CN116457448A - 用于在旁路中处理细胞的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装置(1)，该装置包括用于吸收流体的单元(2)和用于发射电脉冲的单元(3)，其中，所述用于吸收流体的单元(2)和所述用于发射电脉冲的单元(3)经由管线(4a,4a’,4b,4b’)彼此连接以便形成回路，其中，设置有连接件(5a,5b)，该连接件用于以可释放、卫生且无泄漏的方式连接布置在所述用于吸收流体的单元(2)处的管线(4a,4b)与布置在所述用于发射电脉冲的单元(3)处的管线(4a’,4b’)。本发明涉及一种包括所述装置(1)的设备(9)，并涉及一种用所述装置(1)或所述设备(9)进行的用于处理细胞的方法。

Description

用于在旁路中处理细胞的装置

技术领域

本发明涉及一种细胞处理装置，该细胞处理装置用于医疗、环境、食品应用和基于生物的工业(包括酵母、乳杆菌、藻类和细胞组织生成系统，特别包括靶向灭活、生物活性化合物的提取和细胞生长和/或细胞化合物的刺激)，其中，所述处理在旁路中进行，并且涉及一种用于在这样的装置中处理细胞的方法。

背景技术

众所周知，原核细胞和真核细胞会受到电场作用的影响。根据所施加的电场强度，可发生细胞生长的刺激以及细胞死亡、微生物的灭活或细胞成分的特异性提取(例如Buchmann L和Mathys A于2019年出版的Perspective on Pulsed Electric FieldTreatment in the Bio-based Industry，《生物工程与生物技术前言》7:265，doi:10.3389/fbioe.2019.00265)。

EP2308969B1描述了一种脉冲电场(PEF)方法，其中通过暴露1个至100个电场强度脉冲，细胞材料悬浮在导电液体中，该细胞材料位于两个电极之间，使得在0.1ns至100ns的时段内，在两个电极之间的电压增加到电场强度脉冲的目标电压的10％至90％，电场强度脉冲具有5ns至5000ns的脉冲持续时间，并且在达到目标电压时，电场强度脉冲具有0.5kV/cm至50kV/cm的电场强度，这表示细胞增殖加速和/或细胞成分增加。

在EP2308969B1中使用的用于处理细胞材料的装置中，将具有上述细胞材料悬浮液的电穿孔试管通过布置两个电极进行连续泵送，并暴露于导电液体中的电场(EP2308969B1的[0020]段)。

在现有技术中，已经提出在容器(也称为生物反应器)中提供待处理的材料，并且为了进行处理，在与所述容器的出口连接的管线中转移材料。所述管线的另一端与进入所述容器的入口连接，使得该容器和该管线形成流体回路。所述管线也称为旁路。

所述管线(旁路)中设置有处理单元，其中细胞材料通过布置两个电极进行连续泵送并且暴露于导电液体中的电场。这种装置的描述参见Buchmann L和Mathys A于2019年出版的上述文章，即Perspective on Pulsed Electric Field Treatment in the Bio-based Industry，《生物工程与生物技术前言》7:265，doi:10.3389/fbioe.2019.00265(图1)，以及Galván-D′Alessandro等人，Fermentation Assisted by Pulsed Electric Fieldand Ultrasound:A Review，Fermentation 2018，4，1；doi:10.3390(图2)。

在DE102010019937A1中，描述了一种用于在酿造啤酒的方法中活化酵母的装置。两个发酵罐通过旁路相互连接，该旁路中布置了用于引发电穿孔的单元。

在各种药物(包括医疗)和食品应用所需的卫生条件下，现有技术中已知的上述装置在产品产量和处理方面均不是最佳的。在处理生物反应器中提供的某种材料之后，必须彻底清洁现有技术中已知的装置并且填充新材料，然后才能开始新的处理过程。

发明内容

本发明的问题是克服现有技术的上述缺点。

上述问题通过如权利要求所限定的本发明得以解决。

详细地说，本发明涉及一种装置，包括用于吸收流体的单元、用于发射电脉冲的单元，其中，所述用于吸收流体的单元和所述用于发射电脉冲的单元以及可选地另一用于发射电脉冲的单元经由管线彼此连接以便形成回路，其特征在于，设置有连接件，该连接件用于以可释放、卫生且无泄漏的方式连接布置在所述用于吸收流体的单元以及可选地另一用于吸收流体的单元处的管线与布置在所述用于发射电脉冲的单元处的管线。

本发明基于提供一种用于通过电脉冲处理生物材料的装置的概念，该装置以分离单元的形式存在。这允许快速地更换所述装置的单个单元，例如用于清洁目的或用于提供待处理的新生物材料，而不必首先清空和清洁用于吸收流体的单元(例如生物反应器、发酵罐、开放池、浸泡容器或发芽室)。

根据本发明，用于吸收流体的单元可以是其中可储存流体的任何单元。利用本发明的装置，通常处理悬浮液形式的生物材料。因此，用于吸收流体的单元可以是用于吸收和储存这种悬浮液的单元。例如，所述用于吸收流体的单元可以是具有适于插入和排出悬浮液的至少一个入口和出口的圆柱形罐。

优选地，所述用于吸收流体的单元可以是生物反应器。生物反应器通常是本领域已知的。生物反应器是支持生物活性环境的装置或系统。优选地，生物反应器是可以在其中进行(生物)化学过程的容器，该(生物)化学过程涉及生物体或来源于这样的生物体的生物化学活性物质。该过程可以是需氧的或厌氧的，例如发酵。常规生物反应器的尺寸从升到立方米不等，并且通常由不锈钢制成。

根据本发明，所述用于吸收流体的单元包括布置在所述用于吸收流体的单元处的管线。根据本发明，可以使用通常用于输送流体的任何管线。优选地，管线是例如由不锈钢制成的管道、管子或软管。

根据本发明的优选实施方案，所述用于吸收流体的单元具有入口和出口，该入口连接到形成于所述单元的顶面中的所述管线中的一根管线，该出口连接到形成于所述单元的底面中的所述管线中的另一管线。尽管原则上可以在所述单元的侧壁中设置所述用于吸收流体的单元的入口和/或出口，但优选在所述单元的顶面和底面中提供所述入口和所述出口以建立闭合回路，待处理的生物材料可在该闭合回路中循环。

可以用类似的方式设置其他入口和出口，以独立地填充和排空用于吸收流体的单元。

优选地，在所述入口和/或所述出口处可以设置用于调节流量的单元。作为示例，可以提及常规使用的阀门或锁。

根据本发明的另一实施方案，用于吸收流体的两个不同单元可以同时连接到所述一个用于发射电脉冲的单元。这允许待处理材料从一个用于吸收流体的单元经由所述用于发射电脉冲的单元转移到另一用于吸收流体的单元。

布置在所述用于吸收流体的单元处的管线在其远离所述单元的端部处包括连接件，该连接件用于以可释放、卫生且无泄漏的方式连接布置在所述用于吸收流体的单元处的管线与布置在用于发射电脉冲的单元处的管线。

这些连接件必须满足某些标准以适于本发明的目的。例如，它们必须是可释放的以便用于本发明的目的，即用于吸收流体的单元和用于发射电脉冲的单元可以彼此断开连接。优选地，所述连接件应当是能够以快速和简单的方式释放和重新连接的。作为示例，卡口联接器是合适的联接器。

此外，所述连接件应当是无泄漏的，以避免待处理的生物材料的任何浪费或污染。这可以例如通过具有平坦正面的联接器在连接件处于断开连接状态时闭合终止于所述连接件的管线的端部来实现。只有当所述连接件的部件之间建立连接时，才能实现流体连接。通过这种连接件，在连接和断开连接操作期间不会发生泄漏。

此外，重要的是，所述连接件应当以卫生的方式连接布置在所述用于吸收流体的单元处的管线与布置在用于发射电脉冲的单元处的管线。考虑到待处理的生物材料对污染物的敏感性和对生物材料在各种应用中的使用提出的卫生要求，这一点很重要。合适的连接件是无泄漏的联接器，如上所述，当连接件处于断开连接状态时，其优选地通过保持终止于所述连接件的管线的端部闭合来防止在连接和断开连接操作期间的任何泄漏。通过这种方式，材料在断开连接状态下无法从管线中排出，从而不会污染环境或用于吸收流体的单元。此外，当该连接件处于断开连接状态时，没有污染物可进入输送待处理生物材料的管线中。此外，所述连接件优选地由易于清洁和灭菌的材料(诸如不锈钢)的光滑表面制成。

连接部件之间的连接应制成可连接的，使得戴手套的用户能够以简单且快速的方式实现所述连接。

根据本发明的合适连接件的示例是所谓的快速联接器。快速联接器在本领域中是已知的并且能够以卡口联接器的形式实现，其中联接器部件之间的连接可以通过将一个连接部件简单地拉入另一连接部件中并且通过简单地转动已经被拉入另一连接部件中的连接部件而闭合该连接件来实现。

这种快速联接器是可商购的，例如来自的HCB联接器，特别是HCB03、HCB05、HCB08、HCB12、HCB05和HCB20。

同样地，布置在所述用于发射电脉冲的单元处的管线在其远离所述单元的端部处包括连接件，该连接件用于以可释放、卫生且无泄漏的方式连接布置在所述用于发射电脉冲的单元处的管线与布置在用于吸收流体的单元处的管线。所述管线优选地如上所述，并且终止于所述连接件的对应部件，该连接件的另一部件布置在所述管线的端部处，该管线布置在用于吸收流体的单元处。

用于发射电脉冲的单元是已知的。例如可以参考申请人的共同未决申请EP20156005.9、EP20156006.7、EP20156008.3和EP20156009.1。

根据本发明的优选实施方案，所述用于发射电脉冲的单元包括布置在一个电路中的两个或多个电极或板，以及布置在所述电极或板之间的处理空间，使得发射的电脉冲和由此产生的电场能够穿透处理空间。

根据本发明的优选实施方案，所述用于发射电脉冲的单元具有入口和出口，该入口连接到布置在所述用于发射电脉冲的单元处的所述管线中的一根管线，该管线形成于所述单元的顶面中，该出口连接到布置在所述用于发射电脉冲的单元处的所述管线中的另一管线，该管线形成于所述单元的底面中。该入口和出口可能具有替代位置，只要确保待处理材料能够通过处理空间适当流动即可。

优选地，在所述入口和/或所述出口处可以设置用于调节流量的单元。作为示例，可以提及常规使用的阀门或锁。

根据本发明的优选实施方案，该入口包括喷嘴或该入口构成喷嘴。可以使用喷嘴，该喷嘴通常可用于将介质引入容器或限定空间中。这种喷嘴是已知的。

通过该实施方案，可以通过目标方式调节将细胞材料(包括种子)或含有细胞材料的悬浮液引入处理单元的速度。由此，能够调整细胞材料在施加于处理单元的处理空间的电场中的停留时间。

通过上述入口将待处理的细胞材料引入其中的用于发射电脉冲的单元仅在其形状、结构和尺寸方面受到限制，因为所施加的电脉冲和由此产生的电场可充分穿透单元以实现对单元中细胞材料的所需处理。根据本发明，该用于发射电脉冲的单元优选为由金属材料或塑料材料(诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚甲醛)制成的容器。

该用于发射电脉冲的单元可以具有任何几何形状。优选地，该用于发射电脉冲的单元是长方体或圆柱体。

该用于发射电脉冲的单元内设置了处理空间，细胞材料通过该处理空间并由此用电脉冲进行处理。

该处理空间可具有任何几何形状，但优选地具有长方体形状。根据本发明的一个非常优选的实施方案，所述处理空间位于该用于发射电脉冲的单元的中心。特别优选地，该用于发射电脉冲的单元是实心体，并且该处理空间是所述用于发射电脉冲的单元内的空腔，优选地在该用于发射电脉冲的单元的中心。

如上所述，该用于发射电脉冲的单元包括入口和出口。该用于发射电脉冲的单元内的处理空间与该用于发射电脉冲的单元的入口和出口呈流体连接。

入口、处理空间和出口的流体连接件可以通过提供从入口突出到处理空间以及从处理空间突出到出口的导管(诸如管道)来实现。根据本发明的优选实施方案，其中用于发射电脉冲的单元是实心体，并且处理空间是用于发射电脉冲的单元内的空腔，入口、处理空间和出口的流体连接件通过用于发射电脉冲的单元中从入口突出到处理空间以及从处理空间突出到出口的相应空腔来实现。

入口、处理空间和出口的流体连接件可以具有均匀的形状，诸如具有均匀直径的圆柱形管道或空腔。入口、处理空间和出口的流体连接件的形状也可以随其长度而变化。例如，流体连接件的至少一部分可具有漏斗形式。例如，从入口到处理空间的流体连接件可以部分地具有漏斗形式，其开口尺寸从入口到处理空间逐渐减小，使得材料可以有利地被引导到处理空间中。同样地，从处理空间到出口的流体连接件可以部分地具有漏斗形式，其开口尺寸从处理空间到出口逐渐增加，使得材料可以有利地被引导到出口。

根据本发明的优选实施方案，所述用于发射电脉冲的单元的处理空间的内侧面的至少一部分是非平面的，优选地是弯曲的。据发现，在具有至少一部分非平面的内侧面的处理空间中可以进行更均匀的处理。例如，所述内侧面的所述部分可以是弯曲的、三角形的、带挡板的或可以具有锯齿形状。所述内侧面的弯曲部分是优选的。由此，通过对所述处理空间突出的流体在施加电场的区域中的流动进行明显的均匀化，使得通过电脉冲对流过所述处理空间的材料的处理比在具有平的(即，非弯曲的)侧面的处理空间中要均匀得多。

优选的是，处理空间的内侧面的所述至少一部分具有规则的表面形状。特别优选地，该处理空间的所述内侧面至少在其一部分上具有正弦形状。

根据本发明，处理空间的优选设计使得处理空间的彼此相对的两个侧表面在其相应高度的至少50％、优选地至少75％并且最优选地100％上是弯曲的，并且优选地具有正弦形状。特别优选的是正弦形状，其振幅为处理空间宽度的5％至20％，优选10％至15％，波长为处理空间高度的50％至80％，优选60％至70％。因此，例如，对于大小为24mm×5mm×5mm的处理空间，优选曲率的波长为13mm(即，约处理空间高度的66.67％)并且振幅为0.67mm(即，约处理空间宽度的13.4％)。

根据本发明的另一优选实施方案，设置了处理空间的两个侧表面，这两个侧表面彼此相对并且具有正弦形状，使得在这两个侧表面之间存在180℃的相移。

根据本发明的一个特别优选的实施方案，长方体处理空间的至少一个、优选两个侧面在整个高度上具有弯曲的、优选正弦形状。特别优选的是，长方体处理空间的这两个侧面彼此相对。

通过处理空间的上述设计，由于在施加电脉冲的处理区的区域之外的流动变化，材料通过处理空间的流动变得更加均匀。因此，在处理空间的中间的材料流动(停留时间)与在处理空间的侧表面附近的材料流动之间差异较小。因此，通过处理空间发射的电脉冲和由此产生的电场接触具有更均匀特性的材料，并因此导致所述材料进行更均匀的处理。

根据本发明的优选实施方案，所述装置还包括输送单元，诸如泵，用于通过由所述用于吸收流体的单元、所述用于发射电脉冲的单元和所述管线形成的回路来输送流体，该管线布置在相应的单元处并且通过本文所述的连接件彼此连接。

穿透处理空间的电脉冲由电极(优选两个电极)生成和发射，该电极位于用于发射电脉冲的单元处，使得由所述电极发射的电脉冲以及由此产生的电场可以充分地穿透处理空间，并且因此使得能够对处理空间中的材料进行充分地处理。或者，例如电容器的两块板可以用于该目的。

根据本发明的优选实施方案，在处理空间的区域中设置有用于定位例如电容器的电极或板的装置，用于向处理空间提供所述电脉冲。这些装置可以是能够将电极或板充分且牢固地固定在处理单元处的任何已知部件。例如，诸如夹紧工具的固定工具可以设置在处理单元的侧面处，优选地设置在相对的侧面处，使得电极或板可以牢固地固定在用于发射电脉冲的单元的侧表面处。

根据本发明的一个非常优选的实施方案，用于定位电极的装置是在用于发射电脉冲的单元的侧面(优选地是相对的侧面)中的开口，电极可以插入到该开口中。这些开口的尺寸允许常规电极插入并将插入的电极固定在适当位置。这些开口优选地位于用于发射电脉冲的单元中的处理空间附近。

例如，该装置可以是用于发射电脉冲的单元的侧面的盲孔，该单元优选地是实心体。在优选实施方案中，盲孔设置在用于发射彼此相对的电脉冲的单元的两个侧面。优选地，这些盲孔位于用于发射电脉冲的单元中的处理空间附近。非常优选的是，该盲孔的深度使得它们相对于处理空间的近端面更靠近处理空间的侧面。特别优选地，处理空间的侧面形成盲孔的端面。

根据优选实施方案，盲孔可以从外到内逐渐变细，即盲孔的开口尺寸从外到内逐渐减小。这允许牢固地固定插入所述盲孔中的电极。

为了不干扰由所述电极生成和发射的电脉冲的穿透，优选地，盲孔的内表面包括狭缝，该狭缝优选地布置在盲孔的内表面的中心。因此，在狭缝的位置处，盲孔和处理空间之间的分隔壁较薄。狭缝的确切延伸由本领域技术人员选择，以使处理空间的剩余侧面能承受处理期间的流动条件。

根据另一优选实施方案，盲孔(或更一般地，用于定位电极的装置)朝向处理空间的平侧面突出。换句话说，根据该实施方案，具有弯曲内部部分的处理空间的侧面并不位于生成和发射电脉冲的电极附近。

本发明的装置还包括用于生成电脉冲的单元。用于生成电脉冲的单元是众所周知的。根据本发明，优选如下所述的可生成电脉冲的装置。这种装置是已知的。例如，可以是电缆脉冲发生器、基于半导体的脉冲发生器或张弛振荡器。

所生成的电脉冲被发射到处理空间中。这优选地通过例如彼此平行布置的电容器的两个或多个电极或板来完成，该电极或板与所述用于生成电脉冲的单元电连接，并且该电极或板彼此相对地布置，具有适于生成电脉冲的距离。这种布置是众所周知的，不需要在这里进行详细解释。

根据本发明的优选实施方案，例如电容器的两个电极或板垂直于材料通过处理空间的移动方向布置。

根据本发明，处理空间的内部部分，即不是其与所述内侧面的非平面部分直接相邻的部分，受到电脉冲和由此产生的电场的影响。

待施加到处理空间的电场必须表征为使得其提供所需的效果，例如刺激被处理的细胞的生长。现有技术中已知相应的电场，例如EP2308969B1中所述的电场。根据本发明，可以使用由这种电脉冲产生的电场，使得在0.1ns至1000ns的时段内，在装置的电容器的两个电极或板之间的电压增加到电脉冲的目标电压的10％至90％，电脉冲具有5ns至50000ns的脉冲持续时间，并且在达到该目标电压时，电脉冲具有0.5kV/cm至100kV/cm的电场强度。

根据本发明，所述装置适用于医疗、环境、食品应用和基于生物的工业(包括酵母、乳杆菌、藻类和细胞组织生成系统，特别包括靶向灭活、生物活性化合物的提取和细胞生长和/或细胞化合物的刺激)。这些应用的描述参见Buchmann L和Mathys A于2019年出版的Perspective on Pulsed Electric Field Treatment in the Bio-based Industry，《生物工程与生物技术前言》7:265，doi:10.3389/fbioe.2019.00265。

根据本发明，对位于处理单元的处理空间内的细胞材料施加电脉冲，同时该细胞材料通过该处理空间。由此，对细胞材料施加电脉冲而进行处理。

根据本发明，基本上任何由至少一种细胞，即真核细胞和原核细胞组成的材料都可用作待处理的细胞材料。细胞材料可以是单细胞或多细胞生物体。例如，可以是细菌、酵母、微藻、植物细胞和真菌细胞或它们的孢子、菌丝体、种子或幼苗以及动物体细胞。此外，可处理多细胞组织，诸如植物中的分生组织和人或动物中的上皮或结缔组织。

在根据本发明进行处理之前，通常(但不是必须)以已知方式对细胞材料进行分离、纯化和/或灭菌。优选地，在根据本发明的处理之前，细胞材料已经能够以已知的方式在合适的和已知的培养基中增殖至所需的程度。因此，在根据本发明的处理之前，能够以已知的方式对细胞材料进行润湿/再水化。

在根据本发明的处理之前，优选地将细胞材料悬浮在导电液体中。导电液体是众所周知的。根据本发明，必须使用不会对细胞存活力产生不利影响的(即特别是无毒的)导电液体。根据本发明，优选地使用水作为导电液体，其中，可以通过合适的和已知的添加剂将水调节至所需的pH值。根据本发明，优选pH值为6.0至14.0，优选7至12。

根据本发明，上述悬浮液能够以常规方式制备并储存直至处理。然而，也可以在提供悬浮液后立即进行根据本发明的处理。

细胞材料或含有细胞材料的悬浮液通过处理单元的入口进入位于用于发射电脉冲的单元内部的处理空间中。

本发明还涉及一种用于处理细胞的设备，该设备用于进行靶向灭活、提取生物活性化合物以及刺激细胞生长和/或细胞化合物，该设备包括如本文上面所述的装置以及用于吸收流体的附加单元，优选地2个至10个用于吸收流体的附加单元，该附加单元被布置成使得该附加单元能够以可释放、卫生且无泄漏的方式与所述用于发射电脉冲的单元和/或用于发射电脉冲的附加单元，优选地一个附加单元，依次连接。

如上所述，本发明的概念是提供一种用于处理生物材料的装置，该装置呈可释放地连接和断开连接的单元的形式。这允许快速地更换所述装置的单个单元，例如用于清洁目的或用于提供待处理的新生物材料，而不必首先清空和清洁用于吸收流体的单元(例如生物反应器或浸泡容器)。

因此，除了本文如上所述的装置之外，本发明的设备还包括用于吸收流体的附加单元和/或用于发射电脉冲的附加单元。

根据优选实施方案，设置2个至10个用于吸收流体的附加单元，该附加单元被布置成使得该附加单元能够以可释放、卫生且无泄漏的方式与所述用于发射电脉冲的单元依次连接。

换句话说，连接到用于发射电脉冲的单元的用于吸收流体的单元可以通过释放上述连接而从所述用于发射电脉冲的单元断开连接，然后从其与所述用于发射电脉冲的单元连接的位置移开。所述位置称为连接位置。然后，另一用于吸收流体的单元可以移动到连接位置中，并且通过闭合上述连接而与所述用于发射电脉冲的单元连接。

通过这种方式，效率得到了显著提高。如果要处理大量的一种生物材料或不同的生物材料，则可以通过将新的用于吸收流体的单元(例如生物反应器)连接到所述用于发射电脉冲的单元，将新鲜的生物材料带到该用于发射电脉冲的单元中的处理区。不需要例如由于清洁用于吸收流体的单个可用单元和再填充该单个可用单元而导致的该过程的较长时间中断。

根据本发明的另一实施方案，用于吸收流体的两个不同单元可以同时连接到所述一个用于发射电脉冲的单元。这允许待处理材料从一个用于吸收流体的单元经由所述用于发射电脉冲的单元转移到另一用于吸收流体的单元。

根据本发明的优选实施方案，所述用于吸收流体的单元可移动地布置，优选地布置在轮式装置上，使得这些单元可以依次移动到连接位置，在该连接位置处，这些单元能够以可释放、卫生且无泄漏的方式与所述用于发射电脉冲的单元或所述单元中的一个单元连接。

允许将用于吸收流体的单元带入连接位置的任何可移动布置都适用于本发明的目的。例如，可以提及轮式装置或传送带。

根据本发明，轮式装置是可旋转的圆形装置。优选地，所述旋转运动由马达引起，该马达可优选地布置在所述轮式装置下方。在轮式装置的顶面上，可以布置所述用于吸收流体的单元，优选地可释放地布置。这种轮式装置通常是已知的。

根据本发明的优选实施方案，所述用于发射电脉冲的单元可移动地布置，优选地布置在轮式装置上，使得这些单元能够被依次移动到其能够以可释放、卫生且无泄漏的方式与所述用于吸收流体的单元中的一个单元连接的位置。

利用该实施方案，也显著提高了效率。在需要清洁所述用于发射电脉冲的单元的情况下，可以将污染的用于发射电脉冲的单元与所述用于吸收流体的单元断开连接，并且将污染的用于发射电脉冲的单元带到远程位置，在该远程位置处可以清洁该污染的用于发射电脉冲的单元。同时，用于发射电脉冲的附加单元可被带入连接位置并与用于吸收流体的单元(例如生物反应器)连接。不需要长时间中断该过程。

允许将用于发射电脉冲的单元带入连接位置的任何可移动布置都适用于本发明的目的。例如，可以提及轮式装置或传送带。

根据本发明，轮式装置是可旋转的圆形装置。优选地，所述旋转运动由马达引起，该马达可优选地布置在所述轮式装置下方。在轮式装置的顶面上，可以布置所述用于发射电脉冲的单元，优选地可释放地布置。或者，所述轮式装置还可以是设置在轮子上并且可以手动移动的系统。这种轮式装置通常是已知的。

根据本发明的另一优选实施方案，所述设备还包括清洁单元，用于清洁，优选地灭菌，所述用于发射电脉冲的单元和/或所述用于吸收流体的单元和/或所述管线和/或所述连接件。

这种清洁单元通常是已知的。优选地，其位于远离上述连接位置的位置处。

本发明还涉及一种用于发射电脉冲的单元，该单元能够经由管线连接到用于吸收流体的单元以便形成回路，其特征在于，设置有连接件，该连接件用于以可释放、卫生且无泄漏的方式连接布置在所述用于吸收流体的单元处的管线与布置在所述用于发射电脉冲的单元处的管线。

本发明还涉及一种在如上所述的装置或设备中进行的用于处理细胞以靶向灭活、提取生物活性化合物和刺激细胞生长和/或细胞化合物的方法，该方法包括以下步骤

a)向用于发射电脉冲的单元中的处理空间施加电脉冲，

b)将细胞材料，优选地作为在导电液体中的悬浮液，从用于吸收流体的单元引入到处理空间中，

c)使细胞材料通过处理空间，电脉冲穿透处理空间并将所述细胞材料输送回所述用于吸收流体的单元或可选地另一用于吸收流体的单元中。

步骤a)和步骤b)的顺序可以互换，即也可以(和优选)在步骤a)之前进行步骤b)。

该方法可以按照如上所述进行。

如上所述，优选以在导电液体中的悬浮液的形式提供细胞材料。

如上所述，进一步优选的是，用这样的电场强度脉冲施加电场，使得在0.1ns至1000ns的时段内，在两个电极(6a,6b)或板之间的电压增加到电场强度脉冲的目标电压的10％至90％，电场强度脉冲具有5ns至50000ns的脉冲持续时间，并且在达到目标电压时，电场强度脉冲具有0.5kV/cm至100kV/cm的电场强度。

本发明的处理过程可以连续进行或分批进行。在后一种情况下，用于发射电脉冲的单元可以在另一处理周期开始之前清空。可选地，灭菌/消毒步骤可以在另一处理周期开始之前进行。根据本发明可以使用已知的灭菌/消毒过程，诸如基于蒸汽的过程。

根据本发明的优选实施方案，在已经执行步骤a)至步骤c)之后，所述用于吸收流体的单元和所述用于发射电脉冲的单元通过释放连接件而彼此断开连接，所述用于吸收流体的单元或所述用于发射电脉冲的单元中的另一单元移动到连接位置中，经由该连接件实现处于连接位置的用于吸收流体的单元和用于发射电脉冲的单元的可释放、卫生且无泄漏的连接，并且重复步骤a)至步骤c)。

根据本发明的优选实施方案，在已经执行步骤a)至步骤c)之后，所述用于发射电脉冲的单元和/或所述管线和/或所述连接件被清洁，优选地被灭菌。

本发明还涉及本文所述的根据本发明的装置或设备用于医疗、环境、食品应用和基于生物的工业(包括酵母、细菌、微藻以及植物或动物细胞和细胞组织生成系统，特别是靶向灭活、生物活性化合物的提取和/或细胞生长和/或细胞化合物的刺激)的用途。这些应用的描述参见Buchmann L和Mathys A于2019年出版的Perspective on Pulsed ElectricField Treatment in the Bio-based Industry，《生物工程与生物技术前言》7:265，doi:10.3389/fbioe.2019.00265。

附图说明

下面通过非限制性示例和附图解释本发明。

图1示出了本发明的装置的一个实施方案的示意图

图2示出了本发明的设备的一个实施方案的示意图

图3是根据图1的本发明的装置的实施方案的用于发射电脉冲的单元的示意图

图4a是根据图1的本发明的装置的实施方案的用于发射电脉冲的单元的侧视图

图4b是根据图1的本发明的装置的实施方案的用于发射电脉冲的单元的另一示意图。

具体实施方式

在附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

在图1中，示出了本发明的装置1的实施方案的示意图。所述实施方案包括用于吸收流体的单元2，这里为圆柱体的形式。所述用于吸收流体的单元2可以是生物反应器。根据图1的实施方案的装置1还包括用于发射电脉冲的单元3，其将在下面关于图3、图4a和图4b进行更详细的讨论。所述用于发射电脉冲的单元3包括电极6a、6b和在所述用于发射电脉冲的单元3内的处理区7。电极6a、6b经由诸如电缆的电导管连接到用于生成电脉冲的单元(未示出)。

在图1的实施方案中，管线4a、4b布置在所述用于吸收流体的单元2处。所述用于吸收流体的单元2具有入口2a和出口2b，该入口连接到管线4b并且形成于所述单元2的顶面中，该出口连接到另一管线4a并且形成于所述单元2的底面中。

在图1的实施方案中，管线4a’、4b’布置在所述发射电脉冲的单元3处。所述用于发射电脉冲的单元3具有入口3a和出口3b，该入口连接到管线4b’并且形成于所述单元3的顶面中，该出口连接到另一管线4a’并且形成于所述单元3的底面中。

连接件5a、5b被设置用于以可释放、卫生且无泄漏的方式连接布置在所述用于吸收流体的单元2处的管线4a、4b与布置在所述用于发射电脉冲的单元3处的管线4a’、4b’。在图1的实施方案中，所述连接件5a、5b优选地是如上所述的快速联接器。

在图1的实施方案中，还设置有泵形式的输送单元8，该输送单元将待处理的生物材料输送通过由用于吸收流体的单元2、管线4a、4a’、4b、4b’和用于发射电脉冲的单元3形成的回路。

在图2中，示出了本发明的设备9的一个实施方案的示意图。所述实施方案包括两个用于吸收流体的单元2和两个用于发射电脉冲的单元3，其上布置有附加部件(管线、入口、出口、泵和连接部件)。这两个用于吸收流体的单元2布置在能够旋转的轮式装置10上，该轮式装置可由马达移动。该两个用于吸收流体的单元2优选地可释放地布置在所述轮式装置10上，例如通过诸如螺纹连接件(未示出)的适当固定装置。这两个用于发射电脉冲的单元3布置在能够旋转的轮式装置11上，该轮式装置可由马达移动。该两个用于发射电脉冲的单元3优选地可释放地布置在所述轮式装置11上，例如通过诸如螺纹连接件(未示出)的适当固定装置。

在图2中，一个用于吸收流体的单元2和一个用于发射电脉冲的单元3位于连接位置P，并且通过闭合连接件5a、5b而进行连接。它们因此形成图1所示的装置1。另一用于吸收流体的单元2和另一用于发射电脉冲的单元3位于连接位置P的外侧并且被断开连接。

如上所述，设置了可移动的清洁单元12，以便清洁设备9的部件。

图3是根据图1的本发明的装置1的实施方案的用于发射电脉冲的单元3的示意图。

在图3的实施方案中，用于发射电脉冲的单元3是实心体，在其中心具有空腔形式的处理空间7。用于发射电脉冲的单元3的顶面中的入口3a通过导管与处理空间7呈流体连接。在该实施方案中，流体连接件在其下部呈漏斗形，排放到处理空间7中。用于发射电脉冲的单元3的底面中的出口3b也通过导管与处理空间7呈流体连接。在该实施方案中，流体连接件在其从处理空间7延伸的上部呈漏斗形。

在用于发射电脉冲的单元3的两个侧面中，设置有盲孔形式的用于插入电极的开口13a、13b。这些开口在与处理空间7相邻的区域中逐渐变细，即越接近处理空间7则越小。与开口13a、13b相邻的处理空间7的侧面是平的，即不是弯曲的。

图4a是根据图1的本发明的装置(1)的实施方案的用于发射电脉冲的单元3的侧视图。

在图4a中，示出了用于发射电脉冲的单元3的侧面，其中设置有盲孔形式的开口13a。所述盲孔在与处理空间(7，此处未示出)相邻的区域中逐渐变细，即随着深度增加而变小。在开口13a的内表面中，优选地在内表面的中心，设置有狭缝14。

图4b是根据图1的本发明的装置(1)的实施方案的用于发射电脉冲的单元3的另一示意图。

与图3相比，用于发射电脉冲的单元3旋转90°。因此，在图4b中示出了处理空间7的不与开口13a、13b相邻的侧面。这些侧面是弯曲的。在此，它们在其整个高度上具有正弦形状。

Claims (15)

1.一种用于处理细胞的装置(1)，包括

用于吸收流体的单元(2)，

用于发射电脉冲的单元(3)，其中，所述用于吸收流体的单元(2)和所述用于发射电脉冲的单元(3)以及可选地另一用于发射电脉冲的单元经由管线(4a,4a’,4b,4b’)彼此连接以便形成回路，

其特征在于，设置有连接件(5a,5b)，所述连接件用于以可释放、卫生且无泄漏的方式连接布置在所述用于吸收流体的单元(2)以及可选地所述另一用于吸收流体的单元处的所述管线(4a,4b)与布置在所述用于发射电脉冲的单元(3)处的所述管线(4a’,4b’)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述用于发射电脉冲的单元(3)包括布置在一个电路中的两个或多个电极或板(6a,6b)，以及布置在所述电极或板(6a,6b)之间的处理空间(7)，使得所述发射的电脉冲和由此产生的电场能够穿透所述处理空间(7)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于发射电脉冲的单元(3)具有入口(3a)和出口(3b)，所述入口连接到形成于所述单元(3)的顶面中的所述管线中的一根管线(4b’)，所述出口连接到形成于所述单元(3)的底面中的所述管线中的另一管线(4a’)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于吸收流体的单元(2)具有入口(2a)和出口(2b)，所述入口连接到形成于所述单元(2)的顶面中的所述管线中的一根管线(4b)，所述出口连接到形成于所述单元(2)的底面中的所述管线中的另一管线(4a)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括输送单元(8)，诸如泵，所述输送单元用于通过由所述用于吸收流体的单元(2)、所述用于发射电脉冲的单元(3)和所述管线(4a,4a’,4b,4b’)形成的所述回路来输送所述流体。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述连接件(5a,5b)用于以可释放且无泄漏的方式连接布置在所述用于吸收流体的单元(2)处的所述管线(4a,4b)与布置在所述用于发射电脉冲的单元(3)处的所述管线(4a’,4b’)，所述连接件是快速联接器。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于发射电脉冲的单元(3)能够发射电场强度脉冲，使得在0.1ns至1000ns的时段内，在所述两个或多个电极(6a,6b)之间的电压增加到所述电场强度脉冲的目标电压的10％至90％，所述电场强度脉冲具有5ns至50000ns的脉冲持续时间，并且在达到所述目标电压时，所述电场强度脉冲具有0.5kV/cm至100kV/cm的电场强度。

8.一种用于处理细胞的设备(9)，所述设备用于进行靶向灭活、提取生物活性化合物和刺激细胞生长和/或细胞化合物，所述设备包括根据权利要求1至7中任一项所述的装置(1)和用于吸收流体的附加单元(2)，优选地2个至10个用于吸收流体的附加单元(2)，所述附加单元被布置成使得所述附加单元能够以可释放、卫生且无泄漏的方式与所述用于发射电脉冲的单元(3)和/或用于发射电脉冲的附加单元(3)，优选地一个附加单元(3)，依次连接。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述用于吸收流体的单元(2)可移动地布置，优选地布置在轮式装置(10)上，使得所述单元能够依次移动到连接位置(P)，在所述连接位置处，所述单元能够以可释放、卫生且无泄漏的方式与所述用于发射电脉冲的单元(3)或所述单元(3)中的一个单元连接。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述用于发射电脉冲的单元(3)可移动地布置，优选地布置在轮式装置(11)上，使得所述单元能够依次移动到连接位置(P)，在所述连接位置处，所述单元能够以可释放、卫生且无泄漏的方式与所述用于吸收流体的单元(2)中的一个单元连接。

11.根据权利要求8至20中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括清洁单元(12)，所述清洁单元用于清洁，优选地灭菌，所述用于发射电脉冲的单元(3)和/或所述用于吸收流体的单元(2)和/或所述管线(4a,4a’,4b,4b’)和/或所述连接件(5a,5b)。

12.一种用于处理细胞的方法，所述方法用于进行靶向灭活、提取生物活性化合物以及刺激细胞生长和/或细胞化合物，所述方法在根据权利要求1至7中任一项所述的装置(1)中或在根据权利要求8至11中任一项所述的设备(9)中进行，所述方法包括以下步骤

a)向用于发射电脉冲的单元(3)中的处理空间(7)施加电脉冲，

b)将细胞材料，优选地作为在导电液体中的悬浮液，从用于吸收流体的单元(2)引入到所述处理空间(7)中，其中，步骤b)优选地在步骤a)之前进行，

c)使所述细胞材料通过所述处理空间(7)，所述电脉冲穿透所述处理空间(7)并且将所述细胞材料输送回所述用于吸收流体的单元(2)或可选地另一用于吸收流体的单元中。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在已经执行步骤a)至步骤c)之后，所述用于吸收流体的单元(2)和所述用于发射电脉冲的单元(3)通过释放所述连接件(5a,5b)而彼此断开连接，所述用于吸收流体的单元(2)或所述用于发射电脉冲的单元(3)中的至少另一单元移动到连接位置(P)中，经由所述连接件(5a,5b)实现处于所述连接位置(P)的所述用于吸收流体的单元(2)和所述用于发射电脉冲的单元(3)的可释放、卫生且无泄漏的连接，并且重复步骤a)至步骤c)。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在已经执行步骤a)至步骤c)之后，所述用于发射电脉冲的单元(3)和/或所述管线(4a,4a’,4b,4b’)和/或所述连接件(5a,5b)被清洁，优选地被灭菌。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，用这样的电场强度脉冲施加电场，使得在0.1ns至1000ns的时段内，在所述两个电极(6a,6b)或板之间的电压增加到所述电场强度脉冲的目标电压的10％至90％，所述电场强度脉冲具有5ns至50000ns的脉冲持续时间，并且在达到所述目标电压时，所述电场强度脉冲具有0.5kV/cm至100kV/cm的电场强度。