ES2914527T3

ES2914527T3 - Sistema biorreactor paralelo

Info

Publication number: ES2914527T3
Application number: ES17866403T
Authority: ES
Inventors: Shun Luo; Fulin Hu; Shiping Yuan; Jinpei Song
Original assignee: ZHEJIANG JINYISHENGSHI BIOENGINEERING Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG JINYISHENGSHI BIOENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2017-11-01
Publication date: 2022-06-13
Anticipated expiration: 2037-11-01
Also published as: EP3532601A4; CN108018204A; DK3532601T3; EP3532601A1; EP3532601B1; WO2018082552A1

Abstract

Un sistema biorreactor paralelo, que comprende: un oscilador (102) para generar un movimiento oscilante; una pluralidad de recipientes (101) de cultivo montados en el oscilador, en donde cada recipiente de cultivo está provisto de una cavidad interna, la cavidad interna comprende una parte cilíndrica en la parte superior y un fondo en forma de cono truncado invertido en la parte inferior, una sección transversal de la parte cilíndrica se corresponde con la sección transversal de la parte superior del fondo en forma de cono truncado invertido, y el fondo de la parte cilíndrica se une con la parte superior del fondo en forma de cono truncado invertido; bolsas de cultivo desechables dispuestas en las cavidades internas de los recipientes de cultivo y usadas para alojar la solución de cultivo, en donde cada bolsa de cultivo desechable está provista de una placa de cubierta multifuncional, y la placa de cubierta multifuncional se conecta a la parte superior de la bolsa de cultivo para sellar la bolsa de cultivo, y está provista de una pluralidad de orificios de conexión que conducen al interior de la bolsa de cultivo desechable, y uno o más de los orificios de conexión son adecuados para conectarse con un electrodo de detección y/o un conducto; uno o más electrodos de detección que se conectan a uno o más de los orificios de conexión; uno o más conductos que se conectan a uno o más de los orificios de conexión para llevar a cabo la adición de líquido y el cambio de gas; y un sistema de control, en donde el sistema de control comprende una consola (104) de control principal y una pluralidad de controladores (103) de reacción; la consola de control principal controla el oscilador y se conecta a la pluralidad de controladores de reacción para recibir datos de la pluralidad de controladores de reacción y enviar una instrucción de control a la pluralidad de controladores de reacción; y cada controlador de reacción se conecta al recipiente de cultivo correspondiente para recibir los parámetros del recipiente de cultivo a través del uno o más electrodos de detección y llevar a cabo operaciones relacionadas en el recipiente de cultivo a través del uno o más conductos.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema biorreactor paralelo

Campo de la invención

La presente invención proporciona un sistema biorreactor paralelo y un método de cultivo usando el sistema biorreactor paralelo. Las tecnologías relacionadas se conocen por los documentos WO 2007/142664 A1 y US 2009/233334 A1.

Antecedentes de la invención

La nueva generación de fármacos proteicos representados por anticuerpos ha atraído cada vez más la atención debido a sus ventajas de buena localización específica, alto efecto curativo, pocos efectos secundarios y similares, y se ha convertido en la corriente dominante en el desarrollo de fármacos biotecnológicos internacionalmente. Además, en los últimos años, en los que la gripe aviar, la fiebre aftosa, la gripe porcina y otras enfermedades han causado estragos en el mundo, ha sido necesario desarrollar y producir rápidamente un gran número de vacunas y productos farmacéuticos proteicos biológicos relacionados con urgente necesidad dentro de un corto período. La producción rápida de los fármacos proteicos mencionados anteriormente, anticuerpos y vacunas depende de un equipo realmente capaz de implementar el cultivo a gran escala de células animales, es decir, biorreactores.

Los biorreactores constituyen un puente que conecta la investigación de tecnologías en laboratorio y la escala de producción en la fábrica de las vacunas y el fármaco proteico.

En el pasado, el cultivo se refiere principalmente a E. coli y sistemas de levadura, que tienen las ventajas de ser insensibles al esfuerzo cortante, tener un gran consumo de oxígeno y tolerancia al oxígeno puro. Pero la proteína de membrana o proteína secretora no puede expresarse en células procariotas, y no tienen actividad funcional similar a la de los anticuerpos naturales, por lo que el desarrollo no va en esta dirección.

Actualmente, la venta de productos expresados en células animales representa el 70 % de los fármacos biológicos. Las células de mamífero se han convertido en el sistema de expresión/producción más importante de la biofarmacéutica moderna. La única forma de realizar el cultivo a gran escala de células animales es el biorreactor.

Un reactor tradicional tiene tres factores técnicos: transferencia de oxígeno, mezcla y control. Actualmente, la principal forma de transferencia de oxígeno es el burbujeo, la elevación con aire y el esfuerzo cortante de las palas agitadoras. El principal problema de este enfoque es que la tensión generada por la rotura de las burbujas en el burbujeo y el esfuerzo cortante de una pala agitadora dañan las células animales.

El cribado de alto rendimiento es uno de los medios técnicos importantes en el campo de la ciencia de la vida y la innovación de fármacos, y su esencia es lograr una gran información a través de un experimento a la vez y encontrar información valiosa en el mismo. Al mismo tiempo, los clones celulares/cepas celulares estables y de alta expresión y la optimización en sus estrategias de cultivo, las condiciones de cultivo y las técnicas de cultivo también son factores clave para la producción eficiente y de bajo coste de fármacos biológicos.

En comparación con los biorreactores de acero inoxidable tradicionales, los biorreactores desechables tienen las ventajas de un funcionamiento simple, un proceso de producción estable, poco tiempo de preparación entre lotes, alta eficiencia de producción, sin tuberías complicadas y otras instalaciones auxiliares, sin necesidad de limpieza, desinfección y esterilización, bajo coste de producción, fácil validación y similares, por lo que se han desarrollado y popularizado en el desarrollo y la producción de fármacos biotecnológicos modernos y se han convertido en la tendencia principal en el desarrollo de biorreactores. Los biorreactores desechables actualmente descritos o disponibles comercialmente realizan principalmente la transferencia y el mezclado de todo tipo de líquido, gases y otros medios de cultivo en la manera tradicional de agitación, burbujeo o elevación con aire, que tiene las desventajas de un alto esfuerzo cortante y gran daño a células o microorganismos sensibles y, por lo tanto, no son propicios para el cultivo y la producción de alta densidad.

La técnica anterior relacionada incluye la solicitud PCT (WO 2013/186294) titulada “disposable bioreactor, top plate and related manufacturing method” , y su solución técnica se refiere principalmente a un biorreactor desechable que puede aplicarse al cultivo paralelo de células o microorganismos, a una placa superior de este y a un método de fabricación correspondiente. El biorreactor realiza principalmente la transferencia y mezcla de los medios de cultivo mediante agitación e introducción de aire desde el fondo y una pluralidad de biorreactores individuales se conectan en paralelo para lograr el control paralelo de todo el proceso de trabajo. La solución tiene las desventajas de que no puede optimizar los niveles de oxígeno disuelto para soportar la producción de alta densidad de células, y conducirá a diferencias en los parámetros de cultivo entre grupos, siendo de este modo desventajoso para el cribado de alto rendimiento de los clones celulares y la optimización precisa del proceso de cultivo.

Por lo tanto, existe la necesidad de una plataforma de cultivo biológico multicanal que logre un cribado de alto rendimiento y/o un cultivo paralelo de más de un tipo de muestras y reduzca al mismo tiempo el daño a las células o a los microorganismos sensibles.

Sumario de la invención

Según una realización preferida de la presente invención, el problema de los reactores convencionales que no pueden lograr un cribado de alto rendimiento de muestras o clones celulares y la optimización del proceso de cultivo se puede resolver. Según una realización preferida de la presente invención, se puede resolver el problema de que las mesas de agitación de alto rendimiento convencionales no puedan lograr el control del microambiente en un recipiente de cultivo. La presente invención se define en las reivindicaciones independientes. Según una realización preferida de la presente invención, el esfuerzo cortante es extremadamente pequeño en el cultivo celular, el nivel de oxígeno disuelto es alto y la densidad de crecimiento de las células o microorganismos sensibles al esfuerzo cortante puede mejorarse eficazmente, proporcionando así un gran potencial de mejora para la optimización del proceso y la optimización del medio de cultivo. Según una realización preferida de la presente invención, el cultivo paralelo de múltiples muestras puede llevarse a cabo al mismo tiempo bajo el mismo ambiente externo y condiciones, y el microambiente en cada recipiente de cultivo es controlable, proporcionando así una plataforma preferida para el cribado de alto rendimiento de las muestras, y particularmente el cribado de alto rendimiento de los clones celulares. Según una realización preferida de la presente invención, el cultivo paralelo de múltiples clones celulares candidatos se puede llevar a cabo al mismo tiempo bajo el mismo ambiente externo y condiciones, y el microambiente en cada recipiente de cultivo es controlable, proporcionando así una plataforma preferida para el cribado de alto rendimiento de clones celulares estables y de alta expresión y la optimización del proceso de cultivo. Según una realización preferida de la presente invención, el cultivo paralelo de una misma muestra o cepa celular puede llevarse a cabo bajo el mismo ambiente externo y condiciones, y el microambiente en cada recipiente de cultivo es controlable, proporcionando así una plataforma preferida para realizar la exploración y el establecimiento de las condiciones de cultivo de las células/muestras, la optimización del proceso de cultivo, la optimización del medio de cultivo y la acumulación de pequeña cantidad de muestra.

Según el primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema biorreactor paralelo, que comprende: un oscilador para generar un movimiento oscilante; una pluralidad de recipientes de cultivo montados en el oscilador, en donde cada recipiente de cultivo está provisto de una cavidad interna, la cavidad interna comprende una parte cilíndrica en la parte superior y un fondo en forma de cono truncado invertido en la parte inferior, una sección transversal de la parte cilíndrica se corresponde con la sección transversal de la parte superior del fondo en forma de cono truncado invertido, y el fondo de la parte cilíndrica se une con la parte superior del fondo en forma de cono truncado invertido; bolsas de cultivo desechables dispuestas en las cavidades internas de los recipientes de cultivo y usadas para alojar la solución de cultivo, en donde cada bolsa de cultivo desechable está provista de una placa de cubierta multifuncional, y la placa de cubierta multifuncional se conecta a la parte superior de la bolsa de cultivo para sellar la bolsa de cultivo, y está provista de una pluralidad de orificios de conexión que conducen al interior de la bolsa de cultivo desechable; y un sistema de control, en el que el sistema de control controla el movimiento oscilante del oscilador y los parámetros de la solución de cultivo en las bolsas de cultivo desechables.

Preferiblemente, la bolsa de cultivo desechable es una bolsa de cultivo flexible.

Preferiblemente, la bolsa de cultivo flexible tiene una forma correspondiente a la de la cavidad interna del recipiente de cultivo cuando se despliega.

Preferiblemente, la forma externa del recipiente de cultivo corresponde a la forma de la cavidad interior, y comprende una parte cilíndrica en la parte superior y un fondo en forma de cono truncado invertido en la parte inferior.

Preferiblemente, el oscilador comprende un soporte y una placa de agitación, la placa de agitación genera el movimiento oscilante con respecto al soporte, y los recipientes de cultivo se montan en la placa de agitación.

Preferiblemente, la placa de agitación comprende una pluralidad de orificios de recipiente de cultivo, y cada uno de los orificios de recipiente de cultivo tiene una forma correspondiente a la forma externa de los recipientes de cultivo para alojar, al menos parcialmente, un recipiente de cultivo.

Preferiblemente, el orificio de recipiente de cultivo tiene un fondo en forma de cono truncado invertido.

Preferiblemente, los orificios de cultivo se distribuyen estructuralmente en una disposición rectangular o una disposición anular.

Preferiblemente, se proporcionan 16 recipientes de cultivo y se montan uniformemente en la placa de agitación con una disposición de 4 filas y 4 columnas.

Preferiblemente, el oscilador está provisto de un motor, un árbol excéntrico de transmisión principal y árboles excéntricos de soporte, el árbol excéntrico de transmisión principal y los árboles excéntricos de soporte se conectan entre el soporte y la placa de agitación por cojinetes, el motor acciona el árbol excéntrico de transmisión principal y, por lo tanto, acciona la placa de agitación para llevar a cabo un movimiento oscilante horizontal alternante giratorio según una amplitud establecida.

Preferiblemente, el oscilador comprende cuatro árboles excéntricos de soporte, que están distribuidos uniformemente en el fondo del oscilador, se monta un peso de equilibrado en cada árbol excéntrico de soporte, y el peso de equilibrado forma un ángulo de 180° con la dirección excéntrica para equilibrar la fuerza centrífuga generada por la carga en un proceso oscilante del oscilador.

Preferiblemente, la relación de diámetro-altura del fondo en forma de cono truncado invertido es mayor que 1:1, y el ángulo cónico del fondo en forma de cono truncado invertido está dentro de un intervalo de 30°-70°.

Preferiblemente, cada orificio de conexión de la placa de cubierta multifuncional es una interfaz de rosca que cumple con una norma unificada.

Según la invención, los orificios de conexión de la placa de cubierta multifuncional son adecuados para conectarse con un electrodo de detección o un conducto.

Preferiblemente, se proporcionan 6-12 orificios de conexión.

Preferiblemente, el sistema comprende además un sistema de perfusión, en donde el sistema de perfusión comprende un soporte que tiene dos postes de guiado y un recipiente de bolsa de cultivo de tipo perfusión fijado entre los dos postes de guiado, y se disponen unos botones de ajuste de elevación en los extremos inferiores de los postes de guiado.

Preferiblemente, el recipiente de bolsa de cultivo de tipo perfusión se conecta con el recipiente de cultivo a través de tuberías y los orificios de conexión de la placa de cubierta multifuncional para formar un modo de cultivo de perfusión de tipo con circulación exterior.

Preferiblemente, el sistema de control comprende un modo de control manual y un modo de control automático. Preferiblemente, el sistema de control monitoriza y controla uno o más de los siguientes parámetros en la bolsa de cultivo desechable dispuesta en el recipiente de cultivo: nivel de líquido, temperatura, valor de pH y nivel de oxígeno disuelto. Preferiblemente, el sistema de control puede monitorizar y controlar independientemente cada bolsa de cultivo desechable. Según la invención, el sistema de control comprende una consola de control principal y una pluralidad de controladores de reacción; la consola de control principal controla el oscilador y se conecta a la pluralidad de controladores de reacción para recibir datos de la pluralidad de controladores de reacción y enviar una instrucción de control a la pluralidad de controladores de reacción; y cada controlador de reacción se conecta al recipiente de cultivo correspondiente para recibir los parámetros del recipiente de cultivo y llevar a cabo operaciones relacionadas en el recipiente de cultivo.

Preferiblemente, la pluralidad de recipientes de cultivo se divide en al menos dos grupos, y se cultivan células o microorganismos idénticos o diferentes en cada grupo de recipientes de cultivo.

Preferiblemente, el sistema de control controla que los grupos de recipientes de cultivo tengan diferentes parámetros de cultivo entre ellos.

Un método de cultivo para cultivar células y/o microorganismos usando el sistema biorreactor paralelo del primer aspecto de la invención, puede comprender: monitorizar y controlar independientemente cada recipiente de cultivo a través del sistema de control.

Preferiblemente, el método comprende dividir la pluralidad de recipientes de cultivo en al menos dos grupos, y cultivar células o microorganismos idénticos o diferentes en cada grupo de recipientes de cultivo.

Preferiblemente, el método comprende controlar que los grupos de recipientes de cultivo tengan diferentes parámetros de cultivo entre ellos.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos adjuntos ilustran realizaciones de la presente invención de manera ilustrativa sin ninguna limitación. La Fig. 1 muestra un sistema biorreactor paralelo según una realización de la presente invención.

La Fig. 2 muestra una bolsa de cultivo desechable según una realización de la presente invención.

La Fig. 3 muestra una placa de cubierta multifuncional según una realización de la presente invención.

La Fig. 4 muestra una vista en perspectiva de un recipiente de cultivo, una bolsa de cultivo desechable y una placa de cubierta multifuncional que se montan según una realización de la presente invención.

La Fig. 5 muestra múltiples recipientes de cultivo montados en una placa de agitación según una realización de la presente invención.

La Fig. 6 es un diagrama esquemático de un oscilador según una realización de la presente invención.

La Fig. 7 muestra una distribución esquemática de un sistema de control según la presente invención.

La Fig. 8 muestra un principio de funcionamiento ilustrativo de un sistema de perfusión según la presente invención.

La Fig. 9 muestra un diagrama de conexión esquemático entre un recipiente de cultivo y un controlador de reacción y similares según una realización ilustrativa de la presente invención.

Descripción detallada de las realizaciones

Las realizaciones de la presente invención se describirán con referencia a los dibujos adjuntos. La siguiente descripción es meramente ilustrativa y no pretende limitar el alcance de protección de la presente invención, solo definido por las reivindicaciones.

Un sistema biorreactor paralelo según una realización de la presente invención se basa en un mecanismo de transferencia de oxígeno sin burbujeo, en el que una pluralidad de recipientes de cultivo que tienen cavidades interiores en forma de cono truncado invertido (tronco invertido de un cono) se coloca en la misma plataforma (placa de agitación o mesa de agitación), y la plataforma es impulsada por un oscilador para lograr un funcionamiento oscilante excéntrico. En algunas realizaciones, el control de parámetros de cada recipiente de cultivo puede controlarse mediante una CPU independiente y uno o varios accionadores, registros, informes y otra gestión de datos son relativamente independientes, y el valor de pH, oxígeno disuelto, nutrientes y otros parámetros en microambientes de cultivo celular pueden regularse y controlarse con precisión. Una bolsa de cultivo desechable con una forma y estructura coincidentes se proporciona en el recipiente de cultivo y se usa una vez desempaquetada, de modo que se puede evitar la contaminación cruzada, el período de tratamiento entre lotes puede acortarse, no se necesita lavado, desinfección o verificación, lo que mejora en gran medida la eficiencia de trabajo. Debido a la forma de la cavidad interna y el movimiento oscilante del recipiente de cultivo, el esfuerzo cortante en todo el proceso de cultivo celular es extremadamente pequeño, la eficiencia del oxígeno disuelto es alta, la densidad de crecimiento de las células o microorganismos sensibles al esfuerzo cortante puede mejorarse eficazmente, proporcionando así una gran mejora potencial para la optimización del proceso y la optimización del medio de cultivo. Al mismo tiempo, debido al alto nivel de eficiencia del oxígeno disuelto, se puede evitar la toxicidad por oxígeno en las células por oxígeno puro durante el crecimiento de alta densidad de las células o microorganismos y los problemas de los reactores convencionales que no pueden lograr un cribado de alto rendimiento y de las mesas de agitación de alto rendimiento convencionales que no pueden lograr el control del microambiente en el recipiente de cultivo. El sistema biorreactor paralelo según la presente invención puede lograr un cultivo paralelo de una única variedad de muestra y también puede usarse para cultivar múltiples variedades diferentes de muestras al mismo tiempo en una plataforma y, por lo tanto, el sistema biorreactor paralelo puede aplicarse ampliamente en la detección de clones de células de alta expresión, la exploración de condiciones de cultivo, la optimización del proceso de cultivo, la optimización del medio de cultivo y otros procesos de desarrollo de nuevos productos biofarmacéuticos.

El sistema biorreactor paralelo según la presente invención incluye principalmente un oscilador, una pluralidad de recipientes de cultivo y un sistema de control. La Fig. 1 muestra un sistema biorreactor paralelo según una realización de la presente invención, que incluye una pluralidad de recipientes 101 de cultivo, un oscilador 102 y un sistema de control. Por ejemplo, el sistema de control puede incluir una consola 104 de control principal y una pluralidad de controladores 103 de reacción.

Por ejemplo, la consola 104 de control principal puede ser un ordenador (un ordenador superior), que ejecute un programa de control y esté provisto de una interfaz de entrada para recibir la entrada de un operador. Preferiblemente, el número de controladores 103 de reacción puede ser el mismo que el número de recipientes 101 de cultivo, y cada controlador 103 de reacción se conecta por separado a y/o controla el o los sensores y el o los accionadores asociados a un recipiente 101 de cultivo correspondiente. Por lo tanto, el sistema biorreactor paralelo según la presente invención puede controlar independientemente las operaciones relacionadas de cada recipiente de cultivo, lo que es particularmente ventajoso en el caso de que se cultiven múltiples variedades diferentes de células y/o microorganismos al mismo tiempo. Los parámetros comunes (por ejemplo, una velocidad de rotación del oscilador o similar) de los recipientes de cultivo pueden controlarse colectivamente mediante la consola 104 de control principal. Por ejemplo, la pluralidad de recipientes de cultivo se puede dividir en al menos dos grupos, y se cultivan diferentes células o microorganismos entre cada grupo de recipientes de cultivo. Por ejemplo, la pluralidad de recipientes de cultivo se divide en un primer grupo y un segundo grupo, las primeras células o microorganismos se cultivan en el primer grupo, y las segundas células o microorganismos se cultivan en el segundo grupo.

La pluralidad de recipientes de cultivo se disponen en la misma placa de agitación y los parámetros en cada recipiente pueden controlarse independientemente, por lo tanto, el sistema según la presente invención puede llevar a cabo un cultivo paralelo de múltiples clones de células candidatos en un momento bajo el mismo ambiente externo y condiciones, y el microambiente en cada recipiente de cultivo es controlable, proporcionando así una plataforma preferida para el cribado de alto rendimiento de clones celulares estables y de alta expresión y optimización del proceso de cultivo. De manera similar, la pluralidad de recipientes de cultivo se disponen en la misma placa de agitación y los parámetros en cada recipiente pueden controlarse independientemente, por lo que el sistema según la presente invención puede llevar a cabo el cultivo paralelo de una misma muestra o cepa celular en el mismo ambiente externo y condiciones, y el microambiente en cada recipiente de cultivo es controlable, proporcionando así una plataforma preferida para la exploración y el establecimiento de las condiciones de cultivo de muestras/células, la optimización del proceso de cultivo, la optimización del medio de cultivo y la acumulación de pequeña cantidad de muestra.

La Fig. 9 muestra un diagrama de conexión esquemático entre un recipiente de cultivo y un controlador de reacción correspondiente y similares en un modo de cultivo adherente (o modo de cultivo de unión) según una realización ilustrativa de la presente invención. La conexión entre el recipiente de cultivo y su controlador de reacción y la conexión entre el recipiente de cultivo, el controlador de reacción y otras partes pueden establecerse adecuadamente según las necesidades del cultivo.

La Fig. 2 muestra una bolsa de cultivo desechable según una realización de la presente invención. La Fig. 3 muestra una placa de cubierta multifuncional según una realización de la presente invención. La Fig. 4 muestra una vista en perspectiva de un recipiente de cultivo, una bolsa de cultivo desechable y una placa de cubierta multifuncional que se montan según una realización de la presente invención.

Una cavidad interna o una cámara de cultivo se define por una superficie interna de un recipiente 101 de cultivo según la presente invención. Como se muestra en la Fig. 2, la cavidad interna incluye una parte cilíndrica en una parte superior y un fondo en forma de cono truncado invertido (o un fondo en forma de tronco invertido) en una parte inferior, una sección transversal de la parte cilíndrica se corresponde con la sección transversal de la parte superior del fondo en forma de cono truncado invertido, y el fondo de la parte cilíndrica se une con la parte superior del fondo en forma de cono truncado invertido. La parte cilíndrica y el fondo en forma de cono truncado invertido se unen como un conjunto íntegro y tienen un eje de rotación común, como se muestra en la figura.

La forma de la superficie externa (o aspecto exterior) del recipiente 101 de cultivo no está limitada. Preferiblemente, como se muestra en la figura, el aspecto externo del recipiente de cultivo corresponde a la forma de la cavidad interna e incluye una parte cilíndrica en la parte superior y un fondo en forma de cono truncado invertido en la parte inferior. En otras realizaciones, la forma de la superficie externa del recipiente 101 de cultivo puede ser un cilindro, un cono y similares, siempre que pueda fabricarse, almacenarse, transportarse y montarse cómodamente. En algunas realizaciones, una parte usada para fijar el recipiente 101 de cultivo al oscilador puede disponerse en el exterior del recipiente 101 de cultivo, por ejemplo, una brida que pase a través de un perno, etc.

Preferiblemente, el recipiente 101 de cultivo se inserta al menos parcialmente en un orificio de recipiente de cultivo (u orificio de montaje) formado en la placa de agitación, la forma del orificio de recipiente de cultivo se hace coincidir con la forma externa del recipiente 101 de cultivo, de modo que el recipiente 101 de cultivo se pueda montar de manera estable en la placa de agitación. El recipiente 101 de cultivo puede insertarse completamente en el orificio de recipiente de cultivo. Alternativamente, el recipiente de cultivo se inserta parcialmente en el orificio de recipiente de cultivo. Por ejemplo, el orificio de recipiente de cultivo incluye una parte cilíndrica en la parte superior y un fondo en forma de cono truncado invertido en la parte inferior, pero la altura de la parte cilíndrica es menor que la altura de la parte cilíndrica del recipiente de cultivo. O, el orificio de recipiente de cultivo solo puede incluir el fondo en forma de cono truncado invertido.

Una bolsa de cultivo desechable se dispone en un recipiente de cultivo correspondiente según la presente invención. Preferiblemente, la bolsa de cultivo desechable es una bolsa de cultivo flexible. En otras realizaciones, la bolsa de cultivo desechable también puede estar hecha de un material duro. La bolsa de cultivo desechable tiene una forma que se corresponde con la de la cavidad interna del recipiente de cultivo (es decir, el aspecto y la forma interna de esta se corresponden con la forma de la cavidad interna del recipiente de cultivo). Por ejemplo, cuando la bolsa de cultivo desechable es la bolsa de cultivo flexible, tiene un espesor de pared más pequeño, y la forma exterior y la forma interior cuando se despliega se corresponden con la de la cavidad interna del recipiente de cultivo.

Es decir, la bolsa de cultivo desechable desplegada también incluye una parte cilíndrica en la parte superior y un fondo en forma de cono truncado invertido (o un fondo en forma de tronco invertido) en la parte inferior, la sección transversal de la parte cilíndrica se corresponde con la sección transversal de la parte superior del fondo en forma de cono truncado invertido, y el fondo de la parte cilíndrica se une con la parte superior del fondo en forma de cono truncado invertido. La parte cilíndrica y el fondo en forma de cono truncado invertido se unen como un conjunto íntegro y tienen un eje de rotación común.

La relación de diámetro-altura del fondo en forma de cono truncado invertido del recipiente de cultivo de la presente invención es mayor que 1:1, de modo que la relación del área superficial de un medio de cultivo en el recipiente de cultivo al volumen del medio de cultivo es mayor que 0,14 cm2/cm3.

El recipiente de cultivo de la presente invención tiene un fondo plano de un cono truncado invertido (el fondo cónico truncado invertido), que es propicio para guiar el medio de cultivo en el recipiente de cultivo, y el área superficial del medio de cultivo es obviamente grande, lo que es ventajoso para que el medio de cultivo entre en contacto con un gas que contiene oxígeno en el recipiente y también ventajoso para el escape del gas en el medio de cultivo. Bajo el accionamiento de la placa de agitación del oscilador, el medio de cultivo puede barrer circularmente la superficie interna del recipiente para formar una capa de medio de cultivo fino en una extensión mayor, para expandir adicionalmente el área superficial del medio de cultivo, aumentar el rendimiento, mejorar el mezclado, no generar ningún esfuerzo cortante o generar un esfuerzo cortante extremadamente pequeño y generar un esfuerzo mecánico extremadamente pequeño.

Según el recipiente de cultivo de la presente invención, el aire puede entrar en el cuerpo del recipiente de cultivo.

Según el recipiente de cultivo de la presente invención, preferiblemente, el ángulo cónico del cuerpo de cono del cono truncado invertido es de 30°-70°. Dado que se adopta el ángulo de dicho intervalo, el volumen de inoculación del inóculo de células o microorganismos en el recipiente se puede reducir adicionalmente, de modo que se adquiere un área más grande del medio de cultivo en un proceso de cultivo, obteniendo al mismo tiempo un mejor efecto de mezcla. Además, el coste puede reducirse aún más, y se logra una mayor facilidad de aplicación.

Preferiblemente, el volumen de cada recipiente de cultivo según la presente invención es de 0,3 L-5L, el control de parámetros de cada recipiente de cultivo puede controlarse mediante canales de control independientes y los registros, los informes y otra gestión de datos son relativamente independientes.

La Fig. 5 muestra una pluralidad de recipientes de cultivo montados en la placa de agitación según una realización de la presente invención. El sistema biorreactor paralelo según la presente invención puede incluir hasta 50 recipientes de cultivo. En la Fig. 5, se proporcionan 16 recipientes de cultivo y se montan en la placa de agitación en una disposición rectangular. Según otras realizaciones, los recipientes de cultivo también se pueden montar en la placa de agitación en una disposición anular. La pluralidad de recipientes de cultivo en la presente invención tiene las mismas estructuras y características y se disponen en la placa de agitación del mismo oscilador y, por lo tanto, se pueden obtener los mismos parámetros de trabajo externos.

Preferiblemente, el recipiente de cultivo según la presente invención puede estar compuesto de vidrio, metal y otros materiales.

En un proceso de cultivo celular (o de microorganismos), varios parámetros en un ambiente de crecimiento celular deben monitorizarse en tiempo real, y el ambiente o condiciones de cultivo deben monitorizarse y cambiarse correspondientemente según los cambios de los parámetros. Los métodos tradicionales para controlar los parámetros del ambiente de cultivo celular generalmente se llevan a cabo tomando directamente la solución de cultivo celular para realizar la monitorización fuera de línea, o mediante la colocación fija de cada electrodo de detección en una determinada posición fija en el recipiente de cultivo celular. Por otro lado, las interfaces de las bolsas de cultivo son diferentes y no pueden aplicarse universalmente a diferentes tipos de cultivo celular, dando como resultado unos costes de fabricación y uso mayores.

Según la presente invención, se puede disponer una placa de cubierta multifuncional en la parte superior de la bolsa de cultivo desechable. Preferiblemente, la bolsa de cultivo desechable y la placa de cubierta multifuncional están integradas. Por ejemplo, la bolsa de cultivo se suelda directamente en la placa de cubierta con una soldadura física para constituir un componente íntegro. Dado que la forma de la bolsa de cultivo desechable después de inflarla o llenarla con la solución de cultivo (desplegándose) se corresponde con la del recipiente de cultivo, después de inflarla o llenarla con la solución de cultivo por una tubería, la bolsa de cultivo desechable puede apoyarse firmemente en el recipiente de cultivo bajo la acción de la gravedad. También se pueden ajustar otros dispositivos de restricción o fijación para mantener la bolsa de cultivo desechable si es necesario.

Preferiblemente, 6-12 orificios de conexión se forman colectivamente en la placa de cubierta, y los orificios de conexión conducen al interior de la bolsa de cultivo desechable y pueden sellarse mediante roscas con buena estanqueidad al gas. Según la invención, cualquier orificio de conexión puede usarse para conectarse a los electrodos de detección para monitorizar en línea la temperatura, el oxígeno disuelto, el pH y otros parámetros ambientales en el proceso de cultivo celular. Según la invención, los conductos se conectan a través de los orificios de conexión para llevar a cabo la inoculación de cultivos celulares, la adición de solución de cultivo, el muestreo, la recirculación, la recogida, el cambio de gas y otras operaciones, para optimizar aún más las condiciones de cultivo y mejorar la densidad del cultivo celular.

Por otra parte, los orificios de conexión en la placa de cubierta multifuncional que se pueden aplicar a diversas bolsas de cultivo desechables pueden ser interfaces de rosca que cumplan con una norma unificada, de modo que la estanqueidad a los gases sea buena, y los orificios de conexión se pueden usar de manera flexible según las necesidades del cultivo celular. Los orificios de conexión no necesarios en un proceso de cultivo específico se pueden sellar fácilmente.

Como se muestra en la Fig. 3, 11 orificios de conexión (interfaces) se forman en la placa de cubierta multifuncional según una realización preferida de la presente invención, y pueden sellarse mediante roscas con buena estanqueidad al gas. Los 11 orificios de conexión son respectivamente orificios de reserva 1-3, un puerto de toma de muestras, un puerto para el electrodo de temperatura, un puerto de infusión de líquido, un puerto de recogida de líquido, un puerto para el electrodo de OD (oxígeno disuelto), un puerto para el electrodo de pH, una entrada de gas y una salida de gas, que pueden usarse de manera flexible según las necesidades del cultivo celular y pueden aplicarse a diversos tipos de bolsas de cultivo desechables.

La Fig. 4 muestra una vista en perspectiva de un recipiente de cultivo, una bolsa de cultivo desechable y una placa de cubierta multifuncional que se montan según una realización de la presente invención. En la realización, el aspecto externo del recipiente de cultivo corresponde a la forma de la cavidad interna e incluye la parte cilíndrica en la parte superior y el fondo en forma de cono truncado invertido en la parte inferior. El aspecto externo y la forma del volumen interior de la bolsa de cultivo desechable desplegada se corresponden con la forma de la cavidad interna del recipiente de cultivo. La placa de cubierta multifuncional se dispone en la parte superior de la bolsa de cultivo desechable, y la placa de cubierta multifuncional está provista de una pluralidad de orificios de conexión.

La Fig. 6 es un diagrama esquemático de un oscilador según una realización de la presente invención;

El oscilador según la presente invención incluye principalmente un soporte y una placa de agitación, y la placa de agitación puede generar un movimiento oscilante con respecto al soporte. En una realización, el oscilador incluye además un motor, un árbol excéntrico de transmisión principal y árboles excéntricos de soporte. El árbol excéntrico de transmisión principal y los árboles excéntricos de soporte se fijan entre el soporte y la placa de agitación por cojinetes, y el motor se conecta al árbol excéntrico de transmisión principal a través de una correa. Cuatro árboles excéntricos de soporte del oscilador se distribuyen uniformemente en el fondo del oscilador, y se monta un peso de equilibrado en cada árbol excéntrico de soporte para desempeñar un papel de soporte. El peso de equilibrado forma un ángulo de 180° con la dirección excéntrica para equilibrar la fuerza centrífuga generada por la carga en un proceso oscilante del oscilador. La placa de agitación puede llevar a cabo la rotación excéntrica alrededor de un centro de rotación vertical en la dirección o plano horizontal, y dado que la placa de agitación está soportada por los cuatro árboles excéntricos de soporte, la placa de agitación puede soportar una carga muy grande. Por otra parte, en el proceso oscilante del oscilador, los árboles excéntricos de soporte están provistos de los pesos de equilibrado para equilibrar la carga, y por lo tanto el cuerpo del oscilador no generará desplazamiento. Al accionar el motor, la placa de agitación del oscilador lleva a cabo un movimiento oscilante horizontal alternante giratorio, concretamente una rotación excéntrica horizontal, según una amplitud establecida.

Como se muestra en la Fig. 6, según una realización de la presente invención, el oscilador incluye un soporte 1, cojinetes 2, un motor 3, una placa 7 de agitación, un árbol 6 excéntrico de transmisión principal, árboles 5 excéntricos de soporte y pesos 4 de equilibrado, en donde los árboles 5 excéntricos de soporte y el árbol excéntrico de transmisión principal están fijados en el soporte 1 por los cojinetes 2 y están conectados a la placa de agitación por los cojinetes, y el motor 3 está conectado con el árbol 6 excéntrico de transmisión principal por una correa 8 para accionar el árbol 6 excéntrico de transmisión principal. Dado que el árbol 6 excéntrico de transmisión principal se fija en el soporte 1, su parte excéntrica se conecta a la placa 7 de agitación como se muestra en la figura y, por lo tanto, cuando gira el árbol 6 excéntrico de transmisión principal, acciona la placa 7 de agitación para llevar a cabo la oscilación giratoria horizontal alrededor de una dirección vertical.

La Fig. 7 muestra una distribución esquemática ilustrativa de un sistema de control según la presente invención.

El sistema de control puede incluir un controlador principal (por ejemplo, un ordenador), un circuito de control y un programa de control automático. Por ejemplo, el circuito de control puede incluir una variedad de controladores, sensores, accionadores, tuberías de conexión y circuitos. Por lo general, el circuito de control puede incluir un PLC (controlador lógico programable), una pantalla táctil, un tablero de control eléctrico, una bomba peristáltica, un soplador, una válvula solenoide, una bomba de nivel de líquido, una bomba de aire, una regla electrónica, un sensor de velocidad de rotación, un transmisor de OD (oxígeno disuelto), un transmisor de PH, un electrodo T, un convertidor de frecuencia, un controlador SF (servocontrolador), un relé, una película de calentamiento, etc. El tablero de control eléctrico se conecta respectivamente con la bomba peristáltica, el soplador, la válvula solenoide, la bomba de nivel de líquido y la bomba de aire, un PLC se conecta respectivamente a la pantalla táctil, el tablero de control eléctrico, la regla electrónica, el sensor de velocidad de rotación, el transmisor de OD, el transmisor de PH, el electrodo T, el convertidor de frecuencia, el controlador SF y el relé, en donde el convertidor de frecuencia controla el oscilador, el controlador SF controla un marco de elevación de perfusión y el relé controla la película de calentamiento.

La disposición y la conexión del circuito de control según la presente invención pueden ajustarse según las necesidades. Por ejemplo, los sensores en el recipiente de cultivo pueden conectarse a través de los orificios de conexión de la placa de cubierta multifuncional para obtener los datos correspondientes. Se puede conectar una tubería de entrada de solución de cultivo y similares al recipiente de cultivo a través de los orificios de conexión de la placa de cubierta multifuncional, y la válvula solenoide se dispone en una posición adecuada para controlar la conexión/desconexión de las tuberías. La Fig. 3 muestra una disposición ilustrativa de los orificios de conexión en la placa de cubierta multifuncional, y puede verse la correspondiente disposición del circuito de control. El sistema de control según la presente invención puede controlar por separado cada uno de la pluralidad de recipientes de cultivo, por lo que las disposiciones relacionadas en cada placa de cubierta pueden ser diferentes entre sí.

El sistema de control tiene dos modos de funcionamiento, es decir, un modo de control manual y un modo de control automático.

En el modo de control manual, las operaciones correspondientes del sistema de control pueden controlarse a través del ordenador superior, y los parámetros en el recipiente de cultivo del sistema se ajustan de modo que el ambiente de los recipientes de cultivo sea adecuado para las necesidades del cultivo de células o microorganismos.

En el modo de control automático, los parámetros necesarios se pueden preestablecer según las necesidades del cultivo de células o microorganismos, y el sistema ajusta automáticamente el ambiente en el recipiente de cultivo en un modo de ajuste automático para obtener el ambiente necesario para el cultivo libre y el crecimiento de cultivos.

Según la realización de la presente invención, el control automático de algunos parámetros se describe como sigue.

Generalmente, es necesaria la operación de calibración antes de recoger una temperatura, un valor de pH o una señal de oxígeno disuelto la primera vez. Al mismo tiempo, también es necesario calibrar una bomba de recogida y una bomba de infusión de líquido para hacer que el volumen de líquido en el recipiente de cultivo mantenga aproximadamente un equilibrio.

1. Control de temperatura

La señal de temperatura es convertida por un transductor PT100 en una señal de corriente de 4-20 mA para entrar en un canal de entrada analógica del sistema de control. El sistema de control convierte automáticamente la señal de corriente de 4-20 mA en un valor de temperatura correspondiente. El sistema de control compara el valor de temperatura recogido con un valor establecido en el sistema. Si el valor recogido es mucho menor que el valor establecido, una válvula de calentamiento de temperatura se abre normalmente. Si un valor de muestreo es menor que el valor establecido dentro de un cierto intervalo, el sistema de control lleva a cabo el control del modo PMW y controla periódicamente el encendido/apagado de una válvula de calentamiento de salida. Si el valor de muestreo es mayor que el valor establecido, la válvula de calentamiento se desconecta.

2. Control del valor de PH

Un sensor de pH convierte la señal recogida en la señal de corriente de 4-20 mA por el transductor y lo transmite al canal de entrada analógica del sistema de control. El sistema de control convierte automáticamente la señal de corriente de 4-20 mA en un valor de pH correspondiente.

1) Funcionamiento ante un límite superior de PH

Si el valor recogido es mucho mayor que el valor establecido, entonces una válvula de CO2 se abre normalmente. Si el valor de muestreo es mayor que el valor establecido dentro de un cierto intervalo, el sistema de control realiza el control de modo PWM y controla periódicamente el encendido/apagado de una válvula de CO2 de salida. Si el valor de muestreo es menor que el valor establecido, entonces la válvula de CO2 se desconecta.

2) Funcionamiento ante un límite inferior de PH

Si el valor recogido es mucho menor que el valor establecido, una válvula de bombeo de adición de álcali se abre normalmente. Si el valor de muestreo es menor que el valor establecido dentro de un cierto intervalo, el sistema de control lleva a cabo el control de modo PWM y controla periódicamente el encendido/apagado de una válvula de bombeo de adición de álcali. Si el valor de muestreo es mayor que el valor establecido, entonces la válvula de bombeo de adición de álcali se desconecta.

3) El valor de muestreo entre el límite superior y el límite inferior del pH

Ni la válvula de CO2 ni la válvula de bombeo de adición de álcali se abren.

3. Control de oxígeno disuelto

Un sensor de contenido de oxígeno convierte la señal recogida en la señal de corriente de 4-20 mA y la transmite al canal de entrada analógica del sistema de control. El sistema de control convierte automáticamente la señal de corriente en un valor de oxígeno disuelto correspondiente.

1) Funcionamiento ante un límite superior de oxígeno disuelto

Si el valor recogido es mucho mayor que el valor establecido, entonces una válvula de llenado de N2 (nitrógeno) se abre normalmente. Si el valor de muestreo es mayor que el valor establecido dentro de un cierto intervalo, el sistema de control lleva a cabo el control de modo PWM y controla periódicamente el encendido/apagado de una válvula de salida de N2. Si el valor de muestreo es menor que el valor establecido, entonces la válvula de N2 se desconecta.

2) Funcionamiento ante un límite inferior de oxígeno disuelto

Si el valor recogido es mucho menor que el valor establecido, una válvula de adición de O2 (oxígeno) se abre normalmente. Si el valor de muestreo es menor que el valor establecido dentro de un cierto intervalo, el sistema de control lleva a cabo el control de modo PWM y controla periódicamente el encendido/apagado de una válvula de salida de O2. Si el valor de muestreo es mayor que el valor establecido, entonces la válvula de O2 se desconecta.

3) Si el valor de muestreo está entre el límite superior y el límite inferior del oxígeno disuelto

Ni la válvula de N2 ni la válvula de O2 se abren.

4. Control de la recogida e infusión de líquido del sistema

En el proceso de cultivo celular, la solución de cultivo en el recipiente de cultivo siempre se consume. El sistema necesita añadir una cierta cantidad de solución de cultivo regularmente al recipiente de cultivo para asegurar el crecimiento de las células. Con el fin de hacer que la cantidad de líquido contenida en el recipiente de cultivo no cambie básicamente, la cantidad de recogida y la cantidad de infusión de líquido deben alcanzar básicamente un equilibrio, y este objetivo puede lograrse obteniendo la solución de cultivo por una bomba de recogida del sistema mientras se lleva a cabo la infusión de líquido.

Al establecer la cantidad total de infusión de líquido correspondiente o la cantidad de obtención total y el tiempo total correspondiente a la vez, el sistema calcula automáticamente el tiempo requerido para la infusión o recogida de líquido del sistema en cada minuto. Por lo tanto, el trabajo de la bomba de infusión de líquido o la bomba de recogida correspondiente puede controlarse mediante el modo PWM mencionado anteriormente.

5. Configuración y control de la velocidad de rotación de la mesa agitadora

El sistema convierte una señal de velocidad de rotación de la mesa de agitación dada para emitirla a través del canal de salida analógico, y acciona el motor para que gire según la velocidad de rotación dada. En un proceso de funcionamiento, la velocidad de rotación real del sistema se detecta mediante la entrada de un interruptor de detección fotoeléctrico. Si la velocidad de rotación real se desvía de la velocidad de rotación dada, el sistema ajustará automáticamente la velocidad de rotación, de modo que la velocidad de rotación real coincida con la velocidad de rotación establecida.

6. Salida de alarma del sistema

Después de establecer los límites de alarma superior e inferior de la temperatura, el pH, el oxígeno disuelto, la velocidad de rotación de la mesa de agitación y similares, si el valor del parámetro real del sistema es mayor que el límite de alarma superior o inferior al límite de alarma inferior, se activa una señal de alarma del sistema y un timbre da la alarma. Por otra parte, el motivo por el que se activa la señal de alarma se muestra en el ordenador superior, de modo que el operario puede comprobarlo cómodamente.

7. Programa de control automático de un sistema servomecánico de perfusión en el caso de que se adopte el sistema de perfusión (que se describirá con referencia a la Fig. 8)

a) Control del nivel de líquido del sistema de perfusión

El nivel de líquido del sistema de perfusión se controla mediante un interruptor de detección fotoeléctrico de nivel alto y bajo, y cuando el nivel de líquido del sistema está entre el nivel alto y el nivel bajo, el motor del sistema de perfusión no funciona. Cuando se detecta una señal de nivel bajo, el motor de perfusión infunde líquido para que el nivel de líquido se sitúe entre el nivel alto y el nivel bajo y continúa funcionando durante un cierto período de tiempo; y cuando se detecta una señal de nivel alto, el motor de perfusión descarga el líquido de modo que el nivel de líquido se sitúe entre el nivel alto y el nivel bajo y continúa funcionando durante un cierto período de tiempo. Por lo tanto, el nivel de líquido del sistema siempre está ubicado en un área de nivel de líquido relativamente estable. Las inicializaciones de infusión de líquido de perfusión y descarga de líquido de perfusión se interconectan.

b) Control del servomotor del sistema de perfusión

La calibración de punto cero debe llevarse a cabo en el sistema de perfusión al principio, y después de establecer una velocidad de elevación y una posición objetivo, se presiona un botón de ejecución y el sistema de perfusión se mueve hacia la posición objetivo.

En el sistema biorreactor paralelo según la presente invención, la pluralidad de recipientes de cultivo se dispone en la misma placa de agitación del oscilador para llevar a cabo el cultivo paralelo de una sola variedad y también se puede usar para cultivar múltiples variedades diferentes al mismo tiempo en una plataforma. Dado que la placa de agitación del oscilador pone en agitación colectivamente los recipientes de cultivo con los fondos cónicos truncados invertidos, se puede proporcionar suficiente oxígeno disuelto y una tasa de cultivo unificada para soportar el crecimiento de células de alta densidad. Por consiguiente, el cribado de alto rendimiento y la optimización del proceso de cultivo de clones de células de alta expresión se pueden lograr bajo condiciones de cultivo celular de alta densidad. Todo el proceso de cultivo tiene una elevada eficiencia, es fácil de operar y de bajo coste, y por lo tanto puede aplicarse ampliamente al cribado de clones celulares de alta expresión, la exploración de la condición de cultivo, la optimización del proceso de cultivo, la optimización del medio de cultivo, la amplificación de la cadena del inóculo y otros nuevos procesos de desarrollo de productos biofarmacéuticos.

Según la realización mencionada anteriormente de la presente invención, dado que se proporciona la pluralidad de recipientes de cultivo y cada recipiente de cultivo puede controlarse independientemente, se puede resolver el problema de los reactores convencionales que no pueden lograr un cribado de alto rendimiento de muestras o de clones celulares y la optimización del proceso de cultivo. Según la realización mencionada anteriormente de la presente invención, dado que cada recipiente de cultivo puede controlarse independientemente, se puede resolver el problema de las mesas de agitación de alto rendimiento convencionales que no pueden lograr el control del microambiente en el recipiente de cultivo. Según la realización mencionada anteriormente de la presente invención, dado que las formas de la cavidad interna del recipiente de cultivo y la bolsa de cultivo desechable son conos truncados invertidos, el esfuerzo cortante es extremadamente pequeño en el cultivo celular, el nivel de oxígeno disuelto es alto y la densidad de crecimiento de las células o microorganismos sensibles al esfuerzo cortante puede mejorarse eficazmente, proporcionando así un gran potencial de mejora para la optimización del proceso y la optimización del medio de cultivo. Según la realización mencionada anteriormente de la presente invención, dado que la pluralidad de recipientes de cultivo se disponen en la misma placa de agitación y los parámetros en cada recipiente de cultivo pueden controlarse independientemente, el cultivo paralelo de múltiples muestras puede llevarse a cabo al mismo tiempo bajo el mismo ambiente externo y condiciones, y el microambiente en cada recipiente de cultivo es controlable, proporcionando así una plataforma preferida para el cribado de alto rendimiento de las muestras, y particularmente el cribado de alto rendimiento de los clones celulares. Según la realización mencionada anteriormente de la presente invención, el cultivo paralelo de múltiples clones celulares candidatos se puede llevar a cabo al mismo tiempo bajo el mismo ambiente externo y condiciones, y el microambiente en cada recipiente de cultivo es controlable, proporcionando así una plataforma preferida para el cribado de alto rendimiento de clones celulares estables y de alta expresión y la optimización del proceso de cultivo. Según la realización mencionada anteriormente de la presente invención, el cultivo paralelo de una misma muestra o cepa celular puede llevarse a cabo bajo el mismo ambiente externo y condiciones, y el microambiente en cada recipiente de cultivo es controlable y, por lo tanto, proporciona una plataforma preferida para la exploración y el establecimiento de las condiciones de cultivo de muestras/células, la optimización del proceso de cultivo, la optimización del medio de cultivo y la acumulación de pequeña cantidad de muestra.

Como solución adicional, un sistema de perfusión usado para cultivar células o microorganismos específicos se monta en el sistema biorreactor paralelo según la presente invención. El sistema de perfusión incluye principalmente un soporte, botones de ajuste de elevación de soporte, una bomba peristáltica, postes de guiado, una rueda de ajuste manual y un recipiente de bolsa de cultivo de perfusión. El recipiente de bolsa de cultivo de perfusión se fija entre dos postes de guiado en el soporte a través de marcos de fijación, el botón de ajuste de elevación del soporte está dispuesto en los extremos inferiores de los postes de guiado, la bomba peristáltica se fija en un armario, y la rueda de ajuste manual se fija en una placa móvil en los postes de guiado.

Cuando el sistema de perfusión se usa para cultivar células o microorganismos específicos, el recipiente de cultivo proporciona el oxígeno disuelto y la solución de cultivo, y el pH, la temperatura y otras condiciones adecuadas para el crecimiento celular se ajustan y se controlan en línea. La solución de cultivo se inyecta en la bolsa de cultivo de perfusión a un caudal controlable y fluye de vuelta al recipiente de cultivo a un caudal controlable por acción de la gravedad, para formar un modo de cultivo de perfusión de tipo de circulación exterior. Un vehículo de cultivo se fija en la bolsa de cultivo de perfusión, y las células o microorganismos adherentes se adsorben en el vehículo de cultivo para crecer. La solución de cultivo fluye por el vehículo para proporcionar nutrientes necesarios para los cultivos y retira los metabolitos, para formar un ambiente de fluido estable en los alrededores de los cultivos y proporcionar una estructura tridimensional de crecimiento, corriente subsuperficial y grupos celulares, para lograr el propósito de un cultivo celular de alta densidad.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Un sistema biorreactor paralelo, que comprende:

un oscilador (102) para generar un movimiento oscilante;

una pluralidad de recipientes (101) de cultivo montados en el oscilador, en donde cada recipiente de cultivo está provisto de una cavidad interna, la cavidad interna comprende una parte cilíndrica en la parte superior y un fondo en forma de cono truncado invertido en la parte inferior, una sección transversal de la parte cilíndrica se corresponde con la sección transversal de la parte superior del fondo en forma de cono truncado invertido, y el fondo de la parte cilíndrica se une con la parte superior del fondo en forma de cono truncado invertido;

bolsas de cultivo desechables dispuestas en las cavidades internas de los recipientes de cultivo y usadas para alojar la solución de cultivo, en donde cada bolsa de cultivo desechable está provista de una placa de cubierta multifuncional, y la placa de cubierta multifuncional se conecta a la parte superior de la bolsa de cultivo para sellar la bolsa de cultivo, y está provista de una pluralidad de orificios de conexión que conducen al interior de la bolsa de cultivo desechable, y uno o más de los orificios de conexión son adecuados para conectarse con un electrodo de detección y/o un conducto;

uno o más electrodos de detección que se conectan a uno o más de los orificios de conexión; uno o más conductos que se conectan a uno o más de los orificios de conexión para llevar a cabo la adición de líquido y el cambio de gas; y

un sistema de control, en donde el sistema de control comprende una consola (104) de control principal y una pluralidad de controladores (103) de reacción; la consola de control principal controla el oscilador y se conecta a la pluralidad de controladores de reacción para recibir datos de la pluralidad de controladores de reacción y enviar una instrucción de control a la pluralidad de controladores de reacción; y cada controlador de reacción se conecta al recipiente de cultivo correspondiente para recibir los parámetros del recipiente de cultivo a través del uno o más electrodos de detección y llevar a cabo operaciones relacionadas en el recipiente de cultivo a través del uno o más conductos.
2. El sistema biorreactor paralelo de la reivindicación 1, en donde la adición de líquido comprende la adición de solución de cultivo y la adición de álcali, y/o en donde el cambio de gas comprende la adición de CO2, N2 y O2.
3. El sistema biorreactor paralelo de la reivindicación 1 o 2, en donde la bolsa de cultivo desechable es una bolsa de cultivo flexible.
4. El sistema biorreactor paralelo de la reivindicación 3, en donde la bolsa de cultivo flexible tiene una forma correspondiente a la de la cavidad interna del recipiente de cultivo cuando se despliega.
5. El sistema biorreactor paralelo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde la forma externa del recipiente de cultivo corresponde a la forma de la cavidad interna, y comprende una parte cilíndrica en la parte superior y un fondo en forma de cono truncado invertido en la parte inferior.
6. El sistema biorreactor paralelo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 -5, en donde el oscilador comprende un soporte (1) y una placa (7) de agitación, la placa de agitación genera el movimiento oscilante con respecto al soporte, y los recipientes de cultivo se montan en la placa de agitación; la placa de agitación comprende una pluralidad de orificios de recipiente de cultivo, y cada uno de los orificios de recipiente de cultivo tiene una forma correspondiente a la forma externa de los recipientes de cultivo para alojar al menos parcialmente un recipiente de cultivo; el orificio de recipiente de cultivo tiene un fondo en forma de cono truncado invertido.
7. El sistema biorreactor paralelo de la reivindicación 6, en donde el oscilador está provisto de un motor (3), un árbol (6) excéntrico de transmisión principal y árboles (5) excéntricos de soporte, el árbol excéntrico de transmisión principal y los árboles excéntricos de soporte se conectan entre el soporte y la placa de agitación por cojinetes (2), el motor acciona el árbol excéntrico de transmisión principal y por lo tanto acciona la placa de agitación para llevar a cabo un movimiento oscilante horizontal alternante giratorio según una amplitud establecida; el oscilador comprende cuatro árboles excéntricos de soporte, que están distribuidos uniformemente en el fondo del oscilador, se monta un peso (4) de equilibrado en cada árbol excéntrico de soporte, y el peso de equilibrado forma un ángulo de 180° con la dirección excéntrica para equilibrar una fuerza centrífuga generada por una carga en un proceso oscilante del oscilador.
8. El sistema biorreactor paralelo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde una relación de diámetro-altura del fondo en forma de cono truncado invertido es mayor que 1:1, y el ángulo cónico del fondo en forma de cono truncado invertido está dentro de un intervalo de 30°-70°.
9. El sistema biorreactor paralelo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, que comprende además un sistema de perfusión, en donde el sistema de perfusión comprende un soporte que tiene dos postes de guiado y un recipiente de bolsa de cultivo de tipo perfusión fijado entre los dos postes de guiado, y se disponen unos botones de ajuste de elevación en los extremos inferiores de los postes de guiado; en donde el recipiente de bolsa de cultivo de tipo perfusión se conecta con el recipiente de cultivo a través de tuberías y los orificios de conexión de la placa de cubierta multifuncional para formar un modo de cultivo de perfusión de tipo con circulación exterior.
10. El sistema biorreactor paralelo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde el sistema de control puede monitorizar y controlar independientemente cada bolsa de cultivo desechable.
11. El sistema biorreactor paralelo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde el sistema de control puede monitorizar y controlar independientemente cada bolsa de cultivo desechable; la pluralidad de recipientes de cultivo se divide en al menos dos grupos, cada grupo de recipientes de cultivo se usa para cultivar células o microorganismos idénticos o diferentes, y el sistema de control controla los grupos de recipientes de cultivo para tener diferentes parámetros de cultivo entre ellos.