CN218666034U - 一种微载体消化反应器和消化反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微载体消化反应器和消化反应系统，通过在三口玻璃瓶的两侧的进出料管来提供进出料，并通过在三口玻璃瓶中立体式的滤网杯的设置，可显著提高过滤效率，且不易堵塞；同时，通过三口玻璃瓶中磁力搅拌桨的设置，可进一步提高反应效率，此消化反应器的体积更小，成本更低，更方便推广使用，此实用新型用于生物工程领域。

Description

一种微载体消化反应器和消化反应系统

技术领域

本实用新型属于生物工程设备领域，更具体而言，涉及一种微载体消化反应器。

背景技术

在贴壁细胞微载体培养的工艺过程中，采用胰酶进行细胞消化是收获细胞和连续放大必须经历的工艺过程。胰酶是一种蛋白酶，通过在细胞特定位置上降解蛋白，使细胞间结合处和细胞与载体结合处的蛋白降解，细胞在内部骨架的张力的作用下成为球型，分散于溶液中形成细胞悬液，通过收集细胞悬液并添加消化终止液(血清等)，终止胰酶的消化作用后离心得到细胞。然而，胰酶的过度消化会破坏细胞表面蛋白结构，对细胞造成不可逆的损伤，故控制胰酶对细胞的消化时间是获取高质量细胞的关键之一。

影响微载体细胞消化时间的因素包括：反应温度、搅拌、细胞密度等；此外，贴壁细胞培养基中常添加血清等添加剂，血清中含有可抑制胰酶活性的成分，故在消化前必须去除细胞上清培养基，并用DPBS清洗培养基残留，以保证对细胞的最佳消化效果。

以可溶性载体为例，目前常用的贴壁细胞微载体培养的消化方法一般分为以下步骤：

1)、载体沉降：停止搅拌后，贴附细胞的载体会在5～10min内沉降至容器底部；

2)、去除上清培养基：载体沉降后，尽可能吸出载体以上的培养基；

3)、D-PBS清洗：加入D-PBS稀释载体中残留的培养基；

4)、载体沉降：静置5～10min后载体沉降至底部；

5)、吸出载体以上的液体，重新加入D-PBS；

6)、重复3)、4)、5)两次；

7)、细胞消化：加入适量的消化液，并置于37℃水浴锅中消化10～15min；

8)、细胞收取：加入消化终止液后，离心去除上清，获得细胞。

整个过程操作较繁琐，耗时较长，既不能完全去除上清培养基，对后续消化产生一定的影响，也造成了大量的物料的浪费。此外，不可溶微载体的消化过程相对于可溶性载体的消化过程更加复杂。

采用载体截留滤网可省去载体操作过程中的沉降步骤，大大缩短整个过程的操作时间；同时，该方法可完全去除载体中的培养基，避免其对细胞消化产生影响，同时也无需D-PBS的清洗，节约成本；另外，配合搅拌系统也可缩短消化时间，避免消化过度对细胞造成的伤害。

但是，目前市售的微载体消化反应器存在以下问题：通过底部滤网拦截，其拦截面积小，网孔易堵塞；种类单一，需要单独定制；适用体积较大，对10L以下的小体系反应器不适用；滤网孔径单一，无法更换；价格昂贵，成本高；设计组成较复杂，占用空间大，使用不方便；无法批量生产，且生产货期较长。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种微载体消化反应器和消化反应系统，通过简化设备可有效降低设备成本。

根据本实用新型的第一方面实施例，提供了一种微载体消化反应器，包括三口玻璃瓶和设置于所述三口玻璃瓶内的滤网杯，所述三口玻璃瓶设有彼此相通的内窥窗口、第一补料口和第二补料口，所述三口玻璃瓶内设有伸入至所述滤网杯内的磁力搅拌桨，所述第一补料口安装有可拆卸更换的第一补料瓶盖，所述第一补料口设有穿过所述第一补料瓶盖伸入至所述三口玻璃瓶的第一进料管和第一出液管，所述第二补料口安装有可拆卸更换的第二补料瓶盖，所述第二补料口设有穿过所述第二补料瓶盖伸入至所述三口玻璃瓶的第二进料管，所述内窥窗口安装有可拆卸且密封连接的内窥盖。

根据本实用新型第一方面实施例所述的微载体消化反应器，所述第一补料瓶盖连接有空气过滤器，所述空气过滤器通过连接管道穿过所述第一补料瓶盖与所述三口玻璃瓶内相通。

根据本实用新型第一方面实施例所述的微载体消化反应器，所述三口玻璃瓶竖向设置，所述内窥窗口位于滤网杯的正上方，所述磁力搅拌桨自所述内窥窗口向下伸入至所述滤网杯内。

根据本实用新型第一方面实施例所述的微载体消化反应器，所述第一补料口和第二补料口设置于所述内窥窗口的两侧。

根据本实用新型第一方面实施例所述的微载体消化反应器，所述滤网杯的外壁与所述三口玻璃瓶的内壁间隔设置，所述滤网杯的底部与所述三口玻璃瓶之间安装有固定胶圈。

根据本实用新型第一方面实施例所述的微载体消化反应器，所述滤网杯的底部设有环绕设置的杯托，位于所述杯托内周的所述滤网杯的底部在所述三口玻璃瓶内悬空设置，所述固定胶圈固定安装于所述杯托的外周。

根据本实用新型第一方面实施例所述的微载体消化反应器，所述三口玻璃瓶采用硼硅酸材质。

根据本实用新型的第二方面实施例，提供了一种消化反应系统，使用了所述的微载体消化反应器。

根据本实用新型的第二方面实施例所述的消化反应系统，设有用于所述三口玻璃瓶的外壁恒温加热的消化罐，所述第二进料管连接细胞反应器，所述第一进料管分别连接有细胞消化液罐、杜氏磷酸盐缓冲液罐和细胞终止液罐，所述第一出液管分别连接废液瓶和收获罐。

根据本实用新型的第二方面实施例所述的消化反应系统，所述第一进料管与细胞消化液罐、杜氏磷酸盐缓冲液罐和细胞终止液罐间均设有第一蠕动泵，所述第一蠕动泵和所述细胞消化液罐、杜氏磷酸盐缓冲液罐和细胞终止液罐间分别连接有阀门，所述第一出液管与所述废液瓶间连接有第二蠕动泵和阀门，所述收获罐的出口侧连接有第三蠕动泵，所述收获罐与所述第一出液管间连接有阀门。

本实用新型上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：

此微载体消化反应器和消化反应系统通过在三口玻璃瓶的两侧的进出料管来提供进出料，并通过在三口玻璃瓶中立体式的滤网杯的设置，可显著提高过滤效率，且不易堵塞；同时，通过三口玻璃瓶中磁力搅拌桨的设置，可进一步提高反应效率，此消化反应器的体积更小，成本更低，更方便推广使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1是本实用新型第一实施例中微载体消化反应器的内部结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例中微载体消化反应器的外廓结构示意图；

图3是本实用新型第一实施例中微载体消化反应器的剖面结构示意图；

图4是本实用新型第一实施例中微载体消化反应器的俯视图；

图5是本实用新型第二实施例中消化反应系统的布局示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通、间接连通或两个元件的相互作用关系。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同方案。

参照图1至图5所示，根据本实用新型第一方面实施例，提供了一种微载体消化反应器，包括三口玻璃瓶100和设置于三口玻璃瓶100内的滤网杯200，三口玻璃瓶100设有彼此相通的内窥窗口、第一补料口和第二补料口，三口玻璃瓶100内设有伸入至滤网杯200内的磁力搅拌桨300，第一补料口安装有可拆卸更换的第一补料瓶盖110，第一补料口设有穿过第一补料瓶盖110伸入至三口玻璃瓶100的第一进料管111和第一出液管112，第二补料口安装有可拆卸更换的第二补料瓶盖120，第二补料口设有穿过第二补料瓶盖120伸入至三口玻璃瓶100的第二进料管121，内窥窗口安装有可拆卸且密封连接的内窥盖130。

第一补料瓶盖110和第二补料瓶盖120为GL45单口补料瓶盖，第一补料瓶盖110和第二补料瓶盖120均为可拆卸连接，用于实现不同物质在三口玻璃瓶100内外的输出和输入。内窥窗口可观察三口玻璃瓶100内以判断消化过程的进度。通过磁力搅拌桨300搅拌，可以加速消化速度，缩短消化时间。

在此微载体消化反应器中，滤网杯200为立体的杯型设置，可以实现载体截留，同时可根据不同载体的类型灵活更换孔径大小不同的滤网杯200。

根据本实用新型第一方面实施例，第一补料瓶盖110连接有空气过滤器113，空气过滤器113通过连接管道穿过第一补料瓶盖110与三口玻璃瓶100内相通。空气过滤器113用于平衡三口玻璃瓶100内外的压差，并对进入三口玻璃瓶100内的空气进行除菌过滤，保证系统的无菌性。

根据本实用新型第一方面实施例，三口玻璃瓶100竖向设置，内窥窗口位于滤网杯200的正上方，磁力搅拌桨300自内窥窗口向下伸入至滤网杯200内。

根据本实用新型第一方面实施例，第一补料口和第二补料口设置于内窥窗口的两侧。

根据本实用新型第一方面实施例，滤网杯200的外壁与三口玻璃瓶100的内壁间隔设置，滤网杯200的底部与三口玻璃瓶100之间安装有固定胶圈210。固定胶圈210将滤网杯200固定在三口玻璃瓶100的瓶底部中间位置，防止其移动，并能使得滤网杯200的四周的底部与三口玻璃瓶100的内壁隔开。

根据本实用新型第一方面实施例，滤网杯200的底部设有环绕设置的杯托，位于杯托内周的滤网杯200的底部在三口玻璃瓶100内悬空设置，固定胶圈210固定安装于杯托的外周。

根据本实用新型第一方面实施例，三口玻璃瓶100采用硼硅酸材质。

根据本实用新型的第二方面实施例，提供了一种消化反应系统，使用了的微载体消化反应器。

根据本实用新型的第二方面实施例，设有用于三口玻璃瓶100的外壁恒温加热的消化罐400，第二进料管121连接细胞反应器410，第一进料管111分别连接有细胞消化液罐420、杜氏磷酸盐缓冲液罐430和细胞终止液罐440，第一出液管112分别连接废液瓶450和收获罐460。

根据本实用新型的第二方面实施例，第一进料管111与细胞消化液罐420、杜氏磷酸盐缓冲液罐430和细胞终止液罐440间均设有第一蠕动泵401，第一蠕动泵401和细胞消化液罐420、杜氏磷酸盐缓冲液罐430和细胞终止液罐440间分别连接有阀门，第一出液管112与废液瓶450间连接有第二蠕动泵402和阀门，收获罐460的出口侧连接有第三蠕动泵403，收获罐460与第一出液管112间连接有阀门。

此微载体消化反应器和消化反应系统通过在三口玻璃瓶100的两侧的进出料管来提供进出料，并通过在三口玻璃瓶100中立体式的滤网杯200的设置，可显著提高过滤效率，且不易堵塞，同时，通过三口玻璃瓶100中磁力搅拌桨的设置，可进一步提高反应效率，此消化反应器的体积更小，成本更低，更方便推广使用。

以消化可溶性载体为例，使用该消化反应器消化反应系统的工作流程步骤如下：

1)、判断细胞反应器410中的细胞培养达到可获标准后，开始进入细胞消化收获程序；

2)、打开消化罐400的加热功能，将水温预热至37℃；

3)、将灭菌完成后的各部件进行组装连接，并与细胞反应器410中的收获罐460进行无菌焊接；

4)、将连接好的消化反应器放置于水温恒定的消化罐400中；

5)、依次打开连接废液瓶450的阀门和第二蠕动泵402，关闭连接空气过滤器113的阀门，此时，消化反应器中的载体和培养基混合液通过第一进料管111移至三口玻璃瓶100中的滤网杯200中，同时，细胞培养液通过第二出液管排除至废液瓶450，载体被拦截在滤网杯200中，完成载体和上清的分离过程；

6)、关闭连接废液瓶450的阀门和第二蠕动泵402，打开连接空气过滤器113的阀门，可根据需要判断是否添加杜氏磷酸盐缓冲液清洗；

7)、打开连接细胞消化液罐420的阀门和第一蠕动泵401，根据所需消化载体的量，添加适量的细胞消化液；

8)、关闭阀连接细胞消化液罐420的阀门和第一蠕动泵401，打开磁力搅拌浆的搅拌功能，调整转速至30rpm/min，持续搅拌；

9)、通过罐顶的内窥窗口观察，待载体完全消化后，打开连接消化终止液罐的阀门和第一蠕动泵401，加入消化终止液；

10)、终止后即可收获罐460内细胞，打开连接收获罐460的阀门和第二蠕动泵402，将细胞转移至收获罐460中待用，完成细胞收获过程。

传统微载体收获的细胞的方法为沉降后弃上清，过程等待时间较长且操作繁琐，本申请采用载体拦截滤网，无需等待，极大简化了操作过程；同时，本申请适用于中小规模的微载体消化细胞收获过程，弥补了市售消化反应器在这一适用范围的空缺。

本申请中，通过更换不同孔径的滤网杯200，可针对不同类型的微载体使用，适用范围广，无需定制，方便快捷；且本申请中的滤网杯200的设计为立体过滤效果，相对于现在市售的底部过滤，提高了过滤效率，降低了滤网堵塞的风险。

市售的定制化的消化反应器一般售价＞10万，本申请的成本＜1万，因此极大的降低了生产成本。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种微载体消化反应器，其特征在于，包括三口玻璃瓶和设置于所述三口玻璃瓶内的滤网杯，所述三口玻璃瓶设有彼此相通的内窥窗口、第一补料口和第二补料口，所述三口玻璃瓶内设有伸入至所述滤网杯内的磁力搅拌桨，所述第一补料口安装有可拆卸更换的第一补料瓶盖，所述第一补料口设有穿过所述第一补料瓶盖伸入至所述三口玻璃瓶的第一进料管和第一出液管，所述第二补料口安装有可拆卸更换的第二补料瓶盖，所述第二补料口设有穿过所述第二补料瓶盖伸入至所述三口玻璃瓶的第二进料管，所述内窥窗口安装有可拆卸且密封连接的内窥盖。

2.根据权利要求1所述的微载体消化反应器，其特征在于：所述第一补料瓶盖连接有空气过滤器，所述空气过滤器通过连接管道穿过所述第一补料瓶盖与所述三口玻璃瓶内相通。

3.根据权利要求1或者2所述的微载体消化反应器，其特征在于：所述三口玻璃瓶竖向设置，所述内窥窗口位于滤网杯的正上方，所述磁力搅拌桨自所述内窥窗口向下伸入至所述滤网杯内。

4.根据权利要求3所述的微载体消化反应器，其特征在于：所述第一补料口和第二补料口设置于所述内窥窗口的两侧。

5.根据权利要求3所述的微载体消化反应器，其特征在于：所述滤网杯的外壁与所述三口玻璃瓶的内壁间隔设置，所述滤网杯的底部与所述三口玻璃瓶之间安装有固定胶圈。

6.根据权利要求5所述的微载体消化反应器，其特征在于：所述滤网杯的底部设有环绕设置的杯托，位于所述杯托内周的所述滤网杯的底部在所述三口玻璃瓶内悬空设置，所述固定胶圈固定安装于所述杯托的外周。

7.根据权利要求1所述的微载体消化反应器，其特征在于：所述三口玻璃瓶采用硼硅酸材质。

8.一种消化反应系统，其特征在于：使用了所述权利要求1至7中任意一条所述的微载体消化反应器。

9.根据权利要求8所述的消化反应系统，其特征在于：设有用于所述三口玻璃瓶的外壁恒温加热的消化罐，所述第二进料管连接细胞反应器，所述第一进料管分别连接有细胞消化液罐、杜氏磷酸盐缓冲液罐和细胞终止液罐，所述第一出液管分别连接废液瓶和收获罐。

10.根据权利要求9所述的消化反应系统，其特征在于：所述第一进料管与细胞消化液罐、杜氏磷酸盐缓冲液罐和细胞终止液罐间均设有第一蠕动泵，所述第一蠕动泵和所述细胞消化液罐、杜氏磷酸盐缓冲液罐和细胞终止液罐间分别连接有阀门，所述第一出液管与所述废液瓶间连接有第二蠕动泵和阀门，所述收获罐的出口侧连接有第三蠕动泵，所述收获罐与所述第一出液管间连接有阀门。

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