CN208454993U - 一种填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，包含封闭式袋体，在封闭式袋体内部填充有若干片状载体，在封闭式袋体外部的两侧均设有一个延长边封，封闭式袋体通过两侧延长边封上设有的固定机构固定在生物细胞培养摇床中，在封闭式袋体顶面设有上进气口、出气口、取样口及至少一个进液口和出液口，在封闭式袋体底面设有下进气口，在上进气口、出气口、取样口、进液口、出液口及下进气口上均连接有无菌快速接头，在每个出液口内还设有分隔装置，封闭式袋体通过设置在出进液口处的分隔装置将片状载体截留在封闭式袋体内，实现细胞与片状载体的分离。本实用新型具有溶氧效果佳、细胞培养终密度大、便于贴壁细胞工业放大等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及细胞培养技术领域，具体的说是涉及一种填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置
背景技术
目前进行细胞培养的生物反应器，主要分为流化床生物反应器及固定床生物反应器。固定床生物反应器是通过在一个固定的容器中间装填填料来进行细胞贴壁培养，填料是由细胞培养载体组成的，而细胞培养载体通常是直径2-11mm片状纤维载体。细胞贴壁在片状载体上进行固定床培养技术最早由美国NBS公司创立，但其片状载体通常是用丝网包住放置在生物反应器罐体中，细胞长时期处于静止培养的环境，无法使片状载体悬浮，较长时间后，细胞产生的代谢物(有害物质)聚集在片状载体中无法排出，难以实现贴壁细胞的大规模培养，也难以直接进行细胞取样。
流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器，流化床的目的是使大气泡破碎，改善气固相的接触，减小返混，提高反应效果，但在培养细胞时，细胞易被大气泡破裂爆炸损伤，通气量分布不均匀，传质传氧不佳，导致细胞生长状态不好。
另外，目前市场上的大多数固定床生物反应器，多为非灭菌产品，微生物，内毒素等相关成分含量较高，对后续的灭菌及生产工艺及产品有一定的影响；且固定床生物反应器多为玻璃不锈钢材质及多次反复使用，容易造成不同批次的交叉污染，需要做大量的验证工作，相对成本较高，同时每批次培养完成后，各配件拆分及清洗也及其不方便，需要大量的劳动时间。
现有的流化床生物反应器及固定床生物反应器均不便于贴壁细胞的工业放大，而且悬浮细胞的培养密度也相对较低。对于本领域的技术人员来说，提高悬浮细胞的培养密度的惯用是采用例如专利号为201521086949.4 的《一种细胞培养袋》这种细胞培养装置，但目前还没有技术人员想过将细胞培养袋与片状载体结合用于贴壁细胞培养，通过提高贴壁细胞的生产密度来提高细胞的最终产量，进而克服传统固定床生物反应器难以实现贴壁细胞的大规模培养的技术难题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，即可及时清除代谢产物，改善片状载体上的细胞培养环境，促进细胞生长，让贴壁细胞获得悬浮培养类似的培养机制，同时也能保持贴壁细胞的相关优良特效，便于贴壁细胞的工业放大。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，包含封闭式袋体，在所述封闭式袋体内部填充有若干片状载体，在所述封闭式袋体外部的两侧均设有一个延长边封，在每个所述延长边封上均设有一个固定机构，所述封闭式袋体通过两侧延长边封上设有的固定机构固定在生物细胞培养摇床中，在所述封闭式袋体顶面设有上进气口、出气口、取样口及至少一个进液口和出液口，在所述封闭式袋体底面设有下进气口，在所述上进气口、出气口、取样口、进液口、出液口及下进气口上均连接有无菌快速接头，在每个所述出液口内还设有分隔装置，所述封闭式袋体通过设置在出进液口处的分隔装置将片状载体截留在封闭式袋体内，实现细胞与片状载体的分离。
上述技术方案中，所述封闭式袋体由上袋片和下袋片构成。
进一步，在所述封闭式袋体底面还设有一个或多个传感器接头；较佳的，在所述封闭式袋体底面设有两个传感器接头，其中一个为用于接入PH 值传感器探头的传感器接头，另一个为用于接入溶氧传感器探头的传感器接头。
进一步，所述接触式传感器接头包含焊接口、卡扣及瓣块隔断，所述焊接口与所述封闭式袋体表面焊接，所述卡扣与所述焊接口卡合连接，所述瓣块隔断设置在焊接口与封闭式袋体的接触部位处，所述卡扣用于将传感器探头固定在焊接口中，传感器探头穿过瓣块隔断直接与封闭式袋体内的培养液接触。
进一步，所述固定机构为封装在所述延长边封内的玻璃纤维杆或开设在所述延长边封上的固定孔。
进一步，所述分隔装置为医用级塑料分隔网。
进一步，所述生物细胞培养摇床由摇床控制箱、托盘以及可上下摇动或可左右摇动的摇床座构成，所述摇床座固定在所述摇床控制箱顶部，所述托盘设置在所述摇床座的顶部，在所述托盘内底壁的两侧分别固定有一个锁紧装置。
进一步，所述封闭式袋体、延长边封及无菌快速接头均采用医用级塑胶材料制成。
进一步，每个所述片状载体均包含有若干个呈弧型连接的、且由聚酯纤维和/或聚丙烯材料制成的片状纤维叶片，所述的若干个呈弧型连接的片状纤维叶片呈向外辐射张开设置。
进一步，所述片状载体的装量为1g/L-100g/L。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：(1)通过在封闭式袋体内填充片状载体，使细胞贴壁在片状载体上，通过向封闭式袋体内输入细胞培养液，使片状载体与贴壁在片状载体上的细胞一起悬浮，同时兼顾了细胞贴壁培养和悬浮培养的两种特性，即可获得更高的细胞培养密度，同时也便于贴壁细胞的放大培养；(2)采用底部通气及表层通气相结合的通气方式，增加了氧气在液体中的行驶路径，增大了溶氧量；(3)片状载体可以起到类似挡板的作用，可以将通入气体到液体中所产生的气泡分切掉，有效避免了气泡在液体中直接破裂，炸伤细胞的风险，减少了对细胞的损伤； (4)通过在封闭式袋体内填充片状载体填充片状载体后，增加了细胞培养液的传氧传质路径，使得液体中的营养成分能更好、更充分的被细胞所吸力利用；(5)一次性使用，无需装配、无需拆卸、无需清洗，减少了交叉污染的风险及验证环节的费用，缩短了生产或研发周期；(6)能及时清除代谢产物，改善片状载体上细胞培养环境，促进细胞的生长；(7)采用封闭式袋体加摇床的培养方式，大大减小了对细胞造成的剪切力损伤；(8) 采用封闭式袋体本身及其连接部件均采用医用级材料制成，无菌、无微生物，内毒素等相关成分含量相对较低，使得细胞保存时间相对较长，大大减少了对后续的生产工艺的影响。
附图说明
图1为本实用新型的第一种实施例袋体的顶面示意图；
图2为本实用新型的第二种实施例袋体的底面示意图；
图3为本实用新型的第一种实施例袋体的立体示意图；
图4为本实用新型的第一种实施例袋体与摇床的立体示意图；
图5为本实用新型的第二种实施例的顶面示意图；
图6为本实用新型的第二种实施例的底面示意图；
图7为本实用新型的第二种实施例袋体的立体示意图；
图8为本实用新型的第二种实施例袋体与摇床的立体示意图；
图9为本实用新型的第一实施例使用状态下袋体顶面连接管路示意图；
图10为本实用新型的第一实施例使用状态下袋体底面连接管路示意图；
图11为本实用新型优选实施例的传感器接头剖面示意图；
图12为本实用新型中的片状载体的结构示意图；
图中：1、封闭式袋体；2、片状载体；3、延长边封；4、玻璃纤维杆； 5、固定孔；6、上进气口；7、出气口；8、取样口；9、进液口；10、出液口；11、下进气口；12、无菌快速接头；13、分隔装置；14、传感器接头； 141、用于接入PH值传感器探头的传感器接头；142、用于接入溶氧传感器探头的传感器接头；1401、焊接口；1402、卡扣；1403、瓣块隔断；15、摇床；151、摇床控制箱；152、摇床座；153、托盘；154、锁紧装置；16、细胞培养液；17、扎带；18、医用硅胶管；19、Y形夹；20、空气过滤器； 21、鲁尔接头取样头；22、医用热缩管；23、盲堵。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本实用新型是如何实施的。
如图1至图4所示，本实用新型实施例提供的一种填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，包含封闭式袋体1，在封闭式袋体1内部填充有若干片状载体2，在封闭式袋体1外部的两侧均设有一个延长边封3，在每个延长边封3上均设有一个固定机构，封闭式袋体1通过两侧延长边封3 上设有的固定机构固定在生物细胞培养摇床15中，在封闭式袋体1顶面设有一个上进气口6、一个出气口7、一个取样口8、一个进液口9和一个出液口10，在封闭式袋体1底面设有一个下进气口11，在上进气口6、出气口7、取样口8、进液口9、出液口10及下进气口11上均连接有无菌快速接头12，在出液口10内还设有分隔装置13；封闭式袋体1通过设置在出液口10内的分隔装置13将片状载体2截留在封闭式袋体1内，实现消化后的细胞与片状载体2的分离，即消化时细胞从片状载体2上脱落后，由出液口10输出时，通过出液口10内分隔装置13将片状载体2截留在封闭式袋体1内，而将细胞随着细胞培养液16一起由出液口10排出输送到更大的生物细胞培养罐中，实现贴壁细胞的工业化放大生产。
其中，上进气口6和下进气口11是为了满足在细胞培养过程中，向袋体1添加细胞所需的气体(如氧气)，出气口7是为了满足在细胞培养过程中，将袋体1内由细胞所排放的气体(如二氧化碳)排出，进液口9是为了满足在细胞培养过程中，向袋体1添加细胞所需营养液或其他液体，出液口10是为了将消化后的贴壁细胞随着细胞培养液16排出进入到更大的生物反应罐中，实现贴壁细胞的工业化放大生产。
其中，无菌快速接头12为常规的医用级无菌快速接头，可通过外购获得，无菌快速接头12是直接焊接至封闭式袋体1上的。
其中，分隔装置13为医用级塑料分隔网，分隔网的网孔大小为可允许细胞通过，不允许片状载体2通过。
其中，封闭式袋体1是由上、下两个袋片焊接构成的。
为了监测封闭式袋体内的细胞培养的相关指标，可根据实际细胞培养环境需求，在封闭式袋体1底面可以设有一个或多个传感器接头14，也可以不设置传感器接头14，例如将本实用新型提供的一次性膜装置整个放置在恒定的二氧化碳培养箱进行小规模细胞培养时，就可以不用设传感器接头14。
当需要在封闭式袋体1底面设置传感器接头14时，较佳的是，如图2 或图6所示，设有两个传感器接头，其中一个为用于接入PH值传感器探头的传感器接头141，另一个为用于接入容氧传感器探头的传感器接头142。
在本实用新型中，传感器接头14为接触式传感器接头，如图10所示，接触式传感器接头包含焊接口1401、卡扣1402及瓣块隔断1403，焊接口 1401直接与封闭式袋体1表面焊接，相应的传感器探头固定穿设在卡扣 1402中，且一端伸入到焊接口1401中并穿过瓣块隔断1403与封闭式袋体 1内的细胞培养液直接接触，另一端通过卡扣1402与焊接口1401卡合连接。
如图1至图4所示，固定机构可以为封装在延长边封3内的玻璃纤维杆4，如图5至图7所示，固定机构也可以为开设在延长边封3上的固定孔 5。
其中，如图4或图8所示，生物细胞培养摇床15由摇床控制箱151、托盘153以及可上下摇动或可左右摇动的摇床座152构成，摇床座152固定在摇床控制箱151顶部，托盘153设置在摇床座152的顶部，在托盘153 内底壁的两侧分别固定有一个锁紧装置154，如图4和图8所示，该锁紧装置154根据实际需要，可以设计成锁紧夹或锁紧螺钉或其他的任何具备锁紧固定功能的结构；细胞培养时，通过托盘153内底壁的两侧设有的锁紧装置154将封闭式袋体1固定在生物细胞培养摇床15上，然后通过摇床控制箱151控制摇床座152上下摇动或左右摇动带动托盘153与固定在托盘 153上的封闭式袋体1一起摇动，让细胞培养液13与片状载体2在封闭式袋体1一起悬浮流动，使细胞培养液13与贴附在片状载体2上的细胞充分接触以及减少细胞产生的代谢物(有害物质)在片状载体2上聚集，进而改善片状载体2上的细胞培养环境，促进细胞的生长，让贴壁细胞获得悬浮培养类似的培养机制，同时也保持贴壁细胞的相关优良特效，便于贴壁细胞的工业放大。
其中，封闭式袋体1、延长边封3及无菌快速接头12均采用医用级塑胶材料制成，例如PE、PP等无毒型塑料材料。
其中，如图12所示，每个片状载体2均包含有若干个呈弧型连接的、且由聚酯纤维和/或聚丙烯材料制成的片状纤维叶片2a，若干个呈弧型连接的片状纤维叶片2a呈向外辐射张开设置。
其中，片状载体2在封闭式袋体1内的装量可根据封闭式袋体1的容量需求设置，且其装量范围具体为1g/L-100g/L。
在实际应用中，根据实际设计需要，在封闭式袋体1顶面和底面均可以设置多个进液口9和多个出液口10，如图5所示。
本实用新型提供的填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，在实际应用中，先可通过两侧延长边封3上设有的固定机构固定于生物细胞培养摇床15上，然后将封闭式袋体1的上进气口6、出气口7、取样口8、进液口9、出液口10及下进气口11通过无菌快速接头12，分别经管路与提供外部液体、气体或回收液体、气体的装置连接，将传感器接头14中插接上相应的传感器探头，并在培养细胞的过程中，随时根据需要加入外部液体、更换培养液及提供适当的细胞培养所需气体。
具体的，上进气口6可如图9所示，经无菌快速接头12快速对接外部进气管路，该外部进气管路可依次包括医用硅胶管18、空气过滤器20，然后连接外部气体供应装置(图中未示出)；
出气口7可如图9所示，经无菌快速接头12快速对接外部排气管路，该外部排气管路可依次包括医用硅胶管18、空气过滤器20，然后连接外界大气或集气装置(图中未示出)；
进液口9可如图9所示，经无菌快速接头12快速对接外部进液管路，该外部进液管路可依次包括医用硅胶管18、鲁尔接头取样头21，然后连接外部液体供应装置(图中未示出)；
出液口10可如图9所示，经无菌快速接头12快速对接外部出液管路，该外部进液管路可依次包括医用热缩管22、盲堵23，然后连接外部集液装置(图中未示出)；
下进气口11可如图10所示，经无菌快速接头12快速对接外部进气管路，该外部进气管路可依次包括医用硅胶管18、空气过滤器20，然后连接外部气体供应装置(图中未示出)。
如图9和图10所示，各管路上的医用硅胶管18及医用热缩管22上设置有Y形夹19控制液体和气体的进出，管路各部件之间通过扎带17密封连接。
最后说明，以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，包含封闭式袋体(1)，其特征在于：在所述封闭式袋体(1)内部填充有若干片状载体(2)，在所述封闭式袋体(1)外部的两侧均设有一个延长边封(3)，在每个所述延长边封(3)上均设有一个固定机构，所述封闭式袋体(1)通过两侧延长边封(3)上设有的固定机构固定在生物细胞培养摇床(15)中，在所述封闭式袋体(1)顶面设有上进气口(6)、出气口(7)、取样口(8)及至少一个进液口(9)和出液口(10)，在所述封闭式袋体(1)底面设有下进气口(11)，在所述上进气口(6)、出气口(7)、取样口(8)、进液口(9)、出液口(10)及下进气口(11)上均连接有无菌快速接头(12)，在每个所述出液口(10)内还设有分隔装置(13)，所述封闭式袋体(1)通过设置在出液口(10)内的分隔装置(13)将片状载体(2)截留在封闭式袋体(1)内，实现细胞与片状载体(2)的分离。
2.根据权利要求1所述的填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，其特征在于：所述封闭式袋体(1)由上袋片和下袋片构成。
3.根据权利要求1所述的填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，其特征在于：在所述封闭式袋体(1)底面还设有一个或多个传感器接头(14)。
4.根据权利要求3所述的填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，其特征在于：所述传感器接头(14)为接触式传感器接头，所述接触式传感器接头包含焊接口(1401)、卡扣(1402)及瓣块隔断(1403)，所述焊接口(1401)与所述封闭式袋体(1)表面焊接，所述卡扣(1402)与所述焊接口(1401)卡合连接，所述瓣块隔断(1403)设置在焊接口(1401)与封闭式袋体(1)的接触部位处。
5.根据权利要求1所述的填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，其特征在于：所述固定机构为封装在所述延长边封(3)内的玻璃纤维杆(4)或开设在所述延长边封(3)上的固定孔(5)。
6.根据权利要求1所述的填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，其特征在于：所述分隔装置(13)为医用级塑料分隔网。
7.根据权利要求1所述的填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，其特征在于：所述生物细胞培养摇床(15)由摇床控制箱(151)、托盘(153)以及可上下摇动或可左右摇动的摇床座(152)构成，所述摇床座(152)固定在所述摇床控制箱(151)顶部，所述托盘(153)设置在所述摇床座(152)的顶部，在所述托盘(153)内底壁的两侧分别固定有一个锁紧装置(154)。
8.根据权利要求1所述的填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，其特征在于：所述封闭式袋体(1)、延长边封(3)及无菌快速接头(12)均采用医用级塑胶材料制成。
9.根据权利要求1所述的填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，其特征在于：每个所述片状载体(2)均包含有若干个呈弧型连接的、且由聚酯纤维和/或聚丙烯材料制成的片状纤维叶片(2a)，所述的若干个呈弧型连接的片状纤维叶片(2a)呈向外辐射张开设置。
10.根据权利要求1所述的填充片状载体的流化床细胞培养一次性膜装置，其特征在于：所述片状载体(2)的装量为1g/L-100g/L。
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