CN119948142A - 能够以静态模式和动态模式操作的生物反应器及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本申请描述了生物反应器，该生物反应器包括设置在外壳上的气体可渗透膜，该气体可渗透膜至少部分地覆盖转移开口。该生物反应器还设置有混合元件和适于接纳传感器的端口，该传感器测量与在该生物反应器中实施的过程相关的参数值。该生物反应器包括在壁中的一个壁中的至少一个开口。该至少一个开口被气体可渗透膜覆盖。

Description

能够以静态模式和动态模式操作的生物反应器及其使用方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2022年9月15日提交的美国临时申请63/406,967号的权益，该美国临时申请以具体引用的方式并入本文。
背景技术
1.技术领域
本发明涉及能够以多种细胞培养模式和生物反应器取向操作以最大化和优化单个生物反应器容器内的细胞扩增、细胞保存和细胞处理的生物反应器。例如，本公开的生物反应器能够以其中不发生机械混合的静态模式和其中发生任何程度的机械混合的动态模式和/或交替的操作模式操作并且在每个细胞培养模式内在竖直取向、水平取向或成角度取向上操作。
2.相关技术
生物细胞在生物反应器内的扩增需要对许多不同过程参数进行关键控制。例如，随着细胞扩增，它们从周围介质吸收氧气并释放CO2。必须仔细地监测和调节介质内的氧气和CO2的浓度以确保细胞的存活力和最优扩增。通常监测和控制的其他处理参数包括pH值、温度和细胞密度。随着细胞群体的增加，为了帮助维持对各种处理参数的正确控制，通常通过将细胞顺序地转移到越来越大的生物反应器来培养细胞。例如，细胞种子培养物最初可通过在小烧瓶中培养来开始，将该小烧瓶在振动台上移动以保持细胞悬浮液均匀混合。一旦细胞密度达到预定值，则将细胞悬浮液转移到更大的台式生物反应器，在该台式生物反应器中，将悬浮液与附加介质混合。为了维持台式生物反应器内较大体积的细胞悬浮液的正确混合和氧合，台式生物反应器通常装配有用于机械混合的内部叶轮和用于将气体递送到隔室中的喷洒器。继而，一旦细胞密度增加至再次达到预定值，则可将细胞悬浮液转移到更大的生产生物反应器，以用附加的介质进一步扩增。
尽管将细胞群体顺序地转移和扩增到越来越大的生物反应器以实现期望的细胞生产的经过时间考验的方法是有效的，但该方法具有许多缺点。例如，在不同生物反应器之间转移细胞是耗时且劳动密集型的。此外，细胞悬浮液必须始终保持无菌，通常需要严格的验证要求。在不同生物反应器之间转移细胞悬浮液增加了污染的风险。此外，使用多个不同的生物反应器来扩增单细胞批次在多种不同类型、大小和/或设计的生物反应器的成本、操作、储存和维护方面是昂贵的。也存在其他缺点。
因此，本领域需要的是最小化上述一些或所有缺点的新型生物反应器和相关操作方法。
附图说明
现在将参考附图讨论本发明的各种实施方案。应当理解的是，这些附图仅描绘了本发明的典型实施方案，并且因此不应视为对其范围的限制。
图1为生物反应器的前透视图。
图2为图1所示的生物反应器的后透视图。
图3为图1所示的生物反应器的局部分解视图。
图4为其环绕侧壁被移除的图1所示的生物反应器的透视图。
图5为图1所示的生物反应器的子组件，示出了驱动轴和其上的混合元件。
图6为图5所示的驱动轴的终端与稳固支撑件接合的放大横截面视图。
图7为堆叠在搁架上(诸如培养箱内)的多个图1所示的生物反应器的透视图。
图8为图5所示的驱动轴的替代实施方案的透视图，其具有可在生物反应器中使用的自由浮动终端和替代喷洒器。
图9为图1所示的生物反应器的替代实施方案的局部分解透视图，其中第二转移开口形成在底端壁上并被第二气体可渗透膜覆盖。
图10为图5所示的驱动轴的替代实施方案的透视图，该驱动轴包括相邻的驱动轴部分，每个驱动轴部分具有螺旋构造。
图11为生物反应器系统的替代实施方案的左侧透视图。
图12为图11所示的生物反应器系统的右侧透视图。
图13为图11所示的生物反应器的底端壁的放大透视图。
图14为图11所示的生物反应器的顶端壁的放大透视图。
图15为图14所示的顶端壁的放大底部透视图。
图16为图11所示的加热器支架的顶部透视图。
图17为图16所示的加热器支架的底部透视图。
图18为图11所示的支撑外壳的替代实施方案的分解视图。
图19为生物反应器系统的另一替代实施方案的透视图。
图20为可与本文所公开的生物反应器一起使用的加热套的透视图。
图21为根据示例实施方案的生物反应器的透视图。
图22为图21的生物反应器的顶帽的底部的顶视图。
图23A描绘了根据示例实施方案的叶轮组件。
图23B为根据示例实施方案的叶轮安装轮毂的横截面视图。
图24A至图24B描绘了根据示例实施方案的生物反应器基部的顶视图和透视图。
图25A至图25B描绘了根据示例实施方案的生物反应器的透视图和生物反应器基部的顶视图。
图26描绘了根据示例实施方案的喷洒器。
图27描绘了根据示例实施方案的生物反应器基部。
图28A至图28C描绘了根据示例实施方案的传感器和端口组。
图29A至图29B描绘了根据示例实施方案的反应器舱盒的前视图和后视图。
图30为根据示例实施方案的生物反应器舱盒壁。
图31A至图31D描绘了根据示例实施方案的传感器组的前视图、后视图和横截面视图。
图32为根据示例实施方案的生物反应器的顶端壁。
图33A至图33E描绘了根据示例实施方案的一系列叶轮。
图34A至图34C描绘了根据示例实施方案的叶轮安装轮毂的透视图、横截面视图和局部顶视图。
图35A至图35B描绘了根据示例实施方案的叶轮组件的透视图和横截面视图。
图36描绘了根据示例实施方案的自体细胞治疗系统和过程流程，包括一个或多个双模式生物反应器或生物反应器舱盒。
具体实施方式
在详细描述本公开之前，应理解，本公开不限于具体例示的设备、系统、方法或过程参数，当然，所述设备、系统、方法或过程参数可改变。还应理解，本文所使用的术语仅用于描述本公开的具体示例性实施方案的目的，而并非旨在以任何方式限制本公开的范围。
与″包含″、″含有″或″特征在于″同义的术语″包括″是包含性的或开放性的，并且不排除另外的未列举的元件或方法步骤。
需要注意的是，在本说明书和所附权利要求书中，除非内容有明确规定，否则单数形式的″一″、″一个″和″该″包括复数指代。因此，例如，提及一个″端口″包括一个、两个或更多个端口。
如在说明书和所附权利要求书中所使用的，本文的方向性术语，诸如″顶部″、″底部″、″左″、″右″、″上″、″下″、″上部″、″下部″、″近侧″、″远侧″等仅用于指示相对的方向，而非旨在以其他方式限制本公开或权利要求书的范围。
在可能的情况下，在各附图中都使用了类似的附图标记。此外，元件和/或母元件的子元件的多个实例可以各自包含附加在元件号上的单独的字母。例如，具体元件″10″的两个实例可被标记为″10A″和″10B″。在所述情况下，可以使用不带有附加字母的元件标记(例如，″10″)来通常指代元件或这些元件中的任何一个元件的实例。包括附加字母的元件标记(例如，″10A″)可以用于指元件的特定实例或用于区分或强调元件的多种用途。此外，可使用带有附加字母的元件标记来指代元件的替代设计、结构、功能、具体实施和/或实施方案。例如，具体元件的两个替代示例性实施方案可被标记为″10A″和″10B″。在这种情况下，可使用不带有附加字母的元件标记(例如，″10″)来通常指代替代实施方案或这些替代实施方案中的任一个替代实施方案的所有实例。
可以通过描述联接、附接和/或结合在一起的多个部件来展示本发明的装置和系统的多个不同方面。如本文中使用的，术语″联接″、″附接″和/或″结合″用于指示两个部件之间的直接连接、或者在适当情况下通过介入部件或中间部件彼此进行间接连接。相比之下，当部件被称为是″直接联接″、″直接附接”和/或″直接结合″到另一部件上时，不存在介入元件。此外，如本文中使用的，术语″连接″、″连接的″等不一定暗示这两个或更多个元件之间为直接接触。
如本文所用，术语″气体可渗透膜″是允许气体穿过的层(例如，固体层或非流体层)。更具体地，″气体可渗透膜″可以是允许各种气体分子(包括氧气、二氧化碳和氮气)由于跨膜的压力、分压或浓度差异而穿过膜的膜。然而，膜的气体渗透率不允许气流或可见气泡穿过。在示例性实施方案中，膜在23摄氏度和1巴下的气体渗透率可在500mL/(m2*天)与25,000mL/(m2*天)之间的范围内，其中5,000mL/(m2*天)与10,000mL/(m2*天)是更优选的。气体渗透率也通常低于75,000mL/(m2*天)、100,000mL/(m2*天)、125,000mL/(m2*天)或150,000mL/(m2*天)。这些膜可渗透的气体包括例如O2、CO2和N2。可使用大约0.005英寸至0.007英寸厚的气体可渗透硅酮(例如，二甲基硅酮)膜，并且这些膜在美国专利号9,567,565中提及，该专利据此以具体引用的方式并入。示例气体可渗透膜包括系列中的那些，其可获自威尔逊沃尔夫公司(Wilson Wolf Corporation)，335thAve NW，Saint Paul，MN55112(参见例如P/N 85500S-CS和81100S)。气体可渗透膜和容纳有气体可渗透膜的装置的其他示例是可购自科伊实验室产品公司(Coy Lab Products)的气体可渗透板(参见目录号8602000)。这些板允许控制在培养箱中与细胞接触的O2水平。这些板的规格如下：25μm的聚合物薄膜，其允许在保留液体的同时较高的气体传输速率，O2渗透率大于9000cm3/M2，CO2渗透率大于7000cm3/M2。
如本文所用，术语″扩增的″和″扩增″是指细胞繁殖。例如，如果培养基中的细胞数量从1,000个细胞增加到4,000个细胞，则细胞将扩增四倍。假设培养基中100％的细胞都在繁殖并以相同的速率繁殖，则这种量的扩增将在两次细胞分裂后发生。在本文的许多实例中，术语″培养的″和″扩增的″可互换使用。
如本文所用，术语″活化″是指在足够的细胞表面部分连接以诱导可测量的形态、表型和/或功能改变之后的细胞状态。在T细胞的上下文中，此类活化可能是已经被充分刺激以诱导细胞增殖的T细胞的状态。T细胞的活化还可诱导细胞因子的产生和/或分泌，以及细胞表面分子(如受体或粘附分子)的表达的上调或下调、或某些分子的分泌的上调或下调以及调节或细胞溶解效应功能的性能。在其他细胞的上下文中，此术语可推断特定物理化学过程的上调或下调。
在一些实例中，刺激可包括由细胞表面部分的连接诱导的主要应答。例如，在受体的上下文中，这种刺激可能需要受体的连接和随后的信号传导事件。在一些实例中，T细胞的扩增例如可包括刺激这些T细胞。关于T细胞的刺激，这种刺激可以指在实施方案中随后诱导信号传导事件(如结合TCR/CD3复合物)的T细胞表面部分的连接。在一些实例中，刺激事件可活化细胞并上调或下调细胞表面分子(诸如受体或粘附分子)的表达，或上调或下调分子的分泌，诸如下调肿瘤生长因子β(TGF-β)或上调IL-2、IFN-γ等。在一些实例中，即使不存在直接信号传导事件，细胞表面部分的连接也可能导致细胞骨架结构的重组或细胞表面部分的聚结，每个细胞表面部分可用来增强、修饰或改变随后的细胞应答。
如本文所用，术语″刺激剂″是指与一个或多个细胞类型结合并诱导细胞应答的分子。试剂可结合靶细胞群体上存在的任何细胞表面部分，诸如受体、抗原决定簇或其他结合位点。试剂可以是蛋白质、肽、抗体及其抗体片段、融合蛋白、合成分子、有机分子(例如，小分子)等。在实施方案中，在T细胞刺激的上下文中，抗体用作这种试剂的原型示例。
用于本文阐述的方法的抗体可以是任何种类、类别或亚型的，只要此类抗体可以与感兴趣的靶标(例如，CD3、TCR或CD28)适当地反应。因此，用于本文阐述的方法的″抗体″包括：
(a)免疫球蛋白的各种类别或亚类中的任一者(例如，衍生自任何动物(例如，常规使用的动物中的任一者，例如，绵羊、兔子、山羊、小鼠、骆驼或蛋黄)的IgG、IgA、IgM、IgD或IgE)，
(b)单克隆或多克隆抗体，
(c)完整的抗体或单克隆或多克隆抗体片段，该片段是含有抗体结合区的那些片段，例如，不含Fc部分(例如，Fab、Fab′、F(ab′)2、scFv、VHH或其他单结构域抗体)的片段，即通过连接完整抗体中的重链组分的二硫键的还原裂解而获得的所谓的″半分子″片段。Fv可定义为含有轻链的可变区和重链的可变区并表达为两条链的片段。
(d)通过重组DNA或其他合成技术产生或修饰的抗体，其包括单克隆抗体、抗体片段、″人源化抗体″、嵌合抗体或合成制备或改变的抗体样结构。
还包括抗体的功能性衍生物或″等同物″，例如，单链抗体、CDR-移植的抗体等。单链抗体(SCA)可定义为含有轻链的可变区和重链的可变区并由合适的多肽接头连接成融合的单链分子的基因工程化分子。
如本文所用，″嵌合抗原受体″或″CAR″或″CARs″是指将抗原特异性移植到细胞(例如，T细胞，如原初T细胞、中枢记忆T细胞、效应记忆T细胞或其任何组合)的工程化受体。CAR也被称为人造T细胞受体、嵌合T细胞受体或嵌合免疫受体。在实施方案中，CAR包括一个或多个抗原特异性靶向结构域、胞外结构域、跨膜结构域、一个或多个共刺激结构域和细胞内信号传导结构域。在实施方案中，如果CAR靶向两种不同的抗原，则抗原特异性靶向结构域可以串联布置。在实施方案中，如果CAR靶向两种不同的抗原，则抗原特异性靶向结构域可以串联布置并通过接头序列分离。
CAR是将任意特异性移植到免疫细胞(例如，T细胞，如活化的T细胞)上的工程化受体。这些受体用于将单克隆抗体的特异性移植到免疫细胞上；其编码序列的转移通过逆转录病毒载体来促进。受体之所以称为嵌合体，是因为它们由不同来源的部分构成。CAR可以通过过继性细胞转移用作治疗癌症。将T细胞从患者中去除并进行修饰，以便它们表达对患者的特定癌症具有特异性的受体。将识别并杀死癌细胞的T细胞重新引入到患者体内。在实施方案中，源自患者以外的供体的T细胞的修饰可以用于治疗患者。
使用表达嵌合抗原受体的T细胞的过继转移，可以使CAR-修饰的T细胞工程化，以靶向任何与肿瘤相关的抗原。在收集患者的T细胞之后，使细胞基因工程化，以表达专门针对患者的肿瘤细胞上的抗原的CAR，然后再注入患者体内。
除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语的含义与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。虽然在本公开的实践中可以使用与本文所描述的类似或等效的多种方法和材料，但是本文中描述了优选的材料和方法。
可参考一个或多个示例性实施方案来展示本发明的装置、系统和方法的各个方面。如本文所用，术语″示例性″、″实施方案″和″示例性实施方案″意指″充当示例、实例或例示″，并且不一定应被解释为是必需的、或者与本文所公开的其他实施方案相比为优选的或有利的。
本发明涉及用于扩增悬浮液中存在的细胞的生物反应器，该悬浮液被分配到生物反应器中或在生物反应器内形成。在示例性实施方案中，细胞是用于细胞治疗的人细胞，诸如T细胞。生物反应器能够以静态模式和动态模式两者操作，在静态模式下，生物反应器的混合器是静止的和/或在特定生长阶段(例如，第一阶段、电穿孔后、或细胞更容易受损的其他阶段)不发生悬浮液的混合，在动态模式下，可使用最小的、连续的、基本上连续的、低的或高的混合(诸如每分钟转数(RPM)混合)来在第二生长阶段混合悬浮液。
本文所阐述的生物反应器可通过以各种RPM旋转混合元件来操作。所使用的RPM的数量通常会随着混合元件的类型/构造以及生物反应器中细胞的类型和条件而变化。这部分是因为一些细胞比其他细胞更耐受机械剪切。一般来讲，混合元件RPM(诸如叶轮)将通常从约40RPM至约1,500RPM变化(例如，约40RPM至约1,000RPM、约40RPM至约800RPM、约40RPM至约600RPM、约40RPM至约400RPM、约40RPM至约300RPM、约40RPM至约200RPM、约100RPM至约1,000RPM、约100RPM至约800RPM、约100RPM至约600RPM、约100RPM至约400RPM、约100RPM至约300RPM、约60RPM至约1,000RPM、约60RPM至约300RPM等)。对于更敏感的过程条件或当细胞类型或条件脆弱时(例如，在电穿孔后)，生物反应器和混合器可在小于40RPM或小于10RPM的较低RPM下以动态模式操作。
图1和图2中描绘了结合有本公开的特征的生物反应器10的一个实施方案。生物反应器10包括外壳12，该外壳具有顶端壁14、相对的底端壁16以及在它们之间延伸的环绕侧壁18。环绕侧壁18具有前面20、相对的后面22以及各自在顶端壁14与底端壁16之间延伸的相对的侧面24和26。
在所描绘的实施方案中，环绕侧壁18具有矩形或正方形横向横截面。然而，在其他实施方案中，环绕侧壁18可具有其他横向横截面构造，诸如圆形、椭圆形或多边形。更具体地，环绕侧壁18被描绘为包括前壁28、后壁30和相对的侧壁32和34，该前壁包括前面20，该后壁包括后面22，该相对的侧壁在前壁28与后壁30之间延伸。侧壁32和34分别包括侧面24和26。
转到图3，外壳12具有界定隔室38的内部表面36。为了便于正确操作，隔室38被专门设计得相对较小。例如，隔室38的体积通常为至少或小于50毫升、100毫升、250毫升、500毫升、1升、5升、10升、20升、30升、40升、50升、或在前述各项中的任两项之间的范围内。例如，隔室38通常具有在250毫升和50升之间的范围内的体积，其中1升与20升之间或1升与10升之间更常见。也可使用其他体积。在一个实施方案中，外壳12及其壁由气体和液体(诸如介质)不可渗透的材料制成。
此外，外壳12及其壁大体上是刚性的。例如，在一个示例性实施方案中，外壳12是足够刚性的，使得当隔室38充满液体(诸如水或介质)时，外壳不会弯曲、挠曲和/或膨胀。外壳12通常由诸如聚碳酸酯、聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯和聚丙烯酸的塑料制成，并且可通过诸如注射模制、挤出、吹塑模制、3d打印(增材制造)、旋转模制或它们的任何组合的模制过程来生产。由塑料形成外壳12还使得外壳相对便宜，使得其可在单次使用后被丢弃或回收。外壳12的刚性性质为生物反应器10提供了稳定性，并使其能够在其不同的操作模式期间自支撑以进行正确操作，如下文所讨论。然而，在替代实施方案中，外壳12可由在使用期间具有一定程度的弯曲、挠曲和/或膨胀但仍具有足够刚性以自支撑的材料形成。在其他替代实施方案中，如下文进一步所讨论，外壳12可包括由一个或多个聚合物薄膜片材制成的可塌缩袋，该可塌缩袋支撑在自支撑的可重复使用的支撑外壳内，例如可由与上文所讨论的外壳12相同的材料制成并具有与上文所讨论的外壳相同的特性。
还如图3所示，第一转移开口40形成在前壁28/前面20上并延伸穿过该前壁/前面，以便与隔室38连通。如下文所讨论，第一转移开口40用于使气体能够转移进入和离开隔室38，并且更具体地，能够转移进入和离开装纳在其中的悬浮液，特别是当生物反应器10以静态模式使用时。第一转移开口40需要足够大以促进所需的气体(特别是CO2和氧气)转移到隔室38内的细胞，以保持细胞健康和扩增。在一个实施方案中，前壁28/前面20具有带面积的外部表面42，该面积包括第一转移开口40穿过的面积。在一个示例性实施方案中，第一转移开口40的面积通常为外部表面42的面积的至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％、或在前述百分比中的任两个百分比之间的范围内。
回到图1，外壳12是细长的，其高度大于宽度。具体地，外壳12具有宽度W或直径以及在顶端壁14和底端壁16之间延伸的高度H。宽度W可在侧壁32与34之间延伸，即前壁28的宽度，或者在前壁28与后壁30之间延伸。高度和宽度W可根据针对隔室38的所选择的体积而显著变化。在一些常见的实施方案中，高度H为至少或小于0.2米、0.3米、0.4米、0.6米、0.8米、1米、或者为前述各项中的任两项之间的范围。在一些示例性实施方案中，最大或最小宽度W或直径通常为至少或大于2.5cm、5cm、7.5cm、10cm、15cm、20cm、30cm、40cm、50cm、或在前述各项中的任两项之间的范围内。在一个实施方案中，最大高度H是最大宽度W或直径的至少1.2倍、1.4倍、1.6倍、1.8倍、2倍、2.5倍、3倍、4倍、5倍、或在前述值中的任两个值之间的范围内。同样，根据预期应用也可使用其他尺寸。如下文进一步讨论的，这种细长构造还可帮助优化处于动态模式时的混合效率和喷洒效率。
参考图1和图3，生物反应器10还包括气体可渗透膜50，该气体可渗透膜设置在外壳12上，以便覆盖第一转移开口40的至少一部分。气体可渗透膜50允许气体(特别是氧气和CO2)穿过其转移。尽管不是必需的，但气体可渗透膜50通常是液体不可渗透的，使得液体不能泄漏穿过，并且更具体地，是细胞悬浮液中使用的介质不可渗透的。也就是说，虽然水蒸气能够渗透穿过气体可渗透膜50，但液体通常不能。例如，在一个示例性实施方案中，当隔室38充满液体(诸如介质或细胞悬浮液)时，在环境条件下，即没有外力施加到液体上时，液体将不会泄漏穿过气体可渗透膜50。由此，气体可渗透膜50通过防止污染物穿过其来帮助保持隔室38无菌。一般来讲，气体可渗透膜50需要是充分可渗透的，使得基于装纳在外壳12/隔室38中的悬浮液内的氧气与周围环境中的氧气之间的氧气浓度梯度，氧气可穿过气体可渗透膜50并进入悬浮液中以给细胞充氧。对于必须能够穿过气体可渗透膜50的CO2也是如此。因此，在一些实施方案中，气体可渗透膜50是扩散气体可渗透膜，其仅允许气体通过扩散进行被动气体交换而穿过其。也就是说，在一些实施方案中，气体可渗透膜50中不存在孔隙，并且气体只能通过跨气体可渗透膜50施加扩散梯度在分子水平上穿过该气体可渗透膜。
在示例性实施方案中，气体可渗透膜50的气体渗透率可在500mL/(m2*天)与25,000mL/(m2*天)之间的范围内，其中5,000mL/(m2*天)与10,000mL/(m2*天)是更优选的。气体渗透率也通常低于75,000mL/(m2*天)、100,000mL/(m2*天)、125,000mL/(m2*天)或150,000mL/(m2*天)。在一个示例性实施方案中，气体可渗透膜50包括气体可渗透硅酮、二甲基硅酮、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)、FEP或含氟聚合物的片材或薄膜。气体可渗透膜50的其他材料和特性的示例是先前关于″气体可渗透膜″的定义所讨论的那些。可购买并用作气体可渗透膜50的材料的一个具体示例是80M也可使用本领域已知的其他材料。在一些实施方案中，膜是单片材料。在一些实施方案中，气体可渗透膜可包含不一定有助于气体渗透率但确实提供物理强度或支撑结构的内支撑结构和材料。
气体可渗透膜50附接到外壳12，以便密封封闭第一转移开口40，使得液体不能穿过其。气体可渗透膜50可以多种不同方式附接到外壳12。例如，气体可渗透膜可通过焊接或粘合剂直接固定到外壳12。然而，由于材料之间的不相容性，将气体可渗透膜50直接连接到外壳12通常可能是困难的。因此，在示例性实施方案中，支撑框架可用于将气体可渗透膜50连接到外壳12。
具体地，气体可渗透膜50被示出为具有各自延伸到环绕周边边缘56的外侧面52和相对的内侧面54。支撑框架58具有前面60、相对的后面62和内部表面64，该内部表面环绕在前面60与后面62之间延伸的通路66。内部表面64具有形成于其上的环形凹部68，该环形凹部被构造成接纳气体可渗透膜50的周边边缘56，以便在它们之间形成不透液密封。例如，可根据支撑框架58和气体可渗透膜50的材料特性，通过粘合剂、压配合、焊接、卷曲或其他传统技术将气体可渗透膜50的周边边缘56密封在凹部68内。在其他实施方案中，支撑框架58可包括两个重叠层，其中气体可渗透膜50的周边边缘56被夹置并固定在这两个重叠层之间。支撑框架58通常由适于与外壳12附接的材料制成。例如，在示例性实施方案中，支撑框架58的后面62可诸如通过使用焊接、粘合剂、紧固件等固定到前壁28的外部表面42。焊接的优点在于其消除了粘合剂可能造成的污染，并且通常比紧固件密封效果更好。在其他实施方案中，支撑框架58可直接固定在第一转移开口40内。
在一个实施方案中，支撑框架58由与上文关于外壳12所讨论的材料相同的材料制成。在外壳12包括可塌缩袋的情况下(如先前所引用的)，气体可渗透膜50可固定到袋，以便覆盖穿过袋壁的开口。气体可渗透膜50可通过如下方式固定到袋：首先将气体可渗透膜50固定到支撑框架(如先前所讨论)，然后将支撑框架固定到可塌缩袋；或者直接焊接或以其他方式将气体可渗透膜50固定到袋。在一些实施方案中，支撑框架可包括超出周边边缘附接的间隙支撑结构，以促进膜的支撑和定位。支撑框架还可包括具有内支撑件的窗口，这些内支撑件促进膜的支撑和定位。
需要注意的是，气体可渗透膜50不用作喷洒器。也就是说，在一个示例性实施方案中，气体可渗透膜的渗透率不允许气泡穿过其。此外，气体可渗透膜50通常呈平板或片材的形式，其中内侧面54面向隔室38并与该隔室直接连通，而外侧面52面向隔室38外部的环境并与该隔室外部的环境直接连通。另外，气体可渗透膜50通常没有任何可递送喷洒气体的内部隔室，并且通常不与能够将喷洒气体递送到气体可渗透膜50的任何管状构件直接联接。另外，气体可渗透膜50通常呈单个连续的板或片材的形式，而不是重叠并联接在一起的两个或更多个单独的面板或片材。
本公开还包括用于在生物反应器10以静态模式或动态模式水平或竖直设置时将多个生物反应器10堆叠在彼此顶部的装置，使得在生物反应器之间形成间隙。例如，在图1和图2所示的一个实施方案中，多个第一安装部80形成在前壁28上，而多个间隔开的第二安装部82形成在后壁30上。安装部80和82被构造成使得对于多个相同的生物反应器10，第一生物反应器10的第一安装部80可与第二生物反应器10的第二安装部82接合，以便在生物反应器之间形成牢固接合，并在相邻生物反应器之间提供间隔。应当理解，安装部80和82可具有多种不同的构造。在所描绘的实施方案中，第一安装部80包括从前壁28向外突出的四个独立且间隔开的第一安装部80A-80D。在一个实施方案中，第一安装部80A-80D设置在前壁28的四个角部处或附近。每个第一安装部80A-80D包括主体84，该主体具有形成在其终端面处的凹部86。第二安装部82同样包括从后壁30向外突出的四个安装部82A-82D。第二安装部82A-82D可设置在后壁30的角部处或附近，但在任何情况下都定位成使得它们与相邻生物反应器10的第一安装件80A-80D对准。
每个第二安装部82A-82D在端部88处终止，该端部被构造成被接纳在第一安装部80A-80D的凹部86内。因此，如图7中所描绘的，在使用期间，如将在下文更详细讨论的，通过将第一安装部80A-80D与相邻生物反应器的第二安装部82A-82D联接，多个相同的生物反应器10A、10B和10C可在水平取向时堆叠在彼此顶部。在替代实施方案中，第一安装部80A-80D和第二安装部82A-82D可诸如通过使用一个或多个紧固件或闩锁而可释放地锁定在一起，以便进一步增加稳定性并防止不期望的分离。
安装部80与82之间的联接提供了多个生物反应器的牢固且稳定的组装，并且还提供了生物反应器之间的间隔，使得气体可自由地流过气体可渗透膜50。安装部80还为最下面的生物反应器10提供支架，以便支撑最下面的生物反应器10的外壳12离开安装部80所搁置的表面。同样，如下文所讨论的，该间隔使得气体能够自由地流过气体可渗透膜50。应当理解，安装部80和82可具有多种不同的构造。例如，安装部80和82可以颠倒。在其他实施方案中，安装部从前壁28或后壁30中的一者向外突出，而前壁28或后壁30中的另一者上的安装部可包括被构造成接纳其他安装部的凹部。在其他实施方案中，前壁28或后壁30中仅一者可能需要安装部，其中这些安装部被构造成与相邻阻挡件的外壳12牢固地接合而不与其他安装部接合。在其他实施方案中，不需要在外壳12上直接形成安装部。例如，可在相邻生物反应器10之间放置单独的且可移除的支架/安装部，以促进它们之间的牢固堆叠和间隔。在其他实施方案中，安装部80和82或如上文所讨论的其替代物也可定位在顶端壁14和/或底端壁16处，以使得当生物反应器10处于竖直取向时能够竖直堆叠生物反应器10。当气体可渗透膜被放置在生物反应器10的底端壁16上时，这可能尤其有用，如下文关于图9所讨论的。也可使用其他构造。
在所描绘的实施方案中，顶端壁14与环绕侧壁18分开形成并且被构造成安装在其上端处。参考图4，顶端壁14通常包括外部表面264和相对的内部表面265。顶端壁14安装在环绕侧壁18的上端处，使得内部表面265面向隔室38。更具体地，在一个示例性实施方案中，顶端壁14包括顶部面板266，该顶部面板具有外部表面264和相对的内部表面265，该外部表面和该内部表面各自延伸到周边边缘272。安装唇缘274从内部表面265向下突出，以便从周边边缘272略微嵌入并形成连续环。参考图1和图4，在组装期间，安装唇缘274滑入形成在环绕侧壁18的上端278处的开口276中，同时顶部面板266的内部表面265位于环绕侧壁18的上边缘277(参见图18)上。安装唇缘274密封到环绕侧壁18的内部表面，以便封闭开口276。密封接合可通过焊接、粘合剂、压配合连接、使用密封环或其他常规技术来实现。顶端壁14的上述构造简化了顶端壁14和环绕侧壁18两者的生产，并且提供了它们之间的容易接合。然而，应当理解，顶端壁14还可具有用于安装在环绕侧壁18的上端278处的多种其他构造。
端口105和106也被示出为形成在顶端壁14上并与腔室38连通。管108和110分别与端口105和106联接，这些管从顶端壁14朝向底端壁16突出。管108和110可与端口105和106结合使用，以将流体和/或组分递送到隔室38中和/或从隔室38中移除全部或一些悬浮液。在操作期间，端口105和106或者封闭或者与另外的管道联接。
转到图4和图5，生物反应器10还包括第一传感器94和间隔开的第二传感器96。传感器94和96安装在顶端壁14上并且朝向底端壁16向下突出到隔室38中。传感器94和96可各自包括其他常规生物反应器共用的传感器，诸如压力传感器、温度传感器、泡沫传感器、葡萄糖传感器、pH传感器、DO传感器、CO2传感器、密度传感器、细胞密度传感器等。尽管示出了两个传感器94和96，但在替代实施方案中，生物反应器1O可具有安装在外壳12(诸如顶端壁14)上并在隔室38中突出的至少2个、3个、4个或更多个传感器。例如，生物反应器10通常包括温度传感器、pH传感器、DO传感器和CO2传感器。还可添加其他传感器。如下文将更详细地讨论的，应当理解，传感器可具有多种不同的构造并且可被放置在外壳12上的多种不同的位置中。
生物反应器10还包括与隔室38连通的气体过滤器100。具体地，在一个示例性实施方案中，端口102形成在与隔室38连通的顶端壁14上。管104与端口102联接并延伸到气体过滤器100。如下文将更详细地讨论的，在以动态模式操作期间，气体被喷洒到隔室38中并穿过悬浮液。气体过滤器100充当单向阀，其使得气体能够离开隔室38，同时还防止污染物进入隔室38。具体地，在一个实施方案中，气体过滤器100是除菌过滤器，其孔径足够小以防止污染物穿过其但允许气体穿过其逸出。在所描绘的实施方案中，吊架112任选地安装到外壳12/顶端壁14并用于支撑管104/气体过滤器100，由此稳定气体过滤器100并防止管104扭结。吊架112包括从顶端壁14竖直直立的主棒113和从主棒113的自由端径向向外突出的U形支撑棒114。管104被接纳在由支撑棒114界定的狭槽内。吊架112被可移除地接纳在从顶端壁14向上突出的管状支架115内。也可使用其他形式的吊架，或者另选地，可消除吊架112。
如图1所示，还可在环绕侧壁18上形成与隔室38连通的多个任选的端口92。例如，端口92可邻近或朝向底端壁16形成在侧壁32和/或34上。端口92可用于与用于使流体或其他组分流入和/或流出隔室38的管联接，并且/或者可用于接纳不同类型的传感器，诸如上文关于传感器94和96所讨论的那些传感器。根据生物反应器10的取向和操作模式，可优选在顶端壁14以外的其他位置处具有端口92，使得相关管和/或传感器可根据生物反应器10的取向更有效地与隔室38内的悬浮液连通。端口92还可设置在环绕侧壁18的任何其他壁上。
继续参考图5，生物反应器10还包括混合元件，该混合元件被可移除地设置在隔室38内，用于在生物反应器处于动态模式时机械地混合隔室38内的悬浮液。具体地，如图5所示，驱动轴116设置为在第一端118与相对的第二端120之间延伸。驱动轴116从顶端壁14突出到隔室38中并朝向底端壁16。更具体地，在一个示例性实施方案中，驱动轴116的第一端118穿过顶端壁14并且通过动态密封件122可旋转地联接该到顶端壁。动态密封件122使得驱动轴116能够在其中旋转，同时防止外部污染物进入隔室38。第一端118的终端124突出到动态密封件122/顶端壁14的外部。驱动轴116的第一端118(更具体地，终端124)与通常为电动的驱动马达126联接。驱动马达126可诸如通过环绕驱动轴116的第一端118的任选的管状防护套筒128可移除地安装在外壳12上，并且更具体地，安装到顶端壁14。在使用期间，驱动马达126的驱动轴127可与驱动轴116的终端124可移除地联接，使得驱动马达126的激活促进驱动轴116的旋转。当驱动轴116不使用时，驱动马达126和/或防护套筒128可从外壳12移除，以便最小化生物反应器10的大小。为了便于生产，在一个示例性实施方案中，驱动轴116可包括穿过动态密封件122的上段129和设置在隔室38内的下段130。上段129和下段130可通过位于隔室38内的联接器131可移除地或永久地联接在一起。
在替代示例性实施方案中，驱动轴116可被修改为通过磁联接来旋转。例如，驱动轴116的下段130可被密封在隔室38内并在一端具有磁联接器。磁驱动器可设置在外壳12的外部并与磁联接器磁联接。继而，如本领域中已知的，外壳12外部的磁驱动器的激活促进驱动轴116/下段130在隔室38内的旋转。在该实施方案中，可消除动态密封件122，并且泄漏或污染的风险较低。
驱动轴116的第二端120朝向底端壁16延伸，并且在所描绘的实施方案中，能够可旋转地支撑在底端壁16上。例如，转到图6，底端壁16具有内部表面132和相对的外部表面134。任选的稳固支撑件136安装在内部表面132上。稳固支撑件136具有顶表面138，在该顶表面上形成有凹部140。驱动轴116的第二端120终止于终端142处，该终端可旋转地设置在凹部140内。更具体地，在一个示例性实施方案中，稳固支撑件136具有边界面144，该边界面界定凹部140。环形唇缘密封件146从边界面144径向向内突出，以便环绕驱动轴116的终端142并抵靠该终端形成不透液密封。也就是说，唇缘密封件146抵靠驱动轴116密封，以便防止隔室38内的悬浮液或至少其中的细胞进入凹部140并滞留在该凹部内。然而，稳固支撑件136仍允许驱动轴116相对于稳固支撑件136旋转。边界面144可呈弯曲凹穴的形式，驱动轴116的终端142直接支撑在该弯曲凹穴上。终端142还可终止于圆形尖端以帮助促进驱动轴116在边界面144上的平滑旋转。
在示例性实施方案中，喷洒器可被结合到稳固支撑件136中以将气泡递送到隔室38中。例如，稳固支撑件136还具有至少部分地界定腔体150的内部表面148。在一个实施方案中，稳固支撑件136可焊接或以其他方式固定到底端壁16的内部表面132，使得腔体150界定在底端壁16的内部表面132与稳固支撑件136的内部表面148之间。另选地，稳固支撑件136还可形成有跨稳固支撑件136的基部延伸的底壁，使得腔体150被界定在内部表面132与底壁之间。多个间隔开的气体开口151在稳固支撑件136的顶表面138与内部表面148之间延伸。气体管线152与底端壁16上的端口153联接，以便与腔体150连通。气体管线152与气体源联接。在操作期间，气体从气体源通过气体管线152递送到腔体150中。然后，气体通过气体开口151流出，以便以气泡的形式进入隔室38内的悬浮液。气泡向上流过悬浮液，并且气体随后通过气体过滤器100离开隔室38(参见图5)，如先前所讨论的。在替代实施方案中，如下文所讨论，也可使用其他形式的气体喷洒器。例如，喷洒器不需要结合到稳固支撑件中。相反，喷洒器可与稳固支撑件136分开且分离。
返回到图5，多个间隔开的混合元件154安装在驱动轴116上。在所描绘的实施方案中，示出了设置在驱动轴116上的三个单独的混合元件154。在替代实施方案中，应当理解，驱动轴116可设置有至少一个、两个、三个、四个或更多个单独的混合元件154。混合元件154可包括叶轮、桨叶、翅片、突出部、或当由驱动轴116/驱动马达126移动时促进隔室38内的悬浮液混合的其他结构。
在操作期间，生物反应器10最初能够以水平取向设置并在第一时间段内以静态模式操作，而无需混合。一旦细胞达到期望的密度、状态或满足某个其他预定条件，生物反应器10可旋转至竖直取向并以动态模式操作，其中混合发生第二时间段、细胞生长的第一个第二阶段或细胞处理的其他阶段。在替代示例性实施方案中，生物反应器10还能够以动态模式操作，其中驱动轴116和混合元件154旋转，同时生物反应器10处于水平取向并且在第一时间段、细胞生长的第一阶段或细胞处理的其他阶段期间。
更具体地，在一个示例性实施方案中的使用期间，通过将细胞、培养基、营养物和其他期望的组分分配到隔室38中(诸如通过端口105和/或106)来将悬浮液设置在隔室38内。所有或一些组分可在隔室38外部组合，然后分配到其中，或者可将组分单独分配到隔室38中，以在其中形成悬浮液。如图7所示，在隔室38内形成悬浮液之前或之后，生物反应器10(示出为生物反应器10A)被定位在温度和压力受控环境内(诸如培养箱160内)。生物反应器10以水平取向放置，使得第一转移开口40/气体可渗透膜50(参见图3)面朝下。更具体地，如图3中所描绘，隔室38具有中心纵向轴线162，该中心纵向轴线在中心延伸穿过隔室38，以便穿过顶端壁14和底端壁16。当处于水平取向时，生物反应器10被设置成使得前壁28现在是底表面，并且轴线162被取向成处于+/-30度、20度、15度、10度或5度之间的范围内的任何角度。″任何角度″还包括轴线162水平地设置。也就是说，当水平取向用于生物反应器10在静态模式或动态模式下的操作时，轴线162通常水平地设置。然而，如果轴线162相对于水平面略微成角度，则生物反应器10也可在静态模式或动态模式下操作。生物反应器10还可在静态模式下操作，无需混合或无需驱动轴116/混合元件154的旋转/致动，而生物反应器10处于竖直取向并且装备有定位在底端壁16处的气体可渗透膜(如图9所示)。同样，当处于竖直取向时，可利用静态模式操作，并通过气体可渗透膜172和生物反应器内容物的气相进行强制气体交换。
将生物反应器10以水平取向放置，其中第一转移开口40/气体可渗透膜50面朝下以在静态模式期间操作，有助于使接触气体可渗透膜50的细胞悬浮液的量最大化，使得更准确地控制悬浮液内的气体含量。另外，在第一转移开口40/气体可渗透膜50面朝下的情况下，悬浮液内的细胞在重力作用下沉降，以便直接抵靠气体可渗透膜50搁置或邻近该气体可渗透膜设置，由此有助于确保向细胞的正确气体转移。此外，由于当生物反应器包括气体可渗透膜50时，混合元件154和喷洒器在静态模式期间通常不操作，因此无需考虑静态模式操作期间的最佳混合效率或最佳喷洒效率。
如先前讨论的和图7中描绘的，多个生物反应器10A-10C可同时定位在培养箱160(或其他温度和压力受控环境)内以优化细胞生产。为了优化培养箱160、选定的培养箱或多个培养箱内的空间的使用，生物反应器10A-10C可通过使用安装部80和82在处于水平取向时竖直地堆叠在彼此顶部，如先前所讨论的。例如，生物反应器10A-10C被示出为堆叠在培养箱160内，其中每个生物反应器10A-10C具有相同的构造。多个生物反应器10A-10C中的每个生物反应器具有相同或基本上相同的水平取向，并且彼此竖直地间隔开以使得气体能够自由地流过气体可渗透膜50。根据生物反应器10的大小和培养箱160的大小，生物反应器可以堆叠至少2个、3个、4个、5个、6个或8个的高度，同时至少2个、4个、8个、12个、16个或24个生物反应器10可在水平取向上装纳在培养箱160(或其他温度和压力受控环境)内。如先前所讨论的，生物反应器10还可在处于竖直取向时竖直堆叠在培养箱160或其他温度和压力受控环境内。基于各种传感器读数，可通过调整培养箱160(或其他温度和受控环境)内的温度和气体组成、浓度和/或压力来选择性地控制每个生物反应器10内的温度和气体组成、浓度和/或压力。例如，如先前所提及的，通过控制培养箱160内的悬浮液与环境之间的氧气浓度梯度，氧气可通过气体扩散穿过气体可渗透膜50到达悬浮液内的细胞。同样地，用培养箱160控制悬浮液与环境之间的CO2浓度梯度可用于帮助控制悬浮液的pH。
在细胞扩增期间，当生物反应器10处于静态模式时，通常不存在细胞悬浮液的混合或干扰。例如，通常不激活驱动马达176来促进混合元件154的移动。此外，生物反应器10通常不会因倾斜、摇动或转动而移动，也不会因将液体或气体注射到隔室38而干扰其中的细胞。另外，由于气体转移穿过气体可渗透膜50，因此通常不需要将气体喷洒到隔室38中。在一些实施方案中，可使气体流过生物反应器内容物的气相而不是液体，以促进气体交换而不扰动液体。细胞在生物反应器10中以静态模式扩增第一时间段，该第一时间段通常为至少3小时、6小时、12小时、18小时、24小时、36小时、48小时、72小时、120小时、或在前述各项中的任两项之间的范围内。然而，在一些情况下，通过激活、致动或旋转驱动马达176、驱动轴116和/或混合元件154或通过晃动、摇动、倾斜或以其他方式扰动生物反应器10，在生物反应器10以动态模式操作的情况下促进细胞的一些间歇性扰动(即，瞬时移动)对于细胞的生长可能是有益的。当生物反应器10在培养箱160内以动态模式操作时，可通过生物反应器10的短持续时间的倾斜、摇动或转动、混合元件154在生物反应器10内的移动、气体或液体注射到隔室38中或其他技术来实现细胞的扰动。例如，细胞的扰动(诸如通过使用上述过程中的一个过程)可发生小于15分钟、10分钟、5分钟、3分钟、2分钟、1分钟、0.5分钟或0.1分钟的扰动期，随后是至少0.5小时、1小时、12小时、24小时或48小时的停滞期，其中没有施加力来扰动悬浮液/细胞，例如生物反应器以静态模式操作。当生物反应器10在培养箱160内以交替的静态模式和动态模式在水平取向上(图7中所示)、在竖直取向上(图9中所示)或在其他成角度取向上操作时，扰动期和停滞期可重复多次或连续。
使细胞/悬浮液经受静态模式(其中在第一时间段内通常不混合或扰动细胞悬浮液)可用于帮助促进细胞的治疗或治疗后恢复。例如，在一些应用中，可能需要用慢病毒处理细胞。慢病毒可将大量的病毒互补DNA整合到宿主细胞的DNA中，并且可有效地感染非分裂细胞，因此它们是最有效的基因递送方法之一。在一些情况下，慢病毒转导、转染、应用、整合或浸润到细胞中如果以静态模式完成(其中不发生混合或扰动)可能更有效。
在其他应用中，在将悬浮液放置到生物反应器10的隔室38内之前或之后，可对细胞/悬浮液进行电穿孔。电穿孔是一种微生物学技术，其中向细胞施加电场以便增加细胞膜的渗透率，从而允许将化学物质、药物、电极阵列或DNA被引入细胞中。电穿孔破坏细胞膜，然后通常需要直接用适当的O2和CO2进行静态恢复，以维持存活力。在电穿孔后立即剧烈搅拌细胞可能导致存活力丧失。由此，如果在电穿孔后最初在静态模式下处理，则细胞的恢复可能得到改进。
一旦预定时间段已过去或者检测到细胞已达到预定义状态或密度或者已满足某个其他预定义条件，则生物反应器10能够以动态模式或恒定动态模式操作。例如，一旦细胞达到预定义密度，则必须向隔室38中添加附加的培养基以使细胞能够持续扩增。然而，随着隔室38内悬浮液体积的增加，悬浮液的体积最终达到仅通过气体可渗透膜50的气体转移不足以维持细胞存活力的点。当生物反应器10以动态模式操作时，可将气体喷洒到隔室38中，同时细胞在该隔室中混合，从而增加气体向细胞的转移。当以动态模式操作时，生物反应器可放置在竖直或水平位置。
在示例性实施方案中，当处于动态模式时，生物反应器10处于竖直取向，用于在细胞密度达到预定阈值后加速细胞生长。为了移动到竖直取向，如图3中所描绘，将水平生物反应器10移动大约90度，使得底端壁16现在为底表面并且第一转移开口40/气体可渗透膜50侧向突出。更具体地，生物反应器10可被取向成使得中心轴线162相对于竖直方向以在+/-30度、20度、15度、10度或5度之间的范围内的任何角度取向。″任何角度″还包括轴线162竖直地设置。也就是说，当以动态模式(或静态模式)在竖直取向上操作时，轴线162通常竖直地设置。然而，如果轴线162相对于竖直面略微成角度，则生物反应器10也能够以动态模式操作。还应当理解，如上所述，当移动到竖直取向时，生物反应器10能够以静态模式操作，并且当处于水平取向和竖直取向两者时，该生物反应器可在静态模式与动态模式之间周期性地移动。
一旦生物反应器10以动态模式操作，则可通过激活驱动马达126以旋转驱动轴116并由此移动悬浮液内的混合元件154来发起悬浮液的机械混合。在其他示例性实施方案中，可使用其他类型的混合元件，并且可使用其他混合技术(诸如倾斜、摇动或转动生物反应器10或者将气体或液体注射到隔室38中)来混合悬浮液。此外，可在动态模式期间诸如通过稳固支撑件136或单独的喷洒器将气体喷洒到隔室38的下端中。通常在生物反应器10以动态模式(在竖直取向或水平取向上)操作之前、期间或之后将附加的培养基和/或营养物添加到隔室38中。
生物反应器10具体地被构造成宽度W小于高度H，如先前关于图1所讨论的，以便帮助优化静态模式和动态模式下以及水平取向和竖直取向上的性能。例如，当处于水平取向时具有相对于宽度W较大的高度H能够使气体可渗透膜50与悬浮液接触的表面积最大化，同时使气体可渗透膜50上方的悬浮液高度最小化，从而优化穿过气体可渗透膜50到达细胞的气体转移。以这种方式，当反应器处于静态模式和水平取向时，气体交换和细胞扩增可最大化或优化。继而，当处于竖直取向和动态模式时具有相对于宽度W较大的高度H保持悬浮液更靠近驱动轴116/混合元件154，这有助于在不同水平的液体体积下优化隔室38内的机械混合效率和喷洒效率两者。
当在竖直取向和水平取向两者上以动态模式操作时，生物反应器10可保持在培养箱160(或其他温度和压力受控环境)内，以帮助控制温度和其他环境条件。然而，更常见的是，当以动态模式操作且操作条件单独控制时，生物反应器10被移出培养箱160。例如，参考图1和图20，加热套420可设置在外壳12周围，以当生物反应器10在培养箱160外部以动态模式操作时控制隔室38内的悬浮液的温度。在一个示例性实施方案中，加热套420可包括绝缘衬垫422，该绝缘衬垫可围绕外壳12缠绕成环并且通过环绕衬垫422的外部的条带424保持在期望构造。电加热带426或其他加热元件设置在衬垫422内或其内部表面上，用于控制隔室38内的悬浮液的温度。如下文所讨论，其他类型的加热套或加热机构也可用于控制隔室38内的悬浮液的温度。生物反应器10与加热套420组合以形成生物反应器系统。
在生物反应器10处于动态模式的情况下，细胞在隔室38中扩增第二时间段，该第二时间段通常为至少1天、2天、7天、14天、21天、60天、或在前述各项中的任两项之间的范围内。在一个示例性实施方案中，上述喷洒和混合可在生物反应器10处于竖直取向的情况下在第二时间段期间连续操作。一旦预定时间段已过去或者检测到隔室38内的细胞已达到预定义状态或密度或者已满足某个其他预定义条件，则可将悬浮液、培养基和/或细胞转移出隔室38以供后续使用或进一步处理，诸如在更大的生物反应器中进一步培养。
一旦悬浮液或其期望部分已从隔室38移除，则外壳12及其与悬浮液接触的其他部件可作为一次性物品丢弃。相比之下，元件诸如驱动马达126、防护套筒128和传感器的不直接接触悬浮液的零件可被移除并重复使用而无需任何灭菌。在示例性使用方法中，在静态模式和/或动态模式下，生物反应器10能够以批量处理的方式操作，其中在处理期间悬浮液保持在隔室38内。在替代实施方案中，在静态模式和/或动态模式下，管道可在隔室38外部联接到生物反应器10以形成循环回路，使得生物反应器10可使用灌注过程来操作。当生物反应器10与灌注装置、过程或模式一起使用或在灌注装置、过程或模式中使用时，细胞扩增可在生物反应器10内发生延长的时间段，例如至少2天、5天、14天、21天、30天或60天。
在上述过程中，生物反应器10以静态模式和动态模式两者顺序地使用。然而，在一些情况下，生物反应器10可仅以静态模式或动态模式中的一种模式或动态模式使用和/或以任一模式在交替的竖直取向和水平取向上使用。也就是说，在生物反应器10仅以静态模式或动态模式操作之后，可从生物反应器10中移除细胞，其中生物反应器10可以任一模式在水平取向或竖直取向上取向。此外，当生物反应器10在竖直取向或水平取向上和以动态模式操作时，生物反应器10可设置在培养箱(或其他温度和压力受控环境)的内部或外部，或可在它们之间顺序地移动。通常在培养箱外部操作生物反应器10时实施喷洒。然而，根据培养箱内的条件，当在培养箱中以动态模式操作生物反应器10时，可能需要或可能不需要喷洒。
应当理解，生物反应器10可具有多种替代组分，其可与其他组分和实施方案混合和匹配。例如，如图8中所描绘的，根据诸如外壳12的大小、正在处理的悬浮液的量以及混合元件的构造等因素，在一些实施方案中，可消除稳固支撑件136。在该实施方案中，驱动轴116的终端142可在与底端壁16间隔开的距离处自由地悬挂在隔室38内。此外，多种不同类型的喷洒器中的一种或多种喷洒器可设置在底端壁16上，以用于将气体喷洒到隔室38中。喷洒器可包括多孔熔块喷洒器166或圆顶喷洒器168，它们都安装在底端壁16上并突出到隔室38中。另选地，喷洒器可包括薄膜喷洒器。薄膜喷洒器与端壁16齐平，因此它们不会阻碍隔室38内的流体流动或细胞或微生物流动。在美国专利号8,603,805、9，005,971、9，259,692、9，475,012、9,682,353、10,328,404和9，643，133、10，350,554、10,843，141以及美国专利公布号2021/0069654中公开了可在本公开中使用的各种类型的圆顶喷洒器和薄膜喷洒器的示例，这些专利以具体引用的方式并入本文。也可使用其他常规喷洒器。在另一替代实施方案中，单独的喷洒器166和/或168中的一者或多者可具有结合到其中的稳固支撑件136，如图6所示，或者可独立于稳固支撑件136使用。
转到图9，在另一示例性实施方案中，底端壁16可形成有延伸穿过其的第二转移开口170，该第二转移开口至少部分地被气体可渗透膜172覆盖。气体可渗透膜172可具有与先前关于气体可渗透膜50所讨论的相同的特性和组成。具有与先前所讨论的支撑框架58相同的构造、特性和替代方案的支撑框架174可任选地用于将气体可渗透膜172固定在第二转移开口170内或者固定到底端壁16的外部表面，用于密封封闭第二转移开口170，同时仍允许气体穿过气体可渗透膜172。另选地，气体可渗透膜172可直接固定到底端壁16，而无需使用支撑框架174。在其他替代实施方案中，还可形成延伸穿过侧壁32和/或侧壁34的第二转移开口。这些开口同样可在使用或不使用支撑框架的情况下由对应的气体可渗透膜覆盖，以便密封封闭转移开口，同时仍允许气体穿过气体可渗透膜。这些具有气体可渗透膜的附加转移开口可用于在将气体转移至悬浮液中补充气体可渗透膜50。在一些实施方案中，仅底端壁16具有安装在其上的气体可渗透膜，而前壁86不具有气体可渗透膜且不具有转移开口，并且由与侧壁32、34完全相同的材料制成。图1、图8和图9的替代示例性实施方案中所示的生物反应器10(包括外壳12、驱动轴116及其混合元件154)可各自以动态模式和静态模式、在水平取向和竖直取向两者上、以及在培养箱或其他温度和压力受控环境的内部和外部使用。
驱动轴116和混合元件154可具有多种不同的构造。例如，图10示出了与驱动马达126联接的驱动轴180。驱动轴180包括具有螺旋构造的第一驱动轴部分182和具有螺旋构造的第二驱动轴部分184。第二驱动轴部分184侧向于第一驱动轴部分182设置并且沿着第一驱动轴部分182的长度延伸。驱动轴部分182和184沿它们的长度间隔开并缠绕以形成DNA螺旋构造。驱动轴部分182和184的第一端通过支撑件186A连接在一起，而驱动轴部分182和184的第二端通过支撑件186B连接在一起。上轴部分187从支撑件186A突出，穿过顶端壁14，并与驱动马达126联接。支撑件186B可自由悬挂或可具有从其突出并连接到稳固支撑件136的下轴部分190。驱动轴部分182和184是足够刚性的，使得如果在扭转下围绕其纵向轴线扭转超过至少45度、90度或180度的角度，则它们将随着塑性变形而变形。混合元件188以叶轮的形式在驱动轴部分182和184之间延伸。混合元件188还可具有当通过驱动轴180旋转时将促进细胞悬浮液的混合的其他构造。任选地，间隔开的撑架192还可在驱动轴部分182与184之间延伸，以帮助维持它们之间的稳定性。
将驱动轴180设计为包括具有螺旋构造的驱动轴部分182和184有助于匹配生物反应器10与使用在混合过程期间扭转成螺旋构造的相邻驱动线路的较大尺寸的生物反应器之间的混合特性。美国专利号10,669,515中公开了此类较大规模生物反应器的示例。然而，与其中驱动线路是柔性线路的较大生物反应器相比，驱动轴部分182和184是刚性构件。因此，尽管不是必需的，但当细胞悬浮液移动到更大大小的生物反应器时，驱动轴180的使用可帮助维持细胞悬浮液的均匀混合。然而，在替代示例性实施方案中，驱动部分182和184可由柔性管线形成。也就是说，生物反应器10和本文所公开的其他生物反应器可被修改以结合有如2020年6月2日发布的美国专利10,669,515号所公开的混合组件，该专利以具体引用的方式并入本文。结合有驱动轴180和混合元件188的生物反应器10还能够以动态模式和静态模式、在水平取向和竖直取向两者上、以及在培养箱或其他温度和压力受控环境的内部和外部使用。
图11和图12中描绘了结合有本公开的特征的生物反应器系统198的另一示例性实施方案。一般来讲，生物反应器系统198包括可移除地安置在加热器支架202上的生物反应器200。生物反应器200与生物反应器10之间的相似元件由相似的附图标记标识。生物反应器200包括外壳12A，该外壳具有与外壳12相同的壁、面、表面和隔室，因此外壳12与12A之间的相同元件由相同的附图标记标识。另外，先前关于外壳12讨论的公开内容、替代方案和用途也适用于外壳12A。例如，外壳12A包括前壁28、后壁30以及各自在上端278与相对的下端279之间延伸的侧壁32和34。上端278终止于顶端壁14，而下端279终止于底端壁16(参见图13)。在该实施方案中，除顶端壁14之外的所有壁被示出为透明的或半透明的，但也可形成为不透明的。外壳12A界定隔室38。第一转移开口40延伸穿过前壁28以便与隔室38连通。气体可渗透膜50在使用或不使用支撑框架58(见图3)的情况下固定到前壁28，以便覆盖和密封第一转移开口40。再次，气体可渗透膜50和相对于外壳12安装在前壁28上的所有现有公开内容也适用于外壳12A。
转到图13，外壳12A的底端壁16具有内部表面204和相对的外部表面206。在所描绘的实施方案中，底端壁16被示出为与环绕侧壁18一体形成。例如，底端壁16和环绕侧壁18可被模制为一个整体件。然而，在替代实施方案中，如下文所讨论，底端壁16可与环绕侧壁18分开形成，并且两个元件随后连接在一起。如下文还将更详细讨论的，一对点传感器220A和220B被示出为固定在内部表面204上以便面向外部表面206。内部表面204向内和向下倾斜至排出端口208。管状第一杆210设置在底端壁16的外部表面206上，并侧向突出，以便延伸超过侧壁32。第一杆210界定与排出端口208连通的通道212。入口端口214也形成在内部表面204上并与隔室38连通。管状第二杆216设置在底端壁16的外部表面206上并且侧向突出，以便也延伸超过侧壁32。第二杆216界定与入口端口214连通的通道218。杆210和216可平行对准地突出。
喷洒器222也设置在底端壁16的内部表面204上。尽管不要求，但在该实施方案中，喷洒器222是圆环形并且环绕从内部表面204向上突出的引导杆223。管状第三杆224设置在底端壁16的外部表面206上，并且与杆210和216相对地侧向突出，以便也延伸超过侧壁34。第三杆224界定与喷洒器222连通的通道226。由此，穿过第三杆224的气体将穿过喷洒器222并以气泡形式进入腔室38。管状第四杆228设置在底端壁16的外部表面206上并沿着底壁16的长度延伸。第四杆228界定通道230，该通道不与隔室38连通，但通过开口232与环境连通。如下文将更详细地讨论的，通道230被构造为接纳温度传感器并且可平行于第三杆224突出。在所描绘的实施方案中，杆210、216、224和228与底端壁16一体地形成，以便与底端壁16形成单个整体件，而不是单独地连接到该底端壁。例如，杆210、216、224和228可与底端壁16一体模制。在替代实施方案中，杆210、216、224和228中的一者或多者可单独地连接到底端壁16。
如图11和图12中所描绘，管234与第一杆210联接，并可用于从隔室38排出、取样或以其他方式移除全部或部分细胞悬浮液。管236与第二杆216联接并且可用于将培养基、营养物、细胞悬浮液和/或其组分递送到隔室38中。管238与第三杆224联接并且可用于将气体递送至喷洒器222。
转到图14和图15，顶端壁14再次被构造用于安装到环绕侧壁18的上端278，如先前所讨论的。顶端壁14包括外部表面264和相对的内部表面265，并且更具体地包括顶部面板266和从其突出的安装唇缘274，如先前所讨论的。端口240、242和244穿过顶端壁14并与隔室38连通。端口240、242和244中的一者或多者可任选地接纳传感器，诸如先前所讨论的传感器94或96。当不使用时，端口240、242和/或244可各自由塞子246密封。两个间隔开的任选的管状支架115从顶端壁14的外部表面264向上突出，该两个间隔开的任选的管状支架各自被构造为接纳吊架112(参见图11)，如先前所讨论的。在顶端壁14上还形成有第一对端口105A和106A以及第二对端口105B和106B以从中穿过。端口105和106提供通往隔室36的任选入口，用于递送和/或移除细胞悬浮液或其组分。端口105和106中的每一者可包括从顶端壁14的外部表面264向上突出的上杆250和从顶端壁14的内部表面265向下突出的下杆252。杆250和252使得能够容易地与管联接。例如，管可与每个杆250联接以延伸到隔室38外部，而单独的管可与每个杆252联接并延伸到隔室38中。然而，杆250和252是任选的，并且可使用其他机构将管联接到端口105和106。
延伸穿过顶端壁14的端口102可与管104和气体过滤器100(参见图11)联接，如先前所讨论，以使得气体能够从隔室38逸出。动态密封件122居中地形成在顶端壁14上，该动态密封件具有延伸穿过其的驱动轴116的至少一部分。如先前讨论的和图5中描绘的，驱动轴116的上端与驱动马达126联接。驱动轴116的下端突出到隔室38中并具有设置在其中的混合元件158。在使用期间，驱动马达126促进驱动轴116的旋转，该驱动轴在隔室36内移动混合元件158以用于混合细胞悬浮液。如先前关于生物反应器10所讨论的，其他类型的混合系统(诸如磁混合系统)可用在生物反应器200上。
返回到图14和图15，一对间隔开的管卡扣件256A和256B安装在顶端壁14上以便突出超过侧壁32，而一对间隔开的管卡扣件258A和258B安装在顶端壁14上以便突出超过侧壁34。每个管卡扣件包括C形或J形狭槽或钩260，该C形或J形狭槽或钩被构造成可移除地接纳并保持管，诸如图11所示的管234和236。因此，管卡扣件可用于组织、支撑和/或拉直与生物反应器200一起使用的管。管卡扣件还可放置在其他位置并且具有其他形状，包括开口矩形、开口椭圆形、以及类似的周围结构。
转到图16和图17，加热器支架202包括主体280，该主体具有顶壁282、相对的底壁284和在它们之间延伸的周边壁286。多个间隔开的支撑腿289从主体280的底壁284向下突出，加热器支架202搁置在该多个支撑腿上。凹穴288凹入顶壁282中，以便至少部分地被周边壁286环绕。如下文所讨论，凹穴288被构造成接纳外壳12A的下端。底壁284具有内部表面285，该内部表面形成凹穴288的底板。如图11所示，一个或多个加热元件291设置在主体280内。更具体地，一个或多个加热元件291通常在凹穴288下方的底壁284内侧向延伸，但也可延伸到周边壁286中。一个或多个加热元件291通常是电加热元件，其可通过形成在主体280上的电插座293(参见图12)供电。控制器295可用于调节一个或多个加热元件291的操作(例如，接通和关断以及控制其温度)。控制器295可被设置成与加热器支架202间隔开，并通过有线或无线通信与该加热器支架电连通。另选地，控制器295可直接安装在主体280上。主体280或至少其界定凹穴288的部分通常由金属制成。然而，也可使用有效传热的其他材料。
加热器支架202的周边壁286包括前壁290、后壁292以及在它们之间延伸的一对相对的侧壁294和296，该对相对的侧壁各自部分地界定凹穴288。如图11和图16所示，第一狭槽298和间隔开的第二狭槽300穿过侧壁294，以便与凹穴288连通。狭槽298和300通常是线性的并且平行对准地延伸穿过顶壁282并且朝向底壁284向下突出。第一凹部302和第二凹部304凹入到底壁284的内部表面285中并且分别与第一狭槽298和第二狭槽300相交。狭槽298和300也可以是线性的并且从侧壁294朝向侧壁296平行对准地延伸。
转到图12和图16，第三狭槽306穿过侧壁296以便与凹穴288连通。第三狭槽306是线性的并且延伸穿过顶壁282并朝向底壁284向下突出。第三凹部308凹入底壁284的内部表面285中并与第三狭槽306相交。第三狭槽306是线性的并且从侧壁296朝向侧壁294延伸。第四凹部310也凹入底壁284的内部表面285中。然而，第四凹部310不与狭槽相交。相反，第四凹部310与开口312连通，该开口穿过侧壁296并被侧壁296完全环绕。第四凹部310也是线性的并且可平行于第三凹部308延伸。
凹穴288被构造成接纳外壳12A/生物反应器200的下端279，使得外壳12A/生物反应器200被牢固地支撑在竖直取向上，如图11和图12所示。具体地，参考图11、图13和图16，当期望将外壳12A/生物反应器200以竖直取向放置时(诸如在动态模式下使用时)，外壳12A/生物反应器200的下端279下降到凹穴288中，使得外壳12A的第一杆210、第二杆216和第三杆224(其中每个杆通常具有联接到其的管)分别向下穿过加热器支架202的第一狭槽298、第二狭槽300和第三狭槽306并从其突出。继而，当外壳12A的下端279搁置在内部表面285上时，外壳12A的第一杆210、第二杆216、第三杆224和第四杆228分别被接纳在加热器支架202的第一凹部302、第二凹部304、第三凹部308和第四凹部310内。也就是说，在一个示例性实施方案中，加热器支架202的内部表面285具有与底端壁16的外部表面206互补的轮廓，使得在它们之间形成相对紧密的公差配合。这种互补配合有助于外壳12A/生物反应器200在加热器支架202上的稳定性，并且有助于加热器支架202和外壳12A/生物反应器200之间的热传递，如下文所讨论的。此外，各种杆、狭槽和凹部之间的对准有助于促进外壳12A/生物反应器200容易且正确地插入到凹穴288中。还应当理解，生物反应器200在安装在加热器支架202上时能够以静态模式操作。
在第四杆228被接纳在第四凹部310内的情况下，第四杆228内的通道230与穿过侧壁296并进入第四凹部310中的开口312对准。通过这种对准，温度传感器316可穿过开口312并进入第四杆228的通道230。温度传感器316检测加热器支架202和/或隔室38内的细胞悬浮液的温度。由温度传感器316检测的温度可用于控制加热器支架202的操作，即升高或降低其温度，使得细胞悬浮液保持在期望的温度。温度传感器316可与控制器295电联接以促进温度的自动调整。另选地，从温度传感器316接收的数据可用于促进控制器295的手动调整。在一个示例型实施方案中，温度传感器316可以是电阻温度检测器(RTD)。然而，也可使用其他类型的温度传感器。
通过使用第四杆228内的温度传感器316，可获得隔室38内的细胞悬浮液的温度的准确测量，而不需要温度传感器316直接接触细胞悬浮液。由此，污染细胞悬浮液的风险较小，并且温度传感器316可重复使用而无需任何清洁或灭菌。此外，在一些实施方案中，在第四杆228内使用温度传感器316可消除将温度传感器向下穿过顶端壁14放置到隔室38中的需要。也就是说，向下穿过顶端壁14的端口240、242和244的传感器(诸如传感器94和96)不需要是温度传感器，从而为其他传感器留出空间或者使得能够删除端口240、242和244中的一者以便简化生产。在其他实施方案中，在使用向下穿过顶端壁14并进入隔室38中的温度传感器的情况下，可消除第四杆228、第四凹部310和温度传感器316。
在替代实施方案中，可调整加热支架上的各种狭槽和凹部的布置。例如，所有三个狭槽298、300和306以及开口312可形成在侧壁294和296中的任一者上，而不是在侧壁294上具有狭槽298和300以及在侧壁296上具有狭槽306和开口312。在其他实施方案中，狭槽298、300和306以及开口312的任何组合可形成在侧壁294和296上。应当理解，当狭槽298、300和306以及开口312移动到不同的侧壁294和296时，对应的凹部302、304、308和310也移动，以便与其对应地对准。类似地，杆210、216、224和228的定位将被修改以与加热器支架202上的狭槽和凹部的布置的变化一致。在其他实施方案中，外壳12A的第一杆210、第二杆216和/或第三杆224以及具有对应的狭槽的对应的第一凹部302、第二凹部304和/或第三凹部308中的任一者或组合可通过使对应的入口管、出口管和/或喷洒管向下穿过顶端壁14并进入隔室38中来消除。
参考图13、图14和图17，在本公开的一个实施方案中，光学传感器系统可用于检测细胞培养物内的O2、pH和/或CO2。光学传感器系统通常包括与控制器322和物理化学反应点传感器220A或其他适当的传感器电联接的发射器/检测器320A。点传感器220A安装在外壳12A的内部表面上，使得它将与隔室38内的细胞悬浮液接触。在所描绘的实施方案中，点传感器220A安装在底端壁16的内部表面上。然而，在其他实施方案中，点传感器220A也可安装在侧壁18的内部表面上。发射器/检测器320A定位在外壳12A的外部，但与点传感器220A相邻并对准。在所描绘的实施方案中，孔324A延伸穿过加热器支架202的底壁284以便与凹穴288连通。孔324A和点传感器220A被定位成使得当发射器/检测器320A固定在孔324A内时，发射器/检测器320A的前表面326被设置成与点传感器220A相邻并与其竖直对准。当与控制器322结合使用时，发射器/检测器320A被构造为发射光穿过前面326并发射到点传感器220A上。例如，发射器/检测器320A可包括用于发射光的LED。继而，点传感器220A响应于光刺激和由发射器/检测器320A检测到的细胞悬浮液内的条件而发出荧光。然后将检测到的信息传递到控制器322，根据所使用的光学传感器系统，控制器可确定细胞悬浮液内的pH、O2或CO2。此类光学传感器系统可购自德国的PreSen精密感测股份有限公司(PreSensPrecision Sensing GmbH)。
当需要时，一个、两个或三个单独的点传感器可安装在外壳12A的内部表面上，并且可各自与对应的发射器/检测器一起使用，该发射器/检测器与控制器322电联接。单独的点传感器和发射器/检测器中的每一者可用于测量pH、O2或CO2中的单独一者。例如，图16和图17示出了发射器/检测器320A和320B的使用，其与设置在外壳12A上的单独的点传感器220A和220B一起操作，并且各自测量pH、O2或CO2中不同的一者。通过使用点传感器220，可消除先前描述的用于向下突出穿过顶端壁14并进入隔室38中的先前传感器，诸如将用于测量pH、O2或CO2的传感器94和96。这有助于简化外壳12A的设计和生产。此外，相对便宜的点传感器220可在单次使用后丢弃，而不接触细胞悬浮液的发射器/检测器320和控制器322可重复使用而不需要清洁或灭菌。
生物反应器200能够以与先前讨论的生物反应器10基本上相同的方式使用。例如，与加热器支架202分离的初始生物反应器200能够以水平取向定位在培养箱160内(参见图7)，以便以静态模式操作。用于以静态模式操作生物反应器10的所有先前讨论、方法和替代方案也适用于以静态模式操作生物反应器200。因此，此类先前公开内容针对生物反应器200被结合在内，但不再重复。尽管生物反应器200未示出设置在外壳12A上的第一安装部80和第二安装部82，但相同的安装部80和82以及与其一起讨论的替代方案也可用在外壳12A上，以促进当处于水平取向时生物反应器200在培养箱160内的堆叠。然而，安装部80和82定位在外壳12A的下端279处可能需要朝向上端278向上调整，以便当处于竖直取向/动态模式时能够将下端279插入到加热器支架202的凹穴288内。另选地，安装部80和82可被放置在相同的位置处，但在插入凹穴288内之前被移除。此外，在不实施堆叠的情况下，不需要安装部80和82。
一旦预定时间段已过去或者检测到细胞已达到预定义状态或密度或者已满足某个其他预定义条件，则生物反应器200可在培养箱160的内部或外部在竖直取向或水平取向上以动态模式操作。在示例性实施方案中，生物反应器200在竖直取向上以动态模式操作。同样，关于以动态模式(竖直取向或水平取向)移动和操作生物反应器10的所有先前讨论、方法和替代方案也适用于生物反应器200。因此，此类先前公开内容针对生物反应器200被结合在内，但不再重复。然而，与使用如图20中所描绘的加热套420相比，在替代使用方法中，生物反应器200的下端279可装配在加热器支架202的凹穴288内。然后可使用加热器支架202来控制隔室38内的细胞悬浮液的温度。此外，如上文所讨论，温度传感器316和所讨论的使用点传感器220的光学传感器系统(图13)可任选地用于监测隔室38内的细胞悬浮液的温度、pH、O2和/或CO2。
图18中描绘了外壳12B，其可用作生物反应器200中外壳12A的替代物。外壳12A与12B之间的相似元件由相似参考字符标识。外壳12B与外壳12A相同，不同的是外壳12B包括底端壁16A，该底端壁现在与侧壁18分开形成并且被设计成随后在组装期间附接到侧壁18。具体地，外壳12B包括在上端278与下端279之间延伸的侧壁18。上端278具有形成于其上的开口330，该开口被上边缘277环绕。上边缘277与顶端壁14接合，如先前所讨论的。
下端279现在具有形成于其上的开口332，该开口被下边缘333环绕。下边缘333/下端279以与上边缘277/上端278与顶端壁14接合基本上相同的方式与底端壁16A接合。例如，底端壁16A包括底部面板334。底部面板334包括内部表面204和外部表面206，该内部表面和该外部表面具有与先前讨论的生物反应器200的底端壁16相同的构造、相同的部件和相同的替代方案。内部表面204和外部表面206各自延伸到周边边缘336。安装唇缘338从内部表面204向上突出，以便从周边边缘336略微嵌入并形成连续环。在组装期间，安装唇缘338滑入形成在侧壁18的下端279处的开口332中，同时底部面板334的内部表面204位于环绕侧壁18的下边缘333上。安装唇缘338密封到环绕侧壁18的内部表面，以便封闭开口332。密封接合可通过焊接、粘合剂、压配合连接、使用密封环或其他常规技术来实现。底端壁16的上述构造简化了底端壁16A和环绕侧壁18两者的生产，并且提供了它们之间的容易接合。然而，应当理解，底端壁16A还可具有用于安装在环绕侧壁18的下端279处的多种其他构造。
图19中描绘了结合有本公开的特征的生物反应器系统350的另一示例性实施方案。生物反应器系统350与生物反应器系统198之间的相似元件由相似的附图标记标识。一般来讲，生物反应器系统350包括与先前所讨论的加热器支架202可移除地联接的生物反应器352。生物反应器352包括袋组件354，该袋组件被支撑在支撑外壳356内并且任选地与底板358一起操作。
袋组件354包括柔性可塌缩袋360，该柔性可塌缩袋具有从上端364延伸到相对的下端366的环绕侧壁362。上端364终止于顶端壁368处，而下端366终止于底端壁370处。袋36还具有界定隔室374的内部表面372。隔室374被构造成保持流体。袋360可形成为使得隔室374可具有如先前关于生物反应器10所讨论的任何替代体积。类似地，袋360可具有与先前关于生物反应器10所讨论的相同的替代尺寸，例如，高度与宽度/直径比。袋360由一个或多个柔性的、水不可渗透的聚合物薄膜(诸如低密度聚乙烯或FEP)片材组成。聚合物薄膜的厚度可为至少或小于0.02mm、0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.5mm、1mm、2mm、3mm、或在前述厚度中的任两个厚度之间的范围内。还可使用其他厚度。薄膜具有足够柔性，可将其卷成管而没有塑性变形，并且可在至少90°、180°、270°或360°的角度上折叠而没有塑性变形。
该薄膜可由单层材料组成或可包括两个或更多个层，这些层密封在一起或分离以形成双层壁容器。在层密封在一起的情况下，材料可包括层压或挤出材料。层压材料包括两个或更多个单独形成的层，这些层随后通过粘合剂固定在一起。可用于本发明中的挤出材料的一个示例为购自赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)的Thermo ScientificCX3-9薄膜。Thermo Scientific CX3-9薄膜为在cGMP设施中生产的三层、9密耳的流延薄膜。外层为与超低密度聚乙烯产品接触层共挤出的聚酯弹性体。可用于本发明中的挤出材料的另一个实例为同样购自赛默飞世尔科技的ThermoScientific CX5-14流延薄膜。Thermo Scientific CX5-14流延薄膜包括聚酯弹性体外层、超低密度聚乙烯接触层和设置在它们之间的EVOH阻挡层。
材料可被批准用于与活细胞直接接触并能够使溶液维持无菌。在这种实施方案中，材料还可诸如通过电离辐射灭菌。可在不同情形中使用的材料的实例公开在2000年7月4日发布的美国专利6,083，587号和2003年4月24日公开的美国专利公布US2003-0077466A1号中，该美国专利和美国专利公布在此以具体引用的方式并入。
在一个实施方案中，袋360可包括二维枕头式袋。在另一实施方案中，袋360可由按长度切割的聚合材料的连续管状挤出物形成。可将各端缝合封闭，或可在开放式端上方密封面板以形成三维袋。三维袋不仅具有环形侧壁，而且具有二维顶端壁和二维底端壁。三维容器可包括多个离散面板，通常是三个或更多个，并且更通常是四到六个。每个面板大体上相同且包括容器的侧壁、顶端壁和底端壁的一部分。将每个面板的对应周边边缘缝合在一起。通常使用所属领域中已知的方法(如热能、RF能、声能或其他密封能量)来形成缝隙。
在另选实施方案中，面板可以多种不同图案形式形成。关于制造三维袋的一个方法的进一步公开在2002年9月19日公开的美国专利公布US2002-0131654A1号中得以公开，该美国专利公布的全文以具体引用的方式并入本文中。
任选地，许多与先前讨论的设置在生物反应器200的顶端壁14上的元件相同的元件设置在顶端壁368上。具体地，穿过顶端壁368并与隔室374连通的任选的端口240和242设置在顶端壁368上。端口240和242中的一者或多者可任选地接纳传感器，诸如先前所讨论的传感器94和96。当不使用时，端口240和/或242可由塞子246密封(参见图14)。在顶端壁368上还形成有第一对端口105A和106A以及第二对端口105B和106B以从中穿过。端口105和106提供通往隔室374的任选入口，用于将细胞悬浮液或其组分递送到隔室374和/或将细胞悬浮液或其组分从该隔室移除。端口105和106可与延伸到隔室374外部的管和突出到隔室374中的管联接。端口102延伸穿过顶端壁368，可与管104和气体过滤器100(参见图11)联接，如先前所讨论的。动态密封件122居中地形成在顶端壁368上，该动态密封件具有延伸穿过其的驱动轴116的至少一部分。如先前讨论的和图5中描绘的，驱动轴116的上端与驱动马达126联接。驱动轴116的下端突出到隔室374中并具有设置在其中的混合元件158。在使用期间，驱动马达126促进驱动轴116的旋转，该驱动轴在隔室374内移动混合元件158以用于在其中混合细胞悬浮液。如先前关于生物反应器10所讨论的，其他类型的混合系统(诸如磁混合系统)可用在生物反应器352上。
管234和236联接到底端壁370上并从该底端壁延伸，这些管可再次任选地用于将细胞悬浮液或其组分递送到隔室374中和/或将细胞悬浮液或其组分从该隔室中移除。管238还从底端壁370延伸并且可与设置在隔室374内的喷洒器222(参见图13)联接。管238用于将气体递送至喷洒器222。管234、236和238中的每一者可联接到安装在底端壁370上并与隔室374连通的端口。
环绕侧壁362可包括前壁376、相对的后壁378以及在它们之间延伸的相对的侧壁380和382。第一转移开口40延伸穿过环绕侧壁362/前壁376以便与隔室374连通。以与先前所讨论的生物反应器10相同的方式，在使用或不使用支撑框架58(参见图3)的情况下，将气体可渗透膜50固定至环绕侧壁362/前壁376，以便覆盖和密封第一转移开口40。同样，气体可渗透膜50和相对于外壳12安装在前壁28上的所有现有公开内容也适用于袋组件354。在替代实施方案中，袋360可由气体可渗透膜形成，如本文所讨论的，以便消除形成第一转移开口40或在其上安装气体可渗透膜50的需要。
支撑外壳356包括支撑壁386，该支撑壁环绕腔室387并且在上端388与相对的下端390之间延伸。上端388具有形成于其上的开口392，该开口与腔室387连通并且被顶部唇缘394环绕。下端390具有形成于其上的开口396，该开口与腔室387连通并且被底部唇缘398环绕。任选地，管卡扣件256和258固定到顶部唇缘394。另外，间隔开的管状支架115可任选地固定到顶部唇缘394，每个管状支架被构造成接纳吊架112(参见图11)，如先前所讨论的。
腔室387的大小和构造被设定成在其中接纳并支撑袋组件354。与转移开口40和/或气体可渗透膜50大小相当的进入开口400侧向延伸穿过支撑壁386。具体地，进入开口400的大小和位置被设定成在支撑壁386上，使得当袋组件354被接纳在腔室387内时，气体可渗透膜50与进入开口400对准并且可通过该进入开口呼吸。为了帮助支撑袋组件354/气体可渗透膜50，使得其不会过度凸出或突出到进入开口400的外部，同时仍允许气体可渗透膜50呼吸，支撑结构402可形成为延伸跨过进入开口400，直接支撑气体可渗透膜50。支撑结构402可包括多个细长棒，该多个细长棒侧向地、竖直地或以一角度延伸穿过进入开口400。多个棒可间隔开或部分间隔开，例如，它们可在间隔开的位置处相交或互连。在一个示例性实施方案中，支撑结构402可呈网格结构的形式。作为结合有支撑结构402的替代方案，进入开口400可形成为多个间隔开的进入开口400，每个进入开口与气体可渗透膜50连通。在该实施方案中，多个进入开口400之间的支撑壁386的剩余部分将为气体可渗透膜50提供支撑。然而，在任何设计中，进入开口需要足够大以使得气体可渗透膜50能够正常呼吸。
底板358可用于帮助将袋组件354支撑在支撑外壳356的腔室387内。底板358可永久地固定到支撑外壳356的下端390或可移除地固定到下端390，以便部分地覆盖开口396。在其他实施方案中，底板358不需要连接到下端390，而是可简单地与开口396对准。在其他实施方案中，可消除底板358。底板358具有顶表面404和相对的底表面。任选地，开口408A和408B可延伸穿过底板358，以便与设置在加热器支架202上的发射器/检测器320A和320B对准。在该实施方案中，点传感器220A和220B(参见图13)可安装在袋360的底端壁370的内部表面372上，用于与发射器/检测器320A和320B一起使用，如先前所讨论的。狭槽410和412也延伸穿过底板358，这些狭槽与加热器支架202上的凹部302和304对准并允许袋组件354的管234和236穿过。同样，狭槽414穿过底板358，与加热器支架202的凹部308(参见图16)对准，以允许袋组件354的管238穿过。最后，狭槽416穿过底板358，与加热器支架202的凹部310(参见图16)对准，以当温度传感器316被接纳在凹部310内时允许温度传感器316与袋组件354之间的连通。
生物反应器系统350能够以与先前关于生物反应器200和生物反应器10所讨论基本上相同的方式以静态模式和动态模式两者操作，并且以这两种模式在水平取向、竖直取向或成角度取向上操作。唯一的区别在于，在这两种操作方法期间，袋组件354保持在支撑外壳356内。例如，最初将具有接纳在支撑外壳356内(但与加热器支架202分离)的袋组件354的生物反应器352定位在培养箱160内(参见图6)，以便以静态模式(在水平取向、竖直取向或成角度取向上)操作。在示例性实施方案中，当处于静态模式(无混合)时，生物反应器系统350是水平取向的，其中膜50面朝下，而当处于动态模式(有混合)，生物反应器系统是竖直取向的，其中喷洒器(未示出)正在操作。用于以静态模式操作生物反应器10的所有先前讨论、方法和替代方案也适用于以静态模式操作生物反应器352。因此，此类先前公开内容针对生物反应器352被结合在内，但不再重复。尽管生物反应器352未示出设置在支撑外壳356上的第一安装部80和第二安装部82，但相同的安装部80和82以及与其一起讨论的替代方案可用在外壳356上，以促进例如当处于水平取向时生物反应器352在培养箱160内的堆叠。然而，支架80和82定位在支撑外壳356的下端390处可能需要朝向上端388向上调整，以便当移动到竖直取向时(诸如当以动态模式操作时)能够将下端390插入到加热器支架202的凹穴288内。另选地，安装部80和82可被放置在相同的位置处，但在插入凹穴288内之前被移除。此外，在不实施堆叠的情况下，不需要安装部80和82。
在静态模式细胞扩增的初始阶段之后，一旦预定时间段已过去或者检测到细胞已达到预定义状态或密度或者已满足某个其他预定义条件，则生物反应器352可切换到动态模式并以动态模式操作。同样，关于将生物反应器10和200移动到动态模式的所有先前讨论、方法和替代方案也适用于生物反应器352。因此，此类先前公开内容针对生物反应器352被结合在内，但不再重复。
同样需要注意的是，生物反应器系统198和350及其生物反应器以及本文所公开的其他生物反应器中的每个生物反应器可在温度和压力受控环境(诸如培养箱160)的内部或外部在竖直取向和水平取向两者上操作，可在温度和压力受控环境(诸如培养箱160)的内部或外部以静态模式或动态模式操作，可在处于竖直取向和水平取向两者时以静态模式操作，可在处于竖直取向和水平取向两者时以动态模式操作，并且可在处于竖直取向和水平取向两者时在静态模式和动态模式之间周期性地切换。
图21是根据示例实施方案并且结合有本公开的特征的生物反应器510的透视图。图21中描绘的生物反应器510类似于图1至图3中描绘的生物反应器10并且容纳有许多相同的特征和部件。然而，图21的生物反应器510不具有设置在外壳12上或第一转移开口40处(图1至图3中所示)的气体可渗透膜50。生物反应器510包括外壳512，该外壳具有顶端壁514、相对的底端壁516以及在它们之间延伸的环绕侧壁518。外壳512可由透明材料制成，以允许对生物反应器510内的内容物和部件进行视觉检查。环绕侧壁518具有包括前面的前壁520、包括后面的相对的后壁522、以及各自在顶端壁514与底端壁516之间延伸的相对的侧壁524和526。侧壁524和526还包括侧面。在所描绘的实施方案中，环绕侧壁518具有矩形或正方形横向横截面。然而，在其他实施方案中，环绕侧壁518可具有其他横向横截面构造，诸如圆形、椭圆形或多边形。在示例实施方案中，外壳512具有立方体形状。外壳512的每个角部的曲率可由具有曲率半径或以防止生物组分和细胞在反应器510的角部中积聚的方式成角度的尖锐或圆形边缘制成。外壳512的每个角部的曲率也可以不同，以形成防错特征，从而确保生物反应器510的正确取向。
外壳512具有界定隔室538的内部表面536。隔室538的体积可为至少或小于50毫升、100毫升、250毫升、500毫升、1升、5升、10升、20升、30升、40升、50升、或在前述各项中的任两项之间的范围内。例如，隔室538通常具有在250毫升和50升之间的范围内的体积，其中1升与20升之间或1升与10升之间更常见。也可使用其他体积。在一个实施方案中，外壳512及其壁由气体和液体不可渗透的材料(诸如聚合材料和/或生物相容性材料)制成。在其他示例中，隔室可具有大于50升的体积。
此外，外壳512及其壁514、516大体上是刚性的。例如，在一个示例性实施方案中，外壳512是足够刚性的，使得当隔室538充满液体(诸如水或细胞介质)时，外壳不会弯曲、挠曲和/或膨胀。外壳512通常由诸如聚碳酸酯、聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯和聚丙烯酸的塑料制成，并且可由生物相容性材料制成并可通过诸如注射模制、挤出、吹塑模制、3D打印(增材制造)、旋转模制或它们的任何组合的模制过程来生产。由塑料形成外壳512还使得外壳相对便宜，使得其可在单次使用后被丢弃或回收。外壳512的刚性性质为生物反应器510提供了稳定性，并使其能够在其不同的操作模式期间自支撑以进行正确操作，如下文所讨论。然而，在替代实施方案中，外壳512可由在使用期间具有一定程度的弯曲、挠曲和/或膨胀但仍具有足够刚性以自支撑的材料形成。在其他替代实施方案中，如下文进一步所讨论，外壳512可包括由一个或多个聚合物薄膜片材制成的可塌缩袋，该可塌缩袋支撑在自支撑的可重复使用的支撑外壳内，例如可由与上文所讨论的外壳512相同的材料制成并具有与上文所讨论的外壳相同的特性。
外壳512可以是细长的并且具有比外壳宽度更长的高度。具体地，外壳512具有宽度(例如，W)或直径以及在顶端壁514与底端壁516之间延伸的高度(例如，H)。宽度可在侧壁524与526之间延伸，即前壁520的宽度，或者在前壁520与后壁522之间延伸。高度和宽度可根据针对隔室538的所选择的体积而显著变化。在一些常见的实施方案中，高度为至少或小于0.2米、0.3米、0.4米、0.6米、0.8米、1米、或者为前述各项中的任两项之间的范围。在一些示例性实施方案中，最大或最小宽度或直径通常为至少或大于2.5cm、5cm、7.5cm、10cm、15cm、20cm、30cm、40cm、50cm、或在前述各项中的任两项之间的范围内。在一个实施方案中，最大高度H是最大宽度或直径的至少1.2倍、1.4倍、1.6倍、1.8倍、2倍、2.5倍、3倍、4倍、5倍、或在前述值中的任两个值之间的范围内。同样，根据预期应用也可使用其他尺寸。如下文进一步讨论的，当生物反应器510以动态模式操作时，这种细长构造还可帮助优化混合效率和喷洒效率。
在示例实施方案中，外壳512具有大约以下尺寸：3.0英寸宽、3.25英寸深和13.7英寸高，并且隔室538具有大约1升的体积。在另一示例实施方案中，外壳512具有大约以下尺寸：4.8英寸宽、5英寸深和21.25英寸高，并且隔室538具有大约5升的体积。
如图21中所描绘，顶端壁514是帽，其可与侧壁518作为整体件一起形成或分开形成。顶端壁514可固定地或可移除地安装在生物反应器510外壳512的上端处。顶端壁514具有若干特征，包括：居中或偏置的螺纹轴承端口530，该螺纹轴承端口可接纳叶轮组件550的顶端540；和多种顶部端口560，这些顶部端口促进与传感器580A、浸料管和/或传感器组合580B、管道580C、流体转移系统580A-580C、保护性传感器护套580A-580C、顶部喷洒器或气体重叠组件(例如，图25所示的气体重叠组件733)或其他部件端口560的无菌连接。传感器护套可以是不锈钢棒、塑料、聚合物、刚性或柔性的，并且可用于保护传感器或将传感器与生物反应器510的内容物隔离，但也允许传感器通过开口与生物反应器510的内容物连通。顶端壁514与生物反应器510外壳512的上端密封接合。例如，顶端壁514可通过焊接、粘合剂、压配合连接、使用密封环或用于将两个零件密封在一起并机械地对接的其他常规技术来密封和/或连接到生物反应器510外壳512的顶端。间隔开的任选的管状支架515从顶端壁514的外部表面向上突出，这些间隔开的任选的管状支架各自被构造成接纳吊架112(图11所示)，如先前所讨论的。
图21中描绘的生物反应器510还包括生物反应器基部590，该生物反应器基部与侧壁518作为整体件一起形成或分开形成。基部590可固定地或可移除地安装在生物反应器510外壳512的下端处。基部590包含若干特征，包括：喷洒器端口592和喷洒器594，用于促进气体转移到隔室538中；多种底部端口596，包括用于促进流体转移的管端口596、排出端口596和/或采样端口596；传感器580D(例如，压力传感器、温度传感器、泡沫传感器、葡萄糖传感器、pH传感器、DO传感器、CO2传感器、密度传感器、细胞密度传感器、电导率传感器、点传感器等)，用于测量流体和过程参数；和支腿599(例如，圆柱形支腿)，其在基部590的底部处提供间隙。在示例实施方案中，传感器580D是定位或固定到生物反应器基部590的侧壁的点传感器。点传感器580D也可定位或固定到生物反应器基部590的底壁。喷洒器端口592和喷洒器594可定位在基部590的表面处并居中，或者在基部590的表面处从中心偏移或从叶轮组件550下方偏移。在美国专利号8,603,805、9,005,971、9,259,692、9,475,012、9,682,353、10,328,404、9,643,133、10,350,554、10,843,141以及美国专利公布号2021/0069654中公开了可在本公开中使用的各种类型的圆顶喷洒器和薄膜喷洒器的示例，这些专利以具体引用的方式全文并入本文。也可使用其他常规喷洒器。基部590与生物反应器510外壳512的下端密封接合。例如，基部590可通过焊接、粘合剂、压配合连接、使用密封环或用于将两个零件密封在一起并机械地对接的其他技术来密封和连接到生物反应器510外壳512的下端。
图22描绘了图21的生物反应器的顶端壁或顶帽514的顶视图。顶端壁或顶帽514通常包括外部表面564和相对的内部表面565。顶端壁514安装在环绕侧壁518的上端处，使得内部表面565面向隔室538。更具体地，在一个示例性实施方案中，顶端壁514包括顶部面板566，该顶部面板具有外部表面564和相对的内部表面565。安装唇缘574从内部表面565向下突出，以便从周边边缘572略微嵌入并形成连续子周边。在组装期间，安装唇缘574滑入形成在环绕侧壁518的上端处的开口中，同时顶部面板566的内部表面565位于生物反应器510外壳512的环绕侧壁518的上边缘上(图21所示)。安装唇缘574密封到环绕侧壁518的内部表面(图21所示)，以便封闭生物反应器510外壳512的开口。密封接合可通过焊接、粘合剂、压配合连接、使用密封环或其他技术来实现。顶端壁514的上述构造简化了顶端壁514和环绕侧壁518两者的生产，并且提供了它们之间的容易接合。然而，应当理解，顶端壁514还可具有用于安装在环绕侧壁518的上端处的多种其他构造。
生物反应器510的顶帽/顶端壁514具有若干特征，包括：中心或偏置螺纹轴承端口530，该螺纹轴承端口可接纳叶轮组件550的顶端540(例如，叶轮安装轮毂540)；和多种顶部端口560A-560C，这些顶部端口促进与传感器、浸料管、管道、流体转移系统、顶部喷洒器或气体重叠组件、保护性传感器护套和/或采样或部件端口的无菌连接。顶部端口560A-560C与腔室538(图21所示)连通。例如，传感器580A和/或传感器护套(图21所示)可联接到端口560A和/或容纳在这些端口内；浸料管和泡沫传感器组合560B可联接到端口560B和/或容纳在这些端口内；并且管道580C可连接到端口560C以将流体和/或组分递送到隔室538中或从隔室接收流体和/或组分。间隔开的任选的管状支架515从顶端壁514的外部表面向上突出，这些间隔开的任选的管状支架各自被构造为接纳吊架112(参见图11)，如先前所讨论的。
在各种实施方案中，组件580A-580C和端口560A-560C的任何组合可被联接或集成。在操作期间，端口560A-560C中的任一端口可在生物反应器510的操作期间保持封闭、打开或堵塞。任何数量和类型的传感器580A可在操作期间使用并与端口560A-560C集成，包括温度传感器、pH传感器、DO(溶解氧)传感器、CO2传感器、葡萄糖传感器、电导率传感器、泡沫传感器、流量传感器、光学传感器、声学传感器、电磁传感器、雷达传感器或能够检测生物过程参数的其他传感器。传感器580A可具有多种不同的构造并且可被放置在生物反应器外壳512上的多种不同的位置中，从而使得顶帽514在多种部件和处理条件下是可定制的。
一个或多个间隔开的管卡扣件556A-556D安装在顶端壁514上并突出超过顶帽514和顶部面板566。每个管卡扣件556A-556D包括狭槽562、C形狭槽562、J形狭槽562或钩562，其被构造成可移除地接纳并保持管，诸如图11所示的管234和236。因此，管卡扣件可用于管理、组织、支撑和/或拉直与生物反应器510一起使用的管。管卡扣件556A-556D还可放置在其他位置并且具有其他形状，包括开口矩形、开口椭圆形、以及类似的周围结构和形状。
图21的生物反应器510和本文所公开的其他生物反应器能够以动态模式操作，其中在生物反应器510的竖直取向(如图21所示的直立)和水平取向(侧向取向)两者上发生至少一定水平的混合，并且能够以静态模式操作，其中在生物反应器510的竖直取向和水平取向两者上不发生混合。生物反应器可在混合、不混合、或者混合和不混合的时段有效地生长竖直或水平放置的细胞和其他生物组分。
图23A描绘了叶轮组件550的示例实施方案，其可用于混合本文所公开的生物反应器(例如，生物反应器10、510、710、1010)的内容物。叶轮组件550可移动且可旋转地设置在生物反应器510的隔室538内(图21中所示)，用于在生物反应器510以动态模式操作时机械地混合隔室538内的生物组分和其他流体。具体地，如图23A所示，驱动轴616设置为在顶部安装部629与相对的第二端620之间延伸。在操作期间，叶轮组件的驱动轴616从顶端壁514突出到隔室538中并且朝向底端壁516(图21中所示)。驱动轴616可包括中心轴617和一个或多个辅助轴或支撑件619，该一个或多个辅助轴或支撑件呈棒或与中心轴617侧向间隔开的其他结构的形式。一个或多个混合叶片621(例如，三组双叶叶片)可联接到中心轴617和驱动轴616的至少一个支撑结构619。在所描绘的实施方案中，三组双叶叶片621连接并联接到中心轴617和两个支撑棒619以形成多叶片和多轴混合结构，以用于改进混合、均匀混合和叶轮稳定性。
在示例实施方案中，叶轮组件550还包括叶轮安装轮毂540，该叶轮安装轮毂可用于将叶轮组件动态地联接、安装和密封到本文所公开的任何生物反应器。例如，叶轮安装轮毂540可机械地联接或拧入生物反应器510(图21、图22中所示)的顶端壁514处的螺纹轴承端口530(或本文所公开的其他端口)中以部分地穿过生物反应器510的顶端壁514处的螺纹轴承端口530。具有终端624和底部安装部627端的安装轴630延伸并突出穿过叶轮安装轮毂540。叶轮安装轮毂540的底部安装部627端经由压配合、六角锁或其他机械连接联接到叶轮组件550的驱动轴616。在示例实施方案中，叶轮安装轮毂540的底部安装部627可包括棒或可联接并附接到驱动轴616的顶部安装部629的其他部件。
防尘罩622A位于叶轮安装轮毂540的终端624附近或邻近该终端，以容纳轴承636A-636B(图23B中所示)并防止灰尘或颗粒进入轮毂腔体631(图23B中所示)。一个或多个动态密封件622B(例如，可旋转密封件)位于叶轮安装轮毂540的底部安装部627附近或邻近该底部安装部。在示例实施方案中，动态密封件622B包括两个可旋转唇缘密封件。动态密封件622B密封在叶轮安装轮毂540的底部处形成不透流体的密封(例如，气密密封)并且围绕轮毂腔631产生不透流体的密封(23B中所示)。安装轮毂540可包括螺纹部分625，以接合并联接到螺纹轴承端口530。动态密封件622B可旋转并使得驱动轴616能够在生物反应器510(图21中所示)的隔室538内旋转，同时密封叶轮安装轮毂540和相关联的端口并防止外部污染物进入安装轮毂540、端口530或隔室538中。叶轮安装轮毂540的终端624突出到防尘罩622A和顶端壁514(图21中所示)的外部。驱动轴116的叶轮安装轮毂540(并且更具体地，终端624)与驱动马达(例如，图5所示的驱动马达126)联接，该驱动马达通常是电动马达。图5的驱动马达126或类似的驱动马达能够可移除地安装在生物反应器510的外壳512(图21中所示)上，并且更具体地，诸如通过环绕叶轮安装轮毂540(在图5中也描绘为附图标记118)的任选的管状防护套筒128(图5中所示)安装到顶端壁514。在使用期间，驱动马达126(图5中所示)的驱动轴127可与叶轮安装轮毂540的终端624可移除地联接，使得驱动马达126的激活促进安装轴630的旋转，并继而促进驱动轴616的旋转。当驱动轴616不使用时，驱动马达126和/或防护套筒128(图5中所示)可从外壳512移除，以便最小化生物反应器510的大小。O形环633或其他密封件也可结合到或定位在叶轮安装轮毂540(例如，定子)的静态部分上，例如靠近叶轮安装轮毂540的底部，以防止定子的旋转并进一步密封隔室538和叶轮安装轮毂540所联接的端口530。
图23B描绘了根据示例实施方案的叶轮安装轮毂540的横截面视图。叶轮安装轮毂540包括安装轴630，该安装轴延伸并突出穿过叶轮安装轮毂540。安装轴630具有终端624和底部安装部627，该底部安装部可安装到本文所公开的生物反应器(例如，10、510、710、1010)的隔室中的叶轮(如本文所述)的驱动轴。叶轮安装轮毂540的底部安装部627经由压配合或其他机械连接联接到本文所公开的叶轮组件(例如，叶轮组件550、750、1016)的驱动轴616或其他轴(例如，驱动轴616、716、1018)的顶部安装部629。在示例实施方案中，叶轮安装轮毂540的底部安装部627可包括棒或具有特定形状的其他部件，该棒或其他部件能够以类似的方式联接到、压配合到并且附接到驱动轴616或本文所公开的任何驱动轴(例如，驱动轴/叶轮轴616、716、1018)的顶部安装部629。安装轴630的一部分与一个或多个轴承组件636A、636B接合以促进安装轴630的旋转。安装轴630的一部分和一个或多个轴承组件636A、636B被容纳并密封在安装轮毂540的轮毂腔体631内。
动态密封件622B(例如，可旋转密封件)位于叶轮安装轮毂540的底部安装部627附近或邻近该底部安装部。动态密封件622B在叶轮安装轮毂540的底部处形成不透流体的密封(例如，气密密封)并且在轮毂腔体631周围形成不透流体的密封的至少一部分。安装轮毂540可包括螺纹部分625，以接合并联接到螺纹轴承端口530(或图25所示的螺纹轴承端口730)。动态密封件622B可旋转并使得安装轴630和一个或多个轴承组件636A、636B能够在轮毂腔体631内旋转，同时密封叶轮安装轮毂540和相关联的端口并防止外部污染物进入安装轮毂540、端口530或隔室538(图21所示)。叶轮安装轮毂540的终端624突出到动态密封件622B的外部。叶轮安装轮毂540(并且更具体地，终端624)可与驱动马达联接，该驱动马达通常是如关于图5和图23A所描述的电动马达。在使用期间，叶轮安装轮毂540和安装轴630可联接到驱动马达126(图5所示)的驱动轴127以使安装轴630旋转，并继而使叶轮组件550的驱动轴616旋转。O形环633或其他密封件也可结合到或定位在叶轮安装轮毂540(例如，定子)的静态部分上，例如靠近安装轮毂540的底部，以防止启动器移动/旋转并进一步密封隔室538和安装轮毂540通过其联接的端口。叶轮安装轮毂540能够可互换地使用，并且可与附图中所描绘的任何实施方案中所公开的混合元件、混合器、叶轮组件、驱动轴和生物反应器结合使用中的任一者结合使用。
图24A至图24B分别描绘了根据示例实施方案的生物反应器基部590的顶视图和透视图。本文所公开的和附图中所描绘的生物反应器可包括多种生物反应器基部，如图24A至图24B中所描绘的生物反应器基部590。生物反应器基部590可与生物反应器的侧壁(例如，图21中的侧壁518)作为整体件一起形成或分开形成。基部590可固定地或可移除地安装在生物反应器外壳(例如，图21中的外壳512)的下端处。基部590具有侧壁507和底壁509。基部590包括若干特征，包括：喷洒器端口592和喷洒器594，用于促进气体转移到生物反应器的隔室(例如，图21中的隔室538)中；多种底部端口596，包括用于促进流体转移的管端口596、排出端口596、喷洒器气体端口596和/或采样端口596；传感器580D(例如，pH传感器、DO传感器、电导率传感器、压力传感器、温度传感器、泡沫传感器、点传感器等)，用于测量流体和过程参数；和支腿599(例如，圆柱形支腿)，其在基部590的底部处提供间隙。在示例实施方案中，传感器580D可以是联接到生物反应器基部590的侧壁507或底壁509的点传感器。传感器580D还可以是联接到基部590中的端口的其他传感器或探针。喷洒器端口592和喷洒器594可定位在基部590的表面处并居中或在基部590的表面处偏移。在示例实施方案中，喷洒器端口592和喷洒器594在叶轮组件(例如，图21中的叶轮组件550)下方居中。本文所公开的任何生物反应器可与生物反应器基部590对接、附接到该生物反应器基部或装配到该生物反应器基部中。例如，基部590可与生物反应器外壳(例如，图21中的外壳512)的下端密封接合。基部590可通过焊接、粘合剂、压配合连接、使用密封环或用于将两个零件密封在一起并机械地对接的其他技术来密封并连接到生物反应器外壳(例如，图21中的生物反应器510和外壳512)的下端。
图25A至图25B分别描绘了根据示例实施方案的生物反应器710的透视图和生物反应器基部790的顶视图。生物反应器710具有许多与图21中所描绘的生物反应器510相同的特征，包括外壳712，该外壳具有顶端壁714、相对的底端壁719和在它们之间延伸的环绕侧壁718。在所描绘的实施方案中，环绕侧壁718具有矩形或正方形横向横截面。然而，在其他实施方案中，外壳712和环绕侧壁718可具有其他横向横截面构造，诸如圆形、椭圆形、多边形。在示例实施方案中，外壳712具有立方体形状。在其他示例实施方案中，外壳712和顶端壁714具有防错特征，其中一个角部具有与如本文所述的其他角部不同的曲率半径。
外壳712具有界定隔室738的内部表面。隔室738的体积可为至少或小于50毫升、100毫升、250毫升、500毫升、1升、5升、10升、20升、30升、40升、50升、或在前述各项中的任两项之间的范围内。例如，隔室738通常具有在250毫升和50升之间的范围内的体积，其中1升与20升之间或1升与10升之间更常见。也可使用其他体积。在一个实施方案中，外壳712及其壁由气体和液体(诸如介质)不可渗透的材料制成。在其他示例中，隔室738可具有大于50升的体积。
此外，外壳712及其壁大体上是刚性的。例如，在一个示例性实施方案中，外壳712是足够刚性的，使得当隔室738充满液体(诸如水或介质)时，外壳不会弯曲、挠曲和/或膨胀。外壳712通常由诸如聚碳酸酯、聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸、生物相容性材料和/或透明材料的塑料制成，并且可通过诸如注射模制、挤出、吹塑模制、3D打印(增材制造)、旋转模制或它们的任何组合的模制过程来生产。由塑料形成外壳712还使得外壳相对便宜，使得其可在单次使用后被丢弃或回收。外壳712的刚性性质为生物反应器710提供了稳定性，并使其能够在其不同的操作模式期间自支撑以进行正确操作，如下文所讨论。然而，在替代实施方案中，外壳712可由在使用期间具有一定程度的弯曲、挠曲和/或膨胀但仍具有足够刚性以自支撑的材料形成。在其他替代实施方案中，如下文进一步所讨论，外壳712可包括由一个或多个聚合物薄膜片材制成的可塌缩袋，该可塌缩袋支撑在自支撑的可重复使用的支撑外壳内，例如可由与上文所讨论的外壳712相同的材料制成并具有与上文所讨论的外壳相同的特性。外壳712可由透明材料制成，以允许对生物反应器712的内容物和内部部件进行视觉检查。
在示例实施方案中，外壳712具有大约以下尺寸：3.0英寸宽、3.25英寸深和13.7英寸高，并且隔室738具有大约1升的体积。在另一示例实施方案中，外壳712具有大约以下尺寸：4.8英寸宽、5英寸深和21.25英寸高，并且隔室738具有大约5升的体积。
如图25中所描绘，顶端壁714是盖或帽，其可与侧壁718作为整体件一起形成或分开形成。顶端壁714可固定地或可移除地安装在生物反应器710外壳712的上端处。顶端壁714具有若干特征，包括但不限于：居中或偏置的螺纹轴承端口730，该螺纹轴承端口可接纳叶轮组件750的叶轮安装轮毂740；和多种顶部端口760，这些顶部端口促进与传感器、喷洒器、气体注射器或叠层、浸料管和/或传感器组合、管道、流体转移系统、保护性传感器护套或其他部件端口760的无菌连接。传感器护套可以是不锈钢棒、塑料、聚合物、刚性或柔性的，并且可用于保护传感器或传感器部件或将传感器或传感器部件与生物反应器710的内容物隔离。在示例实施方案中，传感器组件780气密地联接到顶部端口760并通过端口760插入到隔室738中。在示例实施方案中，传感器组件780联接到PG 13.5端口760并且包括包围泡沫传感器(或液位传感器)的三个泡沫传感器棒以及两个浸料管，这些浸料管用于其他传感器(例如，热电偶)插入在浸料管中或用于将流体流引导到生物反应器710中。在其他示例实施方案中，传感器组件780包括能够包围泡沫传感器的三个泡沫传感器棒和插入有电阻温度检测器(RTD)的一个浸料管。
附加地，顶端壁714可包括气体注射器733(诸如顶置式喷洒器733或气体重叠组件733)，该气体注射器流体地联接到喷洒器或气体注射器端口760A。气体重叠组件733可连接到气体源，以促进气体流出或流入生物反应器710。气体重叠组件733可包括管状导管733A、气体出口喷嘴733B、用于调节穿过导管733A并离开喷嘴733B的气体流量的阀733C、以及用于过滤任何进入的气体或颗粒和污染物的过滤器733D。例如，气体重叠组件733可使氧气(例如，氧气错流)流到生物反应器710的顶部空间并流过生物反应器710内的顶部液体表面，以供给生物反应器710中的生物流体(例如，细胞培养物)内的生物组分并为其充氧。流到生物反应器710的顶部空间的氧气的浓度也可控制生物液体的pH。气体重叠组件733还可通过将气体重叠组件733连接到泵以泵出气体而从生物反应器710的顶部空间移除二氧化碳。当生物反应器710以静态模式操作以及在生物反应器未充满生物液体(诸如细胞培养物)时以低调节比操作时，气体重叠组件733可确保氧气到达生物反应器710内的生物流体。当细胞培养物相对于生物反应器的体积按细胞培养物的体积测量为5％至90％满时，气体重叠组件733可向生物反应器和细胞培养物供给氧气。顶置式喷洒器、气体重叠组件、其部件和功能性被称为气体递送系统，并且在美国专利号9,388,375、9,932,553、10,519,413、11,162,062中详细描述，该专利以引用的方式全文并入本文。在本文和在美国专利号9,388,375、9,932,553、10,519,413、11,162,062中描述的气体递送系统和气体重叠组件733可联接到本文所述的任何生物反应器的顶部端口760A。
顶端壁714与生物反应器710外壳712的上端密封接合。例如，顶端壁714可通过焊接、粘合剂、压配合连接、使用密封环或用于将两个零件密封在一起并机械地对接的其他技术来密封和/或连接到生物反应器710外壳712的顶端。
图25A至图25B中描绘的生物反应器710还包括生物反应器基部790(图25B)，该生物反应器基部与侧壁718作为整体件一起形成或分开形成。基部790可固定地或可移除地安装在生物反应器710外壳712的下端处。基部790包含若干特征，包括：喷洒器端口792和喷洒器794，用于促进气体转移到隔室738中；多种底部端口796，包括用于促进流体转移的管端口796、排出端口796和/或采样端口796；传感器780A(例如，pH传感器、DO传感器、电导率传感器、红外温度传感器、泡沫传感器或点传感器)，用于测量流体和过程参数；和支腿799。支腿799可以是平坦的、正方形的或矩形的支腿，其在基部790的底部提供间隙。每个支腿799可跨越生物反应器710的侧壁718的整个长度(例如，图25中所示)以提供附加的支撑并促进支腿799布置和联接到加热器支架(例如，图11至图12的加热器支架202)中或者促进生物反应器710联接和插入到关于图29A至图29B所描述的生物反应器舱盒基部1002中。生物反应器基部790的支腿799还可位于表面(诸如桌子)上以及其他装备(诸如培养箱)的顶部和内部。
喷洒器端口792和喷洒器794从基部790的底壁709的中心偏移。将喷洒器794从基部790的中心和从叶轮组件750的中心偏移允许更多的气泡夹带并防止可能的叶轮空化。基部790与生物反应器710外壳712的下端密封接合。例如，基部790可通过焊接、粘合剂、压配合连接、使用密封环或用于将两个零件密封在一起并机械地对接的其他技术来密封和连接到生物反应器710外壳712的下端。生物反应器基部790包括相对于基部790的底壁709升高或成角度的壁711。传感器780A可被定位或联接到成角度的壁711以防止靠近或接近传感器780A发生细胞积聚。传感器780A周围的细胞积聚可导致不准确的读数和有缺陷的传感器测量，从而导致与生物反应器710相关联的不正确的流体特性和过程参数输出。
在示例实施方案中，当生物反应器710处于竖直取向时，成角度壁711相对于生物反应器基部790的平坦表面713或相对于跨生物反应器710的水平平面成5度至70度之间的角度。在其他示例实施方案中，当生物反应器710处于竖直取向时，成角度壁711相对于生物反应器基部790的平坦表面713或相对于跨生物反应器710的水平平面成45度的角度。
在示例实施方案中，排出端口796竖直地取向以促进在重力协助下排出液体。在示例实施方案中，排出端口796的长度为4mm至12mm，以防止生物反应器710的隔室738中的液体滞留或减少液体滞留体积。
图25A的生物反应器710和本文所公开的其他生物反应器能够以动态模式操作，其中在生物反应器710的竖直取向和水平取向两者上发生至少一定水平的混合，并且能够以静态模式操作，其中在生物反应器710的竖直取向和水平取向两者上不发生混合。生物反应器可在混合、不混合、或者混合和不混合的交替时段有效地生长竖直或水平放置的细胞和其他生物组分。
生物反应器710的叶轮组件750可用于混合生物反应器710和本文所公开的其他生物反应器的内容物。叶轮组件750可移动地设置在生物反应器710的隔室738内，用于在生物反应器710处于动态模式时机械地混合隔室738内的生物组分和其他流体。具体地，如图25A所示，叶轮组件750包括驱动轴716、混合叶片721和叶轮安装轮毂740(具有与图23A至图23B中所描述的安装轮毂540相同的特征)。驱动轴716可包括三组三叶叶片或双叶叶片721。驱动轴716在隔室738内在叶轮安装轮毂740与相对的第二端720之间延伸。驱动轴716从顶端壁714突出到隔室738中并朝向生物反应器710的基部790。驱动轴716可包括联接到驱动轴716的一个或多个混合叶片721(例如，双叶叶片或三叶叶片)。叶片可具有与美国专利号9,855,537、10,335,751、11,654,408、9,839,886、10,272,400以及美国专利公布号2019/209,981和2021/237,009中所描述的叶片相同或类似的尺寸和构造，这些专利以引用的方式全文并入本文。
在示例实施方案中，叶轮安装轮毂740可用于以关于图23A至图23B所描述相同的方式动态地联接、安装和密封生物反应器710的叶轮组件750。例如，叶轮安装轮毂740可机械地联接或拧入生物反应器710(图25A中所示)的顶端壁714处的螺纹轴承端口730(或本文所公开的其他端口)中，以部分地穿过生物反应器710的顶端壁714处的螺纹轴承端口730。安装轴731突出穿过叶轮安装轮毂740。安装轴731的底端经由压配合或其他机械连接联接到叶轮组件750的驱动轴716。叶轮安装轮毂740(更具体地，终端724)可与驱动马达(例如，图5所示的驱动马达126)联接，如关于图5和图23A至图23B所描述的。在示例实施方案中，图25的安装轮毂740具有与图21、图23A至图23B的安装轮毂540相同的特征和元件。
图26为根据示例实施方案的喷洒器800。喷洒器800包括具有特定孔大小的孔隙804的喷洒器盘802。喷洒器盘802中的孔/孔隙804可被激光钻孔并且可具有以下数量的孔和大小：360×178μm孔；570×178μm孔；760×233μm孔；980×368μm孔；1,180×445μm孔。在示例中，喷洒器盘802具有20mm至60mm的直径，喷洒器孔径范围为20μm至140μm，并且喷洒器盘具有1至1,000个孔隙或孔。在其他实施方案中，在喷洒器盘802中钻出不同大小的孔804的组合。喷洒器800与气体管线806对接或包括该气体管线以将气体供给穿过喷洒器盘802并进入生物反应器的隔室中。喷洒器800可与本文所公开的任何生物反应器一起使用以将气体转移到生物反应器的部件中。喷洒器还可具有非圆形几何形状以更好地利用并节省本文所公开的生物反应器基部的空间。喷洒器800还可具有与先前所描述的喷洒器166或喷洒器168相同的特征。在美国专利号8,603,805、9,005,971、9,259,692、9,475,012、9,682,353、10,328,404和9,643,139,643,133、10,350,554、10,843,141以及美国专利公布2021/0069654号中公开了可在本公开中使用的各种类型的圆顶喷洒器和薄膜喷洒器的示例，这些专利以具体引用的方式并入本文。也可使用其他常规喷洒器。
图27描绘了根据示例实施方案的生物反应器基部790的底部部分。生物反应器基部790可以是本文所公开的具有排出或采样端口的任何生物反应器基部，包括图25中所描绘的生物反应器基部790。生物反应器基部790包括排出或采样端口796A和联接到端口796A的排放或采样管796B。生物组分(并且具体地，来自生物反应器内部的液体)可穿过排出或采样端口796A以及排出或采样端口796B排出。单向阀796C可在端口796A或管796B的顶部或底部处联接到端口796A或管796B。单向阀796C仅允许流体沿一个方向流动，以防止流体在从生物反应器710的端口796A和基部790排放后通过单向阀796C重新进入端口796A。在示例实施方案中，单向阀796C可以是止回阀、球阀、鸭嘴阀、伞形阀或其他单向阀，以防止液体重新进入端口796A。伞形阀可被修改为仅允许流体沿一个方向流过，如2023年3月7日发布的美国专利11,598,434号和2023年6月15日公布的美国公布US2023184347A1号中所公开的，这些专利以具体引用的方式并入本文。图27中所描绘的端口、管和阀构造减少了本文所公开的生物反应器的基部790中的死角空间和液体滞留体积。图27还描绘了附接到生物反应器基部790的支腿799。支腿799可以是平坦的、正方形的或矩形的支腿，其在基部790的底部提供间隙。每个支腿799可跨越生物反应器710的侧壁718的整个长度(例如，图25A中所示)，以提供附加的支撑并促进支腿799布置、联接或滑动到加热器支架(例如，图11至图12的加热器支架202)或生物反应器舱盒基部1002(在图29A中所示)中。
图28A至图28C描绘了能够在本文所公开的生物反应器的顶壁或其他壁(例如，侧壁)处联接、保护和操作传感器的传感器和端口组900A-900C。图28A至图28C中描绘了可在静态模式和动态模式下操作的双模式生物反应器910A-910C的各种构造。双模式生物反应器910A-910C具有在生物反应器910A-910C的操作期间使用的各种叶轮组件950A-950C以及传感器和端口组900A-900C。每个传感器和端口组900A-900C包括一个或多个端口、传感器集线器、传感器护套、浸料管、套筒和/或其中的传感器。例如，图28A的传感器和端口组900A包括电阻温度检测器(RTD)护套980A，该RTD护套在生物反应器910A的顶壁或帽处(例如，经由螺纹连接)联接到端口960A。将电阻温度检测器(例如，热电偶或温度探针)插入传感器护套980A中以将传感器/检测器与生物反应器910A的内容物隔离，同时由传感器或其探针从传感器护套980A中的开口产生温度测量。
图28B的传感器和端口组900B包括传感器集线器911B，该传感器集线器在生物反应器910B的顶壁或帽处(例如，经由螺纹连接)联接到传感器端口960B。传感器集线器900B包括至少两个孔。浸料管980B和浸料管980B内的泡沫传感器981B被插入到每个孔中。泡沫传感器981B(例如，液位传感器)可通过浸料管980B底部处的开口与生物反应器910B的内容物连通，以感测生物反应器910B中泡沫的积聚、体积和/或高度。浸料管980B可包含传感器或提供流体路径以使流体/液体流动并排放到生物反应器910B内的特定排放位置中。
图28C的传感器和端口组900C包括端口960C和溶解氧套筒980C，该溶解氧套筒在生物反应装置910C的顶壁或帽处(例如，经由螺纹连接)联接到端口960C。将溶解氧传感器插入套筒980C中以将传感器与生物反应器910C的内容物隔离，同时由套筒980C底部附近的传感器(例如，通过套筒980C中的开口)产生溶解氧测量。传感器护套980A、套筒980C和浸料管980B可由刚性或柔性材料制成，包括由钢、不锈钢、聚合材料或其他金属、塑料或医用级/手术/无菌材料制成的刚性或柔性管或中空棒。传感器护套980A、套筒980C和浸料管980B还可包括护套/套筒/管中的开口，以促进传感器与双模式生物反应器910A-910C的内容物之间的连通。
图28A至图28C的双模式生物反应器910A-910C和本文所公开的其他生物反应器能够以动态模式操作，其中在生物反应器910A-910C的竖直取向和水平取向两者上发生至少一定水平的混合，并且能够以静态模式操作，其中在生物反应器910A-910C的竖直取向和水平取向两者上不发生混合。生物反应器910A-910C可在混合、不混合、或者混合和不混合的时段有效地生长竖直或水平放置的细胞和其他生物组分，以定制细胞治疗、基因治疗、抗体生产或其他生长和生产生物组分的应用的混合、充气、喷洒和其他操作。
图29A至图29B分别描绘了根据示例实施方案的生物反应器舱盒1000的前视图和后视图。反应器舱盒1000可包括：舱盒基部1002；双模式生物反应器1010(例如，本文所述的任何生物反应器)，该双模式生物反应器可插入到舱盒基部1002中；一个或多个便携式的且可布置的舱盒模块1004、1006、1008、1017；支架1012，该支架用于安装舱盒部件；显示器1014，该显示器包括用户界面，用于发送用户输入并接收来自生物反应器舱盒1000、生物反应器1010、舱盒模块1004、1006、1008、1017和舱盒部件且与它们相关联的过程参数输出；马达1024；传感器1080；和控制器1037，该控制器具有存储器和处理器，位于舱盒基部1002中并用于控制生物反应器1010、马达1024、舱盒模块1004、1006、1008、1017和其他舱盒1000部件。在其他实施方案中，控制器1037可以是与舱盒基部1002分离的单元，并且远离生物反应器舱盒1000定位。
与生物反应器1010或生物反应器舱盒1000相关联的用户输入可包括但不限于指示以下项的设定点或用户输入：流体温度、系统压力、叶轮速度、马达RPM、进入或离开生物反应器的气体流速、液体(例如，细胞培养基)中的溶解氧浓度、液体的pH、进入或离开生物反应器的液体流速；穿过底部喷洒器的气体流速；穿过气体重叠组件的气体流速；泵转速或RPM、泵方向、由扫描器1031扫描的条形码、和/或控制生物反应器中的静态和动态生长时间/条件的持续时间并控制生物反应器舱盒组件(诸如舱盒模块1004、1006、1008、1017)的操作舱盒/生物反应器配方。这些输入中的全部或一些输入可存储在工作流程或舱盒配方中，这些工作流程或舱盒配方通过显示器1014和用户界面处的操作者输入来选择并且由控制器1037处理器运行，如本文所述。
与生物反应器1010和生物反应器舱盒1000相关联的过程参数输出可包括但不限于传感器测量、数据或信号；叶轮速度；马达RPM；进入或离开生物反应器的气体流速、进入或离开生物反应器的液体流速；穿过底部喷洒器的气体流速；穿过气体重叠组件的气体流速；泵转速或RPM；和/或扫描器数据(例如，下面描述的扫描器1031)。多种传感器(例如，传感器1080)可联接到生物反应器1010，包括但不限于压力传感器、温度传感器、泡沫传感器、葡萄糖传感器、pH传感器、DO传感器、CO2传感器、流量传感器、密度传感器、细胞密度传感器、电导率传感器、点传感器等。传感器测量、从传感器(或相关联发送器)发送的数据或信号是液体和系统参数输出，诸如生物反应器内的压力、生物反应器或细胞培养物内的温度；生物反应器内的泡沫含量；生物反应器或细胞培养物内的葡萄糖含量；生物反应器或细胞培养物内的pH；生物反应器或细胞培养物内的溶解氧含量；生物反应器或细胞培养物内的CO2含量；细胞培养物的细胞密度；与生物反应器或细胞培养物相关联的电导率读数。
生物反应器1010是双模式生物反应器1010，其能够以静态模式(不发生混合)和动态模式(发生至少一些混合或搅动)操作以支持生物活性环境并进行生物过程，诸如种子培养和细胞扩增应用。生物反应器101的静态模式操作与动态模式操作的时间段和交替持续时间可作为配方存储在生物反应器舱盒1000的控制器1037的存储器中，以优化细胞生长和保存。
在示例实施方案中，生物反应器1010可包括与图25中所描绘的生物反应器710相同的特征和部件。在生物反应器舱盒1000的该示例中，生物反应器1010包括叶轮组件1016，该叶轮组件具有一个叶轮轴1018(或驱动轴)和三组三个叶轮叶片1020(或三叶叶片)，该三组三个叶轮叶片竖直地间隔开并且联接到叶轮轴1018的三个段，从而导致总共九个叶片联接到叶轮轴1018。在示例实施方案中，一组至六组三叶叶片1020竖直地间隔开并且联接到轴1018的一个或多个段。叶轮组件1016还可包括叶轮安装轮毂1022(图29B中所示)以将叶轮轴1018的一端固定并联接到马达1024。在示例实施方案中，叶轮轴1018可经由叶轮安装轮毂1022联接到电动马达1024和/或相关联的马达轴。在生物反应器1010以动态模式操作期间，马达1024使叶轮安装轮毂1022的轴旋转，这继而使叶轮组件1016的叶轮轴1018和三叶叶片1020旋转。马达安装部1035附接到支架1012。当马达安装部1035从叶轮安装轮毂1022脱离时，该马达安装可用于安装马达1024。叶轮安装轮毂1022可以是本文所述的任何叶轮安装轮毂(例如，图23A至图23B、图25)。在示例实施方案中，叶轮安装轮毂1022具有与本文所述的图34A至图34C中所描绘的叶轮安装轮毂1500相同的部件、结构和功能性。
生物反应器1010的顶端壁1026是盖或帽，其可与生物反应器1010的外壳1028作为整体件一起形成或分开形成，如关于图25所描述的。顶端壁1026可固定地或可移除地安装在生物反应器外壳1028的上端处。顶端壁1026具有若干特征，包括但不限于：居中或偏置的螺纹轴承端口1030，该螺纹轴承端口可接纳叶轮组件1016的叶轮安装轮毂1022；和多种顶部端口1060A、1060C，这些顶部端口促进与传感器、喷洒器、气体重叠组件、浸料管和/或传感器组合、管道、流体转移系统、保护性传感器护套或其他部件端口1060A、1060C的无菌连接。传感器护套可以是不锈钢棒、塑料、聚合物、刚性或柔性的，并且可用于保护传感器或将传感器与生物反应器1010的内容物隔离，而且还为传感器提供开口以与生物反应器1010的内容物连通。在示例实施方案中，传感器组件1080气密地联接到顶部端口1060A并通过端口1060A插入到生物反应器隔室1038中。在示例实施方案中，传感器组件1080(或传感器组)联接到PG 13.5端口1060A并且包括包围泡沫传感器的三个泡沫传感器棒以及两个浸料管。在其他示例实施方案中，传感器组件1080包括能够包围泡沫传感器的三个泡沫传感器棒、一个浸料管、一个RTD管以及将传感器组联接到生物反应器1010的帽1026的倒钩和扎线带连接。在示例实施方案中，传感器组件(或传感器组)是关于图31A至图31D所描述的传感器组件1080。
顶置式喷洒器或气体重叠组件1033(图29A中所示)可流体地联接到气体端口1060C(图29B中所示)。气体重叠组件1033可通过气体流动模块1008连接到气体源，以促进气体流出或流入生物反应器1010。气体重叠组件1033可包括管状导管、气体出口喷嘴、阀和过滤器(如图25所示)，以调节穿过导管并流出喷嘴的气体流量。例如，气体重叠组件1033可使氧气(例如，氧气错流)流到生物反应器1010的顶部空间并流过生物反应器1010内的顶部液体表面，以供给生物反应器1010中的生物流体(例如，细胞培养物)内的生物组分并为其充氧。流到生物反应器1010的顶部空间的氧气的浓度也可控制生物液体的pH。气体重叠组件1033还可通过舱盒模块1008或通过将气体重叠组件1033连接到泵以泵出气体而从生物反应器1010的顶部空间移除二氧化碳。当生物反应器1010以静态模式或动态模式操作时以及当生物反应器未充满生物液体(诸如细胞培养基)时以低调节比操作时，气体重叠组件1033可确保氧气到达生物反应器1010内的生物流体。当生物反应器1010充满5％至90％的细胞培养基时(如通过细胞培养物的体积相对于生物反应器1010的体积所测量的)，气体重叠组件1033可向生物反应器1010和细胞培养物供给氧气。气体重叠组件1033、顶置式喷洒器、其部件和功能性被称为气体递送系统并且在美国专利号9,388,375、9,932,553、10,519,413、11,162,062中详细描述。在本文和在美国专利号9,388,375、9,932,553、10,519,413、11,162,062中描述的气体递送系统、顶置式喷洒器和气体重叠组件1033可联接到本文所述的任何生物反应器的顶部端口1060C。
生物反应器1010还包括生物反应器基部1090，该生物反应器基部具有与关于图25A至图25B和图27所描述的生物反应器基部790相同或相似的部件、特征和功能性。如图25A至图25B和图27中更清楚地所示，生物反应器基部1090具有支腿799(图25、图27中所示)，这些支腿可滑入并联接到生物反应器舱盒基部1022的生物反应器接收器1092，以将生物反应器1010固定到生物反应器舱盒1000。生物反应器基部1090还具有底部喷洒器1094，以当生物反应器以动态或静态模式操作时将气体(例如，氧气)流动到生物反应器1010的内容物。底部喷洒器1094可以是本文所述的任何喷洒器，包括但不限于：关于图8所描述的喷洒器166和/或168；关于图13所描述的喷洒器222；关于图21、图24所描述的喷洒器594；关于图25描述的喷洒器794；或关于图26所描述的喷洒器800。可在本公开中使用并且作为喷洒器1094的各种其他喷洒器的示例在美国专利号9,005,971和9,643,133中公开，这些专利以具体引用的方式并入本文。也可使用其他常规喷洒器。底部喷洒器1094可偏离生物反应器基部1090的中心，如关于图21和喷洒器594所描述的，或可在叶轮组件1016下方居中。将喷洒器1094从叶轮组件1016的正下方偏移可防止喷洒气泡的破裂和/或聚结，喷洒气泡可能会损坏或杀死细胞并抑制细胞生长。
舱盒基部1002可包括许多与关于图11、图12、图16和图17所描述的加热器支架202相同的特征。舱盒基部1002包括控制器1037，该控制器具有存储器和处理器，位于舱盒基部1002中并用于控制生物反应器1010、马达1024、舱盒模块1004、1006、1008、1017和其他舱盒1000部件。在其他实施方案中，控制器1037可以是与舱盒基部1002分离的单元，并且远离生物反应器舱盒1000定位。舱盒基部1002还包括与关于图11所描述的加热器支架202的加热元件291相同或类似的加热元件(未示出)。加热元件291与生物反应器接收器1092一起形成可加热生物反应器1010的内容物的加热器。加热元件可以是电阻加热元件、传导加热元件或其他加热元件，并且生物反应器接收器1092可由传导材料(例如，铝、钛或其他传导材料)制成，该传导材料将热量从加热元件传导到生物反应器基部1090和生物反应器1010的内容物。在示例实施方案中，加热元件被结合在生物反应器接纳器1092中。生物反应器接收器1092可成形为生物反应器1010外壳1028的一部分的模具，以最佳地与生物反应器1010对接并保持该生物反应器。生物反应器接收器1092还可具有开口1093，生物反应器1010可滑入该开口中以将生物反应器1010安装到舱盒基部1002。开口1093还提供通过生物反应器1010的透明外壳1028对生物反应器1010和生物反应器1010的内容物的可见性。
舱盒基部1002还可包括：电源单元1040，该电源单元可通过电缆1041向生物反应器舱盒1000的部件(包括但不限于舱盒模块1004、1006、1008、1017、马达1024和传感器1080)以及控制器1037供应电力。电缆1041可向和从生物反应器舱盒1000的部件(包括但不限于舱盒模块1004、1006、1008、1017、马达1024和传感器1080)以及控制器1037发送电力和/或数据。还可在生物反应器舱盒1000的部件与控制器1037之间无线地发送控制、传感器和部件信号和数据，以控制生物反应器舱盒100及其部件的操作。电源单元1040可包括一个或多个AC电源、DC电源、配电箱、可编程电源、不间断电源、开关模式电源和/或其他电源。
舱盒模块1004、1006、1008、1017是模块化部件，各自是单独的单元或者一个或多个组合的单元，它们是便携式的、可堆叠的并且可以多种构造布置。舱盒模块1004、1006、1008、1017可以任何顺序堆叠在彼此顶部。舱盒模块1004、1006、1008、1017还可单独布置在表面上而不堆叠。舱盒模块1004、1006、1008、1017可以堆叠方式或单独地以非堆叠方式定位在生物反应器1010和舱盒基部1002的右侧或左侧。舱盒模块1004、1006、1008、1017中的一者或多者可定位在生物反应器1010和舱盒基部1002的左侧，同时舱盒模块1004、1006、1008、1017中的一者或多者定位在生物反应器1010和舱盒基部1002的右侧。舱盒模块1004、1006、1008、1017包括凹口1021、凹入部分1021或凸缘1021，以允许用户容易地以任何堆叠或非堆叠构造或位置处置、提升、移动和布置舱盒模块1004、1006、1008、1017。舱盒模块1004、1006、1008、1017中的每一者和/或相关联的舱盒发送器可与控制器1036通信、向该控制器发送数据以及从该控制器接收数据和控制信号，以控制舱盒模块1004、1006、1008、1017的操作。数据和信号可在舱盒模块1004、1006、1008、1017与控制器1037之间经由无线发送器无线地发送或者经由电缆1041进行有线发送。
生物反应器舱盒1000可包括任何数量的舱盒模块，包括例如：1至10个泵模块，用于向/从包括生物反应器的舱盒装备泵送流体；1至10个质量流量控制器模块，用于控制流体向/从舱盒装备的流动；1至10个电模块，用于给舱盒装备供电；1至10个装备控制模块，用于控制舱盒装备；1至10个消泡模块，用于部署泡沫控制措施；1至10个传感器发送器模块，其接收、处理和发送传感器数据、信号和测量；1至10个紧急停止模块，其可控制和切断到舱盒装备的电力；1至10个加热器模块，用于加热包括生物反应器的舱盒装备；和/或堆叠、排列和定制用于特定扩增过程，特别是用于细胞和基因治疗应用的细胞扩增的其他模块。每个舱盒模块可具有单独的外壳，该外壳具有凹口，以便于在靠近或远离生物反应器舱盒基部的堆叠和非堆叠构造中处置和移植舱盒模块。一个或多个舱盒模块和相关联的功能性也可组合在统一外壳下。组合在统一外壳下的舱盒模块可被堆叠、布置和/或定制以便于使用和用于特定生物扩增过程，诸如本文所述的细胞和基因治疗过程。
在图29A至图29B所示的示例实施方案中，舱盒模块1004和舱盒模块1006是第一泵模块1004和第二泵模块1006。第一泵模块1004和第二泵模块1006各自具有外壳1005，该外壳各自装纳两个泵头1013和两个泵1007。总共四个泵1007可以是任何类型的泵，包括蠕动泵。泵模块1004中的一者或多者以及相关联的泵1007经由管道1009流体地连接到生物反应器1010和液体容器1011中的一个液体容器，以经由管道1009在容器1011与生物反应器1010之间泵送流体。泵模块1004还可连接到其他容器或装备以将液体泵送到装备或容器和从装备或容器泵送液体。在其他实施方案中，泵模块1004、1006可各自包括少于两个泵和泵头或多于两个泵和泵头。生物反应器舱盒1000还可包括多于或少于两个泵模块。每个泵1007还可电连接到泵致动按钮1015，该泵致动按钮可致动泵以使液体朝向容器1011或朝向生物反应器1010流动，或者另选地，泵致动按钮(例如，具有两个按钮)可使泵1007使流体在泵1007的左侧或右侧流动，并且根据在泵致动按钮1015上致动两个输入中的哪个输入而流入和流出其他容器或装备。泵模块1004、1006以及从泵1007泵送的流体流的流速和方向可由控制器1037基于在显示器1014和用户界面处用户输入以及存储在控制器1037的存储器中的配方来控制。任何类型的流体可经由泵模块1004和1006以及泵1007向和从生物反应器1010和容器1011泵送和流动，包括生物流体、细胞、细胞培养基水和/或一种或多种生物组分、流体、固体、混合物、溶液和悬浮液，包括但不限于细菌、真菌、藻类、植物细胞、动物细胞、白血细胞、T细胞、细胞培养基、原生动物、线虫、质粒、病毒载体、血液、血浆、细胞器、蛋白质、核酸、脂质、质粒、碳水化合物和/或其他生物组分等。一些常见生物组分的示例包括大肠杆菌、酵母、芽孢杆菌和CHO细胞。流体还可包括细胞治疗培养物以及需氧或厌氧且粘附或非粘附的细胞和微生物。
在图29A至图29B中所描绘的实施方案中，舱盒模块1008是质量流量控制器模块1008(MFC模块1008)，其控制穿过MFC模块1008、管道1009并到达生物反应器1010的流体的流量。在示例实施方案中，MFC模块1008控制流向气体重叠组件1033和底部喷洒器1094的气体流量。当生物反应器以静态模式或动态模式操作时，气体(诸如氧气)可通过气体重叠组件1033和底部喷洒器1094被引导并流入生物反应器1010中，以支持生物活性环境并扩增生物反应器1010中的细胞生长和增殖。MFC模块1008以及穿过MFC模块1008并到达生物反应器1010的流体流(例如，氧气流)的流速和方向可由控制器1037基于显示器1014和用户界面处的用户输入以及存储在控制器1037的存储器中的配方来控制。在示例实施方案中，MFC模块1008包括流体地连接到管道1009的四个气体入口1023和两个气体出口1025。入口1023中的两个入口通过一个出口1025和管道1009将气体供给至气体重叠组件1033，并且另外两个入口1023通过一个出口1025和管道1009将气体供给至底部喷洒器1094。其他气体出口和入口构造也是可能的。
在图29A至图29B中所描绘的实施方案中，舱盒模块1017可以是集成到舱盒基部1002中的任选的模块，或者是通过电缆1041向生物反应器舱盒1000的部件(包括但不限于舱盒模块1004、1006、1008、马达1024、传感器1080和控制器1037)供应电力的单独的电模块1017。电缆1041可向和从生物反应器舱盒1000的部件(包括但不限于舱盒模块1004、1006、1008、马达1024和传感器1080)以及控制器1037发送电力和/或数据。电模块1017可包括一个或多个AC电源、DC电源、配电箱、可编程电源、不间断电源、开关模式电源和/或其他电源。电模块1017还可包括紧急停止装置1019和控制器1037，该紧急停止装置切断电力和/或停止生物反应器舱盒1000的一个或多个部件(包括舱盒模块1004、1006、1008、马达1024和传感器1080)的操作。在示例实施方案中，电模块1017是反应器舱盒基部1002的一部分，如先前所描述的。
支架1012和舱盒模块1004、1006、1008、1017可包括多种管道1009和电缆1041管理夹1027或狭槽1027，以便以不干扰对生物反应器舱盒1000的任何部件的接近、操作、移动或致动的方式管理、组织和布置管道1009和电缆1041。管道1009和电缆1041管理夹1027可定位在舱盒模块1004、1006、1008、1017的一个或多个侧壁上以及支架1012的一个或多个表面或平台上。支架1012可包括可移动臂1029，该可移动臂附接到显示器1014，以便于显示器1014和用户界面向上、向下和侧向移动到便于操作者输入和输出显示的位置。
支架1012还可包括扫描器1031(诸如条形码扫描器1031)，该扫描器可扫描与舱盒1000的内容物或部件相关的序列号或条形码，包括与生物反应器1010、传感器1080、舱盒模块1004、1006、1008、1017、舱盒基部1002、生物反应器接收器1092、气体重叠组件1033、喷洒器1094或其他部件相关联的序列号或条形码。在用扫描器1031扫描时，条形码或序列号提供关于部件的数据，包括但不限于标识生物反应器1010类型、大小、叶轮类型、制造商和制造日期的数据；传感器1080类型、校准数据、制造商和制造日期；舱盒模块1004、1006、1008、1017类型、容量、校准数据、制造商和制造日期；生物反应器接收器1092的类型、大小、制造商和制造日期；气体重叠组件1033/喷洒器1094大小、孔径、气体流速容量、构造材料、制造商和制造日期；以及关于舱盒1000部件的其他参数和细节。此扫描数据可存储在控制器1037的存储器中并用在舱盒配方中，该舱盒配方包括用于控制操作、流速、叶轮速度、反应器操作模式(例如，静态对动态)和/或每个生物反应器操作模式的周期或时间长度的指令集。舱盒操作配方可存储在控制器1037存储器中并由控制器的处理器基于装备类型(包括但不限于生物反应器、气体重叠组件、喷洒器、叶轮或传感器类型和/或制造商)和装备参数(包括但不限于生物反应器体积/容量、顶置式气体流速容量、喷洒器孔径和膜类型、叶轮大小和叶片类型)或传感器校准数据来调用和运行。
控制器1037可包括一个或多个处理器和存储器，该一个或多个处理器和存储器用于运行机器代码指令形式的舱盒配方，以使生物反应器1010和生物反应器舱盒1000的一个或多个部件自动化。一个或多个生物反应器或舱盒自动化配方可存储在控制器1037的存储器中并由操作者经由显示器1014和相关联的用户界面的输入来运行。生物反应器1010在扩增步骤期间以动态模式和静态模式操作的时间段、次数和顺序以及到气体重叠组件和喷洒器的相关联的叶轮速度和气体流速是可编程的并且能够以配方形式存储在控制器1037存储器中。生物反应器/舱盒配方可由控制器1037定制、调用和运行，以优化细胞生长、保存和回收，特别是在对细胞加压的隔离、活化、修饰、扩增和洗涤过程期间。
图30是根据示例实施方案的生物反应器舱盒壁1100。生物反应器舱盒壁1100包括两个或更多个框架1102，其具有接纳两个或更多个生物反应器舱盒1000的两个或更多个搁架段1104。在其他示例实施方案中，生物反应器舱盒壁1100可包括一个框架外壳或包括若干搁架。生物反应器舱盒1000可以是关于图29A至图29B所描述的相同生物反应器舱盒1000。操作者1106可与装备有显示器和用户界面的终端1108交互，以进行输入并接收来自每个生物反应器舱盒1000的输出，控制舱盒1000的操作，并监测舱盒1000的参数和输出。生物反应器舱盒壁1100中的每个生物反应器舱盒1000可与特定患者的生物组分(诸如细胞或转基因细胞)相关联并且包含这些生物组分。在如图36所述的患者细胞的扩增、修饰、二次扩增和/或处理之后，可将细胞重新引入患者体内并作为治疗剂施用。以这种方式，生物反应器舱盒壁1100可促进对若干患者施用细胞疗法，并且每个生物反应器舱盒1000是针对特定患者、患者的疾病和/或状况以及患者的特定疗法而特定的、定制的和自定义的。
图31A至图31D分别描绘了根据示例实施方案的传感器组件1080(或传感器组)的前视图、后视图和横截面视图。传感器组件1080能够在本文所公开的生物反应器的顶壁或其他壁(例如，侧壁)处联接、保护和操作传感器。在示例实施方案中，传感器组件1080可以是图29A至图29B的传感器1080，其联接到图29A至图29B的端口1060A。传感器组件1080包括具有端口连接器1204的传感器集线器1202，该端口连接器可连接到本文所公开的顶部生物反应器端口。在示例实施方案中，端口连接器1204经由压配合、螺纹连接、倒钩和扎线带连接或其他连接联接到端口1060A(或其他生物反应器端口)。传感器组件1080包括用于插入电阻温度检测器1208(或其他温度传感器)的浸料管1206，该电阻温度检测器具有金属尖端1210，以用于测量生物反应器1010(图29A至图29B所示的内容物的温度。传感器组件1080还包括三个泡沫传感器1212(或液位传感器)，以测量生物反应器1010中的泡沫的体积、厚度或含量，并确定是否应当采取消泡措施。
图32是根据示例实施方案的生物反应器的顶端壁1314(或顶帽)。顶端壁1314可以是附接到本文所公开的生物反应器的顶端壁中的任一顶端壁(例如，顶端壁14、368、514、714、1026)。在示例实施方案中，顶端壁1314可以是关于图29A至图29B所描述的生物反应器1010的顶端壁1026。图32中所描绘的顶端壁1314可包括顶端壁14、368、514、714、1026的部件、端口、传感器、气体重叠组件和其他部件的任何组合。在图32中，顶端壁1314具有四个角部1301-1304，每个角部具有曲率半径r、r、r和R。角部1301-1303中的三个角部具有第一曲率半径r，并且第四角部1304具有与其他三个角部1301-1304不同的第二曲率半径R。在示例实施方案中，第四角部1340具有比其他三个角部1301-1304更大的曲率半径R以形成防错特征，该防错特征确保顶端壁1314以正确的取向安装到生物反应器(例如，生物反应器1010)的外壳中/与生物反应器的外壳一起安装。本文所公开的生物反应器的外壳也可具有与帽相同的形状，其中三个角部的曲率半径小于外壳的第四角部的曲率半径，以将顶端壁1314正确地装配和取向到外壳中。
图33A至图33E分别描绘了一系列叶轮1401-1405，这些叶轮可联接到本文所公开的生物反应器中的任一生物反应器以混合生物反应器的内容物。叶轮1401-1405可旋转且可移动地设置在生物反应器的隔室内，以当生物反应器以动态模式操作时机械地混合隔室内的生物组分和其他流体。在示例实施方案中，叶轮1401-1405中的任一叶轮通过本文所公开的叶轮安装轮毂(例如，叶轮安装轮毂540、740、1022、1500)中的任一叶轮安装轮毂可互换地安装到本文所公开的生物反应器。在示例实施方案中，叶轮1401-1405中的任一叶轮可互换地安装到关于图29A至图29B所描述的生物反应器1010的安装轮毂1022。每个叶轮1401-1405具有主驱动轴1406A-1406E。每个叶轮1401-1405还包括顶部安装部1414A-1414E，该顶部安装部联接到叶轮安装轮毂(例如，叶轮安装轮毂540、740、1022、1500)以促进与本文所述的所公开的生物反应器和马达中的任一者的顶端壁接合。每个叶轮1401-1405具有三组叶轮叶片1408-1412。
叶轮1401具有与主轴1406A径向间隔开的两个支撑件1407，这可增加混合期间的稳定性。叶轮1401还包括三组三个叶片(三叶叶片)1408A-1408C。三叶叶片1408A和1408C与三叶叶片1408B间隔开相同的距离，并且在轴1406A的三个不同段处联接到支撑件1407和主轴1406A。
叶轮1402包括三组三叶叶片1409A-1409C。三叶叶片1409A和1409C与三叶叶片1409B间隔开相同的距离，并且联接到主轴1406B并在轴1406B的底段附近分组。
叶轮1403包括三组两个叶片(双叶叶片)1410A-1410C。双叶叶片1410A和1410C与双叶叶片1410B间隔开相同的距离，并且联接到主轴1406C并在轴1406C的底段附近分组，但第一双叶叶片1410A定位并联接在主轴1406C上比叶轮1402的主轴1406B上的三叶叶片1409A更高的位置处。
叶轮1404包括三组三叶叶片1411A-1411C。三叶叶片1411A与1411B之间的距离大于三叶叶片1411B与1411C之间的距离，其中三叶叶片1411B和1411C联接到主轴1406D并且进一步靠近轴1406D的底段分组。
叶轮1405包括三组三叶叶片1412A-1412C。三叶叶片1412A与1412B之间的距离大于三叶叶片1412B与1412C之间的距离，其中三叶叶片1412B和1412C联接到主轴1406E并且进一步靠近轴1406E的底段分组。第一三叶叶片1412A定位并联接在主轴1406E上比叶轮1402-1404的主轴1406B-D上的第一组叶片1409A-1411A分别更高的位置处。
在示例实施方案中，本文所述的叶轮1401-1405包括一组至五组叶片(1个至5个叶片组)，并且每个叶片组可各自具有两个至四个叶片(双叶叶片、三叶叶片或四叶叶片)。当叶轮1401-1405处于如图33A至图33E中所描绘的竖直取向时，叶片可具有与垂直于主驱动轴1406A-1406E的竖直轴线(例如，长轴线)的水平平面成0°至45°的斜度。每个叶片组能够以相同的距离间隔或以不同的距离间隔联接到主驱动轴1406A-1406E。在示例实施方案中，叶片组(例如，1408A-1412C)在每个叶片组之间以5mm至50mm间隔开并联接到主驱动轴1406A-1406E。叶片组之间的间距可以定制，以实现最佳的混合和细胞生长。
图34A至图34C分别描绘了根据示例实施方案的叶轮安装轮毂1500的透视图、横截面视图和局部顶视图。叶轮安装轮毂1500包括安装轴1502，该安装轴延伸并突出穿过叶轮安装轮毂1500。安装轴1502具有底部安装部1506，该底部安装部可安装并联接到本文所公开的生物反应器(例如，510、710、1010)的隔室中的叶轮的驱动轴1504。叶轮安装轮毂1500的底部安装部1506经由压配合或其他机械连接联接到本文所公开的叶轮组件(例如，叶轮组件550、750、1016)的驱动轴1504或其他轴(例如，驱动轴616、716、1018)的顶部安装部1516。在示例实施方案中，叶轮安装轮毂1500的底部安装部1506可包括结构、突起部、延伸部或销1518，这些结构、突起部、延伸部或销被键接以与驱动轴1504的顶部安装部1516中的凹口1520配合(例如，压配合)并且联接到这些凹口。安装轮毂1500能够以类似的键接方式联接到本文所公开的其他驱动轴(例如，驱动轴616、716、1018)的顶部安装部。安装轴1502的一部分与一个或多个轴承组件1514A、1514B接合以促进安装轴1502的旋转。安装轴1502的一部分和一个或多个轴承组件1514A、1514B被容纳并密封在安装轮毂1500的轮毂腔体1512内。安装轮毂1500可包括螺纹部分1508以接合并联接到生物反应器的顶壁和本文所公开的螺纹轴承端口(例如，螺纹轴承端口530、730、1030)。防尘罩1510位于叶轮安装轮毂1500的终端附近或邻近该终端，以容纳轴承1514A-1514B并防止灰尘或颗粒进入轮毂腔体1512。
图35A至图35B分别描绘了根据示例实施方案的叶轮组件1600的透视图和横截面视图。叶轮组件1600包括叶轮安装轮毂1602、联接到叶轮安装轮毂1602的主驱动轴1606、两个支撑件1608A-1608B、以及联接到主驱动轴1606的三组三叶叶片1610A-1610C、以及在沿着轴1606的三个不同段处的支撑件1608A-1608B。三叶叶片1610A-1610C可以多种方式间隔开、分组和构造，例如如关于图33A至图33E所描述的。主驱动轴1606可包括两个柔性的、可致动的或可弯曲的夹子或叉头1612A-1612B，该两个夹子或叉头可接合或卡扣配合在叶轮安装轮毂1602的轮毂接纳器1604内以将轴1606可移除地附接到叶轮安装轮毂1602。当叉头1612A-1612B卡扣配合或压配合在轮毂接纳器1604的狭窄部分1615内时，这些叉头弹性地弯曲、致动或向内压缩到压缩位置，并且当叉头1612A-1612B卡扣配合或压配合穿过轮毂接纳器1604的较宽部分1617时，这些叉头像弹簧一样致动、扩展或弹回到扩展位置。叉头1612A-1612B上的凸缘1614防止叉头1612A-1612B被拉动穿过叶轮安装轮毂1602的较窄部分或通道1615，除非施加或使用阈值力来将叉头1612A-1612B/驱动轴1606拉出轮毂接纳器1604。在其他实施方案中，轮毂接纳器1604不具有较窄部分1615和较宽部分1617，并且叉头1612A-1612B被简单地压缩(或夹紧)到压缩位置以将叉头配合到轮毂接纳器1604中，并且允许弹性地弹回到扩展位置以将叉头1612A-1612B和驱动轴1606保持在轮毂接纳器1604中。以这种方式，叉头1612A-1612B可快速地促进驱动轴1606(以及本文所公开的其他驱动轴)从叶轮安装轮毂1602的附接和移除。
图36描绘了根据示例实施方案的自体细胞治疗系统和过程流程1700，包括以静态模式和/或动态模式操作的一个或多个生物反应器或生物反应器舱盒1710。自体细胞治疗系统1700包括一个或多个装备模块，包括本文所公开的血液处理系统1704、细胞和珠处理系统1706、基因编辑系统1708(例如，电穿孔系统)、生物反应器/生物反应器舱盒1710(例如，生物反应器舱盒1000和生物反应器1010)、培养箱1712、冷冻机1714和相关联自动化软件，用于用控制器1716控制每个装备模块。自体细胞治疗系统1700描绘了一名患者1702并且包括三个血液处理系统1704和两个生物反应器/舱盒1710、一个基因编辑系统1708、一个培养箱1712和一个冷冻机1714。所示的三个血液处理系统1704和两个生物反应器/舱盒1710可以是细胞和培养基流动并再循环的相同系统/生物反应器，或者是单独的系统/生物反应器。本文所述的装备模块的任何组合都可进行组合和定制以满足操作者和患者的需求。
在示例实施方案中，自体细胞治疗系统1700专用于一名患者1702并且包括三个血液处理系统1704和两个生物反应器/舱盒1710、一个细胞和珠处理系统1706、一个电穿孔系统1708以及一个冷冻机1714。生物反应器/舱盒1710可使用一个或多个顶部或底部喷洒器作为培养箱来操作，因此，如果实施双模式生物反应器1710，则培养箱1712不是必需的。
在步骤1处，细胞治疗过程通过从患者1702抽取血液样品开始。血液样品包括血浆、红细胞、血小板和白血细胞或白细胞。
在细胞治疗过程的步骤2处，将血液样品流动或供给到血液处理系统1704，可使用该血液处理系统来从患者血液组分的其余部分中分离出白血细胞(白细胞)。可在细胞治疗系统中使用的示例血液处理系统1704包括GibcoTM CTSTM RoteaTM逆流离心系统以及在WO2018/204992中公开的血液处理系统和方法，该专利以引用的方式全文并入本文。血液处理系统1704可包括离心机(例如，逆流离心机)或用于在白细胞去除过程中从患者血液组分的其余部分中分离出白血细胞(白细胞)的其他装备。还可在血液处理系统1704处洗涤、重构分离的白细胞和/或将白细胞悬浮在新鲜细胞培养基或其他培养基中，然后在生物反应器/舱盒1710处进行扩增步骤或在细胞和珠处理系统1706处进行隔离/活化步骤。
在细胞治疗过程的步骤3处，在细胞和珠处理系统1706中处理分离的白细胞，该细胞和珠处理系统至少包括用于处理细胞的磁体和磁珠。可在细胞治疗系统中使用的示例性细胞和珠处理系统1706包括GibcoTM CTSTMDynaCellectTM磁分离系统以及在WO2022/081519中公开的珠处理系统、方法、装备和处理工作流程，该专利以引用的方式全文并入本文。细胞和珠处理系统1706可用于将磁珠结合到特定细胞类型(例如，干细胞、一般白细胞、粒细胞、单核细胞、总T细胞、辅助性T辅助细胞、调节性T细胞、细胞毒性T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、血小板等)，隔离、活化并洗涤结合的或未结合的细胞。例如，磁珠可经由珠与细胞之间的抗体结合到靶细胞类型，该抗体通过抗体的抗原结合位点结合到细胞的表面受体。抗体的特定区域(例如，抗体的Fc区)继而连接到接头，该接头将抗体连接到磁珠。磁体或磁体系统可用于在细胞结合的情况下或在细胞与磁珠解除结合后经由WO2022/081519中详细描述的裂解机制来吸引和分离磁珠，该专利以引用的方式全文并入本文。
在阳性细胞隔离过程和阴性细胞隔离过程两者中，靶细胞可在细胞和珠处理系统1706的袋或容器内结合到磁珠、隔离和活化，如在WO2022/081519中详细描述的，该专利以引用的方式全文并入本文。可用于隔离和活化靶细胞的示例市售磁珠包括但不限于DYNABEADSTMHumanT-Expander CD3/CD28(赛默飞世尔科技，目录号11141D)、CTSTMDYNABEADSTMCD3/CD28(赛默飞世尔科技，目录号40203D)、CTSTMDYNABEADSTMTregXpander(赛默飞世尔科技，目录号46000D)。在阳性细胞隔离过程中，磁珠结合到靶细胞，并且珠/细胞复合物被拉至细胞和珠处理系统1706中的磁体。弃去上清液，并用酶裂解或其他裂解机制(在WO2022/081519中详细描述，该专利以引用的方式全文并入本文)洗涤珠/细胞复合物，产生活化的靶细胞。在阴性细胞隔离中，磁珠结合到所有不想要的细胞或非靶细胞，并且非靶细胞被吸引到血液处理系统1704中的磁体以耗尽所有不想要的细胞并将未结合的靶细胞保持在分离袋中。
另选地，在细胞治疗过程的步骤3处，白细胞可在以静态模式、动态模式或这两种模式操作的生物反应器/舱盒1710(例如，生物反应器舱盒1000和反应器1010)中在一个或多个细胞扩增过程中经历细胞繁殖和/或扩增达预定的和/或交替的时间段，然后在细胞和珠处理系统1706处隔离/活化。在细胞扩增期间以静态模式和动态模式(例如，静态模式和动态模式的交替时段)操作可减轻细胞上的应变，促进最佳细胞生长并保存经历洗涤、隔离、活化和/或修饰的敏感细胞，所述洗涤、隔离、活化和/或修饰在细胞治疗过程1700期间引起细胞应激和死亡。
在细胞治疗过程的步骤4处，可在珠处理系统1706处洗涤、重构从细胞和珠处理系统1706收获的靶细胞和/或将靶细胞悬浮在新鲜细胞培养基或其他培养基和液体(例如，冷冻培养基、水、缓冲液)中，然后在生物反应器/舱盒1710处进行扩增步骤。还可将靶细胞供给到血液处理系统1704，在该血液处理系统中分离、洗涤、重构靶细胞和/或将靶细胞悬浮在新鲜细胞培养基或其他培养基和液体中，然后在生物反应器/舱盒1710处进行扩增步骤。此步骤4也可省略。
在步骤5处，在步骤3中在细胞和珠处理系统1706中隔离和/或活化并且在步骤4中洗涤、重构和/或悬浮在新鲜细胞培养基中的靶细胞在以静态模式、动态模式或这两种模式操作的生物反应器/生物反应器舱盒1710(例如，生物反应器舱盒1000和反应器1010)中在一个或多个细胞扩增过程中经历细胞繁殖和/或扩增达预定的和/或交替的时间段，以促进最佳细胞生长并保存经历洗涤、隔离、活化和/或修饰步骤(使细胞经受应激)的敏感细胞。
在细胞治疗过程的步骤6处，可将靶细胞流动、供给或转移到基因编辑系统1708，该基因编辑系统编辑、修饰靶DNA、RNA、蛋白质和/或其他分子或将它们插入到靶细胞中以生成治疗结果。可在细胞治疗系统1700中使用的示例性基因编辑系统1708包括CTSTMXenonTM电穿孔系统、NeonTMNxTTM电穿孔系统、以及在美国公布号2021123009、20230110090和美国专利号D965170中公开的基因编辑系统、方法、装备和处理工作流程，这些专利以引用的方式全文并入本文。
在细胞治疗过程的步骤7处，可将在基因编辑系统1708中编辑的修饰细胞流动、供给或转移到血液处理系统1704，在该血液处理系统中分离、洗涤、重构修饰细胞和/或将修饰细胞悬浮在新鲜细胞培养基或其他培养基和液体中。此步骤7也可省略。
在细胞治疗过程的步骤8处，可将在步骤6中在基因编辑系统1708中修饰的细胞流动、供给或转移到生物反应器/生物反应器舱盒1710中，以在以静态模式、动态模式或这两种模式操作的生物反应器/生物反应器舱盒1710(例如，生物反应器舱盒1000和反应器1010)内经历细胞繁殖和/或扩增达预定的和/或交替的时间段，以促进最佳细胞生长并保存经历洗涤、隔离、活化和/或修饰步骤的细胞。在细胞扩增期间以静态模式和动态模式的交替时段操作生物反应器1710可减轻细胞上的应变并促进细胞治疗过程1700期间最佳的细胞生长和保存。
在任选的步骤9中，可将在生物反应器/生物反应器舱盒1710中扩增的修饰细胞流动、供给或转移到培养箱1712中以用于临时储存或进一步扩增。在示例实施方案中，由于生物反应器/生物反应器舱盒1710在静态模式下的可操作性以及来自本文所公开的气体可渗透膜、侧壁、顶部气体重叠组件和/或喷洒器的细胞的氧合，实施生物反应器舱盒或双模式生物反应器1710消除了对培养箱的需要。生物反应器1710还可放置在培养箱1712内部，其中通过侧壁气体可渗透膜供给气体以进一步扩增细胞，同时以静态模式操作而无需叶轮混合，如先前所述。
在细胞治疗过程的步骤10处，可将在生物反应器舱盒/生物反应器舱盒1710中扩增的修饰细胞流动、供给或转移到血液处理系统1704中，在该血液处理系统中，分离、洗涤、重构修饰细胞和扩增细胞和/或将修饰细胞和扩增细胞悬浮在新鲜细胞培养基或冷冻培养基中，为冷链储存和处理和/或作为治疗剂注射到患者1702体内做准备。
在细胞治疗过程的步骤11处，可将洗涤的、重构的和/或悬浮的修饰细胞与冷冻培养基一起并在冷冻袋中流动、供给或转移到冷冻机1714，以冷冻、运输并最终解冻，并且将修饰细胞作为治疗剂施用于患者1702。
控制器1716可包括一个或多个处理器、存储器和由处理器运行的软件指令，以使细胞治疗系统、过程1700和相关联的装备模块自动化，这些装备模块包括一个或多个血液处理系统1704、细胞和珠处理系统1706、基因编辑系统1708(例如，电穿孔系统)、生物反应器/生物反应器舱盒1710、培养箱1712、冷冻机1714以及相关联的传感器和支持模块。控制器还可包括客户端计算机、显示器和具有操作者输入和系统输出的用户界面，用于控制细胞治疗系统/过程1700。一个或多个装备和过程自动化配方可存储在控制器1716的存储器中并由操作者经由客户端计算机和用户界面来运行。生物反应器/舱盒1710在扩增步骤和过程期间以动态模式和静态模式操作的时间段、次数和序列是可编程的，并且可以配方形式存储在控制器1716存储器中。配方可由控制器1716定制、调用和运行以优化细胞生长、保存和恢复。
本文所公开的生物反应器具有许多独特的优点。例如，生物反应器能够在同一生物反应器内实现细胞的静态培养(即无需混合)和细胞的动态生长(即轻、重、低RPM、高RPM、间歇或连续混合)，由此最大限度地减少与在生物反应器或其他装备之间转移细胞相关联的延迟、浪费和危险。生物反应器的独特之处还在于，它们被构造成根据细胞培养物内细胞的密度、状态、灵敏度和应用来优化静态操作模式和动态操作模式两者下的生产。此外，当处于静态模式(当混合器/叶轮不操作时)和动态模式(当混合器/叶轮操作时)时，生物反应器易于旋转成水平取向、竖直取向或成角度取向，以进一步促进最佳细胞生长。本文所公开的双模式生物反应器可在细胞扩增期间以及在动态模式和静态模式期间旋转至不同的取向以扩增，同时生物反应器经由旋转或平移而运动。生物反应器的独特之处还在于，在处理期间接触悬浮液的相对便宜的部件可在单次使用后丢弃/再循环，而相对昂贵的部件可重复使用而无需任何灭菌。还存在其他益处和独特的特征。
任何数量的不同细胞培养基和培养基组分可与本文提供的生物反应器结合使用。在许多实例中，细胞培养基和培养基组分将随着所培养的细胞的使用和细胞扩增的目的(例如，扩增细胞的使用、蛋白质生产、抗体生产等)而变化。
可使用本文所阐述的装置(例如，生物反应器)和方法扩增的细胞(例如，动物细胞诸如哺乳动物细胞)包括无限增殖化细胞(例如，杂交瘤细胞)和原代细胞((例如，T细胞、B细胞、肝细胞等)。可使用本文所阐述的装置和方法扩增的一些类型的细胞包括干细胞(例如，诱导多能干细胞、胚胎干细胞、间充质干细胞等)。可使用本文所阐述的装置和方法扩增的其他类型的细胞包括免疫系统细胞，诸如T细胞(例如、CD4+T细胞、CD8+T细胞、调节性T细胞、Th17T细胞、γδT细胞、记忆性T细胞(例如、中枢记忆性T细胞)、自然杀伤T细胞、粘膜相关的不变T细胞等)、自然杀伤(NK)细胞、B细胞、树突细胞、抗原呈递细胞等。
可使用本文所阐述的装置和方法扩增的细胞的一些具体示例包括非洲绿猴细胞(例如、BSC细胞)、HeLa细胞、HepG2细胞、LLC-MK细胞、CV-1细胞、COS细胞、VERO细胞、MDBK细胞、MDCK细胞、CRFK细胞、RAF细胞、RK细胞、TCMK-1细胞、LLCPK细胞、PK15细胞、LLC-RK细胞、MDOK细胞、BHK细胞、BHK-21细胞、CHO细胞、CHO-K1细胞、NS-1细胞、MRC-5细胞、WI-38细胞、3T3细胞、293细胞、Per.C6细胞和鸡胚细胞。在一些实例中，扩增针对大规模蛋白质生产而优化的CHO细胞系或若干特定CHO细胞变体中的一种或多种CHO细胞变体(例如，CHO-K1)。
例如，T细胞可在许多不同的培养基中扩增，包括X-VIVO 15TM(龙沙(Lonza)，目录号BE02-060Q)和OPTMIZERTMCTSTMSFM、AIM-V和RPMI 1640(赛默飞世尔科技，目录号A1048501、0870112DK、11875119)。此外，T细胞可在有血清或无血清的情况下扩增。附加地，T细胞可用血清替代物扩增，诸如CTSTM免疫细胞血清替代物(ICSR)(赛默飞世尔科技，目录号A2596101)。
T细胞可在扩增之前、期间和/或之后被活化。例如，T细胞可在扩增期间在生物反应器中被活化。通过进一步示例，T细胞可通过与抗CD3和抗CD28抗体接触而被活化。此类抗体可结合至一种或多种固体支撑件(例如，珠)。此外，T细胞还可在扩增之前、期间和/或之后与一种或多种细胞因子(例如，白介素-2等)接触。因此，本文提供了用于在生物反应器中扩增T细胞的方法。
可与本文所阐述的装置和方法结合使用的培养基包括Eagle’s MEM(最低必需培养基)、Ham’s F12、F-12K、Dulbecco’s、Dulbecco’s的改良Eagle培养基、DMEM/Ham’s F121：1、Trowell’s T8、A2、Waymouth、Williams E、MCDB 104/110、RPMI-1640培养基、RPMI-1641培养基、Iscove’s的改良Dulbecco培养基、McCoy’s 5A、Leibovitz’s L-15、EX-CELLTM300系列(堪萨斯州莱内克萨的JRH生物科学公司(JRH Biosciences，Lenexa，KS))、鱼精蛋白-锌-胰岛素培养基。培养基可含有血清或不含血清。
细胞可在″补料分批细胞培养″过程中扩增。″补料分批培养″是指分批培养，其中最初将动物细胞和培养基供应至培养容器，并且在培养期间将附加的培养营养物连续地或以离散增量供给至培养物，在培养终止前进行或不进行周期性细胞和/或产物收获。补料分批培养包括″半连续补料分批培养″，其中周期性地移除整个培养物(其可包括细胞和培养基)并用新鲜培养基替换。
补料分批培养与简单的″分批培养″不同，而在分批培养中，细胞培养的所有组分(包括动物细胞和所有培养营养物)均在培养过程开始时供应至培养容器。
细胞也可在灌注过程中扩增。在灌注培养中，通过(例如，过滤)将细胞限制在培养物中，并且将培养基连续或间歇地引入并从培养容器中移除。
本文所阐述的组合物和方法的一些方面涉及使扩增的细胞获得氧气和移除二氧化碳。通常期望这些细胞在有效去除二氧化碳的情况下容易获得氧气。按照这些思路，通常如本文所阐述扩增的细胞将存在于生物反应器中，其中可协调这些参数中的一个或两个参数以实现有效的细胞扩增。此类生物反应器中的O2浓度可介于15％与25％之间(例如，约15％至约24％、约17％至约25％、约18％至约25％、约20％至约25％、约22％至约25％、约23％至约25％等)。进一步地，此类生物反应器中的CO2浓度可介于2％与7％之间。
在许多实例中，如先前所讨论的，通过使用与培养基接触的气体可渗透膜将促进气体交换。此类膜可位于生物反应器的一侧或多侧、顶部和/或底部，并且允许O2进入培养基并允许CO2离开培养基。在一些实例中，本文所阐述的生物反应器和方法中使用的气体可渗透膜可由气体可渗透硅酮(例如，二甲基硅酮)构成或可包括气体可渗透硅酮(例如，二甲基硅酮)，和/或该气体可渗透膜的厚度可介于0.001英寸与0.01英寸之间(例如，约0.005英寸到约0.007英寸、约0.002英寸到约0.007英寸、约0.003英寸到约0.007英寸、约0.005英寸到约0.009英寸、约0.004英寸到约0.008英寸等)。
在一些实例中，可能期望培养基中存在谷氨酰胺源。在这种情况下，谷氨酰胺源可以是将不会形成大量氨的谷氨酰胺源。这种谷氨酰胺源的一个实例是L-丙氨酰基-L-谷氨酰胺二肽。当存在时，这种谷氨酰胺试剂能够以介于约1mM至约20mM之间(例如，约2mM至约20mM、约5mM至约18mM、约10mM至约20mM、约8mM至约27mM等)的浓度存在。
此外，虽然包括免疫细胞(例如，NK细胞、T细胞、B细胞和/或APC)在内的细胞扩增的孵育温度可以变化，但哺乳动物细胞通常在34℃与40℃之间的温度(诸如37℃)下进行培养。
根据正在扩增的细胞类型，正在扩增的细胞可与一种或多种趋化因子或细胞因子接触。可使用的趋化因子和细胞因子包括白介素-1α、白介素-2、白介素-4、白介素-1β、白介素-6、白介素-12、白介素-15、白介素-18、白介素-21和转化生长因子β1。
本文所阐述的生物反应器还可用于和与将材料(例如，DNA、RNA、蛋白质、蛋白质/核酸/复合物等)诱导到细胞(例如，真核细胞诸如哺乳动物细胞)相关的一种或多种过程结合来孵育细胞。材料引入过程包括转导(例如，病毒转导)和转染。示例性转导和转染方法包括磷酸钙转染、脂质体转染、核转染、声孔效应、通过热休克转染、磁化转染以及电穿孔。可用于本文所述方法的示例性病毒转导方法中使用的载体包括但不限于逆转录病毒(例如，慢病毒)、腺病毒和腺相关病毒载体。
引入材料的方法将随许多因素而变化，包括待引入细胞中的材料。例如，电穿孔通常比慢病毒转导更适合将向导RNA/Cas9复合物引入细胞中。此外，当试图将核酸(例如，编码嵌合抗原受体的核酸)引入细胞并希望维持高细胞存活力时，病毒转导可能比电穿孔更合适。
电穿孔是可用于将多种材料引入细胞中的非病毒过程。电穿孔涉及对细胞施加电场，导致细胞膜受损，由此允许外源性材料的细胞摄取递送。
在与细胞膜对电场脉冲的响应相关的机械理论方面已经进行了大量工作，电场脉冲迅速增加细胞膜的跨膜电压Um(t)到细胞膜孔隙率急剧上升的值(参见Weaver等人，《Bioelectrochemistry(生物电化学)》87：236-243(2012))。膜孔隙率的变化被认为是由孔隙形成引起的。因此，材料摄取被认为是通过诱导细胞膜中的孔隙形成来介导的。
用于电穿孔的大电场脉冲可以通过加热或不加热是主要原因来杀死细胞。两种非热杀伤机制被认为是通过诱导细胞凋亡或坏死。进一步地，据信高强度电场细胞杀伤更多是通过细胞凋亡，而低强度电场细胞杀伤被认为更多是通过坏死。因此，无论细胞死亡机制如何，通常需要调整电场条件以及其他参数使得维持高细胞存活力。
在这些细胞暴露于电场(例如，电穿孔)后，本文所阐述的生物反应器可用于通过在静态模式下操作或在动态模式下以低混合RPM(例如，低于40RPM或低于10RPM)操作来维持细胞的存活力。维持细胞存活力的示例性方法包括将细胞暴露于电场，然后孵育这些细胞，同时以静态模式操作本文所阐述的生物反应器。这种孵育可在培养基或设计为允许细胞在孵育期间保持在低代谢状态的培养基中进行(例如，含有最少足够营养物的渗透稳定溶液以防止细胞存活力的显著降低)。
在许多实例中，在电穿孔后将细胞在生物反应器中孵育固定孵育期(例如，约30分钟至约21天、约30分钟至约3小时、约30分钟至约5小时、约30分钟至约10小时、约30分钟至约15小时、约30分钟至约20小时、约30分钟至约24小时、约30分钟至约40小时、约1小时至约5小时、约1小时至约10小时、约1小时至约24小时、约5小时至约15小时、约5小时至约24小时、约10小时至约30小时、约24小时至约21天、约2天至约21天、约5天至约21、约8天至约21天、约24小时至约48小时、约24小时至约72小时等)，其中不发生机械混合(静态模式)或发生低水平的机械混合(叶轮RPM在动态模式下小于或等于10RPM(例如，约0.1RPM至约10RPM、约0.5RPM至约10RPM、约0.8RPM至约10RPM、约1.0RPM至约10RPM、约2.0RPM至约10RPM、约3.0RPM至约10RPM、约4.0RPM至约10RPM、约5.0RPM至约10RPM、约0.1RPM至约1RPM、约0.1RPM至约0.8RPM、约0.1RPM至约0.6RPM、约0.5RPM至约1RPM、约0.3RPM至约1RPM、约0.3RPM至约0.8RPM等))以允许细胞从电穿孔效应中恢复，在本文称为″恢复孵育期″。
恢复孵育期可在静态模式和动态模式之间交替。例如，生物反应器可在静态模式下操作某一时间段，然后可在动态模式下操作某一时间段。一组示例性条件是静态模式30分钟，随后动态模式30分钟，在动态模式下叶轮RPM为2。使用上述一组示例性条件进行说明，静态模式与动态模式的比率将为1：1。在一些实例中，静态模式与动态模式的比率可为1∶10到10∶1(例如，1∶1到1∶10、1∶1到1∶5、1∶1到1∶3、10∶1到1∶1、1∶10到5∶1、10∶1到3∶1、1∶5到5∶1、1∶2到2∶1等)。
附加地，静态模式和动态模式(或混合″脉冲″)之间的交替次数在恢复期或整个电穿孔后培养期的过程中可为1至1,000(例如，约10至约1,000、约20至约1,000、约100至约1,000、约10至约500、约10至约250、约10至约150、约30至约250、约50至约500等)。
此外，可在恢复孵育期间调整生物反应器中的O2和CO2浓度以维持高细胞存活力。
细胞(例如，哺乳动物细胞)可在暴露于电场(例如，电穿孔)之前、之后和/或期间在本文所阐述的生物反应器中孵育。例如，细胞可在本文所阐述的生物反应器中培养，然后可从生物反应器中移除，然后可重新引入相同或不同的生物反应器中。作为上述的替代方案，可在生物反应器内对细胞进行电穿孔。此外，可从患者身上获得细胞(例如，T细胞)，对其进行电穿孔，然后将其引入到所阐述的用于培养的生物反应器中。然后可将这些培养的T细胞重新引入患者体内。
增加暴露于电场(例如，电穿孔)的细胞存活力的一种方法是通过用高密度脂蛋白(HDL)预孵育这些细胞。例如，在电穿孔之前，可将哺乳动物细胞(例如，T细胞)在CTSOPTMIZERTM(赛默飞世尔科技，目录号A37050-01)中用6mg/l HDL培养三天。诸如此类的方法在2021年1月28日公开的名称为″COMPOSITIONS AND METHODS FOR ENHANCING CELLCULTURE″的美国专利公布2021/0024882号中阐述，其全部公开内容以引用的方式并入本文。此外，这种预孵育可在本文所阐述的生物反应器中执行。因此，本文提供了用HDL培养细胞某一时间段(例如，约1天至约5天、约2天至约4天等)，然后将一种或多种材料引入这些细胞中的方法。
因此，本文所阐述的方法包括包含通过电穿孔引入细胞中的材料的那些方法，然后将细胞在本文所阐述的生物反应器中以细胞扩增、保存和处理的静态模式、动态模式和/或交替模式在单个生物反应器内进行孵育。此外，此类方法可涉及用HDL预孵育细胞。
可在本文所阐述的生物反应器中用病毒载体转导细胞。此类转导的方法包括使生物反应器中的这些细胞与一种或多种病毒载体接触。在许多实例中，这些病毒载体将含有包括用于插入细胞内核酸(例如，引入核酸区域的细胞的染色体)的核酸区的核酸和/或编码用于细胞内表达的蛋白质(例如，Cas9蛋白质、嵌合抗原受体(CAR)等)。
本文提供了用于培养细胞、将材料引入细胞中和/或改造细胞的方法。以举例的方式，活化的T细胞可在本文所阐述的生物反应器中扩增。然后，在允许慢病毒载体进入T细胞以产生CAR-T细胞的条件下，可将编码CAR的慢病毒载体引入生物反应器中。然后，CAR-T细胞可在生物反应器中进一步扩增。
在许多实例中，病毒(例如，慢病毒)转导将在本文所阐述的生物反应器中发生一段时间(例如，约1小时至约2天、约3小时至约1天、约5小时至约2天等)，而不发生机械混合(静态模式)或发生最小机械混合(动态模式下等于或小于10叶轮RPM)。然后，可将所得的转导T细胞置于类似于上文所阐述的电穿孔条件的恢复孵育期条件下。此外，在恢复孵育期间，可从生物反应器中移除病毒颗粒。
实施例1：用于培养T细胞的条件
T细胞隔离：利用DynabeadsTMUntouchedTM人T细胞试剂盒(赛默飞世尔科技，目录号11344D)将来自正常供体的原代人T细胞从PBMC中阴性隔离，该试剂盒可用于移除具有以下标志物的细胞：CD14、CD16(a和b)、CD19、CD36、CD56、CD123和CD235A(例如，B细胞、NK细胞、单核细胞、血小板、树突细胞、粒细胞和红细胞)。
培养基：基础生长培养基包含X-VIVO 15TM(龙沙，目录号BE02-060Q)、OpTmizerTMCTSTMSFM、AIM-V SFM以及RPMI 1640(赛默飞世尔科技，目录号A1048501、0870112DK、11875119)用于T细胞扩增。向培养基补充5％人AB血清(hABs)(Gemini Bio-Products)或2.5％CTS免疫细胞血清替代物(赛默飞世尔科技，目录号A2596101)。
活化：利用DynabeadsTM人T-扩增子(T-Expander)CD3/CD28(赛默飞世尔科技，目录号11141D)以每个T细胞3个珠的比率在存在100IU/ml的rIL-2(赛默飞世尔科技，目录号PHC0021)的情况下活化T细胞。
扩增：将T细胞维持在5×106个细胞/ml，并且在第3天、第5天、第7天和第10天使用Beckman-Coulter Vi-Cell分析器计数。另外，在这些相同的天数补充rIL-2。细胞生长表示为随时间的扩增倍数。在第5天和第7天更换培养基，并且在第3天、第5天和第7天补充100IU/ml的rIL-2。培养温度为37℃。培养基的CO2浓度维持在约5％。培养基的O2浓度维持在约17％至21％。
终点：在第10天通过用抗CD3-太平洋橙(Pacific Orange)、抗CD4-FITC、抗CD8-太平洋蓝(Pacific Blue)、抗CD62L-APC和抗CCR7-PE(赛默飞世尔科技，目录号CD0330、11-0041-82、MHCD0828、17-0621-82、12-1971-82)对T细胞进行染色来评估细胞表型。为了评估细胞因子产量(数据未示出)，在第10天从培养物中移除DynabeadsTM人T-扩增子CD3/CD28，洗涤T细胞，并且在新鲜培养基中放置过夜。将250万个T细胞以1×106个T细胞/mL接种，并且利用人T-扩增子CD3/CD28以1：1的珠与细胞比率重新刺激，并孵育24小时。收集上清液并用LUMINEXTM的INVITROGENTM人细胞因子磁珠35联检测板(赛默飞世尔科技，目录号LHC6005M)处理以进行分析。
本发明可在不脱离本发明的实质或必要特性的情况下以其他具体形式体现。所描述的实施方案在所有方面都应被视为只是例示性的而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求而不是由上述描述来表示。在权利要求书的含义和等效范围内的所有变化都将被纳入其范围。

Claims (126)

1.一种生物反应器，所述生物反应器包括：
外壳，所述外壳包括多个壁，所述多个壁界定隔室，所述隔室被适配成保持液体，所述多个壁中的选定的一个壁具有延伸穿过其以便与所述隔室连通的第一转移开口；
第一气体可渗透膜，所述第一气体可渗透膜设置在所述外壳上以便覆盖所述第一转移开口的至少一部分，所述第一气体可渗透膜具有与所述隔室直接连通的内侧面和与所述隔室外部的环境直接连通的相对的外侧面；和
混合元件，所述混合元件可移动地设置在所述外壳的所述隔室内。
2.根据权利要求1所述的生物反应器，其中所述第一气体可渗透膜包括气体可渗透硅酮、二甲基硅酮、FEP或膨体聚四氟乙烯(ePTFE)片材。
3.根据权利要求1所述的生物反应器，其中在所述第一气体可渗透膜中不存在开放孔隙，使得气体只能通过跨所述第一气体可渗透膜施加扩散梯度在分子水平上穿过所述第一气体可渗透膜。
4.根据权利要求1所述的生物反应器，其中所述气体可渗透膜在23摄氏度和1巴下具有小于75,000mL/(m2*天)、100,000mL/(m2*天)、125,000mL/(m2*天)或150,000mL/(m2*天)的气体渗透率。
5.根据权利要求1所述的生物反应器，其中所述第一气体可渗透膜是液体不可渗透的。
6.根据权利要求1所述的生物反应器，其中所述外壳的所述多个壁中的每个壁是气体和液体不可渗透的。
7.根据权利要求1所述的生物反应器，其中所述外壳是足够刚性的，使得在所述隔室充满水的情况下，所述外壳不会挠曲。
8.根据权利要求1所述的生物反应器，其中所述多个壁中的所述选定的一个壁具有与所述隔室连通的内部表面和相对的外部表面，所述第一气体可渗透膜安装在所述多个壁中的所述选定的一个壁的所述外部表面上。
9.根据权利要求1所述的生物反应器，所述生物反应器还包括：
所述第一气体可渗透膜，所述第一气体可渗透膜具有各自延伸到环绕周边边缘的所述内侧面和所述相对的外侧面；和
支撑框架，所述支撑框架固定到所述周边边缘以便环绕所述第一气体可渗透膜，所述支撑框架将所述第一气体可渗透膜固定到所述多个壁中的所述选定的一个壁。
10.根据权利要求9所述的生物反应器，其中所述支撑框架通过焊接或粘合剂固定到所述多个壁中的所述选定的一个壁。
11.根据权利要求1所述的生物反应器，其中所述混合元件包括可旋转地设置在所述隔室内的叶轮、叶片或桨叶。
12.根据权利要求1所述的生物反应器，所述生物反应器还包括驱动轴，所述驱动轴具有第一端和相对的第二端，所述驱动轴的至少一部分设置在所述外壳的所述隔室内并具有设置在其上的所述混合元件。
13.根据权利要求12所述的生物反应器，其中所述驱动轴的至少一部分具有螺旋构造。
14.根据权利要求12所述的生物反应器，其中所述驱动轴包括：
第一驱动轴部分，所述第一驱动轴部分具有螺旋构造；和
第二驱动轴部分，所述第二驱动轴部分具有螺旋构造，所述第二驱动轴部分与所述第一驱动轴部分侧向间隔开并沿着所述第一驱动轴部分延伸。
15.根据权利要求12所述的生物反应器，驱动马达在所述隔室外部安装在所述外壳上并联接到所述驱动轴。
16.根据权利要求1所述的生物反应器，所述生物反应器还包括第一传感器，所述第一传感器至少部分地设置在所述隔室内。
17.根据权利要求16所述的生物反应器，其中所述第一传感器包括温度传感器、pH传感器、DO传感器或CO2传感器。
18.根据权利要求1所述的生物反应器，所述生物反应器还包括端口，所述端口形成在所述外壳上并与所述隔室连通，气体过滤器与所述端口联接。
19.根据权利要求1所述的生物反应器，其中所述外壳的所述多个壁是刚性的。
20.根据权利要求1所述的生物反应器，其中所述多个壁包括顶端壁、底端壁和在所述顶端壁和所述底端壁之间延伸的环绕侧壁。
21.根据权利要求20所述的生物反应器，所述生物反应器还包括：
所述第一转移开口，所述第一转移开口延伸穿过所述环绕侧壁；和
驱动轴，所述驱动轴从所述顶端壁突出到所述隔室中并朝向所述底端壁，所述混合元件设置在所述驱动轴上。
22.根据权利要求21所述的生物反应器，所述生物反应器还包括稳固支撑件，所述稳固支撑件安装在所述底端壁的内部表面上以便与所述隔室连通，所述稳固支撑件具有顶表面，所述顶表面具有形成在其上的凹部，所述驱动轴的终端被接纳在所述凹部内。
23.根据权利要求22所述的生物反应器，所述生物反应器还包括：
所述稳固支撑件，所述稳固支撑件具有界定所述凹部的边界面；和
环形唇缘密封件，所述环形唇缘密封件从所述边界面径向向内突出并抵靠所述驱动轴的所述终端形成不透液密封。
24.根据权利要求22所述的生物反应器，所述生物反应器还包括：
所述稳固支撑件，所述稳固支撑件具有至少部分地界定腔体的内部表面；和
多个间隔开的气体开口，所述多个间隔开的气体开口在所述稳固支撑件的所述顶表面与所述内部表面之间延伸。
25.根据权利要求20所述的生物反应器，所述生物反应器还包括：
喷洒器，所述喷洒器安装在所述底端壁上并与所述隔室连通；和
气体管线，所述气体管线与所述喷洒器联接。
26.根据权利要求20所述的生物反应器，其中所述环绕侧壁具有矩形横向横截面。
27.根据权利要求20所述的生物反应器，其中所述环绕侧壁具有前壁、与所述前壁相对的后壁以及各自在所述顶端壁与所述底端壁之间延伸的相对的侧壁，所述前壁具有延伸穿过其的所述第一转移开口。
28.根据权利要求27所述的生物反应器，其中所述前壁具有带面积的外部表面，所述第一转移开口延伸穿过所述前壁并具有面积，所述外部表面的所述面积包括所述第一转移开口的所述面积，所述第一转移开口的所述面积为所述外部表面的所述面积的至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。
29.根据权利要求27所述的生物反应器，其中所述前壁具有在所述顶端壁与所述底端壁之间延伸的最大高度，并且具有在所述相对的侧壁之间延伸的最大宽度，所述最大高度为所述最大宽度的至少1.2倍、1.4倍、1.6倍、1.8倍、2倍、2.5倍、3倍、4倍或5倍。
30.根据权利要求29所述的生物反应器，其中所述前壁的所述最大高度为至少0.2米、0.3米、0.4米、0.6米、0.8米、1米。
31.根据权利要求27所述的生物反应器，所述生物反应器还包括：
多个第一安装部，所述多个第一安装部形成在所述前壁的外部表面上；和
多个第二安装部，所述多个第二安装部形成在所述后壁的外部表面上，所述第一安装部被构造成与所述第二安装部接合。
32.根据权利要求31所述的生物反应器，其中至少所述第一安装部从所述前壁的所述外部表面向外突出，或者所述第二安装部从所述后壁的所述外部表面向外突出。
33.根据权利要求20所述的生物反应器，所述生物反应器还包括：
第二转移开口，所述第二转移开口延伸穿过所述底端壁以便与所述隔室连通；和
第二气体可渗透膜，所述第二气体可渗透膜设置在所述外壳上以便覆盖所述第二转移开口的至少一部分。
34.根据权利要求1所述的生物反应器，所述生物反应器还包括加热器支架，所述加热器支架包括：
主体，所述主体具有顶表面，所述顶表面具有凹入其中的凹穴；和
一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件设置在所述主体内，
其中所述外壳的至少一部分被可移除地接纳在所述主体的所述凹穴内。
35.根据权利要求1所述的生物反应器，其中所述第一气体可渗透膜仅允许气体通过扩散进行被动气体交换而穿过其。
36.根据权利要求1所述的生物反应器，其中所述第一气体可渗透膜包括单个连续面板或片材，而不是重叠并联接在一起的两个或更多个面板或片材。
37.一种生物反应器，所述生物反应器包括：
外壳，所述外壳包括多个壁，所述多个壁界定隔室，所述隔室被适配成保持液体，所述多个壁中的选定的一个壁具有延伸穿过其以便与所述隔室连通的转移开口；
气体可渗透膜，所述气体可渗透膜设置在所述外壳上以便覆盖所述转移开口的至少一部分，所述气体可渗透膜包括气体可渗透硅酮、二甲基硅酮、FEP或膨体聚四氟乙烯(ePTFE)片材；和
混合元件，所述混合元件可移动地设置在所述外壳的所述隔室内。
38.一种生物反应器，所述生物反应器包括：
外壳，所述外壳包括多个壁，所述多个壁界定隔室，所述隔室被适配成保持液体，所述多个壁中的选定的一个壁具有延伸穿过其以便与所述隔室连通的转移开口；
气体可渗透膜，所述气体可渗透膜设置在所述外壳上以便覆盖所述转移开口的至少一部分，其中在所述气体可渗透膜中不存在开放孔隙，使得气体只能通过跨所述气体可渗透膜施加扩散梯度在分子水平上穿过所述气体可渗透膜；和
混合元件，所述混合元件可移动地设置在所述外壳的所述隔室内。
39.一种生物反应器，所述生物反应器包括：
外壳，所述外壳包括多个壁，所述多个壁界定隔室，所述隔室被适配成保持液体，所述多个壁中的选定的一个壁具有延伸穿过其以便与所述隔室连通的转移开口；
气体可渗透膜，所述气体可渗透膜设置在所述外壳上以便覆盖所述转移开口的至少一部分，其中气体只能通过跨所述气体可渗透膜施加扩散梯度在分子水平上穿过所述气体可渗透膜；和
加热器支架，所述加热器支架包括：
主体，所述主体具有顶表面，所述顶表面具有凹入其中的凹穴；和
一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件设置在所述主体内，
其中所述外壳的至少一部分被可移除地接纳在所述主体的所述凹穴内。
40.一种生物反应器，所述生物反应器包括：
外壳，所述外壳包括顶壁、底壁和在所述顶壁和所述底壁之间延伸的环绕侧壁，所述外壳界定隔室；
第一转移开口，所述第一转移开口延伸穿过所述侧壁以便与所述隔室连通；
第一气体可渗透膜，所述第一气体可渗透膜设置在所述外壳上以便覆盖所述转移开口的至少一部分；
第二转移开口，所述第二转移开口延伸穿过所述底壁以便与所述隔室连通；和
第二气体可渗透膜，所述第二气体可渗透膜设置在所述外壳上以便覆盖所述第二转移开口的至少一部分。
41.根据权利要求40所述的生物反应器，所述生物反应器还包括混合元件，所述混合元件可移动地设置在所述外壳的所述隔室内。
42.一种用于在第一生物反应器内扩增细胞的方法，所述第一生物反应器包括：
外壳，所述外壳包括多个壁，所述多个壁界定隔室，所述隔室被适配成保持液体，所述多个壁包括顶端壁、底端壁和在所述顶端壁和所述底端壁之间延伸的环绕侧壁，所述环绕侧壁具有前面、相对的后面以及各自在所述顶端壁与所述底端壁之间延伸的相对的侧面，第一转移开口延伸穿过所述前面以便与所述隔室连通；和
气体可渗透膜，所述气体可渗透膜设置在所述外壳上以便覆盖所述第一转移开口的至少一部分，所述方法包括：
将所述第一生物反应器以第一取向放置，使得所述第一气体可渗透膜面向下或面向侧向；
当所述第一生物反应器处于所述第一取向时，使所述外壳的所述隔室内的细胞扩增第一时间段；
将所述第一生物反应器旋转到第二取向，使得所述第一气体可渗透膜面向侧向；以及
当所述第一生物反应器处于所述第二取向时，使所述外壳的所述隔室内的细胞扩增第二时间段。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述第一气体可渗透膜在23摄氏度和1巴下具有小于75,000mL/(m2*天)、100,000mL/(m2*天)、125,000mL/(m2*天)或150,000mL/(m2*天)的气体渗透率。
44.根据权利要求42所述的方法，其中所述第一气体可渗透膜是液体不可渗透的。
45.根据权利要求42所述的方法，其中所述第一气体可渗透膜包括气体可渗透硅酮、二甲基硅酮、FEP或膨体聚四氟乙烯(ePTFE)片材。
46.根据权利要求42所述的方法，其中在所述第一气体可渗透膜中不存在开放孔隙，并且气体只能通过跨所述第一气体可渗透膜施加扩散梯度分子水平上穿过所述第一气体可渗透膜。
47.根据权利要求42所述的方法，其中所述第一时间段包括至少3小时、6小时、12小时、18小时、24小时、36小时、48小时、72小时或120小时。
48.根据权利要求42所述的方法，其中在所述第一时间段期间不重复摇动或转动所述第一生物反应器的所述外壳。
49.根据权利要求42所述的方法，其中将混合元件可移动地设置在所述外壳的所述隔室内，并且将驱动马达联接到所述混合元件，使得所述驱动马达的激活促进所述混合元件的移动，其中在所述第一时间段期间不激活所述驱动马达来促进所述混合元件的移动。
50.根据权利要求49所述的方法，所述方法还包括在所述第二时间段期间激活所述驱动马达以促进所述混合元件的移动。
51.根据权利要求42所述的方法，所述方法还包括将气体喷洒器安装在所述外壳的底端壁上并与所述隔室连通，其中在所述第一时间段期间气体不穿过所述气体喷洒器。
52.根据权利要求51所述的方法，所述方法还包括在所述第二时间段期间通过所述气体喷洒器喷洒气体。
53.根据权利要求42所述的方法，其中所述第一生物反应器的所述隔室具有延伸穿过所述顶端壁和所述底端壁的中心纵向轴线，当处于所述第一取向时，所述中心纵向轴线相对于水平面以+/-20°、15°、10°或5°之间的任何角度设置。
54.根据权利要求42所述的方法，其中所述第一生物反应器的所述隔室具有延伸穿过所述顶端壁和所述底端壁的中心纵向轴线，当处于所述第二取向时，所述中心纵向轴线相对于竖直面以+/-20°、15°、10°或5°之间的任何角度设置。
55.根据权利要求42所述的方法，所述方法还包括将所述第一生物反应器放置在培养箱内，使得所述第一生物反应器在所述第一时间段的至少一部分期间设置在所述培养箱内。
56.根据权利要求55所述的方法，在所述第一时间段之后从所述培养箱中移除所述第一生物反应器，使得所述第一生物反应器在所述第二时间段的至少一部分期间设置在所述培养箱外部。
57.根据权利要求42所述的方法，所述方法还包括在将所述第一生物反应器旋转到所述第二取向之后，将所述外壳的一部分插入到加热器支架的凹穴中。
58.根据权利要求42所述的方法，其中所述细胞是哺乳动物细胞。
59.根据权利要求58所述的方法，其中所述哺乳动物细胞是人细胞。
60.根据权利要求58所述的方法，其中所述细胞为选自由以下项组成的组的类型：
a.免疫系统细胞，
b.干细胞，
c.原代细胞，和
d.无限增殖化细胞。
61.根据权利要求60所述的方法，其中所述免疫系统细胞为选自由以下项组成的组的类型：
a.自然杀伤细胞，
b.T细胞，
c.B细胞，
d.抗原呈递细胞，和
e.树突状细胞。
62.根据权利要求42所述的方法，其中所述细胞在培养基中扩增。
63.根据权利要求62所述的方法，其中所述培养基是无血清培养基。
64.根据权利要求62所述的方法，其中所述培养基包含一种或多种趋化因子或细胞因子。
65.根据权利要求64所述的方法，所述一种或多种趋化因子或细胞因子是选自由以下项组成的组的一种或多种蛋白质：
(a)白介素-1α，
(b)白介素-2，
(c)白介素-4，
(d)白介素-1β，
(e)白介素-6，
(f)白介素-12，
(g)白介素-15，
(h)白介素-18，
(i)白介素-21，和
(j)转化生长因子β1。
66.根据权利要求60所述的方法，其中所述免疫系统细胞是T细胞。
67.根据权利要求66所述的方法，其中所述T细胞与一种或多种试剂接触，所述一种或多种试剂与存在于所述T细胞上的一种或多种细胞受体结合。
68.根据权利要求67所述的方法，其中所述一种或多种试剂包括一种或多种抗体，所述一种或多种抗体与选自由以下项组成的组的一种或多种T细胞表面受体结合：
a.CD3，
b.CD5，
c.CD28，
d.CD137，和
e.CD278。
69.一种用于将一种或多种材料引入哺乳动物细胞中的方法，所述方法包括在允许所述哺乳动物细胞摄取所述一种或多种材料的条件下使所述哺乳动物细胞与所述材料接触，其中在所述哺乳动物细胞与所述一种或多种材料接触之后，将所述细胞在根据权利要求1至41中任一项所述的生物反应器中孵育。
70.根据权利要求69所述的方法，其中所述哺乳动物细胞对所述一种或多种材料的摄取是通过转导介导的。
71.根据权利要求70所述的方法，其中所述转导方法是电穿孔。
72.根据权利要求71所述的方法，其中在电穿孔后将所述哺乳动物细胞在小于40叶轮RPM的所述生物反应器中维持至少30分钟。
73.根据权利要求71所述的方法，其中在所述生物反应器中对所述哺乳动物细胞进行电穿孔。
74.根据权利要求71所述的方法，其中在电穿孔后将所述哺乳动物细胞转移到所述生物反应器中。
75.根据权利要求70所述的方法，其中所述转导方法是病毒转导。
76.根据权利要求75所述的方法，其中所述病毒转导是慢病毒转导。
77.根据权利要求76所述的方法，其中使所述哺乳动物细胞在所述生物反应器中与所述慢病毒接触。
78.根据权利要求77所述的方法，其中在与所述慢病毒接触后将所述哺乳动物细胞在小于40叶轮RPM的所述生物反应器中维持至少30分钟。
79.根据权利要求69所述的方法，其中所述一种或多种材料是选自由以下项组成的组的材料：
a.Cas9/向导RNA复合物，
b.编码Cas9蛋白质的核酸，
c.编码向导RNA的核酸，和
d.编码嵌合抗原受体的核酸。
80.一种生物反应器，所述生物反应器包括：
外壳，所述外壳包括底壁和从所述底壁直立的至少一个侧壁，所述外壳界定隔室；
混合元件，所述混合元件设置在所述外壳的所述隔室内；
转移开口，所述转移开口延伸穿过所述至少一个侧壁；和
气体可渗透膜，所述气体可渗透膜覆盖所述转移开口的至少一部分。
81.根据权利要求80所述的生物反应器，其中所述混合元件包括螺旋形轴或部件。
82.根据权利要求81所述的生物反应器，其中所述螺旋形轴或部件是柔性的。
83.根据权利要求81所述的生物反应器，其中所述螺旋形轴或部件是刚性的。
84.一种双模式生物反应器，所述双模式生物反应器包括：
外壳，所述外壳包括底壁和从所述底壁直立的至少一个侧壁，所述外壳界定隔室，所述隔室具有延伸穿过其的纵向轴线；
混合元件，所述混合元件设置在所述隔室内；
转移开口，所述转移开口延伸穿过所述至少一个侧壁；和
气体可渗透膜，所述气体可渗透膜覆盖所述转移开口的至少一部分；
其中所述生物反应器被构造成当所述外壳和纵向轴线处于竖直取向时操作所述混合元件。
85.根据权利要求84所述的双模式生物反应器，所述双模式生物反应器还被构造成当所述外壳和纵向轴线处于水平取向时操作所述混合元件。
86.根据权利要求84所述的双模式生物反应器，所述双模式生物反应器还被构造成当所述外壳和纵向轴线处于水平取向时停止或防止所述混合元件的操作。
87.根据权利要求84所述的双模式生物反应器，其中所述混合元件包括螺旋形轴或部件。
88.根据权利要求87所述的双模式生物反应器，其中所述螺旋形轴或部件是柔性的。
89.根据权利要求87所述的双模式生物反应器，其中所述螺旋形轴或部件是刚性的。
90.一种生物反应器，所述生物反应器包括：
支撑外壳，所述支撑外壳包括至少部分地界定腔室的环绕侧壁、延伸穿过所述侧壁以便与所述腔室连通的进入开口；
袋组件，所述袋组件至少部分地设置在所述支撑外壳的腔室内，所述袋组件包括：
可塌缩袋，所述可塌缩袋由一个或多个聚合物薄膜片材组成并且界定隔室，转移开口延伸穿过可塌缩袋的一部分以便与所述隔室连通；和
气体可渗透膜，所述气体可渗透膜固定到所述可塌缩袋以便至少部分地覆盖所述转移开口，所述气体可渗透膜与所述支撑外壳的所述进入开口对准；和
混合元件，所述混合元件可移动地设置在所述可塌缩袋的所述隔室内。
91.根据权利要求90所述的生物反应器，所述生物反应器还包括支撑结构，所述支撑结构横跨所述支撑外壳的所述进入开口并支撑所述气体可渗透膜。
92.一种生物反应器舱盒，所述生物反应器舱盒包括：
舱盒基部；
生物反应器，所述生物反应器可移除地联接到所述舱盒基部；第一舱盒模块，所述第一舱盒模块用于将第一流体输送进出所述生物反应器，并调节所述第一流体进出所述生物反应器的流速；显示器，所述显示器包括用户界面，用于发送操作者输入并接收与所述生物反应器相关联的过程参数输出；和
控制器，所述控制器包括与所述处理器操作地相关联的存储器，用于控制与所述生物反应器相关联的部件或与所述舱盒模块相关联的部件。
93.根据权利要求92所述的生物反应器舱盒，其中所述生物反应器是能够以不混合细胞培养基的静态模式和混合所述细胞培养基的动态模式在所述细胞培养基中培养细胞的双模式生物反应器。
94.根据权利要求92所述的生物反应器舱盒，其中所述生物反应器包括具有第一顶部端口的顶端壁和具有第一底部端口的生物反应器基部。
95.根据权利要求94所述的生物反应器舱盒，所述生物反应器舱盒还包括联接到所述第一顶部端口的气体重叠组件和联接到所述第一底部端口的喷洒器。
96.根据权利要求94所述的生物反应器舱盒，其中所述顶端壁还包括第二顶部端口和联接到所述第二顶部端口以用于测量过程参数的第一传感器组件。
97.根据权利要求96所述的生物反应器舱盒，其中所述过程参数包括所述生物反应器内的压力、所述细胞培养基的温度、所述生物反应器内的泡沫含量、所述细胞培养基的葡萄糖含量、所述细胞培养基的pH、所述细胞培养基的溶解氧含量、所述细胞培养基的CO2含量或所述细胞培养基的细胞密度。
98.根据权利要求92所述的生物反应器舱盒，其中所述第一舱盒模块从所述舱盒基部脱离。
99.根据权利要求92所述的生物反应器舱盒，其中所述第一舱盒模块是用于将所述第一流体泵送到所述生物反应器的第一泵模块，并且所述第一流体是包含细胞的液体。
100.根据权利要求99所述的生物反应器舱盒，其中所述第一泵模块包括两个泵。
101.根据权利要求92所述的生物反应器舱盒，所述生物反应器舱盒还包括第二舱盒模块以用于将第二流体输送到所述生物反应器并调节所述第二流体到所述生物反应器的流速。
102.根据权利要求101所述的生物反应器舱盒，其中所述第二舱盒模块从所述舱盒基部脱离。
103.根据权利要求101所述的生物反应器舱盒，其中所述第二舱盒模块是用于将所述第二流体泵送到所述生物反应器的第二泵模块，并且所述第二流体是所述细胞培养基。
104.根据权利要求103所述的生物反应器舱盒，其中所述第二泵模块包括两个泵。
105.根据权利要求95所述的生物反应器舱盒，所述生物反应器舱盒还包括第三舱盒模块以用于将第三流体输送到所述生物反应器并调节所述第三流体到所述生物反应器的流速。
106.根据权利要求105所述的生物反应器舱盒，其中所述第三舱盒模块从所述舱盒基部脱离。
107.根据权利要求105所述的生物反应器舱盒，其中所述第三舱盒模块是质量流量控制器，并且所述第三流体是氧气。
108.根据权利要求105所述的生物反应器舱盒，其中所述第三舱盒模块流体地连接到所述气体重叠组件和所述喷洒器，以将氧气通过所述气体重叠组件和所述喷洒器输送到所述生物反应器中。
109.根据权利要求92所述的生物反应器舱盒，其中所述控制器被容纳在所述生物反应器基部内。
110.根据权利要求94所述的生物反应器舱盒，其中所述舱盒基部包括加热元件以用于加热所述生物反应器基部。
111.根据权利要求92所述的生物反应器舱盒，其中所述生物反应器包括叶轮组件，所述叶轮组件包括：
叶轮轴；
三个三叶叶片，所述三个三叶叶片竖直地间隔开并联接到所述叶轮轴；和
叶轮安装轮毂。
112.根据权利要求111所述的生物反应器舱盒，其中所述叶轮安装轮毂包括：
安装轴，所述安装轴可移除地联接到所述叶轮轴；
安装轮毂；和
第一轴承，所述第一轴承接合所述安装轮毂内的所述安装轴。
113.根据权利要求112所述的生物反应器舱盒，其中所述叶轮安装组件包括与所述叶轮轴侧向间隔开的两个支撑件。
114.根据权利要求112所述的生物反应器舱盒，所述生物反应器舱盒还包括马达，所述马达包括可移除地联接到所述安装轴的马达轴。
115.根据权利要求114所述的生物反应器舱盒，所述生物反应器舱盒还包括支架，所述支架将所述显示器联接到所述舱盒基部。
116.根据权利要求115所述的生物反应器舱盒，其中所述支架包括马达安装部，以用于在所述马达从所述安装轴脱离时安装所述马达。
117.根据权利要求115所述的生物反应器舱盒，其中所述支架包括扫描器，以用于扫描与所述细胞培养基、所述生物反应器、所述第一模块、所述第二模块、所述第三模块、第四模块、所述气体重叠组件、所述喷洒器、所述第一传感器组件和所述马达相关联的一个或多个条形码。
118.根据权利要求115所述的生物反应器舱盒，其中所述一个或多个条形码指示所述细胞培养基、所述生物反应器、所述第一模块、所述第二模块、所述第三模块、所述第四模块、所述气体重叠组件、所述喷洒器、所述第一传感器组件或所述马达的属性。
119.根据权利要求114所述的生物反应器舱盒，所述生物反应器舱盒还包括第四舱盒模块，所述第四舱盒模块包括用于向所述生物反应器舱盒提供电力的电源以及用于停止向所述第一舱盒模块、所述第二舱盒模块、所述第三舱盒模块、所述第一传感器组件和所述马达供电的紧急停止装置。
120.根据权利要求119所述的生物反应器舱盒，其中所述第四舱盒模块从所述舱盒基部脱离。
121.根据权利要求119所述的生物反应器舱盒，其中所述第四舱盒模块被容纳在所述舱盒基部内。
122.根据权利要求96所述的生物反应器舱盒，其中所述第一传感器组件包括：三个泡沫传感器；浸料管；和电阻温度检测器。
123.根据权利要求122所述的生物反应器舱盒，其中所述第一传感器组件还包括各自包围所述三个泡沫传感器中的一个泡沫传感器的三个泡沫传感器护套以及包围所述电阻温度检测器的温度传感器护套，其中所述三个泡沫传感器护套和所述温度传感器护套各自在一端具有开口，以促进所述三个泡沫传感器和所述电阻温度检测器与所述细胞培养基之间的连通。
124.根据权利要求93所述的生物反应器舱盒，其中所述生物反应器包括外壳，所述外壳包括转移开口和覆盖所述转移开口的至少一部分的扩散气体可渗透膜。
125.根据权利要求124所述的生物反应器舱盒，其中所述扩散气体可渗透膜仅允许气体通过扩散进行被动气体交换而穿过其。
126.根据权利要求125所述的生物反应器舱盒，其中所述扩散气体可渗透膜不包含孔隙。
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Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6083587A (en) 1997-09-22 2000-07-04 Baxter International Inc. Multilayered polymer structure for medical products
US20020131654A1 (en) 2001-03-19 2002-09-19 Smith Sidney T. Large volume flexible container
US20030077466A1 (en) 2001-10-19 2003-04-24 Smith Sidney T. Multilayered polymer structure
US8603805B2 (en) 2005-04-22 2013-12-10 Hyclone Laboratories, Inc. Gas spargers and related container systems
US8956860B2 (en) 2009-12-08 2015-02-17 Juan F. Vera Methods of cell culture for adoptive cell therapy
US9314751B2 (en) * 2011-01-07 2016-04-19 Life Technologies Corporation Methods and apparatus for mixing and shipping fluids
JP6101698B2 (ja) 2011-09-30 2017-03-22 ライフ テクノロジーズ コーポレイション フィルムスパージャを有する容器
AU2012324644B2 (en) * 2011-10-21 2014-08-28 Cell Medica Limited Device for the aseptic expansion of cells
GB201121308D0 (en) * 2011-12-12 2012-01-25 Cell Medica Ltd Process
WO2013151733A1 (en) 2012-04-06 2013-10-10 Hyclone Laboratories, Inc. Fluid mixing system with flexible drive line and foldable impeller
CN113046217B (zh) 2012-04-18 2024-09-06 生命科技股份有限公司 用于气体流与液体质量传递的方法和设备
CN106232220B (zh) 2014-03-22 2019-08-20 生命科技股份有限公司 用于流体处理系统的叶轮组合件
US9643130B2 (en) 2015-03-31 2017-05-09 Pall Corporation Hydrophilically modified fluorinated membrane (IV)
JP6884414B2 (ja) * 2015-11-04 2021-06-09 スライブ バイオサイエンス， インコーポレイテッド 選択的に透過性の細胞培養容器貯蔵隔室を含む自動細胞培養インキュベータ
BR112018013173B1 (pt) 2015-12-29 2023-03-07 Life Technologies Corporation Sistema biorreator ou fermentador para a cultura de células ou microrganismos e método para misturar um fluido
WO2017146928A1 (en) * 2016-02-23 2017-08-31 Corning Incorporated Perfusion bioreactor and method for using same to perform a continuous cell culture
SG11201910131YA (en) 2017-05-12 2019-11-28 Scinogy Products Pty Ltd Compact reverse flow centrifuge system
WO2019178265A1 (en) * 2018-03-15 2019-09-19 Broadley-James Corporation Reinforced gas-permeable membrane and reinforced gas-permeable well utilizing same
EP3997117A1 (en) 2019-07-08 2022-05-18 Life Technologies Corporation Compositions and methods for enhancing cell culture
BR112022007622A2 (pt) 2019-10-25 2022-10-11 Life Technologies Corp Sistemas, métodos e dispositivos para eletroporação de fluido contendo células
US11598434B2 (en) 2020-01-17 2023-03-07 Life Technologies Corporation Umbrella check valve assembly having retention plate
US12138605B2 (en) 2020-02-03 2024-11-12 Life Technologies Corporation Fluid mixing systems with modular impellers and related methods
JP2023546534A (ja) 2020-10-12 2023-11-02 ライフ・テクノロジーズ・アクシェセルスカプ 生体細胞と共に使用するための磁性粒子処理システム及び関連する方法
USD965170S1 (en) 2020-10-23 2022-09-27 Life Technologies Corporation Electroporation device
US20230110090A1 (en) 2021-10-08 2023-04-13 Life Technologies Holdings Pte Limited System and Method of Electroporation Protocol Optimization

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