DE112004002636T5

DE112004002636T5 - Bioreaktorsysteme und wegwerfbarer Bioreaktor

Info

Publication number: DE112004002636T5
Application number: DE112004002636T
Authority: DE
Inventors: James Brookline Furey
Original assignee: Single Use BRX LLC
Current assignee: Cp Biotools Princeton Us LLC
Priority date: 2004-01-12
Filing date: 2004-12-29
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2024-12-30
Also published as: US7875448B2; US20050158851A1; WO2005067498A2; DE112004002636B4; WO2005067498A3; US8501460B2; US20110111486A1

Abstract

Ein wegwerfbarer Bioreaktor umfassend:
einen Behälter;
einen Flüssigkeitsdiffusor, welcher innerhalb des Behälters angeordnet ist; und
ein Rohr, welches den Flüssigkeitsdiffusor mit der Außenseite des Behälters verbindet.

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich von Zell-Bioreaktoren und insbesondere den Bereich von wegwerfbaren Bioreaktoren.
Hintergrund
Seit dem Beginn der Biotechnologierevolution besteht das Bedürfnis, Zellen in Kultur zu vermehren und die Notwendigkeit, Komponenten in diesen Fluidsystemen zu separieren. Eine solche Separation wurde durch eine Vielzahl von Methoden erreicht, unter anderem beispielsweise Zentrifugation, Ionen-Austauschsäulen und physikalische Filterung.
Bioreaktoren, welche typischerweise Kammern sind, in denen eine Zellkultur vermehrt wird, wurden in einer Vielzahl von Formen hergestellt. Häufig werden Bioreaktoren benutzt, um eine Säugerzellkultur zu vermehren, in welcher die Zellen eine extrazelluläre Komponente produzieren, wie z. B. einen Antikörper oder ein rekombinantes Protein. Bioreaktoren werden außerdem zur Produktion von Viren verwendet. Ein Separationsprozess wird durchgeführt, um die gewünschte Komponente aus dem Bioreaktor zu konzentrieren und zu reinigen, welche z. B. als therapeutisches oder diagnostisches Agens verwendbar ist.
Eine Bioreaktorkonfiguration verwendet einen Impeller, um ein flüssiges Wachstumsmedium, welches mit einer Zellkultur geimpft wurde, kontinuierlich zu durchmischen. Anschlüsse an den Bioreaktor erlauben es, Nährstoffe hinzuzufügen, Inhaltsstoffe zu entfernen und verschiedene Wachstumsparameter, wie z. B. den Sauerstoffgehalt in Lösung und den pH-Wert, zu erfassen. In Chargen-Systemen (Batch-Systemen) wird die wachsende Kultur bis zu einem Punkt vermehrt, bei dem man annimmt, dass die gewünschte Komponente eine optimale Konzentration aufweist und dann das gesamte Gefäß abgeerntet, um die Zellen von dem Medium für segregierte Produkte zu separieren. Diese Separation erfolgt typischerweise durch Filtration oder Zentrifugation. Im Unterschied zu Chargen-Systemen wird bei einem Perfusions-Bioreaktor an einem gewissen Punkt nach der Impfung das flüssige Medium aus dem Bioreaktor herausgeleitet, durch eine Separationsanlage und dann wieder in den Bioreaktor zurückgeführt. Die Separationseinrichtung ist typischerweise eine Filtrationseinrichtung, Zentrifuge oder eine Absetz-Einrichtung. Die Separationseinrichtung entfernt aus dem Flüssigkeitsstrom von dem Bioreaktor selektiv einen Prozentsatz des Inhalts, unter anderem jegliche segregierte Produkte und Zell-Abfallprodukte. Das entfernte Volumen wird dem Bioreaktor in Form von Wachstumsmedium wieder hinzugefügt. In dieser Art von System kann eine Separation über einen ausgedehnten Zeitraum erfolgen, solange Abfälle entfernt werden und das Kulturmedium nach Bedarf wieder aufgefüllt wird.
Sowohl bei den Chargen-Systemen als auch den Perfusions-Systemen trägt jedoch die Komplexität der Systeme sowie das häufige Erfordernis, Teile vor der Benutzung zu sterilisieren und nach der Benutzung gründlich zu reinigen, zu den Gesamtkosten bei und reduziert die Effizienz des Zellkulturproduktions- und -filtrationsprozesses. Es besteht in dieser Technik daher ein Bedarf für Bioreaktoren, Bioreaktorsysteme und Filtrationssysteme, die eine effiziente Produktion von biologischen Komponenten durch eine Zellkultur erlauben.
Eine neuere Technologie zur biologischen Filtration umfasst die Verwendung von Hohlfibertechnologie. Hohlfiber-Filter weisen typischerweise eine Vielzahl von verhältnismäßig dünnen Fiber-Röhren auf, welche parallel zueinander angeordnet sind. Eine Flüssigkeit mit wenigstens einer biologischen Komponente wird durch die Wandung der Röhren mit der Flüssigkeit aus dem Gefäß gefördert, wobei die Wandungen der Röhren so ausgestaltet sind, dass sie einen Durchgang von sehr kleinen Komponenten erlauben. Die Flüssigkeit und die Komponenten, die klein genug sind, um durch die Wandung einer Hohlfiber mit einer vorgegebenen Größe hindurchzugehen, werden dann gesammelt. Die Flüssigkeit, die hindurchtritt, mit oder ohne der gewünschten biologischen Komponente, liegt in einer reineren Form im Verhältnis zu der ursprünglichen Flüssigkeit vor. Dieser Filtrationsprozess wird durch den Fluss des flüssigen Mediums, der entlang der Wandungen der Hohlfibern erfolgt, erheblich effizienter. Der Fluss dieser Flüssigkeit verursacht die kontinuierliche Entfernung von Material von den inneren Wänden der Fiberröhren, welches ansonsten die Fibern schnell verstopfen und die Filtration verhindern würde.
Hohlfiber-Filtration kann verwendet werden, um eine Vielzahl von biologischen Komponenten zu filtern. Ein sehr übliches System, das Hohlfiber-Filtration einsetzt, verwendet einen Bioreaktor.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ein Bioreaktor zur Verfügung gestellt, der einen Flüssigkeitsdiffusor verwendet, um die Durchmischung einer Zellkultur herbeizuführen. Es sind Bioreaktor-Ventilsysteme vorgesehen, die die Membranpumpen-Technologie wirksam nutzen. Weiterhin werden Hohlfiber-Filter zur Verfügung gestellt, die einfach und wirtschaftlich benutzt werden.
Die vorliegende Erfindung enthält einen wegwerfbaren Bioreaktor, umfassend: einen Behälter; einen Flüssigkeitsdiffusor, welcher innerhalb des Behälters angebracht ist; und ein Rohr, welches den Flüssigkeitsdiffusor mit der Außenseite des Behälters verbindet.
Die vorliegende Erfindung enthält ein Bioreaktor-Ventilsystem, umfassend: ein erstes Einwege-Ventil (unidirektionales Ventil); ein zweites Einwege-Ventil; Mittel zum Verbinden des ersten Einwege-Ventils und des zweiten Einwege-Ventils mit einer Membranpumpe; und Mittel zum Verbinden des ersten Einwege-Ventils und des zweiten Einwege-Ventils mit einem Bioreaktor, wobei das erste Einwege-Ventil einen Flüssigkeitsstrom vom Bioreaktor weg und zu der Membranpumpe hin erlaubt und das zweite Einwege-Ventil einen Flüssigkeitsstrom zu dem Bioreaktor hin und von der Membranpumpe weg erlaubt.
Die vorliegende Erfindung enthält einen wegwerfbaren Filter, umfassend: ein Filtergehäuse mit einem offenen ersten Ende und einem offenen zweiten Ende, wobei das offene zweite Ende in der Form der flüssigkeitsenthaltenden Seite einer Membranpumpe ausgebildet ist; und ein Filterelement, welches in dem Filtergehäuse angebracht ist.
Die vorliegende Erfindung enthält ein wegwerfbares Filtersystem, umfassend wenigstens zwei der folgenden drei Komponenten: A) einen wegwerfbaren Bioreaktor, umfassen: einen Behälter; einen Flüssigkeitsdiffusor, welcher innerhalb des Behälters angebracht ist; und ein Rohr, welches den Flüssigkeitsdiffusor mit der Außenseite des Behälters verbindet; B) ein Bioreaktor-Ventilsystem, umfassend: ein erstes Einwege-Ventil; ein zweites Einwege-Ventil; Mittel zum Verbinden des ersten Einwege-Ventils und des zweiten Einwege-Ventils mit einer Membranpumpe; C) einen wegwerfbaren Filter, umfassend: ein Filtergehäuse mit einem offenen ersten Ende und einem offenen zweiten Ende, wobei das offene zweite Ende in der Form der flüssigkeitsenthaltenden Seite einer Membranpumpe ausgebildet ist; und ein Filterelement, welches in dem Filtergehäuse angebracht ist.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine schematische Darstellung eines konventionellen Bioreaktorfiltrationssystems.
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausschnitts-Ansicht eines Hohlfiber-Filters.
3 ist eine schematische Darstellung eines Membranpumpen-Bioreaktor-Filtrationssystems.
4 ist eine schematische Darstellung eines Bioreaktors gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische Darstellung eines Bioreaktors gemäß der vorliegenden Erfindung.
6a und 6b sind schematische Darstellungen eines Beispiels eines Flüssigkeitsdiffusors gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine schematische Darstellung eines Bioreaktor-Ventilsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine schematische Darstellung eines Bioreaktor-Ventilsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine schematische Darstellung einer konventionellen Membranpumpen/Filtergehäuse-Anordnung.
10 ist eine schematische Darstellung eines Filters gemäß der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Erfindung stellt Bioreaktoren, Bioreaktorventil-Systeme, integrierte Filter, Bioreaktorsysteme und Verfahren zur Herstellung und Verwendung der eben genannten zur Verfügung.
Konventionelle Bioreaktoren zum Vermehren von Zellkulturen werden in vielen unterschiedlichen Formen hergestellt. Allerdings versuchen die meisten, das gleiche Ziel zu verfolgen, welches die Maximierung eines oder mehrerer zellulärer Produkte, z. B. Antikörper, Proteine oder Viren ist.
Abwandlungen sind unter anderem ein Bioreaktor vom Kassettentyp (US-Patent 5,688,687), Bioreaktoren, die Luftmischtechniken verwenden (US-Patent-Anmeldung 2002/0110915, US-Patent 6,432,698), komplizierte, konzentrische Hohlfiberbündel-Bioreaktoren (US-Patent 5,622,857) und ein Bioreaktor, der eine vor- und zurückschaukelnde Bewegung verwendet, um eine Flüssigkeitsbewegung zu erzeugen (US-Patent 6,544,788).
Ein Beispiel eines konventionellen Bioreaktorsystems ist allgemein durch 10 in 1 gezeigt. Wie schematisch in 1 gezeigt ist, ist ein Bioreaktorbehälter 12 vorgesehen, um ein flüssiges Kulturmedium aufzunehmen. Ein Impeller 21 ist in dem Behälter 12 aufgenommen, um ein Durchmischen des Kulturmediums zu ermöglichen. Ein Filter-Auslassrohr 15 ist vorgesehen, um das Entnehmen von Kultur aus dem Behälter 12 zu ermöglichen. Eine Pumpe 20 wird verwendet, um das Medium aus dem Behälter zu saugen und durch einen Filter 18 zu treiben, welcher in diesem Fall ein Hohlfiber-Filter ist (die Flussrichtung der Flüssigkeit wird durch Pfeile gezeigt). Hohlfiber-Filter können wegwerfbare Einheiten sein, welche ein Plastikgehäuse haben, oder können eine Einheit sein, welche ein dauerhaftes Gehäuse aufweisen, in welches wegwerfbare Filterkartuschen eingesetzt werden.
Das unter Druck befindliche Medium wird aus dem Filter 18 getrieben und in ein Rücklaufrohr 14. Gefiltertes Medium wird durch einen Filtratsammelkanal (nicht gezeigt) an dem Filtergehäuse 18 und durch ein Filfratsammelrohr 16 geleitet. Eine Pumpe (nicht gezeigt) kann optional vorgesehen sein, um den Fluss des Filtrats vom Filter 18 zu steuern.
Das konventionelle System gemäß 1 verwendet einen Hohlfiber-Filter, welcher detaillierter in 2 gezeigt ist. Wie in 2, welche eine Teilschnittansicht eines Endes eines Hohlfiber-Filters 18 darstellt, gezeigt ist, enthält das Filtergehäuse 19 eine Vielzahl von zylindrischen, hohlen Fibern 23, welche in einem Bündel parallel angeordnet sind, das sich von einem ersten Ende 24 zu einem zweiten Ende (nicht gezeigt) erstreckt. Zur Verdeutlichung sind nur zwei Hohlfibern 23 in 2 gezeigt.
Die Hohlfibern 23 sind am ersten Ende 24 und am zweiten Ende auf solch eine Weise verschlossen, dass ein Raum 22 innerhalb des Filtergehäuses 19 definiert wird, der durch die innere Oberfläche des Filtergehäuses 19, die äußeren Oberflächen der Hohlfibern 23 und das Verschlussmaterial (nicht gezeigt), welches verwendet wird, um das erste Ende 24 und das zweite Ende um das Ende der Hohlfibern zu verschließen, begrenzt wird.
Wie bekannt ist, wird die meiste Flüssigkeit durch die Hohlfibern 23 und aus dem zweiten Ende des Filters hindurchlaufen, wenn eine Flüssigkeit unter Druck durch die Lumen der Hohlfibern 23 getrieben wird. Ein Teil der Flüssigkeit und jegliche biologischen Komponenten in der Flüssigkeit, die kleiner als die Filtrationsgröße der Hohlfibern 23 sind, werden jedoch durch die Wandungen der Hohlfibern 23 hindurchtreten und sich in dem innerhalb des Filtergehäuses 19 definierten Raum 22 ansammeln. Die Flüssigkeit und Komponenten, die in dem Raum 22 gesammelt werden, werden als Filtrat bezeichnet. Das Filtrat wird aus dem Filter 18 durch einen Anschluss (nicht gezeigt) in dem Filtergehäuse 19 und durch ein Filtratrohr 16 entnommen. Optional kann eine Pumpe (nicht gezeigt) in der Filtratrohrverbindung 16 installiert sein, um den Fluss des Filtrats von dem Filter 18 zu steuern.
Ein wesentlicher Vorteil, der durch die Benutzung eines Systems, wie es in 1 gezeigt ist, erzielt wird, ist, dass die Zellkultur in dem Behälter bei einer hohen Zellkonzentration vermehrt werden kann und dort im Verhältnis zu einer Chargen-Kultur für längere Zeiträume in einem produktiven Zustand gehalten werden kann durch das bedarfsweise Hinzufügen von Nährstoffen und Entfernen von Abfallprodukten. Das gezeigte System kann außerdem für eine Chargen-Kultur zum Vermehren und Ernten verwendet werden. Weiterhin erlaubt der Hohlfiber-Filter 18 eine längere Filtration, da die Flüssigkeit, welche durch die Lumen der Hohlfibern 23 fließt, wirksam ist, um angelagerte Materialien von den inneren Wänden der Hohlfibern wegzuwaschen, wodurch ein Verstopfen der Fibern verhindert wird. Dieses System vom kontinuierlichen Wachstumsstyp bzw. Perfusionssystem ermöglicht größere Ausbeuten und größere Effizienz als dies mit Chargen-Kulturen ähnlicher Größe erreicht werden kann.
3 gibt eine Variation an dem Perfusionssystem gemäß 1 wieder. Wie in 3 gezeigt wird, verwendet ein Quer-Gegenstrom-System (auch bekannt als alternierender Tangentialfluss oder ATF) keinen Filtrationskreislauf, bei welchem Flüssigkeit nur in eine Richtung fließt, sondern benutzt vielmehr einen Vor- und Rückfluss, um ein ähnliches Ergebnis zu erhalten. Der Vor- und Rückfluss in dem System gemäß 3 wird durch die Verwendung einer Membranpumpe 28 hervorgerufen, welche eine flüssigkeitsenthaltende Seite 30 und eine gasenthaltende Seite 32 aufweist. In dem gezeigten Beispiel ist die Membranpumpe ungefähr kugelförmig und die flüssigkeitsenthaltende Seite 30 und die gasenthaltende Seite 32 sind jeweils ungefähr halbkugelförmig. Die Membranpumpe 28 ist an den Filter 18 an einer Verbindungsstelle 38 angebracht. Ein Gasanschluss 34 verbindet den inneren Raum der gasenthaltenden Seite 32 mit einer Gasversorgungsleitung 36, welche mit einer Vorrichtung (nicht gezeigt), die zur Erhöhung und Erniedrigung des Gasdrucks in der gasenthaltenden Seite 32 geeignet ist, verbunden ist. Die gasenthaltende Seite 32 und die flüssigkeitsenthaltende Seite 30 sind durch eine flexible, flüssigkeitsundurchlässige Membran bzw. ein Diaphragma (nicht gezeigt) geteilt.
Das System in 3 funktioniert durch die Beaufschlagung mit und Entlastungvon Druck auf die gasenthaltende Seite 32 der Membranpumpe 28. Bei einer Verringerung des Drucks wird die Membran in die gasenthaltende Seite gezogen und ein äquivalentes Volumen an Flüssigkeit wird durch ein zweifaches Vor- und Rücklaufverbindungsrohr 29 durch die Fibern des Filters 18 und in die flüssigkeitsenthaltende Seite 30 der Membranpumpe gesaugt, wobei hierdurch das gesamte Volumen der Membranpumpe 28 im Wesentlichen gefüllt wird. Durch die hiernach folgende Anwendung von Druck wird die Membran in die flüssigkeitsenthaltende Seite 30 der Membranpumpe 28 gedrückt und die Flüssigkeit innerhalb der Membranpumpe 28 wird zurück durch die Fibern des Filters 18 und das Rohr 29 in den Behälter 12 getrieben. Auf diese Weise wird ein ähnlicher Filtrationseffekt wie bei dem in 1 gezeigten System erzielt. Der wesentliche Vorteil dieses Quer-Gegenstrom-Systems gegenüber dem vorherigen System ist, dass die Membranpumpe 28 den intakten Zellen und zellulären Komponenten in der Zellkultur weniger mechanischen Schaden, Scherungen und anderes zufügt.
Ein Beispiel des Systems gemäß 3 ist in US-Patent 6,544,424 gegeben, welches ein Quer-Gegenstrom-System, das einen konventionellen Bioreaktor benutzt, beschreibt. Es bestehen mehrere Nachteile bei dem in 3 gezeigten System. Ein Nachteil ist die Verwendung eines konventionellen Impellers zur Durchmischung der Zellkultur in dem Bioreaktorgefäß. Die Verwendung eines Impellers verursacht nicht nur mechanische Schäden an den Zellen und den zellulären Komponenten in der Zellkultur, sondern macht auch einen zusätzlichen Durchbruch in der Behälterwand notwendig und die Verwendung eines Motors erforderlich. Weiterhin limitiert die Verwendung des Vor- und Rücklaufrohres zur Verbindung des Bioreaktorbehälters mit dem Filter den Rückfluss von Kultur zu dem Gefäß für Medium- und Sauerstoffaustausch, da das Vor- und Rücklaufrohr gleichermaßen als Austrittsrohr und als Rückflussrohr fungiert. Weiterhin ist in einem konventionellen System wie dem in US-Patent 6,544,424 die gesamte Membranpumpe als dauerhafte Komponente gefertigt, welche nach jeder Benutzung gereinigt und sterilisiert werden muss, was nicht nur die Effizienz reduziert, sondern auch zur Komplexität des Systems beiträgt, da eine Verbindung (gezeigt als 38 in 3) benötigt wird, um den Filter mit der Membranpumpe zu verbinden.
Die vorliegende Erfindung löst die vorstehend genannten Probleme auf mehrere Weisen, wodurch ein effizienteres und kosteneffektiveres System zur Verwendung für die Vermehrung von Zellkulturen und die Filtration von biologischen Komponenten aus einem flüssigen Medium ermöglicht wird.
Als eine erste Verbesserung gegenüber konventionellen Systemen wird ein wegwerfbarer Bioreaktor, wie in 4 allgemein bei 50 gezeigt, bereitgestellt, umfassend einen Behälter 51 mit einem darin angeordneten Flüssigkeitsdiffusor 54. Ein Rücklaufrohr 52 wird bereitgestellt, um den Flüssigkeitsdiffusor 54 mit dem Außenbereich des Behälters 51 zu verbinden. Ein Auslassrohr 56 (Vorlaufrohr) ist außerdem vorgesehen, um die Entnahme von Zellkultur aus dem Behälter 51 zu ermöglichen. Das Vorlaufrohr 56 und Rücklaufrohr 52 treten durch die Wandungen des Behälters an Anschlüssen, welche getrennte Komponenten sein können oder einfach Durchführungen, durch welche sich die Rohre 52, 56 erstrecken. Der Bioreaktor weist optional einen sich verjüngenden Bereich 53 auf, der einen engeren unteren Bereich 55 an dem Boden des Behälters 51 ergibt. Das Auslassrohr 56 kann optional in diesem engeren unteren Bereich 55 angeschlossen sein.
Bioreaktoren und Bioreaktorsysteme gemäß der vorliegenden Erfindung sind besonders gut geeignet für die Verwendung mit einer Suspensions-Kultur von Zellen. Eine Suspensions-Kultur ist eine solche, in welcher alle oder nahezu alle Zellen in Kultur in einem flüssigen Medium suspendiert sind anstatt an einer Oberfläche adhärieren.
Bioreaktoren und Bioreaktorsysteme gemäß der vorliegenden Erfindung sind besonders gut geeignet zur Verwendung mit eukariotischen Zellen und in einer bevorzugten Ausführungsform werden Säugerzellen verwendet. Der in 4 gezeigte Bioreaktor kann mit jeglichem konventionellen Kreislauf-Filtrationssystem verwendet werden, wie z. B. dem in 1 gezeigten, durch einfaches Verbinden des Auslassanschlusses und Rückflussanschlusses des Behälters 51 mit den Eingangs- und Ausgangsleitungen des Pumpen- und Filtersystems. Beispielsweise kann das Auslassrohr 56 gemäß 4 an den Auslassanschluss des Behälters 51 angeschlossen werden und eine Pumpe, die einen Filter gemäß 1 beschickt, und das Rücklaufrohr 52 kann mit dem Rücklaufanschluss des Behälters verbunden werden, welcher mit dem Flüssigkeitsdiffusor 54 und dem Filter gegenüberliegend der Pumpe verbunden ist. Beim Betrieb der Pumpe wird Zellkultur durch den Auslassanschluss in das Auslassrohr 56 (Vorlaufrohr) gesaugt, durch die Pumpe, durch den Filter, durch das Rücklaufrohr 52, durch den Rücklaufanschluss und wird unter Flüssigkeitsdruck in den Flüssigkeitsdiffusor gedrückt. Der Flüssigkeitsdiffusor 54 verursacht, dass die Flüssigkeit verteilt und in dem Behälter aufwärts getrieben wird. Wie durch die Pfeile gezeigt wird, entwickelt die Zellkultur aufgrund des Flüssigkeitsdiffusors 54 und den Behälter 51 eine Strömung, die sich umkehrt und in Richtung des Bodens des Behälters 51 nach unten strömt. In Ausführungsformen, in welchen ein sich verjüngender Bereich 53 verwendet wird, hilft die Verjüngung, um den Flüssigkeitsstrom nach unten in Richtung des Auslassanschlusses zu leiten und kann helfen, die Kultur zu beschleunigen, was zur Sauerstoffdiffusion beitragen und das Vereinigen von Gasblasen verhindern kann. Durch die Verwendung des relativ behutsamen Flüssigkeitsdiffusors 54 zur Gewährleistung der benötigten Vermischung zur Aufrechterhaltung der Sauerstoff- und Nährstoffverteilung innerhalb der Zellkultur wird die Komplexität und Härte eines Impellers oder anderer komplizierter Systeme überwunden. Weiterhin kann der durch den Flüssigkeitsdiffusor 54 erzeugte Flüssigkeitsstrom zu einem Kräusel- oder Welleneffekt an der exponierten Oberfläche innerhalb des Bioreaktors führen, was einen verbesserten Gasaustausch zur Folge hat. In weiteren Ausführungsformen kann der Flüssigkeitsdiffusor 54 so positioniert sein, dass ein Brunneneffekt an der Oberfläche der Kultur entsteht, was die Belüftung unterstützt.
Der Behälter 51 kann jegliches geeignete wegwerfbare Material, wie es in der Technik bekannt ist, umfassen. Das Material kann z. B. ein Polymer sein und insbesondere ein thermoplastisches Polymer, das zu einem dünnen, haltbaren, zusammenfaltbaren Behälter verarbeitet werden kann. Da ein wegwerfbarer Bioreaktor in einer Tragestruktur gehalten werden kann, wo zudem eine Temperatursteuerung vorgesehen werden kann, die ungefähr der äußeren Form des gefüllten Bioreaktors entspricht, können die Materialien im Wesentlichen aufgrund ihrer Verarbeitbarkeit und Beständigkeit ausgewählt werden. Beispielsweise sind Materialien, die einfach geformt und geschlitzt werden können, wünschenswert, wie z. B. Materialien, die an ihren Kanten um Anschlüsse verklebt werden können und/oder für die ein Kantenschweißer verwendet werden kann. Geeignete Materialien enthalten z. B., sind jedoch beschränkt auf, Polyethylen, Ethylenvinylacetat, Ethylenvinylalkohol, Polypropylen, Nylon, Polyester, Poly(vinylchlorid) und Mischungen der vorstehenden Materialien. Weitere Beispiele von geeigneten Materialien sind in einem Informationsbericht der Vereinigung zur Förderung der medizinischen Instrumente (Association of the Advancement of Medical Instrumentation) von 1997 gegeben, der mit TIR 17-1997 bezeichnet ist und worauf nachfolgend unter AAMI 1997 Bezug genommen wird.
Der Behälter 51 kann in jeglicher geeigneten Form ausgeformt werden, wie z. B. in einer nahezu zylindrischen Form, und optional einen sich verjüngenden oder konischen Abschnitt 53 am Boden aufweisen. Wie für jemanden mit Kenntnissen in diesem Bereich der Technik erkennbar ist, sind im Rahmen dieser Erfindung viele Variationen möglich. Weiterhin kann der Behälter 51 in jeglicher geeigneten Größe hergestellt werden, vom verhältnismäßig kleinen Labor-Bioreaktor bis zu großen, industriell verwendbaren Bioreaktoren. Die Ventilsysteme, Verrohrungen, Pumpen und Filter, die hierin durchgängig beschrieben werden, können entsprechend in ihrer Größe und/oder Kapazität vergrößert werden, um Bioreaktoren und Bioreaktorsysteme verschiedener Größen zur Verfügung zu stellen.
Der optionale konische Abschnitt 53 kann nach Bedarf gebildet werden, um die gewünschte Strömung zu erhalten. Der konische Abschnitt 53 kann überall beginnen. In verschiedenen Ausführungsformen kann er an irgendeinem Punkt unterhalb der vertikalen Mitte des Behälters 51 beginnen und mit irgendeinem Konizitätswinkel zwischen 100° und 170° inklusive, als Winkel x in 4 gemessen, zu laufen. Der enge untere Bereich 55 kann jeden geeigneten Querschnitt aufweisen und so eng sein, wie der Auslassanschluss. In anderen Ausführungsformen kann der Bioreaktor in einer vollständig konischen Form gebildet sein mit einer kontinuierlichen Schräge vom Boden zur Oberseite.
Das Rücklaufrohr 52 und Auslassrohr 56 kann jedes geeignete Material umfassen. Wie nachfolgend beschrieben wird, kann das Rücklaufrohr ein starres Material umfassen, das den Flüssigkeitsdiffusor 54 zentral in dem Behälter 51 stützt. Die Rohre können beispielsweise ein thermoplastisches Polymer, ein duroplastisches Polymer, ein Silikon oder jedes andere geeignete Material umfassen wie unter anderem z. B. jene, die in AAMI 1997 genannt sind. Wenn, wie in manchen Ausführungsformen ein Rücklaufanschluss und/oder ein Auslassanschluss separat vorgesehen sind, können diese Anschlüsse ebenfalls viele Materialien umfassen, unter anderem auch die eben genannten. In mehreren Ausführungsformen kann das Rücklaufrohr 52 ein unterschiedliches Material auf der Innenseite des Behälters 52 und auf der Außenseite des Behälters umfassen. Beispielsweise kann der innenseitige Abschnitt des Rücklaufrohrs 52 ein starres Material sein, welches mit dem Rücklaufanschluss verbunden ist und der außenseitige Abschnitt des Rücklaufrohres 52 kann ein flexibles Material sein.
Der Flüssigkeitsdiffusor 54 kann jedes geeignete Material umfassen, wie z. B. duroplastische und thermoplastische Polymere und andere passende Materialien, wie jene, die im AAMI 1997 genannt sind. In mehreren Ausführungsformen wird der Flüssigkeitsdiffusor ein verhältnismäßig starres thermoplastisches Material umfassen, welches sich nicht deformiert, wenn ein Flüssigkeitsdruck darauf angewendet wird, wie er in Bioreaktorsystemen üblicherweise angenommen wird. Wenn der Bioreaktorbehälter 51 gefüllt und in Betrieb ist, wird der Flüssigkeitsdiffusor 54 innerhalb des Behälters 51 in seiner Position gehalten. Der Flüssigkeitsdiffusor 54 kann innerhalb des Behälters 51 in unterschiedlichen Positionen angeordnet sein, wie z. B. horizontal zentrisch oder horizontal außermittig in Richtung einer Seite des Behälters 51. Der Flüssigkeitsdiffusor 54 kann außerdem vertikal innerhalb des Behälters 51 positioniert werden, um besonderen Erfordernissen zu entsprechen. Beispielsweise kann in mehreren Ausführungsformen der Flüssigkeitsdiffusor 54 in der vertikalen Mitte des Behälters 51 oder darunter angeordnet sein. In anderen Ausführungsformen kann der Flüssigkeitsdiffusor 54 in unmittelbarer Nähe des Oberteils des Behälters 51 angeordnet sein. Der Flüssigkeitsdiffusor 54 kann durch eine Vielzahl von Methoden in einer stabilen Position innerhalb des Behälters 51 gehalten werden. Beispielsweise kann das Rücklaufrohr 52 ein starres Rohr sein, welches fest mit dem Flüssigkeitsdiffusor 54 verbunden ist. Wenn der Bioreaktor positioniert und mit einem Zellkulturmedium befüllt ist, kann der nach außen vorstehende Bereich des Rücklaufrohrs 52 beispielsweise an der Bioreaktorstützeinrichtung befestigt sein, wodurch der Flüssigkeitsdiffusor 54 fixiert und stabilisiert wird. In einigen dieser Ausführungsformen kann das Rücklaufrohr 52 durch den Boden des Behälters 51 angeschlossen sein, wodurch der Flüssigkeitsdiffusor auf eine auf einen Sockel fußende Weise angeordnet ist.
In anderen Ausführungsformen kann der Flüssigkeitsdiffusor eine, zwei, drei, vier oder mehrere tragende Fixierungen, welche sich radial zu den Wänden des Behälters erstrecken und an welche die Fixierungen angeformt oder anderweitig befestigt sind, aufweisen. In wiederum anderen Ausführungsformen können eine, zwei, drei oder vier Fixierungen nach unten vorstehend am Flüssigkeitsdiffusor 54 angebracht und an dem Behälter 51 an seiner Bodenfläche befestigt sein. Beispielsweise kann der Flüssigkeitsdiffusor 50 widerhakenartige Fittings haben, die sich nach unten erstrecken und auf welche kurze Schlauchstücke aufgesteckt sind, wobei die Schläuche an ihrem anderen Ende an dem Boden des Behälters 51 befestigt sind.
In wiederum einer anderen Ausführungsform kann der Flüssigkeitsdiffusor 54 durch das Formen eines Teils oder des gesamten Flüssigkeitsdiffusors 54 aus einem schwimmenden Material, welches zum nach oben treiben neigt, wenn es in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, in Position gehalten werden. Ein oder mehrere Halteseile, welche ein geeignetes Material enthalten, können dann verwendet werden, um den Flüssigkeitsdiffusor 54 an den Boden und/oder die Seiten des Behälters zu befestigen. Wenn der Bioreaktor mit Flüssigkeit gefüllt wird, wird der Flüssigkeitsdiffusor 54 in diesen Ausführungsformen automatisch am gewünschten Ort positioniert werden.
Die Flüssigkeitsdiffusoren der vorliegenden Erfindung können in einer Vielzahl von Formen ausgeführt werden. Beispielsweise kann der Flüssigkeitsdiffusor 54 in der Form eines hohlen Diskus oder Zylinders ausgeformt sein, welcher einen Anschluss am Boden oder der Seite aufweist, um mit dem Rückflussrohr verbunden zu werden und welcher eine Vielzahl von Öffnungen entlang der oberen Oberfläche aufweist. Unter einer Vielzahl von Konfigurationen kann die obere Oberfläche beispielsweise Löcher, ein Abdeckgitter oder parallele Schlitze aufweisen. Gemäß der vorliegenden Beschreibung kann ein „Flüssigkeitsdiffusor" jegliche Vorrichtung sein, die mehr als eine Öffnung aufweist, durch welche eine flüssige Kultur zur Oberseite des Behälters 51 gerichtet werden kann, welche an dem Ende des Rückflussrohres 52 befestigt werden kann und welche den Rückfluss von Zellkultur in einen breiteren, verteilteren Strom ausgibt als dies ohne den Flüssigkeitsdiffusor oder mit einem lediglich abgeschnittenen Rohr passieren würde. Beispiele für solche Vorrichtungen enthalten jegliche rundlich geformte Hohlkörper, welche zwei mehr oder Durchführungen in einer oberen Oberfläche aufweisen und Hohlkörperformen, welche ein Abdeckgitter in der oberen Oberfläche aufweisen. In mehreren Ausführungsformen kann der Diffusor aus jeglichem geeigneten Material bestehen und in besonders bevorzugten Ausführungsformen ist der Diffusor ein hartes, gegossenes Plastik, welches Durchführungen in einer ovalen Oberfläche aufweist.
Ein Beispiel eines Diffusors ist schematisch in den 6a und 6b gezeigt. 6a zeigt eine schematische Draufsicht eines Flüssigkeitsdiffusors 54 mit einem Hohlkörper 74, welcher mehrere Durchführungen 76 in der oberen Oberfläche aufweist. 6b zeigt den gleichen Flüssigkeitsdiffusor 54, wobei ein Befestigungsflansch 78 zusätzlich gezeigt ist. Zusätzlich zur Anbringung am mittleren Teil des Bodens kann ein Befestigungsflansch in jeglicher geeigneten Position an dem Flüssigkeitsdiffusor 54 angebracht sein, z. B. an der Seite des Flüssigkeitsdiffusors. Die Form des Befestigungsflansches und des Flüssigkeitsdiffusors werden so ausgewählt werden, dass beide Ziele, nämlich das Erreichen eines nach oben gerichteten Flusses der Kultur in der Mitte des Bioreaktors wie auch die Verminderung oder der Ausschluss von „Todzonen", in welchen der Flüssigkeitsstrom unerwünscht klein ist, erreicht werden.
In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der oben beschriebene Flüssigkeitsdiffusor mittels einer oder mehrerer Rohre, welche sich von dem Hohlkörper des Flüssigkeitsdiffusors nach oben erstrecken, modifiziert sein. Die Rohre können nach oben geöffnet sein oder Durchführungen oder Schlitze in den Seitenwänden aufweisen, welche den Flüssigkeitsstrom in einen Winkel leiten, der kleiner als unmittelbar vertikal ist. Beispielsweise können Rohre mit O-Ringen oder Bajonett-Fittings verwendet werden, und zwei bis sechs mittlere nach oben stehende Rohre können durch vier bis zehn Rohre umgeben sein, welche die Strömung in einem Winkel, der kleiner als vertikal ist, leiten. Zusätzlich können eine oder mehrere Durchführungen in dem Flüssigkeitsdiffusor-Hohlkörper selbst vorgesehen sein.
In weiteren Ausführungsformen sind ein Gasdiffusor und ein Flüssigkeitsdiffusor in eine einzige Einheit integriert, die jede beliebige der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen für einen Flüssigkeitsdiffusor sein kann. Gas und Flüssigkeit können zu der kombinierten Einheit geleitet werden durch eine einzelne, gemeinsame Leitung, was die Vermischung erhöhen würde, oder einzeln zu der Einheit geleitet werden und innerhalb des Hohlkörpers des Flüssigkeitsdiffusors kombiniert werden.
In wiederum einer weiteren Ausführungsform ist ein ringförmiger Gasdiffusor oberhalb des Flüssigkeitsdiffusors so angeordnet, dass das Hindurchtreten des Flüssigkeitsstroms durch den Gasdiffusor bei seiner vertikalen Bewegung ermöglicht wird, was in einer gegenseitigen Vermischung resultiert.
Wie in 5 gezeigt ist, können wegwerfbare Bioreaktoren gemäß der vorliegenden Erfindung zudem mehrere andere konventionelle Komponenten umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind ein Gasdiffusor 60 und ein Gasdiffusorrohr 62 enthalten, um, unter anderem, Luft und andere Gase wie z. B. Sauerstoff sowie eine zusätzliche Mischfunktion zur Verfügung zu stellen. In der in 5 gezeigten Konfiguration ist der Gasdiffusor 60 horizontal zentriert in dem Behälter 51 angeordnet und unterhalb des Flüssigkeitsdiffusors 54. In dieser Konfiguration strömt das vom Gasdiffusor in Form von Blasen abgegebene Gas nach oben, um den Flüssigkeitsdiffusor 54 herum, was sowohl zur Stärke der Durchmischung beiträgt und den Gegenstrom, welcher als Folge des Flüssigkeitsdiffusors und der Strömung zu dem Auslassrohr 56 auftritt, verstärkt. In weiteren Ausführungsformen kann der Gasdiffusor 60 bezüglich des Flüssigkeitsdiffusors 54 versetzt sein oder über dem Flüssigkeitsdiffusor 54 angeordnet sein.
Wie in 5 gezeigt, kann außerdem ein pH-Sensor 64 und ein Sensor für gelösten Sauerstoff 66 in dem Bioreaktor enthalten sein. Weiterhin kann ein Glukosesensor (nicht gezeigt) enthalten sein. Weitere Sensoren können je nach Bedarf hinzugefügt werden. Die Sensoren können in jeder geeigneten Position an dem Behälter 51 angeordnet sein.
Drucksensoren, wie diese in der Technik bekannt sind, können außerdem in Systemen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispielsweise können Drucksensoren an dem Filter und den Filterzuflussleitungen positioniert sein, um den Filtratdruck und den Vorlaufdruck zu bestimmen, wie auch den Filterübergangsdruck, was die Differenz zwischen zwei Drücken ist. Ein weiterer Drucksensor kann bei Bedarf hinzugefügt werden, um den Rücklaufdruck in dem Rücklaufrohr zu messen.
Ein Anschluss und/oder Rohr 68 zum Zuführen von Medium und ein Anschluss und/oder Rohr 60 zum Zuführen einer Base können außerdem vorgesehen sein, um das Hinzufügen von Medium oder das Zuführen einer Substanz zum Einstellen des pH-Wertes oder bei Bedarf weiterer Additive, zu erlauben. Diese Anschlüsse und/oder Rohre können wiederum an jeder geeigneten Stelle im Behälter 51 angeordnet sein. Weitere Anschlüsse können hinzugefügt werden zum Zuführen eines Entschäumers und anderer Komponenten, wie dies in der Technik bekannt ist.
Eine Entlüftung mit oder ohne einen Filter 72 kann an jeder geeigneten Stelle enthalten sein. Die Entlüftung kann zum Auslassen von Gasen verwendet werden, welche als „Abgase" bekannt sind und von der wachsenden Kultur erzeugt werden. Diese Abgase können analysiert werden als ein Prozessüberwachungsmittel, welches nicht eingreift und keiner Sterilisation bedarf. Ein Überdruckventil kann ebenfalls enthalten sein.
Eine weitere optionale Komponente ist ein flexibler Behälter, welcher außerdem die Funktion einer Transfertasche (nicht gezeigt) erfüllen kann. Dieser flexible Behälter ist im Allgemeinen mit dem Bioreaktor an einer niedrigen Stelle des Bioreaktors verbunden, z. B. nahe des Auslassrohrs 60.
Wie bei jedem konventionellen Bioreaktor können außerdem Kontrollsysteme hinzugefügt werden, welche Eingangssignale von den Sensoren empfangen und automatisch Medium oder Base nach Bedarf zuführen, beispielsweise auch zu den Bioreaktoren gemäß der vorliegenden Erfindung, sofern nötig.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen eines Bioreaktors gemäß der vorliegenden Erfindung können, wie angemerkt wurde, mit jedwedem konventionellen Bioreaktorfiltrationssystem vom Kreislauftyp verwendet werden durch einfaches Anschließen der Auslass- und Rücklaufrohre oder -anschlüsse an geeignete Pumpen- und Filtersysteme.
Bioreaktoren gemäß der vorliegenden Erfindung benötigen keinen bewegten Impeller oder Bewegungsplattformen. Die Bioreaktoren gemäß der vorliegenden Erfindung stellen somit eine einfache, effiziente Vorrichtung für die Vermehrung von Zellkulturen dar. Da die Bioreaktoren gemäß der vorliegenden Erfindung außerdem aus verhältnismäßig billigen Materialien hergestellt werden können, die z. B. mit Gammastrahlen oder Ethylenoxid (ETO) vorsterilisiert werden können, sind sie relativ günstig und können als wegwerfbare Bioreaktoren verwendet werden, wodurch das Erfordernis für eine kostenintensive und zeitaufwendige Sterilisation und Reinigung entfällt. Bioreaktoren können außerdem in einem zur Sterilisation vorgesehenen Zustand zur Verfügung gestellt werden, wobei der Endanwender den Sterilisationsschritt durchführt. Jeder der hierin offenbarten Bioreaktoren oder Bioreaktorsysteme kann in Verbindung mit einem elektronischen Steuergerät, wie dies in der Technik bekannt ist, verwendet werden. Steuergeräte können so konfiguriert sein, dass sie speziellen Erfordernissen der Kultur entsprechen und beispielsweise so konfiguriert sein, dass sie unter anderem alle Sensoren, Drücke innerhalb des Systems und Pumpengeschwindigkeiten und Takte überwachen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist ein optionales, integrales steriles Ersatzfiltermodul enthalten. Dieses Ersatzfiltermodul ist von Beginn eines Laufs an eingebaut, jedoch ist der Zu- bzw. Abfluss des Filters abgeklemmt. Wenn zwischen den Filtermodulen umgeschaltet werden muss, werden die Rohrklemmen entfernt und an einem Rohr, welches zu dem alten Filter hin bzw. von diesem weg leitet, angebracht, wodurch ein Fluss durch den neuen Filter beginnt.
Die vorliegende Erfindung enthält weiterhin verschiedene Verfahren zur Verwendung der beschriebenen Bioreaktoren.
Die vorliegende Erfindung enthält ein Verfahren zum Vermehren von eukariotischen Zellen unter Verwendung irgendeines der Bioreaktoren gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend die Schritte des Impfens eines Mediums in einem Bioreaktor mit einer eukariotischen Zellkultur und Vermehren der Zellkultur in dem Bioreaktor in einer Durchfluss- oder Chargen-Kultur. Das Verfahren zum Vermehren eukariotischer Zellen kann weiterhin die Schritte des Separierens einer gewünschten Komponente von der Kultur durch die Verwendung einer der hierin beschriebenen Separationstechniken umfassen, wie z. B. die Verwendung eines Hohlfiber-Filters.
Die vorliegende Erfindung enthält ein Verfahren zum Vermehren eukariotischer Zellen und Separieren von viralen Vektoren (Virus) oder segregierten Biomolekülen von der Kultur.
Die vorliegende Erfindung enthält ein Verfahren zum Vermehren eukariotischer Zellen zur Ernte und Verwendung dieser eukariotischen Zellen.
Die vorliegende Erfindung enthält ein Verfahren zum Vermehren von Säugerzellen, umfassend ein beliebiges der hierin beschriebenen Verfahren für die zelluläre Vermehrung und Separation von Komponenten.
Die vorliegende Erfindung enthält ein Verfahren zum Vermehren von Insektenzellen zur Herstellung von Proteinen, umfassend ein beliebiges der hierin beschriebenen Verfahren zur zellulären Vermehrung oder Separation von Komponenten.
Die vorliegende Erfindung enthält ein Verfahren zur Herstellung eines Antikörpers, umfassend ein beliebiges der hierin beschriebenen Verfahren zur zellulären Vermehrung oder Separation von Komponenten.
Zusätzlich zu deren Verwendung mit konventionellen Kreislauf-Systemen können Bioreaktoren gemäß der vorliegenden Erfindung mit Membranfiltersystemen wie z. B. den in 3 gezeigten verwendet werden durch die Einbeziehung eines Ventilsystems gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es hierin beschrieben ist.
Wie in 7, welche eine schematische Illustration eines Ventilsystems gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein bei 80 zeigt, kann ein Membranpumpsystem für die Verwendung mit Bioreaktoren gemäß der vorliegenden Erfindung modifiziert werden. Zusätzlich kann das Ventilsystem gemäß 7 und wie nachfolgend beschrieben unabhängig von Bioreaktoren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Das bedeutet, dass jeglicher konventionelle Bioreaktor mit einem Auslass und einem Rücklauf, wie z. B. die Kreislaufsysteme in 1, kompatibel mit dem in 7 gezeigten Ventilsystem und einem Membranpumpen- und Filtersystem sein wird. In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Membranpumpe in der in 7 gezeigten Art ohne die Verwendung eines Filters benutzt werden. In dieser Konfiguration gewährleistet das Membranpump- und Ventilsystem eine Kulturdurchmischung, ohne gleichzeitig einen an die Membranpumpe anschließenden Filter zu verwenden, was besonders geeignet für z. B. eine Chargen-Kultur ist, in welcher keine Filtration während des Zellwachstums gewünscht ist.
Wie in 7 gezeigt ist, ist ein Auslassrohr 82 mit einem ersten Einwege-Ventil 84 (unidirektionales Ventil) verbunden. Dieses erste Ventil ist unidirektional, was im Sinne der vorliegenden Beschreibung bedeutet, dass das Ventil den Durchfluss von Flüssigkeit in lediglich eine Richtung erlaubt. Wenn die Membranpumpe (nicht gezeigt) in dem Unterdruckmodus ist, wird Flüssigkeit aus dem Bioreaktor gesaugt, durch das Auslassrohr, durch das erste Einwege-Ventil 84 (unidirektionales Ventil), durch einen Verbinder 86 und in den Filter 18 zur Membranpumpe hin. Da das zweite Unidirektional-Ventil 88 (Einwege-Ventil) einen Fluss zurück zum Filter 18 aus dem Rücklaufrohr 90 nicht erlaubt, wird nahezu die gesamte Flüssigkeit, welche in den Filter gesaugt wird, aus dem Auslassrohr 82 entnommen. Nach Umkehrung des Drucks in der Membranpumpe kann die Flüssigkeit, welche aus dem Filter 18 ausgestoßen wird, sich nicht durch das erste Einwege-Ventil 84 hindurch bewegen und wird anstatt dessen durch das zweite Einwege-Ventil 88 in das Rücklaufrohr 90 und zurück in den Bioreaktor getrieben.
Zu jeglicher Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welchen ein Filter und insbesondere ein Hohlfiber-Filter verwendet wird, sind Ausführungsformen äquivalente, in welchen eine Durchflusszentrifuge oder eine Absetzvorrichtung je nach Bedarf verwendet werden.
Die in diesen Ausführungsformen verwendeten Rohre und Verbinder können jedes geeignete Material umfassen, wie hierin bereits an anderer Stelle beschrieben, und insbesondere jene, die in AAMI 1997 offenbart sind. In mehreren bevorzugten Ausführungsformen umfassen die Rohre verschweißbare Verrohrungen oder Silikonverrohrungen. Verschweißbare Verrohrungen, welche mittels eines Hitzeschweißgerätes steril verbunden werden können, sind beispielsweise thermoplastische elastomere Verrohrungen, wie dies in der Technik bekannt ist, wie z. B. C-Flex^® und PharMed^® Verrohrungen.
Die Ventile können jegliches Ventil, welches kompatibel mit den anderen Komponenten des Systems ist, sein und welches so funktionieren kann, dass ein Fluss in lediglich eine Richtung ermöglicht wird. Beispiele für geeignete Einwege-Ventile enthalten jegliche konventionellen Sperrventile, welche als Einzelkomponenten kommerziell erhältlich sind oder vorgefertigt innerhalb eines Rohres angeordnet sind. Weiterhin sind insbesondere Ventile enthalten, die gesteuert sind, um einen unidirektionalen Fluss zu ermöglichen, wie z. B. ein elektromagnetisch betriebenes Ventil oder ein Klemmventil, welches im Zusammenspiel mit der Membranpumpe gesteuert wird, so dass ein Fluss in nur eine Richtung erlaubt wird.
Obwohl 7 eine mögliche Anordnung von Ventilen und Verrohrungen zeigt, die das Verfahren gemäß der Erfindung verwirklicht, wonach ein Filtersystem vom Membranpumpentyp zur Verwendung in einem Bioreaktor mit einem getrennten Auslass und Rücklauf modifiziert wird, wird ein Fachmann erkennen, dass eine Vielzahl von Mitteln bestehen, sowohl zum Verbinden der Ventile mit dem Bioreaktor als auch zum Verbinden der Ventile mit einem Ende eines an einer Membranpumpe installierten Filters.
Ein Beispiel ist in 8 allgemein bei 100 gezeigt, wo die Mittel zum Verbinden der Ventile mit einem an eine Membranpumpe angebrachten Filter eine einzelne integrierte Ventileinheit 102 sind, welche ein einziges Gehäuse aufweist, in welchem erste und zweite Einwege-Ventile 106 eingehaust sind. Fittings 104 mit Widerhaken sind als Beispiel dafür gezeigt, wie solch eine integrierte Ventileinheit 102 mit den Auslass- und Rücklaufrohren verbunden werden könnte. Wie weiterhin erkennbar ist, beseitigt die integrierte Ventileinheit die Notwendigkeit für einen Verbinder 86 (wie in 7 gezeigt) und beseitigt die mögliche Notwendigkeit für einen Verbinder 86. In einer weiteren, ähnlichen Ausführungsform kann die integrierte Ventileinheit 102 als permanentes Fitting an den Filter 18 hinzugefügt werden oder als Teil hiervon ausgeformt werden.
Diese Ausführungsformen bieten den zusätzlichen Vorteil, dass die Verbindung zwischen der integrierten Ventileinheit 102 und dem Filter 18 entfernt wird. Als weitere alternative Ausführungsform können das erste und zweite Ventil in einem Kippventil oder einem Drei-Wege-Ventil, welches entweder mechanisch durch den Flüssigkeitsdruck gesteuert wird oder anderweitig gesteuert wird, um der Veränderung des Flüssigkeitsstroms durch den Filter zu entsprechen, kombiniert werden. Solch ein Ventil kann z. B. durch einen Elektromagneten gesteuert werden, welcher den Flüssigkeitsstrom durch einen von zwei Anschlüssen leitet.
Ein weiteres Beispiel für Mittel zum Verbinden der Ventile mit dem Bioreaktor enthält die Anordnung der Ventile oder einer integrierten Ventileinheit unmittelbar in einem Anschluss oder Verbinder an dem Bioreaktorbehälter. Beispielsweise können Sperrventil-Fittings in der Wand des Bioreaktors fixiert und abgedichtet sein. Rohre können dann verwendet werden, um jedes Ventil mit einem Verbinder zu verbinden, wie z. B. jener, der mit 86 in 7 gezeigt ist, und welcher zu einem Ende eines Filters führt, der mit dem anderen Ende an eine Membranpumpe angebracht ist.
In einer anderen Ausführungsform kann eine integrierte Ventileinheit wie z. B. jene, die in 8 mit 102 gezeigt ist, und welche entweder mit dem mit der Membranpumpe verbundenen Filter verbunden oder darin integriert ist, direkt mit dem Boden eines Bioreaktors verbunden sein. Beispielsweise könnte ein Bioreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, in welchem der Flüssigkeitsdiffusor an einem starren Rohr, das sich zum Boden des Bioreaktors erstreckt, angeordnet sein. In diesen Ausführungsformen würde der Filter und die Membranpumpe von dem Bioreaktor nach unten hängen und unmittelbar mit ihm verbunden sein, wodurch wenig oder keine Verrohrung benötigt würde.
Wie der Fachmann erkennen wird, haben die Ventilsysteme gemäß den 7 und 8 sowie die oben beschriebenen Systeme auch erhebliche Vorteile. Beispielsweise kann ein konventioneller Bioreaktor, welcher zur Verwendung in einem Kreislauf-System ausgestaltet wurde, mit einem entsprechend ausgewählten Ventilsystem gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Membranpumpen- und Filtersystem verwendet werden. Weiterhin führen die gezeigten und beschriebenen Ventilsysteme zu einem deutlich größeren Durchfluss von Flüssigkeit in dem Filter, da eine deutlich größere Menge der in den Filter gesaugten Flüssigkeit mit jedem Takt der Membranpumpe frisch aus dem Bioreaktorbehälter entnommen wird.
Eine weitere Verwendung des beschriebenen Ventilsystems ist die einer Erweiterung eines bestehenden Quer-Gegenstrom-Systems, welches eine Membranpumpe und ein einzelnes Auslass- und Rücklaufrohr verwendet. In diesen Systemen kann ein zweiter Anschluss an den Bioreaktor hinzugefügt werden, um das Hinzufügen eines zweiten Rohres zu dem System zu ermöglichen. Als weitere Alternative kann ein einzelner Anschluss so ausgestaltet werden, dass er effizienter funktioniert durch das Hinzufügen eines Y-Verbinders an den einzelnen Anschluss und das Anordnen zweiter Einwege-Ventile an die beiden Öffnungen des Y-Verbinders, wobei jedes der Ventile mit einem Schlauch verbunden ist, der zu einem der Einwege-Ventile in der Nähe des Filters führt oder aber Ventilen, welche an dem Filter in eine Einheit integriert sind. Auf diese Weise wird die Entfernung zwischen dem einzelnen Anschluss und dem Filter im Wesentlichen in ein Auslassrohr und ein Rücklaufrohr unterteilt, wodurch das System beim Umwälzen der Flüssigkeit effizienter wird. In weiteren Ausführungsformen kann diese Anordnung so modifiziert sein, dass lediglich ein einzelnes Einwege-Ventil in jedem der Auslass- und Rücklaufrohre vorliegt. In weiteren Ausführungsformen ist ein Dreiwege-Ventil an einem Bioreaktoranschluss installiert und zwei Rohre werden verwendet, um das Dreiwege-Ventil mit einem T-Verbinder zu verbinden, welcher an einem Filter angeordnet ist oder mit einem Filter durch ein Rohr verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung enthält ein Verfahren, um einen Flüssigkeitsfluss zu einem Bioreaktor hin oder von einem Bioreaktor fort zu führen oder innerhalb eines Bioreaktorsystems, umfassend die Verwendung eines beliebigen der Ventilsysteme gemäß der vorliegenden Erfindung, wie hierin beschrieben.
Die vorliegende Erfindung enthält ein Verfahren zur Verbesserung des Flusses in einem Bioreaktorsystem unter Verwendung einer Membranpumpe und Tangentialströmungs-Filtration, umfassend die Anordnung eines Ventilsystems gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen der Membranpumpe und einem Bioreaktor und die Verwendung der Membranpumpe, um Kultur durch das Ventilsystem von dem Bioreaktor weg und zu dem Bioreaktor hin zu pumpen.
Die vorliegende Erfindung enthält außerdem einen wegwerfbaren Filter. Wie allgemein als 120 in 9 mit einer nicht kugelförmigen Form gezeigt, kann eine konventionelle Membranpumpen und -filteranordnung, wie z. B. jene, die in US-Patent 6,544,424 offenbart ist, das Anschließen eines Filters 18 an die flüssigkeitsenthaltende Seite 126 der Membranpumpe erfordern. Dieses Anschließen wird typischerweise erreicht durch das Befestigen einer TriClamp^® oder ähnlicher Klemmen über einen Filterflansch 122 und einen ersten Pumpenflansch 124. Ein zweiter Pumpenflansch 128 ermöglicht den Anschluss der flüssigkeitsenthaltenden Seite 126 der Membranpumpe an die gasenthaltende Seite der Membranpumpe (nicht gezeigt), z. B. durch Schrauben und Muttern oder Klemmen. In dieser konventionellen Anordnung besteht die Membranpumpe aus Edelstahl und ist zur Langzeitanwendung vorgesehen. Dies macht ein Reinigen und Sterilisieren nach jeder Benutzung erforderlich, was die Effizienz des Systems reduziert.
Wie in 10 allgemein als 140 gezeigt, umfassen wegwerfbare Filter gemäß der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen ein Filtergehäuse 142 mit einem ersten offenen Ende 141, einem zweiten offenen Ende 143 und einem Filterelement 144, welches innerhalb des Filtergehäuses angeordnet ist. Ein Anschluss und/oder Rohr zum Entfernen von Filtrat und optionale Anschlüsse, beispielsweise Probeentnahmen-Anschlüsse, sind in der Figur nicht gezeigt. Das erste offene Ende 141 ist ein konventionelles Filterende und kann beispielsweise jedweder Standardverbinder sein, wie z. B. einen Widerhaken-Fitting, was einen direkten Anschluss an Verrohrungen erlauben würde, oder, in einigen Ausführungsformen, ein Luer-Fitting.
Das erste offene Ende kann kontinuierlich mit dem Rest des Filtergehäuses 142 ausgeformt oder als Fitting, welches an dem Filtergehäuse 142 befestigt und angeklebt wird. Das erste offene Ende 142 wird als offen bezeichnet, da Flüssigkeit durch dieses Ende in das Filterelement 144 eintreten kann.
In diesen Ausführungsformen ist das zweite offene Ende 142 in der Form einer flüssigkeitsenthaltenden Seite einer Membranpumpe ausgeformt und ähnlich dem ersten offenen Ende 141 kann es mit dem Filtergehäuse kontinuierlich ausgeformt sein oder als Fitting angebracht und verklebt sein. Das zweite offene Ende 143 wird als offen bezeichnet, da Flüssigkeit durch dieses Ende in das Filterelement 144 eintreten kann. Das zweite offene Ende 143 kann einen Flansch 146 oder andere Mittel zum Verbinden mit der gasenthaltenden Seite der Membranpumpe aufweisen. Der Flansch 146 kann durchgehende Bohrungen aufweisen, um z. B. eine Verbindung durch Schrauben und Muttern zu erlauben. In anderen Ausführungsformen können Klammern verwendet werden, um die beiden Teile aneinander zu befestigen.
Das Filtergehäuse 142 kann jedes geeignete Material umfassen, welches mit den anderen Komponenten des Filters kompatibel ist. Beispiele für geeignete Materialien enthalten thermoplastische Polymere und insbesondere starre thermoplastische Polymere, wie z. B. jene, die in AAMI 1997 genannt sind.
Das Filterelement 144 kann jedes Filterelement sein, welches für die Verwendung in einem Membranpumpen-Bioreaktorsystem geeignet ist. In mehreren Ausführungsformen ist das Filterelement 144 ein Hohlfiber-Filterelement. Geeignete Filtrationsporengrößen erstrecken sich z. B. von einem Grenzgewicht von 100.000 nominalem Molekülgewicht bis 1 Mikron mit molekularen Grenzgewichten bis hinab zu 1.000.
Das zweite offene Ende 143 kann, obwohl es beispielhaft in einer „Zylinderhut"-Form gezeigt ist, in jeglicher Form ausgeformt werden, welche die der flüssigkeitsenthaltenden Seite einer beliebigen geeigneten Membranpumpe grob nachbildet. Weiterhin kann das zweite offene Ende 143 eine beliebige geeignete Größe aufweisen, die ein vollständiges Umwälzen der Flüssigkeit aus der Pumpe und den Verbindungsrohren erlaubt.
In verschiedenen Ausführungsformen wird das zweite offene Ende in einer Form ausgeführt sein, die ein vollständiges Ausbreiten der Membran in das zweite offene Ende hinein ermöglicht, ohne zu verursachen, dass die Membran die Innenseite der Wände des zweiten offenen Endes berührt. Dieser Abstand verhindert oder reduziert mechanische Beschädigungen an Zellen oder zellulären Komponenten, die anderenfalls auftreten können. Beispielsweise kann bei Ausführungsformen, in welchen das zweite offene Ende und die gasenthaltende Seite der Membranpumpe beide ungefähr halbkugelförmig sind, der Radius der durch das zweite offene Ende definierten Halbkugel größer sein als der Radius der durch die gasenthaltende Seite in der Membranpumpe definierten Halbkugel.
Obwohl hierin ausschließlich eine gasleitungsbetriebene Membranpumpe als exemplarisches Beispiel einer Membranpumpe gezeigt ist, können kolbenbetriebene und mechanisch betriebene Membranpumpen ebenfalls in jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, in welchen eine Membranpumpe verwendet wird. Weiterhin kann bei jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher eine Membranpumpe verwendet wird, jede geeignete konventionelle Membran Verwendung finden, wie z. B. Membranen, die Silikon umfassen.
Die Integration der flüssigkeitsenthaltenden Seite einer Membranpumpe in einem Filter bietet erhebliche Vorteile. Da die zweite offene Seite die flüssigkeitsenthaltende Seite der Membranpumpe ersetzt, wird ein Verbindungselement zwischen der Pumpe und dem Filter unnötig. Weiterhin kann der hinzugefügte Bereich der zweiten offenen Seite des Filters aus relativ billigen Materialien hergestellt sein, wie z. B. starre Kunststoffe, was die Kosten für die Herstellung des Filters gegenüber konventionellen Filtern nur geringfügig erhöht. Im Gegensatz zu konventionellen Filtersystemen, wo nur der Filter verworfen wird und die flüssigkeitsenthaltende Seite der Membranpumpe gewaschen und sterilisiert werden muss, kann der wegwerfbare Filter gemäß der vorliegenden Erfindung nach der Verwendung verworfen werden, wodurch jeglicher Bedarf, die Membranpumpe zu reinigen und sterilisieren, entfällt.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine vollständige aus Plastik bestehende Membranpumpe verwendet werden. In diesen Ausführungsformen können beide Hälften – 32 in 3 in Kombination mit 140 in 10 – der Pumpe aus Plastik bestehen. In diesen Ausführungsformen können die beiden Teile auf eine Weise zur Verfügung gestellt werden, wodurch die zwei Teile zusammengehalten werden, um für die Sterilisation durch Bestrahlung oder ETO vorbereitet zu sein. In einem Beispiel kann Klebeband verwendet werden, um die beiden Teile vorübergehend zu verkleben und halten, was eine an Ort und Stelle vorgesehenen Membran umfassen kann, und ein Endanwender kann die beiden Teile beispielsweise mit Klemmen oder Schrauben und Muttern miteinander verbinden. In einer anderen Ausführungsform kann Ultraschallverschweißung verwendet werden, um die beiden Teile gleichzeitig zu verbinden und abzudichten, was dann in einem für die Bestrahlung vorbereiteten Zustand zur Verfügung gestellt werden kann. Die Bestrahlung kann beispielsweise unter Verwendung von Industriestandardleitfällen erfolgen.
Die vorliegende Erfindung enthält ein Verfahren zum Filtern einer Kultur umfassend die Verwendung eines jeden der wegwerfbaren Filter gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung enthält ein Verfahren zum Filtern einer Kultur umfassend das Anordnen eines wegwerfbaren Filters gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Position an einer Membranpumpe, das Anschließen des wegwerfbaren Filters an eine Flüssigkeitskultur und das Betreiben der Membranpumpe.
Die vorliegende Erfindung enthält weiterhin Filtrationssysteme, welche zumindest zwei der vorliegenden Merkmale aufweisen: A) einen beliebigen Bioreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Flüssigkeitsdiffusor; B) ein beliebiges Bioreaktorventilsystem gemäß der vorliegenden Erfindung und C) einen beliebigen wegwerfbaren Filter gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesen Systemen und jeder der hierin beschriebenen Komponenten, welche im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen, ist die Skalierbarkeit bereits durch die Vergrößerung der Größe und/oder Kapazität der verschiedenen Komponenten erreichbar. Beispielsweise können für einen größeren Bioreaktor größere Rohre, Rohrventile, Pumpen und Hohlfiberfilter verwendet werden, um das vergrößerte Zellkulturvolumen unterzubringen. Als ein weiteres Beispiel können mehrere Filter und/oder Pumpen in Serie oder parallel angeordnet werden, um die Filterkapazität zu vergrößern, ohne die Größe der Filter zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung enthält ein Verfahren zum Vermehren einer eukariotischen Zellkultur umfassend das Filtrationssystem, welches in dem vorhergehenden Absatz beschrieben ist.
Mit der vorliegenden Erfindung werden Bioreaktoren, Bioreaktorsysteme, Bioreaktorventilsysteme und Hohlfiberfilter zur Verfügung gestellt, welche die wirtschaftliche Vermehrung und Filtration einer Zellkultur ermöglichen. Die Bioreaktoren und hierin offenbarten Systeme erlauben beispielsweise eine effiziente Durchflussvermehrung einer Antikörper- und Virusproduktion unter vollständigem Verschluss und bei geringer Scherung. Weiterhin kann mit Systemen gemäß der vorliegenden Erfindung eine exzellente virale Produktion erreicht werden, insbesondere mit Hohlfiberfiltern der richtigen Größe.
Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, ist für den Durchschnittsfachmann klar, dass eine Vielzahl anderer Permutationen möglich und innerhalb des Umfangs und des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegen. Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist für den Fachmann verständlich, dass verschiedene Veränderungen gemacht werden können und Elemente durch Äquivalente hiervon ersetzt werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von ihrem wesentlichen Umfang abzuweichen. Es ist daher nicht gedacht, dass die Erfindung auf die speziellen Ausführungsbeispiele, die als beste Variante zur Ausführung dieser Erfindung angesehen werden, reduziert wird, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen, welche in den Bereich der anliegenden Ansprüche fallen, enthält.
Es wird weiterhin verstanden, dass jeder der Bereiche, Werte oder Charakteristika, welcher für irgendeine einzelne Komponente der vorliegenden Erfindung angegeben ist, austauschbar mit jedem Bereich, Wert oder Charakteristikum, welches für eine beliebige der anderen Komponenten der Erfindung angegeben ist, soweit dies möglich ist, um ein Ausführungsbeispiel zu bilden, welches für jede der hierin angegebenen Komponenten definierte Werte hat. Beispielsweise kann eine Membranpumpe mit irgendeiner der angegebenen Größen, soweit passend, mit einem Bioreaktor mit irgendeiner der angegebenen Größen kombiniert werden, um ein Bioreaktorsystem hervorzubringen, welches die detaillierten Parameter sowohl der Pumpen als auch des Bioreaktors aufweist, wodurch eine Vielzahl von Permutationen, die in den Bereich der Erfindung fallen, entstehen.
Jegliches in der Zusammenfassung oder den Ansprüchen gegebene Referenzsymbol dient lediglich der Anschaulichkeit und sollte nicht zur Beschränkung der beanspruchten Erfindung auf irgendein spezielles Ausführungsbeispiel, wie es in irgendeiner Figur gezeigt ist, herangezogen werden.
Soweit nicht entgegenstehend darauf hingewiesen, sind die Zeichnungen nicht maßstabsgetreu.
Jede Referenz, auf die hierin Bezug genommen wurde, wie beispielsweise Zeitschriftenartikel, Patente, Anmeldungen und Bücher wird hierbei in ihrer Gesamtheit in diese Anmeldung mit aufgenommen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Feld von Zellbioreaktoren und insbesondere das Feld von wegwerfbaren Bioreaktoren.

Claims

Ein wegwerfbarer Bioreaktor umfassend: einen Behälter; einen Flüssigkeitsdiffusor, welcher innerhalb des Behälters angeordnet ist; und ein Rohr, welches den Flüssigkeitsdiffusor mit der Außenseite des Behälters verbindet.
Der wegwerfbare Bioreaktor gemäß Anspruch 1, wobei der Behälter ein Thermoplast umfasst.
Der wegwerfbare Bioreaktor gemäß Anspruch 1, wobei der Behälter zusammenfaltbar ist.
Der wegwerfbare Bioreaktor gemäß Anspruch 1, wobei der Flüssigkeitsdiffusor und das Rohr ein Thermoplast oder Silikon umfasst.
Der wegwerfbare Bioreaktor gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Filterauslassanschluss, wobei sich der Behälter zu einem unteren engen Bereich verjüngt und der Filterauslassanschluss in dem unteren engen Bereich angebracht ist.
Der wegwerfbare Bioreaktor gemäß Anspruch 1, wobei der Flüssigkeitsdiffusor ein Abdeckgitter umfasst.
Der wegwerfbare Bioreaktor gemäß Anspruch 1, wobei der Flüssigkeitsdiffusor einen hohlen Körper umfasst, welche eine obere Oberfläche aufweist, wobei der hohle Körper eine Mehrzahl von Durchführungen definiert, die sich durch die obere Oberfläche erstrecken.
Der wegwerfbare Bioreaktor gemäß Anspruch 1, wobei der Flüssigkeitsdiffusor und ein Gasdiffusor eine einzelne Einrichtung darstellen.
Der wegwerfbare Bioreaktor gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Gasdiffusor und ein Gasdiffusorversorgungsrohr, wobei der Gasdiffusor unterhalb des Flüssigkeitsdiffusors angebracht ist.
Der wegwerfbare Bioreaktor gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Gasdiffusor, welcher über dem Flüssigkeitsdiffusor angebracht ist, wobei der Gasdiffusor in der Form eines Rings ausgeformt ist.
Ein Bioreaktorventilsystem, umfassend: ein erstes Einwege-Ventil; ein zweites Einwege-Ventil; Mittel zur Verbindung des ersten Einwege-Ventils und des zweiten Einwege-Ventils mit einer Membranpumpe; und Mittel zum Verbinden des ersten Einwege-Ventils und des zweiten Einwege-Ventils mit einem Bioreaktor, wobei das erste Einwege-Ventil einen Flüssigkeitsstrom von dem Bioreaktor weg und zur Membranpumpe hin erlaubt und das zweite Einwege-Ventil einen Flüssigkeitsstrom zum Bioreaktor hin und von der Membranpumpe weg erlaubt.
Das Bioreaktorventilsystem gemäß Anspruch 11, wobei die Mittel zum Verbinden des ersten Einwege-Ventils und des zweiten Einwege-Ventils mit einer Membranpumpe und Mittel zum Verbinden des ersten Einwege-Ventils und des zweiten Einwege-Ventils mit einem Bioreaktor Verrohrungen enthalten und wobei die Mittel zum Verbinden des ersten Einwege-Ventils und des zweiten Einwege-Ventils mit einer Membranpumpe einen Filter enthalten.
Das Bioreaktorventilsystem gemäß Anspruch 12, wobei die Verrohrung ein verschweißbares thermoplastisches Elastomer oder Silikon umfasst.
Das Bioreaktorventilsystem gemäß Anspruch 11, wobei die Mittel zum Verbinden des ersten Einwege-Ventils und des zweiten Einwege-Ventils mit einem Ende eines Filters Verrohrung sind und ein Verbinder mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss sind, wobei der erste Anschluss mit dem ersten Einwege-Ventil, der zweite Anschluss mit dem zweiten Einwege-Ventil und der dritte Anschluss mit dem Filter verbunden ist.
Das Bioreaktorventilsystem gemäß Anspruch 11, wobei sowohl das erste Einwege-Ventil als auch das zweite Einwege-Ventil Sperrventile sind.
Ein wegwerfbarer Filter, umfassend: ein Filtergehäuse mit einem ersten offenen Ende und einem zweiten offenen Ende, wobei das erste offene Ende in der Form der flüssigkeitsenthaltenden Seite einer Membranpumpe ausgebildet ist; ein Filterelement, welches in dem Filtergehäuse angebracht ist.
Der wegwerfbare Filter gemäß Anspruch 16, wobei das Filterelement hohle Fibern umfasst.
Der wegwerfbare Filter gemäß Anspruch 16, wobei das erste offene Ende ein Schlauchanschlussfitting ist.
Der wegwerfbare Filter gemäß Anspruch 16, wobei das zweite offene Ende in einer ungefähr halbkugelförmigen Form ausgebildet ist.
Ein wegwerfbares Filtrationssystem, umfassend wenigstens zwei der nachfolgenden drei Komponenten: A) einen wegwerfbaren Bioreaktor, umfassend: einen Behälter; einen Flüssigkeitsdiffusor, welcher innerhalb des Behälters angeordnet ist; und ein Rohr, welches den Flüssigkeitsdiffusor mit der Außenseite des Behälters verbindet. B) ein Bioreaktorventilsystem, umfassend: ein erstes Einwege-Ventil; ein zweites Einwege-Ventil; Mittel zur Verbindung des ersten Einwege-Ventils und des zweiten Einwege-Ventils mit einer Membranpumpe; und Mittel zum Verbinden des ersten Einwege-Ventils und des zweiten Einwege-Ventils mit einem Bioreaktor, wobei das erste Einwege-Ventil einen Flüssigkeitsstrom von dem Bioreaktor weg und zur Membranpumpe hin erlaubt und das zweite Einwege-Ventil einen Flüssigkeitsstrom zum Bioreaktor hin und von der Membranpumpe weg erlaubt; C) einen wegwerfbaren Filter, umfassend: ein Filtergehäuse mit einem ersten offenen Ende und einem zweiten offenen Ende, wobei das erste offene Ende in der Form der flüssigkeitsenthaltenden Seite einer Membranpumpe ausgebildet ist; ein Filterelement, welches in dem Filtergehäuse angebracht ist.