包括用于引入或移除空气、液体、细胞、细胞聚集体或生物活性分子(例如药物)的端口。该进入端口可以是与以上的通向所述新鲜培养基室的进入端口相同的进入端口。优选地，所述进入端口布置在所述容器的周向侧上或所述容器的所述至少一个壁、例如外壁的可移除部分上。

所述进入端口或端口中的任一个优选地具有围绕其的杯，以有利于使所述进入端口周围的区域保持清洁、干燥和无菌并且有利于移除空气气泡。

在第一方面的另一个实施方案中，将附加细胞培养室适配为与所述细胞培养室串联连接，所述附加细胞培养室具有导管以转移所述新鲜培养基并且具有孔以用于允许所述培养基从所述细胞培养室流动至所述附加细胞培养室。因此，将额外的优选地为培养皿形状的细胞培养插置于所述容器(即根据第一方面的容器)的可移除端部与所述生物反应器的其余部分之间，这种附加细胞培养室具有导管以将所述新鲜培养基从所述生物反应器的其余部分转移至所述容器的可移除端部，并且具有洞或孔以允许所述培养基在所述细胞培养室与所述附加细胞培养室之间流动。在特定实施方案中，通过插入额外的附加细胞培养室，优选地基本上为培养皿形状的细胞培养室，在所述容器上或所述容器中组装一个或多个附加细胞培养室。在另一个特定实施方案中，在所述一个或多个附加细胞培养室上或所述一个或多个附加细胞培养室中安装至少一个传感器，使得可以独立地监测每个室的内容物。

对于连接的一系列细胞培养室，需注意，在一个或两个端部(即，第一个和/或最后一个)处的所述细胞培养室可以包括位于正面或背面而不是顶侧端口上的双通气口(如本文所公开)，同时在中间的任何细胞培养室应包括顶侧端口或任何其他合适的端口，以使得对于气体交换器和加湿器(如果存在)能够与所述生物反应器的外部或其环境空气或气体进行交换。

在第二方面，提供了一种生物反应器(其中所述至少一个壁包括内壁和外壁，所述内壁和所述外壁在所述壁之间限定环形隔室)，其中所述细胞培养室处于所述容器的环形部分(即所述环形隔室)中。因此，提供了一种适于旋转的生物反应器，所述生物反应器包括：

容器，所述容器包括：

第一端部和第二端部，其限定所述容器的中心轴线，所述中心轴线沿着所述容器的从所述第一端部至所述第二端部的第一方向、例如长度方向延伸；

至少一个壁，其沿着所述容器的所述第一方向延长；

至少一个培养基导管，其限定用于接收新鲜培养基的体积；

所述至少一个培养基导管是或包括与所述废弃培养基室和所述新鲜培养基室流体连通的细胞培养室；

在一些实施方案中，

-所述至少一个培养基导管是所述环形隔室，并且

在一些实施方案中，

-所述至少一个壁是单一壁，并且

因此，所述细胞培养室是环形部(或包括在所述一个或多个培养基导管中)，即所述细胞培养室占据所述环形隔室或子隔室(或所述一个或多个培养基导管)。这使得实现所述生物反应器的更紧凑构造并且非常适合于小的细胞培养室体积。平均径向距离更大，这使得更容易找到‘静止轨道’旋转速度。

在第三方面，提供了一种用于使细胞培养物或组织生长的生物反应器系统，所述系统包括：

适于旋转的生物反应器，所述生物反应器包括容器，所述容器包括：

第一端部和第二端部，其限定所述容器的中心轴线，所述中心轴线沿着所述容器的从所述第一端部至所述第二端部的第一方向、例如长度方向延伸；至少一个壁，其沿着所述容器的所述第一方向延长；至少一个培养基导管，其限定用于接收新鲜培养基或废弃培养基、优选地新鲜培养基的体积；

细胞培养室，其与所述环形隔室及所述新鲜培养基室或所述废弃培养基室、优选地所述培养基室流体连通；以及

可移动壁，其在所述内室内被配置为将所述新鲜培养基室与所述废弃培养基室在所述内室内分开；

其中所述可移动壁与呈活塞形式的移位元件连接，以使所述可移动壁沿着所述容器的所述第一方向轴向移位；

所述生物反应器系统还包括：

-保持辊，其适于支撑所述生物反应器并使所述生物反应器能够旋转；

-驱动元件，诸如驱动轮，其用于旋转所述生物反应器；

-保持块，其用于支撑所述活塞，所述活塞经由活塞轴与所述可移动壁连接；

-驱动单元，其用于移动所述保持块并由此使所述活塞移位。

优选地，用于旋转所述生物反应器和用于移动所述保持块的所述驱动元件和所述驱动单元是注射器泵。

在一些实施方案中，

-所述至少一个培养基导管是所述环形隔室，并且

在一些实施方案中，

-所述至少一个壁是单一壁，并且

在第四方面，提供了一种用于使细胞培养物或组织生长的生物反应器系统，其中所述生物反应器的所述细胞培养室在环形部中，即所述环形隔室中。因此，提供了一种用于使细胞培养物或组织生长的生物反应器系统，所述系统包括：

第一端部和第二端部，其限定中心轴线，所述中心轴线沿着所述容器的从所述第一端部至所述第二端部的第一方向、例如长度方向延伸；外壁和内壁，其沿着所述容器的所述第一方向延长以在所述壁之间产生环形隔室；

内室，其由限制于所述内壁内的空间限定并且包括新鲜培养基室和废弃培养基室；

所述环形隔室是与所述废弃培养基室和所述新鲜培养基室流体连通的细胞培养室；

所述生物反应器系统还包括：

保持辊，其被适配为支撑所述生物反应器并使所述生物反应器能够旋转；

驱动元件，诸如驱动轮，其用于旋转所述生物反应器；

保持块，其用于支撑所述活塞，所述活塞经由活塞轴与所述可移动壁连接；以及

驱动单元，其用于移动所述保持块并由此使所述活塞移位。

根据第五方面，提供了一种用于使细胞培养物和组织生长的生物反应器，所述生物反应器包括：

-细胞培养室，其配置为含有细胞培养基，

-周向气体交换器，其围绕或沿着所述细胞培养室的至少一部分或者围绕所述生物反应器的中心轴线或纵向轴线，例如或优选地围绕所述生物反应器的预定旋转轴线周向布置，其中所述周向气体交换器包括腔，所述腔包括将所述细胞培养室的气体交换界面与所述生物反应器的环境空气或气体连接的体积。

以这种方式，所述气体交换器偏离中心(但通常仍然围绕所述中心和/或旋转轴线)并且远离纵向轴线(通常在所述第一端部与第二端部之间延伸并且基本上平行于所述旋转轴线)布置，即所述气体交换器不是在壳体或纵向方向上的任何其他组件旁边‘堆叠’。通过具有周向气体交换器，所述细胞培养室装置的纵向程度也大大减小，从而减少了纵向‘足迹(footprint)’/形式因素，这出于设计考虑可能是有益的。

需注意，即使这种周向气体交换器的提供根据第一方面起到特别良好的作用，但其可以独立地使用。

在一些实施方案中，所述气体交换界面是多孔或无孔的周向透气膜，例如半透膜，所述周向透气膜配置为与所述细胞培养室的内容物交换诸如氧气和二氧化碳的气体，其中所述周向透气膜沿着所述细胞培养室的周向部分周向布置。

在一些实施方案中，所述周向透气膜是将第一端部和第二端部连接的连接壁，其中所述第一端部、第二端部和所述连接壁至少部分地限定所述细胞培养室。

在一些实施方案中，所述气体交换界面或所述周向透气膜由至少一个支撑结构、例如栅格样支撑结构支撑，所述至少一个支撑结构包括多个开口，所述多个开口配置为将所述气体交换界面或所述周向透气膜与所述周向气体交换器的腔的空气或气体连接。

在一些实施方案中，所述周向气体交换器经由至少一个气体或空气入口和/或出口与所述生物反应器的环境空气或气体连接。

在一些实施方案中，所述生物反应器配置用于围绕预定旋转轴线旋转，并且其中所述至少一个气体或空气入口和/或出口中的至少一个是双通气口或端口，所述双通气口或端口配置为响应于所述生物反应器围绕所述预定旋转轴线旋转例如或优选同时地将环境空气或气体吸入至所述周向气体交换器的腔中并且将空气或气体从所述周向气体交换器的腔中排出，从而产生空气流。

在一些实施方案中，所述生物反应器还包括：

-周向加湿器，其中所述周向加湿器

ο围绕所述细胞培养室的至少一部分或者围绕所述生物反应器的中心轴线或纵向轴线，例如或者优选地围绕所述生物反应器的预定旋转轴线布置，并且

ο包括或连接至一个或多个液体或保湿贮存器或元件，其配置为对所述气体交换器的腔的至少一部分中的空气或气体进行加湿或保湿。

在一些实施方案中，所述一个或多个液体或保湿贮存器或元件配置为对邻近或相邻于气体交换界面或透气膜的至少一部分的空气或气体进行加湿或保湿。

根据第六方面，提供了一种适于旋转的生物反应器，所述生物反应器包括：

容器，所述容器包括：

-第一端部和第二端部，其限定所述容器的中心轴线，所述中心轴线沿着所述容器的从所述第一端部至所述第二端部的第一方向、例如长度方向延伸；至少一个壁，其沿着所述容器的所述第一方向延长；至少一个培养基导管，其限定用于接收新鲜培养基或废弃培养基的体积；

-内室，其由限制于所述至少一个壁内的空间的至少一部分限定并且包括新鲜培养基室和废弃培养基室；

-细胞培养室，其与所述至少一个培养基导管及所述新鲜培养基室和/或所述废弃培养基室流体连通；以及

-可移动壁，其在所述内室内被配置为将所述新鲜培养基室与所述废弃培养基室在所述内室内分开，

其中所述生物反应器还包括加湿系统，所述加湿系统包括：

-一个或多个液体或保湿贮存器或元件，

-蒸发室，例如蒸发迷宫和过滤器，所述过滤器形成所述细胞培养室的所述壁中之一，以及

-以及液体或保湿运输元件，例如吸芯等，所述液体或保湿运输元件配置为将液体或湿气从所述一个或多个液体或保湿贮存器或元件运输至蒸发室。

加湿的大气因此将与形成所述培养室的所述壁之一的所述过滤器、诸如半透膜直接接触。因此，在所述培养室与设备周围的大气之间可以相对自由地交换气体而没有来自所述培养室的液体的净蒸发。

在一些实施方案中，所述加湿系统例如设置有用于填充和重新填充所述液体贮存器(例如用液体，通常为无菌水)的端口和连接所述蒸发室或所述蒸发迷宫与外部大气的至少一个开放端口。在一些实施方案中，所述加湿系统布置在所述细胞培养室与所述废弃培养基室之间。用于允许培养基(液体培养基)从所述培养室进入所述废弃培养基室中的出口孔或阀可以例如从中心穿过(无混合)所述液体或保湿贮存器或元件至所述废弃培养基室。作为使用液体的替代方案，所述加湿器可以例如包括含水或含溶解物材料，诸如凝胶、海绵、微粒材料(例如水珠(water-bead)、水生珠(aqua-bead)、搪塑粉末或水凝胶粉末等)中的一种或多种。

第一方面的任何实施方案可以与本发明的第二或第三或第四或第五或第六方面一起使用。第六方面的任何实施方案可以与其他方面中的任何一个或多个一起使用。

附图说明

本发明的方面通过附图来展示，在附图中：

图1是根据第一方面的生物反应器的实施方案，其中细胞培养室处于容器的第一平坦端部处；

图2示出了根据第一方面的容器的内部部分以展示构造所述生物反应器的简单方式；

图3是根据第一方面的生物反应器的实施方案，其中包括过滤器的加湿系统设置在细胞培养室与废弃培养基室之间；

图4是根据第一方面的生物反应器的实施方案，其中包括过滤器的加湿系统沿着细胞培养室的圆周设置，并且其中加湿系统设置在细胞培养室与外部大气之间；

图5示出了与细胞培养室30和附加细胞培养室80相关的实施方案；

图6是根据第二方面的生物反应器的实施方案，其中细胞培养室是容器的环形部；

图7示出了根据第三方面的生物反应器系统，所述生物反应器系统包括生物反应器自身、用于旋转生物反应器的驱动元件和用于使活塞移位的驱动单元；

图8示意性地展示根据第一方面的生物反应器的替代性实施方案；

图9示意性地展示根据一些实施方案和如本文所公开的生物反应器的实施方案的前视图和截面侧视图，所述实施方案包括周向气体交换器和周向加湿器；

图10A-10E分别示意性地展示如本文所公开的细胞培养室装置的一个示例性实施方案的前面、第一(‘右’)侧视图、第一截面图(AA)、第二截面图(CC)和第三截面图(BB)；并且

图11示意性地展示图10A-10E的细胞培养室装置的示例性实施方案的分解透视图。

具体实施方式

参考图1，生物反应器10包括容器12，所述容器包括内室，所述内室包括新鲜培养基室14和废弃培养基室16。在该实施方案和相应的实施方案中，容器12还包括内壁18和外壁20，两个壁沿着容器12的第一方向(在所示实例中是长度方向)延长以在这些壁之间产生环形隔室22且由此形成双壁容器。环形隔室22可以是呈单一导管、即单一培养基导管形式的单一隔室或者多个子隔室或多个导管，如图2c中所示。容器12包括：第一端部24，优选地第一平坦端部；和容器12的相对侧处的第二端部26，优选地第二平坦端部。第一端部24和第二端部26限定如由水平点画线所示的中心轴线28，所述中心轴线沿着容器的从所述第一端部24至所述第二端部26的长度方向延伸。容器12还包括：布置在容器的第一端部24处的细胞培养室30；以及可移动壁38，所述可移动壁被适配在内室内以用于将新鲜培养基室14与废弃培养基室16分开，同时将所述新鲜培养基和废弃培养基的至少一部分(如由加点区域所示)保持在内室内。细胞培养室30可以具有入口孔32和出口孔或阀34，所述入口孔用于允许培养基(液体培养基)从环形隔室22进入至细胞培养室30中，所述出口孔或阀用于允许培养基(液体培养基)从所述培养室30进入所述废弃培养基室16中。同样，环形隔室22具有入口孔36和出口孔32，所述入口孔用于允许培养基从新鲜培养基室14进入环形隔室22中，所述出口孔用于允许液体/培养基从环形隔室22进入细胞培养室30中。环形隔室的出口孔与细胞培养室30的以上提及的入口孔32对应或重合。可移动壁38经由活塞轴42与活塞40连接。当活塞在如由箭头所示的右方向(在附图的取向中)上移动时，使可移动壁38移位并且从而来自新鲜培养基室14的新鲜培养基穿过环形隔室22进入细胞培养室30中。容器12还包括外壁20的可移除端部46(包括细胞培养室30)，其位于容器的所述第一端部24处。容器还可以例如包括(如图所示)提供通向细胞培养室30的细胞培养物的通路的周向进入端口74等。

图2示出了生物反应器的内部部分并且通过快速组装此类部分展示了生物反应器的简单设计和构造。

图2a示出了容器的实施方案的内圆柱体，所述内圆柱体包括内壁18和多个凸起脊部48，所述多个凸起脊部沿着内壁18的第一方向并由此沿着容器12的第一方向(在所示实例中是长度方向)延伸，并且还各自向外垂直延伸，即垂直于所述长度方向在径向方向上延伸，直到接触所述外壁20。所述凸起脊部48之间的空间在所述环形隔室22内限定一个或多个子隔室22’，如图2c中呈现的侧视图中所示。图2a还示出了洞(孔)50，进入端口52(图2b)通过所述洞(孔)到达废弃培养基室16。

图2b示出了容器的外圆柱体，其包括外壁20。外壁20是可拆卸的并且包括进入端口52，所述进入端口被适配为与内壁18的洞50配合(图2a)。进入端口52还充当压力平衡端口以、例如用于缓解压力差。外壁20包括用于允许将新鲜培养基引入至新鲜培养基室14中的进入端口54(和塞子)。还设置了锁定凸缘56，其与细胞培养室30或附加细胞培养室80的相应凸缘58或60(图5a或b)接合。

图2c是当内圆柱体装配至外圆柱体中时的截面。平行布置的凸起脊部48产生多个环形子隔室或导管22’。

图2d示出了容器的呈可移动壁38形式的内部部分，所述可移动壁经由活塞轴42与活塞40连接。当组装生物反应器时，活塞轴42穿过外壁的平坦端部26的孔44。

图3示出了如本文所公开的根据第一方面的生物反应器，其中加湿系统插入在细胞培养室与废弃培养基室之间。加湿系统、即加湿器包括液体贮存器62、诸如蒸发迷宫68的蒸发室和过滤器72。液体(通常为无菌水)将经由端口64填充至液体贮存器62中。该液体将经由吸芯66输送至蒸发迷宫68，在此处其将对蒸发室的大气进行加湿。蒸发迷宫68具有通向设备周围的大气的至少一个开放端口70，通过所述至少一个开放端口可以交换气体、例如氧气和二氧化碳。加湿的大气与过滤器、诸如半透膜72直接接触，所述过滤器形成培养室30的壁之一。通过这种方式，在培养室30与设备周围的大气之间可以相对自由地交换气体而没有来自培养室30的液体的净蒸发。实际上，水以1-2mL/周的非常大概的速率从液体贮存器62中损失。因此，对于如在此所述的10mL生物反应器，贮存器62应具有10-20mL的体积。过滤器72、蒸发迷宫68和液体贮存器62具有导管，所述导管将细胞培养室与废弃培养基室连接。

图4示出了根据第一方面的生物反应器的实施方案，其中加湿系统具有呈半透膜72’形式的过滤器，所述过滤器围绕细胞培养室30、即沿着细胞培养室的周向部分周向布置。加湿系统包括所述过滤器72’、含有无菌水的液体贮存器62’、诸如吸芯或透气过滤器66’的附加过滤器、呈蒸发迷宫68’形式的蒸发室。附加过滤器66’将是高度可透过的，以允许从液体贮存器62’中蒸发至蒸发迷宫中68’。因此，在该实施方案中，将更简单的是将图3的实施方案的吸芯66替换为然后将与半透膜72’具有不同特性的透气过滤器66’。加湿系统还设置有用于重新填充液体储存器62’的端口64和将蒸发迷宫68’与外部大气连接的至少一个开放端口70’。为了进入生物反应器的细胞培养室30，如已经在例如图1中描述那样布置端口74。

图4中所示的生物反应器的实施方案优先于图1中所示的实施方案，因为加湿系统的存在将大大增强细胞培养室30(或附加培养室80)与周围大气之间的气体交换，并且将减少或消除来自所述细胞培养室30或80的水损失。差异是显著的，使得生物反应器将通常能够用于孵育器中而无需附加加湿。这是一个很大的优点，因为它将降低孵育器中感染的风险。

因此，周向气体交换器和周向加湿系统是容易设置的。需注意，可以独立于第一方面的其他特征来设置周向气体交换器(和周向加湿系统)。还请参考图9和关于根据第五方面和如本文所公开的周向气体交换器和周向加湿系统的替代性实施方案的相关描述。

出于至少三个原因，图4中所示的生物反应器的实施方案也优先于图3中所示的。首先是，将更容易通过具有可以部分或完全闭合端口70’的塞子或滑动覆盖件来调节气体交换，使得可以调节单独的生物反应器的气体交换，而不是必须调节整个孵育器的气氛。第二原因是所展示的生物反应器沿着轴线28更紧凑，并且最终制造不太昂贵。此外，周向气体交换器(和周向加湿器)在串联连接的多个细胞培养室/附加细胞培养室(30、80)方面也是有利地，因为它们不阻断在第一/长度方向上的连接。

图5a示出了包括周向进入端口74和平面进入端口76的细胞培养室30。这些端口提供通向细胞培养室30的细胞培养物的通路，并且可以设置有用于监测细胞培养条件(例如葡萄糖水平)的传感器。还设置了与相应的凸缘56(图2b)或78(图5b)接合的锁定凸缘58。

图5b示出了附加细胞培养室80，所述附加细胞培养室可以插入在第一细胞培养室30与含有废弃生长培养基和新鲜生长培养基的双壁容器之间。附加细胞培养室80含有用于允许培养基、例如液体培养基在两个细胞培养室30和80之间流动的孔或洞82。因此，这些细胞培养室可以被视为是串联布置的。还布置了导管84，从而允许液体通过导管22并经由(无混合)至少一个附加细胞培养室80在新鲜培养基室14至细胞培养室30之间流动。因此，可以在其中布置更多的附加细胞培养室。对于连接的一系列细胞培养室，需注意，在一个或两个端部(即，第一个和/或最后一个)处的细胞培养室可以包括位于前面或背面而不是顶侧端口74上的双通气口(参见例如在别处的140)，同时在中间的任何细胞培养室应包括顶侧端口74或任何其他合适的端口。

图6是根据如本文所公开的第二方面的生物反应器10”的实施方案，其中细胞培养室30是容器12的环形部。因此，环形隔室22、22’是细胞培养室30并且其与所述废弃培养基室16和所述新鲜培养基室14流体连通。产生更紧凑的构造。容器12优选地设置有用于打开和闭合生物反应器的布置86。为了清楚起见，已经省略了进入端口、传感器位置和加湿系统，但是当然可以以与上文所述类似的方式来包括。此类实施方案也可以与根据第五方面和如本文所公开的周向气体交换器(和例如周向加湿器)组合。

图7展示了根据如本文所公开的第三方面的生物反应器系统88。所述系统可以安装在平台90上，并且包括如本文所公开的生物反应器10，所述生物反应器包括在双壁容器12的第一平坦端部处的细胞培养室30。也可以使用图4中示例的生物反应器实施方案10’、图6中示例的生物反应器实施方案10”和图8-11中示例的生物反应器实施方案100代替图1-3中示例的生物反应器实施方案10。保持辊92和94等分别设置在容器12的下方和顶部以支撑生物反应器10和/或使生物反应器10能够旋转。呈驱动轮96形式的驱动元件附连至容器12并因此附连至生物反应器10上，从而提供旋转。该功能也可以通过92和/或94来执行。所述系统还包括用于支撑活塞40的保持块98，所述系统包括活塞轴42和可移动壁38以及用于移动保持块98的驱动单元500。设置了任选的导管502(诸如管子)，其例如在活塞轴42内部通过活塞的中心轴线延长至外部504。由此获得了从细胞培养室30对细胞的直接和简单取样。

图8示意性地展示根据第一方面的生物反应器的容器的替代性实施方案。展示了如本文所公开的生物反应器(参见例如其他图中的10、10’、10”、100)的容器12的实施方案，所述容器对应于图1的容器，除了下文中所说明的之外。为了清楚起见，并非所有元件均再次在图8中示出。图8A展示了容器12的第一端部视图，图8B展示了容器12的透视侧/顶视图，并且图8C展示了容器12的纵向截面图。

类似于图1和如本文所公开的，容器包括第一端部24、第二端部26，废弃培养基室16、新鲜培养基室14和可移动壁38，所述可移动壁与活塞40的活塞轴42连接并且将废弃培养基室16和新鲜培养基室14分开，如本文所说明和公开的。

图8A-8C中的容器被示出为没有细胞培养室，但是可以例如与诸如图1的细胞培养室(参见例如图1中的30)的细胞培养室并且特别是与包括如本文所公开并且例如如图8D中所展示的细胞培养室的可移除端部(参见例如图1和3中的46)一起使用。

如图8C中所展示，容器12不是包括限定环形隔室(或子隔室)的外壁和内壁(参见例如图1中的18和20)，(所示和相应的实施方案的)容器12包括至少一个单一壁18’(即不是双壁)和替换环形隔室或子隔室的至少一个培养基导管22’。在其中容器大体上为圆柱形的一些实施方案中，容器12包括单一的大体上圆柱形的壁18’。

至少一个培养基导管22’中的每一个经由通过(单一)壁18’的对应孔或阀36’与新鲜培养基室14流体连接，从而在可移动壁38适当移动时允许(液体)培养基从新鲜培养基室14流动至对应的培养基导管22’。每个培养基导管22’还包括(通常布置在孔36’的相对端部或另一端部处)附加孔或阀32，所述附加孔或阀与结合图1所述的细胞培养室的入口孔或阀(参见例如图1中的32)对准、对应或与重合(但是其中细胞培养室的尺寸可以稍微不同于图1中的，以与培养基导管22’而不是环形隔室或子隔室对准)。容器12的第一端部24还包括用于允许(液体)培养基从培养室进入废弃培养基室16中的孔34或者可替代地阀或类似物，其中孔或阀34与细胞培养室的出口孔或阀(参见例如图1中的34)对准、对应或重合。

在一些实施方案中并且如特别是在图8A中所示，(至少一个)培养基导管22’在容器12的主要部分的外部相邻于壁18’布置，在壁18’的外表面上或相邻于壁18’的外表面。在替代性实施方案中，(至少一个)培养基导管22’在容器12的主要部分的内部相邻于壁18’布置，在壁18’的内表面上或相邻于壁18’的内表面。原则上，还可以存在内部和外部培养基管道22’的混合。

图8的容器12被展示为仅包括单一培养基导管22’，但是在其他实施方案中，容器12可以包括多个培养基导管22’。在具有多个培养基导管22’的实施方案中，它们可以例如围绕单一壁18’的(圆形)周长(在内部和/或外部)等距定位。

图8D展示了具有可移除盖子或类似物(如图1中)的容器12，所述容器包括细胞培养室30，所述细胞培养室附接在具有与培养基导管22’对准的孔或阀32的一个端部处。

图9示意性地展示根据一些实施方案和如本文所公开的生物反应器100的实施方案的前视图(在图中右边示出)和截面侧视图(在图中左边示出)，所述实施方案包括根据第五方面的周向气体交换器和周向加湿器。在以下和本文中，“生物反应器”等同地称为‘细胞培养室装置’。

展示的(参见两个视图)是如本文所公开的细胞培养室装置100。细胞培养室装置100包括如本文所公开的壳体30(也在以下和本文中被称为细胞培养室；还参见例如其他图中的30)，所述壳体通过第一端部111、第二端部112和连接端部111、112的至少一个连接壁18’限定。壳体30是例如由外壳/主外壳105构成，其中外壳/主外壳105是圆柱形的(作为实例)，并且在中心(作为实例)包括壳体30。在所示和相应的实施方案中，至少一个连接壁18’由周向透气膜72’构成(例如支撑)，所述周向透气膜沿着壳体30的周向部分(即其周长或其部分)布置或作为壳体30的周向部分(即其周长或其部分)并且配置用于交换气体、例如氧气和二氧化碳。周向透气膜72’可以例如对应于结合图4所示和说明的膜(72’)，并且例如是半透膜。

对靠近或邻近周向透气膜72’的气氛的加湿通常会减少或避免细胞培养基蒸发，并且对于某些细胞培养基可以进一步大大促进气体通过周向透气膜72’的交换。细胞产生CO₂，CO₂在溶液中与水结合形成碳酸氢盐(其是酸性的)。对气氛的加湿导致周向透气膜72’的外表面变得潮湿，并且这促进CO₂从培养基中逸出并且在这情况下减缓酸化过程。该过程发生在不依赖于CO₂来缓冲培养基(例如，含有HEPES、两性离子型磺酸缓冲剂的那些)的细胞培养类型中。最广泛使用的生长培养基类型依赖于培养基中的碳酸氢盐和气氛中的CO₂来缓冲培养基的pH。在此，对周向透气膜的外表面的加湿还促进CO₂的‘捕获’或‘释放’，从而改善培养基的pH的稳定性。加湿可以由位于加湿孵育器中的细胞培养室装置100或通过以下中所述的加湿器提供。

如由前视图(在图中的右边)所示，细胞培养室装置100包括用于细胞培养室装置100的气体交换器的气体交换进口和出口，所述气体交换进口和出口可以是任何合适的进口、导管等。优选地，并且如图所示，气体交换进口和出口呈双通气口或类似物140的形式，从而将周向气体交换器与细胞培养室装置100的外部或其环境空气或气体连接。可替代地，气体交换进口和出口类似于图4中的70’。在所示的实施方案中，作为实例，双通气口140位于外壳或主外壳105的前侧或前面侧(还参见后面的图)或类似物上。在该特定(和相应的实施方案)中，气体交换器包括透气膜72’，所述透气膜配置为与壳体30/壳体的内容物(例如细胞培养基)交换气体、例如氧气和二氧化碳。特别地，可以将氧气提供至壳体30中，并且可以从壳体30中移除二氧化碳。在所示和相应的实施方案中，膜72’构成壳体30的(至少一个)连接壁18’或其一个或多个部分。

气体交换进口和出口/双通气口140与膜72’流体连接，从而将膜72’与细胞培养室装置100的外部或其环境空气或气体连接。在至少一些实施方案中，双通气口140配置为根据康达

效应或原理操作。在此类实施方案中，壁或其他合适的屏障151(通过直虚线在图中指示的)位于双通气口140的两个对应通气口之间，从而将它们在该位置处彼此分开和密封，即在该特别实例中将它们在其之间的最短方向上分开和密封。然而，双通气口140的两个通气口经由细胞培养室装置100的外壳105内部的另一个路径彼此流体连接，并且也例如经由一个或多个导管、开放空间、腔等与气体交换膜72’的至少一部分流体连接。当细胞培养室装置100逆时针旋转时，环境空气或气体经由双通气口140吸入细胞培养室装置100中和从细胞培养室装置100中吸出，如由图9的前视图和截面侧视图的箭头所指示的。如可以看出的，在逆时针旋转期间，空气或气体更具体地通过左侧(在前视图中)通气口140吸入细胞培养室装置100中(如由从黑色到灰色的箭头所指示的)，并且通过右侧(在前视图中)通气口140排出到细胞培养室装置100的外部(如由从灰色到黑色的箭头所指示的)，从而产生具有如由浅灰色虚线圆形箭头所指示的方向的内部空气流310。这是逆时针旋转的情况。如果细胞培养室装置100顺时针旋转，则外壳105内部的空气流310的方向将由于对称性而逆转，即浅灰色虚线圆形箭头将是顺时针的，并且空气或气体通过右侧通气口140吸入并且通过左侧通气口140排出。

以这种方式，容易地提供与膜72’和细胞培养室装置100的环境气体或空气接触的有效空气流310，从而例如方便地向/自膜72’并由此向/自壳体30的内容物添加氧气和移除二氧化碳。

在一些进一步的实施方案中，可以通过以下方式调节空气移动或流动310的程度：例如用滑块或小型或不同大小的插塞或以另一种合适的方式调节双通气口140的通气口的开口的对应大小。

在一些进一步的实施方案(并且如图所示)中，细胞培养室装置100任选地还包括配置为对至少邻近膜72’(其至少一部分)的空气或气体进行加湿或保湿的周向加湿器或加湿或保湿元件或系统(在本文中等同地称为加湿器)62’。加湿器将大大增强壳体30的内容物与环境空气或气体之间的气体交换，并且此外，在含有液体或水性溶液时将进一步减少或消除来自壳体30的水或液体损失。所述效应是显著的，使得细胞培养室装置100将通常能够用于孵育器中而无需额外加湿。这是有利的，因为它通常将降低孵育器中感染的风险，并且还能够简化孵育器。

在一些此类实施方案中，周向加湿器62’包括(或连接至)一个或多个液体或保湿贮存器或元件。如果周向加湿器62’的重量分布至少在一定程度上围绕细胞培养室装置100的中心轴线或旋转轴线至少有点均匀分布，则是有利的。如果此类一个或多个液体或保湿贮存器或元件具有或提供相对大的表面积用于蒸发，则也是一个优点。

对至少邻近膜72’(其至少一部分)的空气或气体进行加湿或保湿有若干个有利的可能性。

在一些实施方案中，周向加湿器62’包括含有(优选地无菌)液态水或其他保湿液体的元件或贮存器(参见例如图3、4中的62、62’)，所述元件或贮存器例如具有将水或液体与气流310接合的一个或多个合适的过滤器、出口、附加的(透气且特别是半透气的)膜(参见图4中的66’)等，从而对空气流310进行加湿或保湿。元件或贮存器可以例如是单一的圆周单元或者可替代地是若干个单独的且不同的单元(例如，围绕中心轴线和/或旋转轴线均匀分布)。

在替代性实施方案中，周向加湿器62’包括容易地提供水或液体的蒸发并且有效地影响空气流310的含水或含溶解物材料，诸如凝胶、海绵、微粒材料(例如水珠、水生珠、搪塑粉末或水凝胶粉末等)中的一种或多种。此类固体加湿或保湿元件可以例如通过(开放)壳体、壁或其他支撑结构(例如，以下图中的145)支撑或固定在外壳105中，或者例如在外壳105中支撑或固定至(开放)壳体、壁或其他支撑结构(例如，以下图中的145)。

在水珠或凝胶的情况下，可以将这些固定、粘附、粘贴等至主外壳/外壳105的内壁(如提及的，例如或优选地均匀地围绕中心轴线和/或旋转轴线)，由此支撑结构不是必需的。

对于不包括水或液体贮存器的实施方案(例如如上提及的水珠、凝胶等)，可以将这种物质直接定位于包括空气流310的导管、腔、开放空间等中，从而大大增加对空气流310的加湿或保湿效果，并且使得能够减少细胞培养室装置100的整体空间/足迹。这避免了需要图4和9中的单独贮存器、诸如62’。

需注意，对于没有加湿器的实施方案(例如，用于在加湿孵育器或其他中使用)，所示的细胞培养室装置100将不包括所展示的周向加湿器62’并且因此可以具有减小的尺寸。

图10A-10E分别示意性地展示如本文所公开的细胞培养室装置的一个示例性实施方案的前面、第一(‘右’)侧视图、第一截面图(AA)、第二截面图(CC)和第三截面图(BB)。

图10A中展示了如本文所公开的细胞培养室装置的示例性优选实施方案的前视图。展示了细胞培养室装置100的前面。在该特定(和相应的实施方案)中，覆盖件102的底面、底部或壁(还参见例如图11中的102)构成细胞培养室装置100的第一端部111(或其部分或窗口113)。盖102的底面或底部与第一或中心外壳101一起形成如本文所公开的壳体(参见例如图1、3、5A和7中的30和图9中的30)，如从以下图中的一些中将更加明显的。在一些实施方案中(并且如图10C、10D、10E、11等中所示)，第一或中心外壳101包括中心腔，所述中心腔用于(例如或优选地可释放)接收覆盖件102的至少一部分且更特别地(在所示的和相应的实施方案中)接收覆盖件102的底面或底部。第一或中心外壳101和覆盖件102可以例如包括对应的可释放固定元件(诸如卡扣配合、卡销、摩擦配合等元件)以将它们可释放地固定在一起。可替代地，它们可以彼此不可释放地固定形成或例如一体地形成。

作为实例，图10A-10E的细胞培养室装置100基本上圆柱形地成形为具有圆形第一端部。

在该特定(和相应的实施方案)中，中心外壳101另外包括呈包括周向透气膜的周向气体交换系统形式的气体交换回路、元件或系统(未示出；参见例如图4中的72’以及图9、10D和11中的62’和72’)。如所提及的，覆盖件102的底面或底部构成细胞培养室装置100的第一端部111(或其部分或窗口113)。

在该特定(和相应的实施方案)中，中心外壳101还包括如本文所公开并且例如如结合图4或9所说明的周向加湿器(未示出)。细胞培养室装置100的一些替代性实施方案不包括任何例如用于在加湿孵育器或其他中使用的加湿器。

中心外壳101任选地包括用于如本文所公开的气体交换器的气体交换进口和出口(参见图9、10和11中的130、140、151、310等)，其呈位于中心外壳101的前面的双通气口140的形式。已经例如结合图9更详细地描述了双通气口140。

进一步指示的是标记为AA(如图10C中所示)，BB(如图10E中所示)和CC(如图10D中所示)的三个截面。

在一些实施方案(并且如图所示)中，细胞培养室装置100还包括可闭合和/或可密封的(第一)端口76，其为用户提供通向壳体的内部的通路，例如以便从壳体中取出样品(例如移取球状体)、清空或填充壳体等。在所示的实施方案中，可闭合和/或可密封的端口76包括导管(从壳体的内部至细胞培养室装置100的外部)和例如简单的插塞或类似物160。端口可以(可替代地或此外)有利地位于细胞培养室装置100的顶部，因为这可以例如通过允许溢出而避免或减少气泡形成。这种‘顶侧’端口例如如图1、3、10和11中的74示出的。

在一些实施方案中(并且如图所示)，细胞培养室装置100还包括一个或多个基准和/或识别标记，在此是识别码155和基准标记180。识别码155优选地是为特定细胞培养室装置100独有的。基准标记180能够确定细胞培养室装置100的取向。基准和/或识别标记155、180优选地例如通过合适的成像或视觉单元或系统而是机器可读的。在一些实施方案中，细胞培养室装置还包括用于对准细胞培养室的不同部分(确保或有利于一部分仅在适当取向的情况下由另一部分接收)(例如将覆盖件102与第一或中心外壳101适当地对准)的一个或多个对准元件(例如定位条和狭缝或狭槽等)。基准标记180可以例如是这种对准元件。

因此，特别是由于周向气体交换系统和(如果存在)周向加湿器，提供了非常紧凑的(纵向)细胞培养室装置100。

任选地，覆盖件102包括多个水平或填充率指示器190，从而容易地指示壳体中包含的细胞培养培养基的实际体积。

在一些实施方案中并且如图所示，细胞培养室装置100还包括一个或多个(在此两个)脚、直立元件501等，使得细胞培养室装置100能够直立且不滚动。这可以利用更容易或更可靠的端口、入口等(参见例如本文的端口74)。

图10B中展示了从侧面和从右至左(根据图10A的取向)观察的图10A的细胞培养室装置100的侧视图。所示的细胞培养室装置100包括主外壳105，所述主外壳接收(例如永久性地或以固定的方式)中心外壳101，进而接收(例如可释放地)覆盖件102。进一步示出的是(第二)端口74(或更确切地说其插塞或阀170)，其与壳体流体连接并提供通向壳体的(额外)通路。

第一范围/长度(在图10B的左右方向上)与第二范围/高度或直径(在图10B的上下方向上)之间的比率为约1至约3-4，例如约1至约3.5，但可以是不同的，例如如本文针对其他实施方案所公开的。

图10C中展示了如由图10A的A-A给出的第一截面图。展示了壳体30，所述壳体由作为覆盖件102的底面或底部的第一端部111、作为中心外壳101的底面或底部的第二端部112以及中心外壳101的腔的侧壁限定。进一步展示的是主外壳105，所述主外壳以非常紧凑的方式接收中心外壳101和覆盖件102。

如所提及的，第二端口74提供通向壳体30的通路(除了第一端口76之外)。如结合例如图9所说明的，双通气口140将细胞培养室装置100的外部或其环境空气或气体与周向气体交换系统(参见例如图9、10和11中的130、140、310等)连接。

如可以看出的，可闭合和/或可密封的第一端口76及其导管将壳体30的内部与细胞培养室装置100的外部连接。端口壁是覆盖件102的一部分，从而允许容易地通向壳体30的内容物。以类似的方式，经由第二端口74(具有插塞170)提供通向壳体30内部的通路。74/170的插塞壁是中心外壳101的一部分。需注意，第一端口76和第二部分74布置在细胞培养室装置100的不同侧面，使得能够容易地从细胞培养室装置100的若干个不同侧面通向壳体。

进一步展示的是呈如先前所说明的双通气口140形式的气体交换进口和出口。

图10C的视图是从左至右(在根据图10A的取向中)观察的中心竖直切割。

图10D中展示了如由图10A的C-C给出并从右至左观察的第二截面图。

同样，展示了壳体30、第一透明端部111、透明或半透明的第二端部112、中心外壳101、覆盖件102、可闭合和/或可密封的端口76和74以及主外壳105。

进一步示出了周向气体交换系统的透气膜72’和周向加湿器的栅格样结构130的(一部分)。

还展示了根据周向加湿器的一些实施方案的用于保持和/或支撑水、液体或保湿元件(结合图9进一步说明的)的壁结构元件或类似物145。

在一些实施方案中，细胞培养室装置100任选地还包括一个或多个标记115-在本文中作为实例呈多个同心圆115的形式，所述多个同心圆可以向用户给出一些相对于其的固定标记以看到含有的球状体的徐缓移动。标记115(作为实例)布置在第二端部112的‘外部’上。

图10D的视图是偏移中心向左移位并从右至左(在根据图10A的取向中)观察的竖直切割。

图10E中展示了如由图10A的B-B给出的第三截面图。

展示了壳体30、第一端部111、第二端部112、覆盖件102、可闭合和/或可密封的端口76以及根据一些实施方案用于保持和/或支撑水、液体或保湿元件的两个壁结构元件或类似物145。

图10E的视图是从上至下(在根据图10A的取向中)观察的水平中心切割。

展示了分解图中所示的图10A-10E的元件。

图11更清楚地示出了周向加湿器的栅格样结构130和透气膜72’。在细胞培养室装置100的组装状态中，透气膜72’与栅格样结构130的内侧相邻且在所述内侧上定位，并且第一端部111与第二端部112相对，并且第二端部112与主外壳105的开口185对准，从而在第二端部112是透明的时容易地从该侧检查壳体的内容物。进一步示出了另一个端口150，其在组装状态中与第一端口74对准。

在至少一些实施方案中，主外壳105、中心外壳101(并且由此第二端部112)、覆盖件102(并且由此第一端部111)可以例如是相同的材料，例如如本文别处所公开的。

如图10和11中所展示的细胞培养室装置100的实施方案提供了非常紧凑的(特别是在纵向方向上)独立成套且功能完善的细胞培养室装置100或生物反应器，其中气体交换器(和加湿器(如果包括))远离中心轴线和/或旋转轴线布置。此外，细胞培养室装置100具有培养皿样设计，从而实现容易且熟悉的操纵。

Claims

1.一种适于旋转的生物反应器(10、10’、100)，所述生物反应器包括：

容器(12)，所述容器(12)包括：

-第一端部(24)和第二端部(26)，所述第一端部(24)和第二端部(26)限定所述容器(12)的中心轴线(28)，所述中心轴线(28)沿着所述容器(12)的从所述第一端部(24)至所述第二端部(26)的第一方向、例如长度方向延伸；至少一个壁(18、18’、20)，所述至少一个壁(18、18’、20)沿着所述容器(12)的所述第一方向延长；至少一个培养基导管(22、22’)，所述至少一个培养基导管(22、22’)限定用于接收新鲜培养基或废弃培养基的体积；

-内室，所述内室由限制于所述至少一个壁(18、18’、20)内的空间的至少一部分限定并且包括新鲜培养基室(14)和废弃培养基室(16)；

-细胞培养室(30)，所述细胞培养室(30)与所述至少一个培养基导管(22、22’)及所述新鲜培养基室(14)和/或所述废弃培养基室(16)流体连通；以及

-可移动壁(38)，所述可移动壁(38)在所述内室内被配置为将所述新鲜培养基室(14)与所述废弃培养基室(16)在所述内室内分开。

2.根据权利要求1所述的生物反应器(10、10’、100)，其中

-所述至少一个壁(18、18’、20)包括内壁(18)和外壁(20)，所述内壁(18)和所述外壁(20)在所述壁(18、20)之间限定环形隔室(22)，

-所述至少一个培养基导管(22、22’)是所述环形隔室(22)，并且

-所述内室由限制于所述内壁(18)内的所述空间的至少一部分、例如全部限定。

3.根据权利要求1所述的生物反应器(10、10’、100)，其中

-所述至少一个壁(18、18’、20)是单一壁(18’)，并且

-所述至少一个培养基导管(22、22’)是布置在所述单一壁(18’)的内部或外部的至少一个导管(22’)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述细胞培养室(30)单独地布置在所述容器(12)的所述第一端部(24)处，并且设置有入口孔(32)和出口孔或阀(34)，所述入口孔(32)用于允许培养基从所述至少一个培养基导管(22、22’)、例如所述环形隔室(22)或所述至少一个导管(22’)进入所述细胞培养室(30)中，所述出口孔或阀(34)用于允许培养基从所述培养室(30)进入所述废弃培养基室(16)中。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述至少一个培养基导管(22、22’)、例如所述环形隔室(22)或所述至少一个导管(22’)设置有入口孔(36、36’)和出口孔(32)，所述入口孔(36、36’)用于允许培养基从所述新鲜培养基室(14)进入所述至少一个培养基导管(22、22’)中，所述出口孔(32)用于允许培养基从所述至少一个培养基导管(22、22’)进入所述细胞培养室(30)中，并且其中所述环形隔室的所述出口孔对应于所述细胞培养室的所述入口孔。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述至少一个壁(18、18’、20)的至少一部分是能够拆卸的，优选地作为位于所述容器(12)的所述第一端部(24)处的所述至少一个壁(18、18’、20)的可移除端部(46)，以提供通向所述细胞培养室(30)的通路。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述至少一个壁(18、18’、20)的至少一部分是透明玻璃或塑料，其被配置为允许观察其中含有的所述培养基、细胞和球状体。

8.根据权利要求2和从属于权利要求2的权利要求3-7中任一项所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述内壁(18)具有多个凸起脊部(48)，所述多个凸起脊部(48)沿着所述容器(12)的所述第一方向延伸，并且向外竖直延伸，直到接触所述外壁(20)，并且其中所述凸起脊部(48)之间的空间在所述环形隔室(22)内限定一个或多个子隔室。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述容器(12)具有圆柱形或大体上圆柱形形状，并且适于通过一个或多个相关联的旋转元件、例如驱动单元来围绕旋转轴线(28)、例如水平轴线(28)旋转，所述旋转轴线(28)是沿着所述容器(12)的所述第一方向延长的所述中心轴线(28)。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述可移动壁(38)与移位元件(40)连接以使所述可移动壁(38)沿着所述容器(12)的所述第一方向轴向移位。

11.根据权利要求10所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述移位元件(40)是活塞(40)，所述可移动壁(38)通过活塞轴(42)与所述活塞(40)连接，所述活塞轴(42)与沿着所述容器(12)的所述第一方向延长的所述中心轴线(28)重合。

12.根据权利要求11所述的生物反应器(10、10’、100)，其中设置了导管(502)，所述导管(502)通过所述活塞轴(42)的中心从所述细胞培养室(30)延长至所述容器(12)的至少外部(504)。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的生物反应器(10、100)，其中所述容器(12)或所述容器的一部分由透气塑料构成，

或者

所述容器(12)包括透气膜(72、72’)以用于诸如氧气和二氧化碳的气体的交换，所述透气膜(72’)沿着所述细胞培养室(30)的周向部分布置。

14.根据权利要求13所述的生物反应器(10、10’、100)，其中加湿系统(62、62’、66、66’、68、68’、72、72’)设置在所述培养室(30)与外部大气之间，所述加湿系统(62、62’、66、66’、68、68’、72、72’)包括优选地含有无菌水的液体贮存器(62、62’)、诸如蒸发迷宫(68、68’)的蒸发室(68、68’)以及过滤器(66、66’、72、72’)。

15.根据权利要求14所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述过滤器(72、72’)是所述透气膜(72’)，所述透气膜(72’)沿着所述细胞培养室(30)的周向部分布置。

16.根据权利要求14或15所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述加湿系统还包括附加过滤器(66’)，所述附加过滤器(66’)布置为与所述液体贮存器(62、62’)和所述蒸发室(68、68’)流体连通。

17.根据权利要求16所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述附加过滤器(66’)沿着所述容器(12)的周向部分布置并且处于所述液体贮存器(62、62’)与所述蒸发室(68、68’)之间。

18.根据权利要求1-17中任一项所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述细胞培养室(30)包括至少一个进入端口(74、76)和任选的传感器，所述传感器优选地可移除地安装在所述进入端口中。

19.根据权利要求1-18中任一项所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述至少一个壁(18、18’、20)包括通向所述新鲜培养基室的进入端口(54)。

20.根据权利要求1-19中任一项所述的生物反应器(10、10’、100)，其中将附加细胞培养室(80)适配为与所述细胞培养室(30)串联连接，所述附加细胞培养室(80)具有导管(84)以转移所述新鲜培养基并且具有孔(82)以用于允许所述培养基从所述细胞培养室(30)流动至所述附加细胞培养室(80)。

21.根据权利要求1-20任一项所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述生物反应器(10、10’、100)包括至少一个膜以用于防止所述细胞培养室(30)中所述细胞培养物的至少一部分离开所述细胞培养室(30)。

22.根据权利要求21所述的生物反应器(10、10’、100)，其中所述至少一个膜布置在所述细胞培养室(30)的所述入口和/或出口孔(32、34、74)中的一个或多个上方。

23.根据权利要求1-22中任一项所述的生物反应器(10、10’、100)，其中通过插入额外的附加细胞培养室(80)，优选地基本上为培养皿形状的细胞培养室(30、100)，在所述容器(12)上或所述容器(12)中组装一个或多个附加细胞培养室(80)。

24.根据权利要求23所述的生物反应器(10、10’、100)，其中在所述一个或多个附加细胞培养室(80)上或所述一个或多个附加细胞培养室(80)中安装有至少一个传感器，以使得可以独立地监测每个室(30)的内容物。

25.一种适于旋转的生物反应器(10、10’、10”、100)，所述生物反应器(10、100)包括：

容器(12)，所述容器(12)包括：

-第一端部(24)和第二端部(26)，所述第一端部(24)和第二端部(26)限定所述容器(12)的中心轴线(28)，所述中心轴线(28)沿着所述容器(12)的从所述第一端部(24)至所述第二端部(26)的第一方向、例如长度方向延伸；

-至少一个壁(18、18’、20)，所述至少一个壁(18、18’、20)沿着所述容器(12)的所述第一方向延长；

-至少一个培养基导管(22、22’)，所述至少一个培养基导管(22、22’)限定用于接收新鲜培养基的体积；

-所述至少一个培养基导管(22、22’)是细胞培养室(30)或包括细胞培养室(30)，所述细胞培养室(30)与所述废弃培养基室(16)及所述新鲜培养基室(14)流体连通；

26.根据权利要求25所述的生物反应器(10、10’、10”、100)，其中

27.根据权利要求25所述的生物反应器(10、10’、10”、100)，其中

-所述至少一个壁(18、18’、20)是单一壁(18’)，并且

28.一种用于使细胞培养物或组织生长的生物反应器系统(88)，所述系统(88)包括：

适于旋转的生物反应器(10、100)，所述生物反应器(10、100)包括容器(12)，所述容器(12)包括：

-第一端部(24)和第二端部(26)，所述第一端部(24)和第二端部(26)限定所述容器(12)的中心轴线(28)，所述中心轴线(28)沿着所述容器(12)的从所述第一端部(24)至所述第二端部(26)的第一方向、例如长度方向延伸；至少一个壁(18、18’、20)，所述至少一个壁(18、18’、20)沿着所述容器(12)的所述第一方向延长；至少一个培养基导管(22、22’)，所述至少一个培养基导管(22、22’)限定用于接收新鲜培养基或废弃培养基、优选地新鲜培养基的体积；

-细胞培养室(30)，所述细胞培养室(30)与所述至少一个培养基导管(22、22’)和所述新鲜培养基室(14)或所述废弃培养基室(16)、优选地所述废弃培养基室(16)流体连通；以及

-可移动壁(38)，所述可移动壁(38)在所述内室内被配置为将所述新鲜培养基室(14)与所述废弃培养基室(16)在所述内室内分开；

-其中所述可移动壁(38)与呈活塞(40)形式的移位元件(40)连接，以使所述可移动壁(38)沿着所述容器(12)的所述第一方向轴向移位；

所述生物反应器系统(88)还包括：

-保持辊(92、94)，所述保持辊(92、94)配置为支撑所述生物反应器(10、100)和/或使所述生物反应器(10、100)能够旋转；

-驱动元件(96)，诸如驱动轮(96)，其用于旋转所述生物反应器(10、100)；

-保持块(98)，所述保持块(98)用于支撑所述活塞(40)，所述活塞(40)经由活塞轴(42)与所述可移动壁(38)连接；

-驱动单元(500)，所述驱动单元(500)用于移动所述保持块(98)并由此使所述活塞(40)移位。

29.一种适于旋转的生物反应器(10’)，所述生物反应器(10’)包括：

容器(12)，所述容器(12)包括：

其中所述生物反应器(10’)还包括加湿系统(62、62’、66、68、72)，所述加湿系统(62、62’、66、68、72)包括：

-一个或多个液体或保湿贮存器或元件(62、62’)，

-蒸发室(68、72)，例如蒸发迷宫(68)和过滤器(72)，所述过滤器(72)形成所述细胞培养室(30)的所述壁中之一，以及

-液体或保湿运输元件(66)，例如吸芯(66)，所述液体或保湿运输元件(66)配置为将液体或湿气从所述一个或多个液体或保湿贮存器或元件(62、62’)运输至所述蒸发室(68、72)。

30.根据权利要求29所述的生物反应器(10、10’、10”、100)，其中

31.根据权利要求29所述的生物反应器(10、10’、10”、100)，其中

-所述至少一个壁(18、18’、20)是单一壁(18’)，并且

32.一种用于使细胞培养物和组织生长的生物反应器(10、10”、100)，所述生物反应器(10、10”、100)包括：

-细胞培养室(30)，所述细胞培养室(30)配置为含有细胞培养基，

-周向气体交换器(130、140、151、310)，所述周向气体交换器(130、140、151、310)围绕或沿着所述细胞培养室(30)的至少一部分或者围绕所述生物反应器(10、10”、100)的中心轴线或纵向轴线(28)，例如或优选地围绕所述生物反应器(10、10”、100)的预定旋转轴线(28)周向布置，其中所述周向气体交换器(130、140、151、310)包括腔(310)，所述腔(310)包括将所述细胞培养室(30)的气体交换界面(72’)与所述生物反应器(10、10”、100)的环境空气或气体连接的体积。

33.根据权利要求32所述的生物反应器(10、10”、100)，其中所述气体交换界面(72’)是周向透气膜(72’)，例如半透膜，所述周向透气膜(72’)配置为与所述细胞培养室(30)的内容物交换诸如氧气和二氧化碳的气体，其中所述周向透气膜(72’)沿着所述细胞培养室(30)的周向部分周向布置。

34.根据权利要求33所述的生物反应器(10、10”、100)，其中所述周向透气膜(72’)是将第一端部(111)与第二端部(112)连接的连接壁(18’)，其中所述第一端部(111)、所述第二端部(112)和所述连接壁(18’)至少部分地限定所述细胞培养室(30)。

35.根据权利要求32-34中任一项所述的生物反应器(10、10”、100)，其中所述气体交换界面(72’)或所述周向透气膜(72’)由至少一个支撑结构(130)、例如栅格样支撑结构(130)支撑，所述至少一个支撑结构(130)包括多个开口，所述多个开口配置为将所述气体交换界面(72’)或所述周向透气膜(72’)与所述周向气体交换器(130、140、151、310)的所述腔(310)的空气或气体连接。

36.根据权利要求32-35中任一项所述的生物反应器(10、10”、100)，其中所述周向气体交换器(130、140、151、310)经由至少一个气体或空气入口和/或出口(140)与所述生物反应器(10、10”、100)的环境空气或气体连接。

37.根据权利要求36所述的生物反应器(10、10”、100)，其中所述生物反应器(10、100)配置用于围绕预定旋转轴线(28)旋转，并且其中所述至少一个气体或空气入口和/或出口(140)中的至少一个是双通气口或端口(140)，所述双通气口或端口(140)配置为响应于所述生物反应器(10、10”、100)围绕所述预定旋转轴线(28)旋转而例如或优选同时地将环境空气或气体吸入至所述周向气体交换器(130、140、151、310)的所述腔(310)中并且将空气或气体从所述周向气体交换器(130、140、151、310)的腔(310)中排出，从而产生空气流(310)。

38.根据权利要求13和32-37中任一项所述的生物反应器(10、10’、10”、100)，其中所述生物反应器(10、10’、10”、100)还包括：

-周向加湿器(62’)，其中所述周向加湿器(62’)

ο围绕所述细胞培养室(30)的至少一部分或者围绕所述生物反应器(10、10’、10”、100)的中心轴线或纵向轴线，例如或者优选地围绕所述生物反应器(10、10’、10”、100)的预定旋转轴线布置，并且

ο包括一个或多个液体或保湿贮存器或元件(62’)或与一个或多个液体或保湿贮存器或元件(62’)连接，所述一个或多个液体或保湿贮存器或元件(62’)配置为对所述气体交换器(130、140、151、310)的腔(310)的至少一部分中的空气或气体进行加湿或保湿。

39.根据权利要求38所述的生物反应器(10、10”、100)，其中所述一个或多个液体或保湿贮存器或元件(62’)配置为对邻近或相邻于气体交换界面(120)或透气膜(120)的至少一部分的空气或气体进行加湿或保湿。