CN217677577U - 一种适用于病毒载体生产的可拆卸固定床生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于病毒载体生产的可拆卸固定床生物反应器，包括罐体、培养仓、搅拌仓、固定床机构和取样条，其中，罐体，内部安装有培养仓，培养仓的培养仓容纳部内安装有固定床机构；培养仓，底部与搅拌仓连接，培养仓与搅拌仓之间设置有扰流板，其中，扰流板安装于搅拌仓的顶部。本实用新型在初期进行细胞接种时，浓稠的细胞悬液不会堵塞在固定床的底部，细胞可以实现均匀分布；在细胞生长的过程中，培养基液流匀速穿过固定床机构表面，可以没有死角地和细胞进行充分接触，细胞所需营养物质更加的均衡，细胞生长状态更为均一；培养仓可以方便与搅拌仓进行安装、拆卸，方便对固定床机构内部进行取样，满足参数测试、工艺开发的需求。

Description

一种适用于病毒载体生产的可拆卸固定床生物反应器

技术领域

本实用新型涉及一种生物反应器，特别涉及一种适用于病毒载体生产的可拆卸固定床生物反应器，属于生物反应器技术领域。

背景技术

细胞治疗和基因治疗(CGT)可在分子层面通过基因表达、沉默或体外改造的手段来实现疗法升级或治疗罕见病。病毒载体是目前采用的主要递送手段，其表达生产是CGT药物生产的核心。现有病毒载体的生产工艺大多基于贴壁细胞平台。固定床生物反应器是一种新型的细胞培养装置，相比于传统的生物反应器，可以简化贴壁细胞的培养过程，且容易实现规模放大。

现有的固定床生物反应器内部结构复杂且不均一，细胞接种时容易造成细胞堆积堵塞，培养过程中细胞分布不均匀，无法准确观察检测细胞状态，转染效率低下，影响最终病毒载体产量。在生产的最后环节，如果需要对固定床上的细胞进行收集，现有的设备无法实现。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种适用于病毒载体生产的可拆卸固定床生物反应器，解决了现有的生物反应器培养过程中细胞分布不均匀、无法观察检测细胞状态、转染效率低下等问题。

本实用新型所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

本实用新型提供一种适用于病毒载体生产的可拆卸固定床生物反应器，包括罐体、培养仓、搅拌仓、固定床机构和取样条，其中，

所述罐体，内部安装有所述培养仓，所述培养仓的培养仓容纳部内安装有所述固定床机构；

所述培养仓，底部与所述搅拌仓连接，所述培养仓与所述搅拌仓之间设置有扰流板，其中，

所述扰流板安装于所述搅拌仓的顶部；

所述扰流板的顶部分布有若干液体倒流孔，其中，

若干所述液体倒流孔的周围边侧分布有若干凸起块；

所述固定床机构，包括第一构成层和第二构成层，其中，

所述第一构成层至少设置有两个，相邻的所述第一构成层之间设置有所述第二构成层，所述第一构成层和所述第二构成层螺旋卷曲形成所述固定床机构。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述固定床机构中，相邻的所述第一构成层与所述第二构成层之间、相邻的所述第二构成层之间均设置有取样条，其中，

所述第二构成层包括设置有若干孔洞的间隔网。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述罐体的顶部安装有罐盖，其中，

所述罐盖上设置有第一检测电极、第二检测电极和取样孔；

所述第一检测电极和所述第二检测电极的一端伸入所述培养仓，其中，

所述第一检测电极包括pH检测电极，所述第二检测电极包括培养基溶氧检测电极。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述罐盖上还设置有第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口和第六端口，其中，

所述第一端口包括进气端口，

所述第二端口包括出液端口，

所述第三端口包括尾气端口，

所述第四端口包括进液端口，

所述第五端口包括取样端口，

所述第六端口包括碱液端口；

所述第四端口不超过所述罐盖，所述第二端口超出所述罐盖1.75至2.5厘米。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述搅拌仓内设置有转子；

所述搅拌仓的边侧设置有若干回流口。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述培养仓的顶端设置有内盖，其中，

所述内盖设置于所述培养仓与所述罐盖之间。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述第一构成层包括PET膜，所述第二构成层制造材料包括PP。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述培养仓的底部设置有与所述凸起块相对应的凹槽，以使所述培养仓通过所述扰流板与所述搅拌仓相连接。

优选地，所述第二构成层的孔洞包括菱形、矩形或椭圆形中的至少一种。

进一步优选地，设置于所述固定床机构外层的所述第一构成层上分布有若干标记部。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的固定床机构的第一构成层(PET膜) 之间的第二构成层(PP膜)作为间隔网，带有孔洞(菱形等)在初期进行细胞接种时，浓稠的细胞悬液不会堵塞在固定床的底部，细胞可以实现均匀分布；在细胞生长的过程中，培养基液流匀速穿过固定床机构表面，可以没有死角地和细胞进行充分接触，细胞所需营养物质更加的均衡，细胞生长状态更为均一；培养仓可以方便与搅拌仓进行安装、拆卸，可以方便的将培养仓内附有细胞的PET 膜(第一构成层)更加容易的取出，从而对PET膜上的细胞进行收集；固定床机构上设置有取样条，方便对固定床机构内部进行取样，满足参数测试、工艺开发的需求；进液端口(第四端口)基本向下无延伸，出液端口(第二端口)向罐盖下方延伸约2cm的长度，可以实现细胞培养过程的循环灌流工艺，有利于延长细胞的生产周期，实现病毒载体产量的提高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图之一；

图2为本实用新型的结构示意图之二；

图3为本实用新型的结构示意图之三；

图4为本实用新型的结构示意图之四；

图5为本实用新型的结构示意图之五；

图6为本实用新型的结构示意图之六；

图7为本实用新型的结构示意图之七；

图8为本实用新型的结构示意图之八；

图9为本实用新型的结构示意图之九；

图10为本实用新型的结构示意图之十；

图中：1、第一检测电极；2、第二检测电极；3、取样孔；4、罐盖；5、罐体；6、内盖；7、培养仓；71、培养仓容纳部；8、扰流板；9、搅拌仓；91、回流口；10、转子；11、固定床机构；111、标记部；12、第一端口；13、第二端口；14、第三端口；15、第四端口；16、第五端口；17、第六端口；18、凸起块； 19、液体倒流孔；20、第一构成层；21、第二构成层；22、取样条。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1-10所示，本实施例提供了一种适用于病毒载体生产的可拆卸固定床生物反应器，包括罐体5、培养仓7、搅拌仓9、固定床机构11和取样条22，其中，罐体5，内部安装有培养仓7，培养仓7的培养仓容纳部71内安装有固定床机构11，具体的，固定床机构11包括第一构成层20和第二构成层21，其中，第一构成层20至少设置有两个，相邻的第一构成层20之间设置有第二构成层 21，第一构成层20和第二构成层21螺旋卷曲形成固定床机构11；固定床机构 11中，相邻的第一构成层20与第二构成层21之间、相邻的第二构成层21之间均设置有取样条22，其中，第二构成层21包括设置有若干孔洞的间隔网，第二构成层21的孔洞包括菱形、矩形或椭圆形中的至少一种，本实施例中优选为菱形，因为固定床机构11为双层膜(即相邻的第一构成层20之间设置有第二构成层21)，每一层细胞贴附的PET膜(第一构成层20)间均有PP材质间隔网(第二构成层21)存在，培养基和细胞悬液均可以不受阻力匀速穿过双层膜形成的固定床机构11，完成循环；在循环的过程中，细胞逐渐贴附到PET膜20上，最终完成细胞接种过程。

培养仓7，底部与搅拌仓9连接，培养仓7与搅拌仓9之间设置有扰流板8，其中，扰流板8安装于搅拌仓9的顶部，扰流板8的顶部分布有若干液体倒流孔 19，其中，若干液体倒流孔19的周围边侧分布有若干凸起块18，具体的，培养仓7的底部设置有与凸起块18相对应的凹槽，可以进行对接安装，以使培养仓 7通过扰流板8与搅拌仓9相连接，培养仓7可以方便与搅拌仓9进行安装、拆卸，可以方便的将培养仓7内附有细胞的PET膜(第一构成层20)更加容易的取出，从而对PET膜上的细胞进行收集；

罐体5的顶部安装有罐盖4，其中，罐盖4上设置有第一检测电极1、第二检测电极2和取样孔3，取样孔3向罐盖4上方突出，并且是外旋的螺纹口，设置有PP材质的螺纹盖可以旋在所述螺纹口上；取样孔3直径与培养仓7的直径相同；

第一检测电极1和第二检测电极2的一端伸入培养仓7，其中，第一检测电极1包括pH检测电极，第二检测电极2包括培养基溶氧检测电极，实现对细胞培养参数的检测。

罐盖4上还设置有第一端口12、第二端口13、第三端口14、第四端口15、第五端口16和第六端口17，细胞培养过程的管路通过这些端口连接到罐盖4上；具体的，第一端口12包括进气端口，第二端口13包括出液端口，第三端口14 包括尾气端口，第四端口15包括进液端口，第五端口16包括取样端口，第六端口17包括碱液端口，本实施例中，第四端口15不超过罐盖4，第二端口13超出罐盖4约1.75至2.5厘米，可以实现细胞培养过程的循环灌流工艺，有利于延长细胞的生产周期，实现病毒载体产量的提高；第五端口16(取样端口)向罐盖4下方延伸至罐体5内部底部，方便进行取样，其余端口为向下延伸。

搅拌仓9的边侧设置有若干回流口91，在本实施例中，回流口91优选为设置于搅拌仓9环形外围板上，如每隔固定角度(70至100度，或90度)设置窄的缝口，方便培养基重新进入搅拌仓9和培养仓7，完成循环。搅拌仓9内设置有转子10，设置在所述生物反应器罐体5下部的磁力搅拌装置通过磁力驱动转子10以不同转速转动；

培养仓7的顶端设置有内盖6，其中，内盖6设置于培养仓7与罐盖4之间。

本实施例中，第一构成层20包括PET膜，第二构成层21制造材料包括PP，均优选为食品医药级材质，相邻的第一构成层20之间设置有第二构成层21，第一构成层20和第二构成层21螺旋卷曲形成固定床机构11，装入培养仓7；固定床机构11在培养仓7径向方向分为内层、中间层和外层，分别设置有取样条22，取样条22同样为食品医药级别的PET膜，其长度从固定床机构11的底部延伸至顶部位置，取样条22头部突出于培养仓7的内盖6，本实施例中，取样条22突出于内盖6约1cm左右。

设置于固定床机构11外层的第一构成层20上分布有若干标记部111，起标记之作用。

具体的，在使用时，在前期准备阶段，首先将PET膜(第一构成层20)和PP间隔网(第二构成层)21螺旋卷曲后装入培养仓7内，在卷的过程中注意将取样条22在不同的层次卷进去；然后将培养仓7下端凹槽对准罐体底部搅拌仓 9，然后将凹槽与扰流板8(安装于搅拌仓9的顶部)上的培养仓凸起块18配合安装，将培养仓7插进去完成固定床的组装。将罐盖4旋到罐体5上，将对应的管路，培养过程参数检测电极一一对应连接到罐盖4上对应的端口，可以进行高压蒸汽灭菌。

在灭菌结束后，使用蠕动泵通过进液端口(第四端口15)将对应体积的培养基泵入固定床生物反应器内，将固定床生物反应器放置在磁力搅拌装置上，开启磁力搅拌装置，反应器罐体底部搅拌仓9内的转子10受到磁力搅拌装置的磁力驱动可以进行旋转；罐体5内的培养基在旋转的转子10的带动下可以形成液流，液流从下向上通过搅拌仓9上方的培养仓7；之后，培养基液流从培养仓7 顶端流出后回到罐体5内培养仓7的周围，在旋转的转子10产生的吸力作用下，培养基通过罐体5底部搅拌仓9的缝口(即回流口91)重新进入搅拌仓9和培养仓7，完成循环。

在进行细胞接种时，细胞悬液会进行如上所述的循环。因为固定床机构11 为双层膜结构，每一层细胞贴附的PET膜(第一构成层20)间均有PP材质间隔网(第二构成层21)存在，培养基和细胞悬液均可以不受阻力匀速穿过双层膜形成的固定床机构11，完成循环；在循环的过程中，细胞逐渐贴附到PET膜(第一构成层20)上，最终完成细胞接种过程。

在细胞培养过程中，可以旋开罐盖4上方的取样孔3的螺纹盖，使用镊子将培养仓7内的固定床机构11内的取样条22抽出，对取样条22上的细胞进行分析从而获取固定床生物反应器内的细胞生长状态。在培养结束后，如果需要收集固定床反应器内的细胞，可以打开罐盖4，将培养仓7从罐体5底部的搅拌仓9 上拔出以后，打开内盖6，取出固定床机构11的双层膜，将PET膜(第一构成层20)上的细胞进行收集。

本实用新型的固定床机构的第一构成层(PET膜)之间的第二构成层(PP 膜)作为间隔网，带有孔洞(菱形等)在初期进行细胞接种时，浓稠的细胞悬液不会堵塞在固定床的底部，细胞可以实现均匀分布；在细胞生长的过程中，培养基液流匀速穿过固定床机构表面，可以没有死角地和细胞进行充分接触，细胞所需营养物质更加的均衡，细胞生长状态更为均一；培养仓可以方便与搅拌仓进行安装、拆卸，可以方便的将培养仓内附有细胞的PET膜(第一构成层)更加容易的取出，从而对PET膜上的细胞进行收集；固定床机构上设置有取样条，方便对固定床机构内部进行取样，满足参数测试、工艺开发的需求；进液端口(第四端口)基本向下无延伸，出液端口(第二端口)向罐盖下方延伸约2cm的长度，可以实现细胞培养过程的循环灌流工艺，有利于延长细胞的生产周期，实现病毒载体产量的提高。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种适用于病毒载体生产的可拆卸固定床生物反应器，其特征在于，包括罐体(5)、培养仓(7)、搅拌仓(9)、固定床机构(11)和取样条(22)，其中，

所述罐体(5)，内部安装有所述培养仓(7)，所述培养仓(7)的培养仓容纳部(71)内安装有所述固定床机构(11)；

所述培养仓(7)，底部与所述搅拌仓(9)连接，所述培养仓(7)与所述搅拌仓(9)之间设置有扰流板(8)，其中，

所述扰流板(8)安装于所述搅拌仓(9)的顶部；

所述扰流板(8)的顶部分布有若干液体倒流孔(19)，其中，

若干所述液体倒流孔(19)的周围边侧分布有若干凸起块(18)；

所述固定床机构(11)，包括第一构成层(20)和第二构成层(21)，其中，

所述第一构成层(20)至少设置有两个，相邻的所述第一构成层(20)之间设置有所述第二构成层(21)，所述第一构成层(20)和所述第二构成层(21)螺旋卷曲形成所述固定床机构(11)；

所述固定床机构(11)中，相邻的所述第一构成层(20)与所述第二构成层(21)之间、相邻的所述第二构成层(21)之间均设置有取样条(22)，其中，

所述第二构成层(21)包括设置有若干孔洞的间隔网。

2.根据权利要求1所述的一种适用于病毒载体生产的可拆卸固定床生物反应器，其特征在于，所述罐体(5)的顶部安装有罐盖(4)，其中，

所述罐盖(4)上设置有第一检测电极(1)、第二检测电极(2)和取样孔(3)；

所述第一检测电极(1)和所述第二检测电极(2)的一端伸入所述培养仓(7)，其中，

所述第一检测电极(1)包括pH检测电极，所述第二检测电极(2)包括培养基溶氧检测电极；

所述第一构成层(20)包括PET膜，所述第二构成层(21)制造材料包括PP。

3.根据权利要求2所述的一种适用于病毒载体生产的可拆卸固定床生物反应器，其特征在于，所述罐盖(4)上还设置有第一端口(12)、第二端口(13)、第三端口(14)、第四端口(15)、第五端口(16)和第六端口(17)，其中，

所述第一端口(12)包括进气端口，

所述第二端口(13)包括出液端口，

所述第三端口(14)包括尾气端口，

所述第四端口(15)包括进液端口，

所述第五端口(16)包括取样端口，

所述第六端口(17)包括碱液端口；

所述第四端口(15)不超过所述罐盖(4)，所述第二端口(13)超出所述罐盖(4)1.75至2.5厘米；所述搅拌仓(9)内设置有转子(10)；

所述搅拌仓(9)的边侧设置有若干回流口(91)。

4.根据权利要求2所述的一种适用于病毒载体生产的可拆卸固定床生物反应器，其特征在于，所述培养仓(7)的顶端设置有内盖(6)，其中，

所述内盖(6)设置于所述培养仓(7)与所述罐盖(4)之间；

所述培养仓(7)的底部设置有与所述凸起块(18)相对应的凹槽，以使所述培养仓(7)通过所述扰流板(8)与所述搅拌仓(9)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种适用于病毒载体生产的可拆卸固定床生物反应器，其特征在于，所述第二构成层(21)的孔洞包括菱形、矩形或椭圆形中的至少一种；设置于所述固定床机构(11)外层的所述第一构成层(20)上分布有若干标记部(111)。

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