WO2023043237A1 - 포터블 바이오리액터 - Google Patents

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WO2023043237A1
WO2023043237A1 PCT/KR2022/013819 KR2022013819W WO2023043237A1 WO 2023043237 A1 WO2023043237 A1 WO 2023043237A1 KR 2022013819 W KR2022013819 W KR 2022013819W WO 2023043237 A1 WO2023043237 A1 WO 2023043237A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
medium
unit
cell culture
storage space
gas
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/013819
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
장선호
한경구
서인용
이승훈
송재경
구송희
박희성
노형탁
김지영
이수연
조승민
Original Assignee
주식회사 아모그린텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/12—Apparatus for enzymology or microbiology with sterilisation, filtration or dialysis means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/34—Measuring or testing with condition measuring or sensing means, e.g. colony counters

Definitions

  • the present invention relates to a portable bioreactor.
  • Animal cells derived from human or animal tissue may be cultured while suspended in a medium or attached to a support.
  • Cells mainly derived from blood cells are floating cells, and cells derived from tissues such as skin, liver, or lung, and embryonic stem cells or mesenchymal stem cells are adherent cells.
  • Floating cells can proliferate in a suspended state in a medium alone, but adherent cells can proliferate only in a state attached to the surface of a support.
  • cell culture using a conventional cell mass culture system has a problem that can only be performed in a limited space where the cell mass culture system is installed.
  • the present invention has been devised in consideration of the above points, and an object thereof is to provide a portable bioreactor capable of culturing adherent cells in a large amount through a single process and being portable.
  • the frame portion One side of the frame unit is mounted, a plurality of supports for cell culture are disposed therein, and a cell culture unit each having an inlet through which a medium supplied from the outside flows in and an outlet through which the inside medium is discharged to the outside; a medium adjustment unit installed in the frame unit and storing a certain amount of medium for cell culture therein; a circulation pump fixed to the frame unit to circulate the medium stored in the medium adjustment unit; and a gas supply unit supplying gas to the medium adjustment unit to maintain the medium stored in the medium adjustment unit at a constant PH.
  • the frame unit a support plate, a cradle extending from the support plate at a predetermined height so that the cell culture unit can be mounted at a predetermined height apart from the support plate, and the medium adjustment unit and the circulation pump can be mounted from the support plate It may include a mounting plate extending to a certain height.
  • the cell culture unit includes an enclosure-shaped housing having an accommodating space filled with a medium, a plurality of supports disposed in parallel along one direction in the accommodating space so that cells can be cultured, and the plurality of supports are spaced apart from each other. It may include a spacer member for spaced apart between the two supporters facing each other so as to maintain the state.
  • the support may include a plate-shaped nanofibrous membrane coated with a protein motif, and a support member attached to one surface of the nanofibrous membrane via an adhesive layer so as to support the nanofibrous membrane.
  • the medium control unit may be connected to a container-shaped storage container with an open top, a stopper covering the open top of the storage container, and the circulation pump, the inlet of the cell culture section, and the gas supply section through a connecting pipe, respectively. It may include a plurality of fittings formed on the stopper so that the inside of the storage container is filled with a medium through a medium filled with a certain amount of the medium storage space and a gas filled with air while located above the medium storage space. It may be partitioned into a storage space, and the pH of the medium filled in the medium storage space may be maintained constant through the gas supplied from the gas supply unit to the gas storage space.
  • the medium control unit may further include a vent port provided in the stopper to communicate with the gas storage space in order to prevent bubbles from being generated when gas is supplied from the gas supply unit to the gas storage space.
  • a first fitting connected to the inlet of the cell culture unit via the circulation pump so that the medium in the medium storage space can be supplied to the cell culture unit, and the medium in the cell culture unit can be recovered to the medium storage space.
  • a second fitting connected to an outlet of the cell culture unit and a third fitting connected to the gas supply unit to allow gas supplied from the gas supply unit to flow into the gas storage space may be included.
  • the badge adjustment unit a first extension tube connected to the first fitting so that one end is immersed in the badge stored in the badge storage space, and one end connected to the second fitting so as to be immersed in the badge stored in the badge storage space
  • a second extension tube may be included.
  • productivity can be improved by simultaneously culturing a large amount of cells through one process, and since it is portable, there is an advantage in that cells can be cultured in various places regardless of location.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a portable bioreactor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a cell culture unit that can be applied to FIG. 1;
  • Figure 3 is a view taken from the support assembly in Figure 2, showing a state in which a part of the support is separated from the support assembly;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the cell culture unit in the A-A direction in FIG. 1;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a support that can be applied to a portable bioreactor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the delivery control unit in the B-B direction in FIG. 1;
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a flow path of fluid in a portable bioreactor according to an embodiment of FIG. 1, and
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a form in which a portable bioreactor according to an embodiment of the present invention is accommodated in a case.
  • the portable bioreactor 100 includes a frame unit 110, a cell culture unit 120, a medium adjustment unit 130, a circulation pump 140, and a gas supply unit ( 150).
  • the cell culture unit 120, the medium control unit 130, and the circulation pump 140 may be fixed to or mounted on the frame unit 110.
  • the cell culture unit 120, the medium control unit 130, and the circulation pump 140 are fixed or mounted on one side of the frame unit 110, It can be configured as a single module.
  • the frame part 110 may be inserted into a separate case 170 side in a fixed or mounted state.
  • the portable bioreactor 100 according to an embodiment of the present invention transports and / Or, it can be easily transported to various places while being portable through movement.
  • the portable bioreactor 100 since the portable bioreactor 100 according to an embodiment of the present invention can be carried or transported by a user, cells can be cultured in various places regardless of location.
  • the case 170 may include a first case 171 of an enclosure shape with one side open and a second case 172 covering the open portion of the first case 171.
  • a handle 173 may be provided on one side of the case 171 so that a user can easily attach it.
  • the portable bioreactor 100 according to an embodiment of the present invention can be easily transported by using.
  • the shape of the case 170 is not limited thereto, and after accommodating the frame unit 110 on which the cell culture unit 120, the medium adjustment unit 130, and the circulation pump 140 are mounted, the user can It can be changed into various known forms as long as it is in a form that can be easily transported.
  • the portable bioreactor 100 according to an embodiment of the present invention may have a total size of 20cm * 30cm * 20cm, but is not limited thereto, and can be easily transported by manpower without the use of special tools by a worker. If it is a size, it can be changed to various sizes. That is, the portable bioreactor 100 according to an embodiment of the present invention may have a total size of 100cm*100cm*100cm or less.
  • the frame part 110 may include a support plate 112, a holder 114 and a mounting plate 116 as shown in FIG.
  • the support plate 112 may be a plate-like member having a predetermined area
  • the mounting plate 116 may be a plate-like member extending from the support plate 112 to a predetermined height and having a predetermined area.
  • the holder 114 includes a pair of vertical plates 114a extending at a certain height from the support plate 112 and a plate-shaped holder plate 114b connecting the upper ends of the pair of vertical plates 114a and the A pair of supports 114c provided on one surface of the pair of vertical plates 114a facing each other may be included.
  • the pair of supports 114c may be disposed under the holding plate 114b to be spaced apart from the holding plate 114b at a predetermined interval, and the holding plate 114b is the cell culture unit ( 120) may include a cutout groove 114d formed by cutting so that a part of it can be inserted.
  • one side of the cell culture unit 120 when one side of the cell culture unit 120 is inserted into the holder plate 114b through the incision groove 114d, one side of the cell culture unit 120 may be supported by the support 114c.
  • the inlet 122 may maintain a state spaced apart from the support plate 112 at a predetermined height.
  • a holder member 118 for fixing the medium control unit 130 may be installed on the side of the mounting plate 116, and the circulation pump 140 may be fixed to the mounting plate 116. there is.
  • the cell culture unit 120, the medium adjustment unit 130, and the circulation pump 140 may be mounted on the frame unit 110, respectively. .
  • the cell culture unit 120, the medium adjustment unit 130, and the circulation pump 140 are mounted on the frame unit 110.
  • the frame part 110 is inserted into the case 170, the user can move and carry the portable device according to an embodiment of the present invention by moving and carrying the case 170.
  • the bioreactor 100 can be easily transported and moved.
  • the user can use the cell culture unit 120, the medium adjustment unit 130, and the frame unit 110 equipped with the circulation pump 140 in one embodiment of the present invention in a state in which the case 170 is stored. Since the portable bioreactor 100 according to the present invention can be carried or transported, cells can be cultured by transporting the portable bioreactor 100 to various places regardless of location.
  • the various places may be places that provide a culture environment capable of stably culturing cells attached to the supports 125 and 125'.
  • the various places may be small-scale incubators provided in laboratories or laboratories, and the small-scale incubators may be spaces in which the temperature is maintained constant.
  • the cell culture unit 120 may be mounted on the frame unit 110, and a plurality of supports 125 and 125' for cell culture may be disposed inside the cell culture unit 120.
  • the cell culture unit 120 may provide a space in which cells attached to the plurality of supports 125 and 125' are cultured, and the inlet 122 through which the medium supplied from the outside flows in and the internal medium An outlet 123 discharged to the outside may be included.
  • the inlet 122 may be connected to the circulation pump 140 connected to the medium adjusting unit 130 through a connection pipe 162, and the outlet 123 may be connected to the medium through a connection pipe 163. It may be connected to the adjustment unit 130 .
  • the cell culture unit 120 may be mounted on the frame unit 110 so that the inlet 122 is located at the bottom and the outlet 123 is located at the upper side, and the plurality of supports ( 125 and 125' may be arranged in parallel while being spaced apart from each other by a predetermined distance while being arranged in a direction perpendicular to the support plate 112 of the frame part 110.
  • the medium supplied to the inlet 122 is discharged to the outside through the outlet 123 after moving upward through the space formed between the supports 125 and 125' disposed in the accommodation space S1.
  • cells to be cultured may be attached to the plurality of supports 125 and 125', and the cells attached to the supports 125 and 125' may be supplied with nutrients from a medium filled in the receiving space S1 described later. Through this, the cells attached to the plurality of supports 125 and 125' can be cultured smoothly through nutrients supplied from the medium.
  • the plurality of supports 125 and 125' may be provided in a plate shape having a predetermined area, and the plurality of supports 125 and 125' formed in a plate shape are other supports 125 and 125' arranged in parallel with each other as described above. And may be arranged in the accommodation space (S1) in a spaced apart from each other.
  • the portable bioreactor 100 can increase the degree of integration of the supports 125 and 125' disposed in the receiving space S1, thereby producing a large amount of cells through a single culturing process. can be cultivated.
  • the portable bioreactor 100 since a plurality of supports 125 and 125' can be arranged in parallel to each other in one cell culture unit 120, a large amount of cell culture is possible. However, the size of the cell culture unit 120 can be reduced.
  • the portable bioreactor 100 since the frame unit 110 on which the cell culture unit 120 is mounted can be inserted into the case 170, the portable bioreactor 100 according to an embodiment of the present invention Cells can be cultured in large quantities through the cell culture unit 120 while being portable through the transportation and/or movement of the 170.
  • the supports 125 and 125' may include a nanofiber membrane 125a formed in a three-dimensional network structure by electrospinning nanofibers.
  • the support 125 is attached to one surface of the nanofibrous membrane 125a via the adhesive layer 125b together with the nanofibrous membrane 125a, as shown in (a) of FIG. It may be a three-layer structure including the member 125c.
  • the support member 125c may be a plate-shaped film member and may support one surface of the nanofiber membrane 125a. Through this, even if the nanofiber membrane 125a is formed in a flexible plate shape, it can be supported through the support member 125c, thereby preventing bending or deflection. Accordingly, the support 125 disposed in the receiving space S1 of the cell culture unit 120 can maintain an unfolded state, so that cells can be cultured smoothly.
  • the structure of the support 125 is not limited thereto, and the support 125', as shown in (b) of FIG. It may also have a five-layer structure attached to both sides of the support member 125c.
  • the supports 125 and 125' may have surfaces modified so that cells to be cultured can be smoothly attached. That is, the nanofiber membrane 125a may be a membrane having a motif-coated surface of the nanofiber. Accordingly, the cells to be cultured can be smoothly attached to the surface of the supports 125 and 125', and the cells to be cultured can be cultured through nutrients supplied from the medium while attached to the surfaces of the supports 125 and 125'. can
  • the types of the supports 125 and 125' are not limited thereto, and various materials used in known cell culture may be used as long as they can be implemented in a plate-like shape and easily attached to cells.
  • the cell culture unit 120 may include a housing and the aforementioned supports 125 and 125'.
  • the housing may provide a space in which cells attached to the plurality of supports 125 and 125' are cultured by disposing the plurality of supports 125 and 125' for cell culture therein.
  • the housing may be formed in a box shape having an accommodation space (S1).
  • the housing may include a housing-shaped body 121 having an accommodation space S1 with one side open, and the body 121 is formed on one side. It may include an inlet 122 and an outlet 123, and the accommodation space S1, one side of which is open, may be sealed through a cover 124 coupled to the body 121.
  • the medium supplied to the housing from the outside can fill the accommodation space S1 through the inlet 122, and the medium filled in the accommodation space S1 is discharged to the outside through the outlet 123. It can be.
  • the cell culture unit 120 increases the degree of integration of the plurality of supports 125 and 125' disposed in the accommodating space S1 so that a large number of cells can be smoothly cultured and the assembly property can be improved. ') can be integrated in the form of an assembly.
  • the cell culture unit 120 may include a support assembly P inserted into the receiving space S1, and the support assembly P includes a plurality of supports 125 and 125' spaced apart from each other at regular intervals. It may be an integrated form in a spaced apart state.
  • the support assembly P may be configured as a stacked structure in which a plurality of supports 125 and 125 ′ are spaced apart in parallel along the thickness direction of the body 121 .
  • the support assembly P may include a plurality of support bars 126 having a predetermined length and a plurality of spacers 127 formed in a ring shape, as shown in FIG.
  • the dog supports 125 and 125' may be fitted into the support bar 126, respectively.
  • the plurality of support bars 126 may be spaced apart from each other at predetermined intervals, and the plurality of support bars 126 are each fixed to a plate-shaped support plate 128 having both ends having a predetermined area. It can be.
  • the plurality of support bars 126 both ends of which are respectively fixed to the two support plates 128, can maintain a spaced apart state at intervals from each other, and the plurality of supports 125 and 125' are two support plates 128 ), and the plurality of supports 125 and 125 ′ are formed through a plurality of through holes 125d at positions corresponding to the plurality of support bars 126, and the support bar 126 ) can be fastened to each.
  • the plurality of spacer members 127 may be inserted into the plurality of support bars 126, respectively, similarly to the support bodies 125 and 125', and the plurality of spacer members 127 and the plurality of supports 125 and 125' ) may be alternately fastened to each of the support bars 126.
  • the spacer 127 may be disposed between the two supports 125 and 125' arranged in parallel with each other, and the two supports 125 and 125' adjacent to each other are connected to each other through the spacer 127. A spaced distance can be maintained.
  • the support assembly P is not limited thereto, and various known methods may all be applied as long as the plurality of supports 125 and 125' are arranged parallel to each other along one direction and can maintain a state spaced apart from each other at a predetermined interval.
  • the medium adjusting unit 130 may store a certain amount of medium containing nutrients necessary for cell culture therein. As described above, the medium adjusting unit 130 may be mounted on the mounting plate 116 through the medium of the holder member 118 installed on the mounting plate 116, and the inside of the medium adjusting unit 130 The stored medium may be supplied to the cell culture unit 120 through the circulation pump 140 and then recovered from the cell culture unit 120 .
  • the medium adjusting unit 130 always supplies the medium in a constant PH state to the cell culturing unit 120 side.
  • the medium adjusting unit 130 has an internal space for storing a certain amount of the medium, and the storage container 131 in the shape of an enclosure with an open top, and the storage container 131 ) may include a stopper 132 covering the open top and a plurality of fittings 133a, 133b, and 133c formed on the stopper 132.
  • the plurality of fittings 133a, 133b, and 133c are connected to the circulation pump 140, the outlet 123 of the cell culture unit 120, the gas supply unit 150, and the connection pipes 161, 163, and 164, respectively. can be connected
  • the inner space of the storage container 131 in which a certain amount of the medium is stored is located above the medium storage space (S21) and the medium storage space (S21) where the medium is filled through the medium filled with a certain amount and is filled with air. may be partitioned into a gas storage space (S22).
  • the plurality of fittings include a first fitting 133a connected to the circulation pump 140 so that the medium in the medium storage space S21 can be supplied to the cell culture unit 120, and the cell culture unit 120.
  • a third fitting 133c connected to the gas supply unit 150 and the connection pipe 164 so as to be introduced into the gas storage space S22 may be included.
  • the medium adjusting unit 130 includes a first extension pipe 134a connected to the first fitting 133a and a second extension pipe 134b connected to the second fitting 133b. ), and the first extension pipe 134a and the second extension pipe 134b may be disposed such that one end thereof is immersed in the medium stored in the medium storage space S21.
  • the medium adjusting unit 130 may further include a vent port 135 provided in the stopper 132 to communicate with the gas storage space S22.
  • the vent port 135 is the inside of the storage container 131 by the gas supplied from the gas supply unit 150 when gas is supplied from the gas supply unit 150 to the gas storage space S22. Bubbles can be prevented from occurring.
  • the medium stored in the medium storage space S21 of the storage container 131 passes through the first extension pipe 134a and the first fitting 133a when the circulation pump 140 is operated to the cell culture unit ( 120), it can be recovered to the medium storage space S21 of the storage container 131 through the second fitting 133b and the second extension tube 134b.
  • the gas supply unit 150 may supply gas to the gas storage space (S22) of the medium adjustment unit 130, some of the gas present in the gas storage space (S22) through the vent port (135) can be discharged to the outside.
  • the gas can be smoothly supplied from the gas supply unit 150 to the gas storage space (S22), and the gas moved to the gas storage space (S22) is the medium stored in the medium storage space (S21).
  • the pH of the medium stored in the medium storage space (S21) can be maintained at a constant concentration through the dissolved gas.
  • the medium used for culturing cells from the cell culture unit 120 to the medium storage space (S21) is recovered through the operation of the circulation pump 140, the medium present in the medium storage space (S21)
  • the medium may be always maintained at a pH suitable for cell culture and then supplied to the cell culture unit 120 again.
  • the cells attached to the support bodies 125 and 125' maintain a pH suitable for culture. By being continuously supplied, culture can be performed smoothly.
  • the gas supply unit 150 may be a gas cylinder in which a predetermined gas is stored, and the gas supplied from the gas supply unit 150 may be a mixed gas in which carbon dioxide, nitrogen, and oxygen are mixed in a predetermined ratio.
  • the type of gas supplied from the gas supply unit 150 is not limited thereto, and the gas supplied from the gas supply unit 150 may be 100% carbon dioxide gas, and culture in the cell culture unit 120 It may be appropriately changed according to the type of cell to be used.
  • a gas permeable filter member (not shown) may be provided on the side of the vent port 135 to block the movement of foreign matter and liquid while allowing gas to pass therethrough.
  • the medium adjustment unit 130, the circulation pump 140, and the cell culture unit 120 are connected to each other via connecting pipes 161, 162, and 163, and the By configuring the medium stored in the medium adjusting unit 130 to circulate through the medium adjusting unit 130 and the cell culture unit 120 through the circulation pump 140, a closed medium circulation system can be implemented.
  • the medium of the medium adjusting unit 130 can be maintained at a constant PH concentration suitable for cell culture through the gas supplied from the gas supply unit 150. It is possible to reuse the medium necessary for cell culture, thereby minimizing the amount of medium used and reducing the production cost.
  • the portable bioreactor 100 provides the supply amount, supply cycle, and supply of gas supplied from the gas supply unit 150 to the medium control unit 130 through a separate control unit (not shown). Time and the like may be adjusted, and the control unit may control overall operation along with driving of the circulation pump 140 .

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Abstract

포터블 바이오리액터가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터는 프레임부; 상기 프레임부에 일측이 장착되고, 세포배양을 위한 복수 개의 지지체가 내부에 배치되며, 외부로부터 공급되는 배지가 유입되는 유입구와 내부의 배지가 외부로 배출되는 배출구가 각각 구비되는 세포배양부; 상기 프레임부에 설치되고, 내부에 세포배양을 위한 배지가 일정량 저장되는 배지조정부; 상기 배지조정부에 저장된 배지를 순환시킬 수 있도록 상기 프레임부에 고정설치되는 순환펌프; 및 상기 배지조정부에 저장된 배지를 일정한 PH로 유지할 수 있도록 상기 배지조정부에 가스를 공급하는 가스공급부;를 포함할 수 있다.

Description

포터블 바이오리액터
본 발명은 포터블 바이오리액터에 관한 것이다.
인간 혹은 동물의 조직으로부터 유래된 동물세포들은 배지 내에서 부유되거나 또는 지지체에 부착된 상태에서 배양될 수 있다. 주로 혈구유래의 세포들(조혈줄기세포 포함)은 부유성 세포이고, 피부, 간 또는 폐 같은 조직 유래의 세포들과 배아줄기세포 또는 중간엽 줄기세포 등은 부착성 세포이다. 부유성 세포는 세포가 단독으로 배지 중에 부유한 상태에서 증식될 수 있으나, 부착성 세포는 지지체의 표면에 부착된 상태에서만 증식될 수 있다.
이에 따라, 세포의 scale-up 시 부유성 세포가 부착성 세포보다 단위 부피당 최고의 세포 밀도를 유지하는데 유리하기 때문에 세포의 대량 배양 방법은 주로 부유성 세포를 대상으로 이루어져 왔을 뿐, 부착성 세포를 대량으로 배양하기 위한 방법이나 장치의 개발이 미흡한 실정이다.
더불어, 부착성 세포를 대량으로 배양하기 위한 세포 대량 배양 시스템은 전체설비의 크기가 매우 크기 때문에, 종래의 세포 대량 배양 시스템을 이용한 세포배양은 세포 대량 배양 시스템이 설치된 한정된 공간에서만 가능한 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 부착성 세포를 한번의 공정을 통해 대량으로 배양할 수 있으면서도 휴대 가능한 포터블 바이오리액터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 프레임부; 상기 프레임부에 일측이 장착되고, 세포배양을 위한 복수 개의 지지체가 내부에 배치되며, 외부로부터 공급되는 배지가 유입되는 유입구와 내부의 배지가 외부로 배출되는 배출구가 각각 구비되는 세포배양부; 상기 프레임부에 설치되고, 내부에 세포배양을 위한 배지가 일정량 저장되는 배지조정부; 상기 배지조정부에 저장된 배지를 순환시킬 수 있도록 상기 프레임부에 고정설치되는 순환펌프; 및 상기 배지조정부에 저장된 배지를 일정한 PH로 유지할 수 있도록 상기 배지조정부에 가스를 공급하는 가스공급부;를 포함하는 포터블 바이오리액터를 제공한다.
또한, 상기 프레임부는, 받침판과, 상기 세포배양부가 상기 받침판으로부터 일정높이 이격된 상태로 장착될 수 있도록 상기 받침판으로부터 일정높이 연장되는 거치대와, 상기 배지조정부 및 순환펌프가 장착될 수 있도록 상기 받침판으로부터 일정높이 연장되는 장착판을 포함할 수 있다.
또한, 상기 세포배양부는, 배지가 채워지는 수용공간을 갖는 함체형상의 하우징과, 세포가 배양될 수 있도록 상기 수용공간에 일방향을 따라 평행하게 배치되는 복수 개의 지지체 및 상기 복수 개의 지지체가 상기 서로 이격된 상태를 유지할 수 있도록 서로 대면하는 두 개의 지지체 사이를 이격시키는 이격부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지체는 단백질 모티프 코팅된 판상의 나노섬유 멤브레인과, 상기 나노섬유 멤브레인을 지지할 수 있도록 상기 나노섬유 멤브레인의 일면에 접착층을 매개로 부착된 지지부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배지조정부는, 상부가 개방된 함체형상의 저장용기와, 상기 저장용기의 개방된 상부를 덮는 마개와, 상기 순환펌프, 세포배양부의 유입구 및 가스공급부와 연결관을 매개로 각각 연결될 수 있도록 상기 마개에 형성되는 복수 개의 피팅을 포함할 수 있고, 상기 저장용기의 내부는 일정량 채워지는 배지를 통하여 상기 배지가 채워지는 배지저장공간과 상기 배지저장공간의 상측에 위치하면서 공기가 채워지는 기체저장공간으로 구획될 수 있으며, 상기 배지저장공간에 채워진 배지는 상기 가스공급부로부터 상기 기체저장공간으로 공급되는 가스를 통하여 PH가 일정하게 유지될 수 있다.
또한, 상기 배지조정부는, 상기 가스공급부로부터 상기 기체저장공간으로 가스의 공급시 버블이 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 기체저장공간과 연통되도록 상기 마개에 구비되는 벤트포트를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배지저장공간의 배지가 상기 세포배양부로 공급될 수 있도록 상기 순환펌프를 매개로 상기 세포배양부의 유입구와 연결되는 제1피팅, 상기 세포배양부의 배지가 상기 배지저장공간으로 회수될 수 있도록 상기 세포배양부의 배출구와 연결되는 제2피팅 및 상기 가스공급부로부터 공급되는 가스가 상기 기체저장공간으로 유입될 수 있도록 상기 가스공급부와 연결되는 제3피팅을 포함할 수 있다.
또한, 상기 배지조정부는, 일단부가 상기 배지저장공간에 저장된 배지에 잠기도록 상기 제1피팅과 연결되는 제1연장관과, 일단부가 상기 배지저장공간에 저장된 배지에 잠기도록 상기 제2피팅과 연결되는 제2연장관을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 한 번의 공정을 통해 대량의 세포를 동시에 배양할 수 있음으로써 생산성을 향상시킬 수 있으며, 휴대가능하기 때문에 장소의 구애를 받지 않고 다양한 장소에서 세포를 배양할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터를 나타낸 개략도,
도 2는 도 1에 적용될 수 있는 세포배양부를 나타낸 도면,
도 3은 도 2에서 지지체 어셈블리를 발췌한 도면으로서, 지지체 어셈블리에서 일부의 지지체가 분리된 상태를 나타낸 도면,
도 4는 도 1에서 세포배양부를 A-A 방향으로 절개한 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터에 적용될 수 있는 지지체를 나타낸 단면도,
도 6은 도 1에서 배지조정부를 B-B 방향으로 절개한 단면도,
도 7은 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터에서 유체의 이동경로를 나타낸 개략도, 그리고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터가 케이스에 수납되는 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 프레임부(110), 세포배양부(120), 배지조정부(130), 순환펌프(140) 및 가스공급부(150)를 포함한다.
상기 세포배양부(120), 배지조정부(130) 및 순환펌프(140)는 상기 프레임부(110)에 고정되거나 장착될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 상기 세포배양부(120), 배지조정부(130) 및 순환펌프(140)가 상기 프레임부(110)의 일측에 고정되거나 장착됨으로써 하나의 모듈 형태로 구성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 세포배양부(120), 배지조정부(130) 및 순환펌프(140)가 상기 프레임부(110)에 고정되거나 장착된 상태에서 상기 프레임부(110)가 별도의 케이스(170) 측에 삽입될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)가 상기 케이스(170)에 삽입되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 상기 케이스(170)의 운반 및/또는 이동을 통해 휴대가 가능하면서도 다양한 장소로 용이하게 운반될 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 사용자가 휴대하거나 운반될 수 있기 때문에 장소의 구애를 받지 않고 다양한 장소에서 세포를 배양할 수 있다.
여기서, 상기 케이스(170)는 일측이 개방된 함체형상의 제1케이스(171)와 상기 제1케이스(171)의 개방된 부분을 덮는 제2케이스(172)를 포함할 수 있으며, 상기 제1케이스(171)의 일측에는 사용자가 용이하게 취부할 수 있도록 손잡이(173)가 구비될 수 있다.
이를 통해, 사용자는 상기 제1케이스(171)에 상기 세포배양부(120), 배지조정부(130) 및 순환펌프(140)가 장착된 상기 프레임부(110)를 삽입한 후 상기 손잡이(173)를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)를 용이하게 운반할 수 있다.
그러나, 상기 케이스(170)의 형상을 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 세포배양부(120), 배지조정부(130) 및 순환펌프(140)가 장착된 상기 프레임부(110)를 수용한 후 사용자가 용이하게 운반할 수 있는 형태라면 공지의 다양한 형태로 변경될 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 전체사이즈가 20cm*30cm*20cm일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 작업자가 별다른 도구를 이용하지 않고 인력으로 용이하게 운반할 수 있는 크기라면 다양한 사이즈로 변경될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 전체사이즈가 100cm*100cm*100cm 이하의 크기일 수 있다.
구체적인 일례로써, 상기 프레임부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 받침판(112), 거치대(114) 및 장착판(116)을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 받침판(112)은 소정의 면적을 가지는 판상의 부재일 수 있고, 상기 장착판(116)은 소정의 면적을 가지고 상기 받침판(112)으로부터 일정높이 연장되는 판상의 부재일 수 있다.
또한, 상기 거치대(114)는 상기 받침판(112)으로부터 일정높이 연장되는 한 쌍의 수직판(114a)과 상기 한 쌍의 수직판(114a)의 상단을 연결하는 판상의 거치판(114b) 및 상기 한 쌍의 수직판(114a)의 서로 마주하는 일면에 구비되는 한 쌍의 지지대(114c)를 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 한 쌍의 지지대(114c)는 상기 거치판(114b)과 일정간격 이격되도록 상기 거치판(114b)의 하부에 배치될 수 있으며, 상기 거치판(114b)은 상기 세포배양부(120)의 일부를 삽입할 수 있도록 절개형성되는 절개홈(114d)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 세포배양부(120)의 일측이 상기 절개홈(114d)을 통해 상기 거치판(114b)에 삽입되면 상기 세포배양부(120)는 일측이 상기 지지대(114c)에 의해 지지될 수 있으며, 상기 세포배양부(120)는 유입구(122)는 상기 받침판(112)으로부터 일정높이 이격된 상태를 유지할 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 장착판(116) 측에는 상기 배지조정부(130)를 고정하기 위한 홀더부재(118)가 설치될 수 있으며, 상기 순환펌프(140)는 상기 장착판(116)에 고정설치될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)에서 상기 세포배양부(120), 배지조정부(130) 및 순환펌프(140)는 상기 프레임부(110)에 각각 장착될 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 상술한 바와 같이 상기 세포배양부(120), 배지조정부(130) 및 순환펌프(140)가 상기 프레임부(110)에 장착된 상태에서 상기 케이스(170)에 삽입될 수 있으며, 상기 프레임부(110)가 상기 케이스(170)에 삽입되면 사용자는 케이스(170)의 이동 및 운반을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)를 용이하게 운반 및 이동시킬 수 있다.
이를 통해, 사용자는 상기 세포배양부(120), 배지조정부(130) 및 순환펌프(140)가 장착된 프레임부(110)를 상기 케이스(170)에 보관한 상태에서 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)를 휴대하거나 운반할 수 있기 때문에 장소의 구애를 받지 않고 다양한 장소로 상기 포터블 바이오리액터(100)를 운반하여 세포를 배양할 수 있다.
여기서, 상기 다양한 장소는 상기 지지체(125,125')에 부착된 세포를 안정적으로 배양할 수 있는 배양환경을 제공하는 장소일 수 있다. 일례로, 상기 다양한 장소는 실험실이나 연구실에 구비된 소규모의 인큐베이터일 수 있으며, 상기 소규모의 인큐베이터는 온도가 일정하게 유지되는 공간일 수 있다.
상기 세포배양부(120)는 상술한 바와 같이 프레임부(110)에 장착될 수 있으며, 세포배양을 위한 복수 개의 지지체(125,125')는 상기 세포배양부(120)의 내부에 배치될 수 있다.
즉, 상기 세포배양부(120)는 복수 개의 지지체(125,125')들에 각각 부착된 세포들이 배양되는 공간을 제공할 수 있으며, 외부로부터 공급되는 배지가 유입되는 유입구(122) 및 내부의 배지가 외부로 배출되는 배출구(123)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유입구(122)는 연결관(162)을 매개로 상기 배지조정부(130)와 연결된 순환펌프(140)와 연결될 수 있으며, 상기 배출구(123)는 연결관(163)을 매개로 상기 배지조정부(130)와 연결될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 세포배양부(120)는 상기 유입구(122)가 하부에 위치하면서 상기 배출구(123)가 상부측에 위치하도록 상기 프레임부(110)에 장착될 수 있고, 상기 복수 개의 지지체(125,125')들은 상기 프레임부(110)의 받침판(112)과 수직한 방향으로 배치되면서 서로 일정간격 이격된 상태로 평행하게 배열될 수 있다.
이에 따라, 상기 유입구(122)로 공급된 배지는 상기 수용공간(S1)에 배치된 지지체(125,125')들 사이에 형성된 공간을 통해 상부로 이동한 후 상기 배출구(123)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 지지체(125,125') 측에는 배양될 세포들이 부착될 수 있으며, 상기 지지체(125,125')에 부착된 세포들은 후술하는 수용공간(S1)에 채워진 배지로부터 영양분을 공급받을 수 있다. 이를 통해, 상기 복수 개의 지지체(125,125')들에 부착된 세포들은 배지로부터 공급되는 영양분을 통해 원활하게 배양될 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 지지체(125,125')들은 소정의 면적을 갖는 판상으로 구비될 수 있으며, 판상으로 형성된 복수 개의 지지체(125,125')들은 상술한 바와 같이 서로 평행하게 배열되는 다른 지지체(125,125')들과 서로 이격된 상태로 상기 수용공간(S1)에 배열될 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 상기 수용공간(S1)에 배치된 지지체(125,125')들의 집적도를 높여줄 수 있음으로써 한 번의 배양공정을 통해 대량의 세포를 배양할 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 하나의 세포배양부(120)에 복수 개의 지지체(125,125')들이 서로 평행한 상태로 배열될 수 있기 때문에 대량의 세포배양이 가능하면서도 상기 세포배양부(120)의 크기를 줄일 수 있다.
이에 따라, 상술한 바와 같이 상기 세포배양부(120)가 장착된 프레임부(110)가 케이스(170)에 삽입될 수 있기 때문에 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 상기 케이스(170)의 운반 및/또는 이동을 통해 휴대가 가능하면서도 상기 세포배양부(120)를 통해 세포를 대량으로 배양할 수 있다.
이를 위해, 상기 지지체(125,125')는 판상의 형태로 구현이 가능하면서도 세포가 용이하게 부찰될 수 있는 것이라면 공지의 세포 배양시 사용되는 다양한 재질이 제한없이 사용될 수 있다.
비제한적인 일례로써, 상기 지지체(125,125')는 나노섬유가 전기방사를 통하여 3차원 네트워크 구조로 형성된 나노섬유 멤브레인(125a)을 포함할 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 지지체(125)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 나노섬유 멤브레인(125a)과 더불어 접착층(125b)을 매개로 상기 나노섬유 멤브레인(125a)의 일면에 부착되는 지지부재(125c)를 포함하는 3층구조일 수 있다.
여기서, 상기 지지부재(125c)는 판상의 필름부재일 수 있으며, 상기 나노섬유 멤브레인(125a)의 일면을 지지할 수 있다. 이를 통해, 상기 나노섬유 멤브레인(125a)이 유연성을 갖는 판상으로 형성되더라도 상기 지지부재(125c)를 통해 지지될 수 있음으로써 휘어짐이나 처짐이 방지될 수 있다. 이에 따라, 상기 세포배양부(120)의 수용공간(S1)에 배치된 지지체(125)는 펼쳐진 상태를 유지할 수 있음으로써 세포가 원활하게 배양될 수 있다.
그러나, 상기 지지체(125)의 구조를 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 지지체(125')는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 나노섬유 멤브레인(125a)이 접착층(125b)을 매개로 상기 지지부재(125c)의 양면에 각각 부착된 5층구조일 수도 있다.
더불어, 상기 지지체(125,125')는 배양될 세포가 원활하게 부착될 수 있도록 표면이 개질된 것일 수 있다. 즉, 상기 나노섬유 멤브레인(125a)은 나노 섬유의 표면이 motif 코팅된 멤브레인일 수 있다. 이에 따라, 상기 지지체(125,125')의 표면에는 배양될 세포가 원활하게 부착될 수 있으며, 상기 배양될 세포는 상기 지지체(125,125')의 표면에 부착된 상태에서 배지로부터 공급되는 영양분을 통해 배양될 수 있다.
그러나 상기 지지체(125,125')의 종류를 이에 한정하는 것은 아니며, 판상의 형태로 구현이 가능하면서도 세포의 부착이 용이한 것이라면 공지의 세포 배양시 사용되는 다양한 재질이 사용될 수 있다.
이와 같은 세포배양부(120)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 하우징 및 상술한 지지체(125,125')를 포함할 수 있다.
상기 하우징은 세포배양을 위한 복수 개의 지지체(125,125')들이 내부에 배치됨으로써 상기 복수 개의 지지체(125,125')들에 부착된 세포들이 배양되는 공간을 제공할 수 있다.
이를 위해, 상기 하우징은 수용공간(S1)을 갖는 함체형상으로 형성될 수 있다. 일례로, 상기 하우징은 도 2에 도시된 바와 같이, 일측이 개방된 수용공간(S1)을 갖는 함체형상의 몸체(121)를 포함할 수 있고, 상기 몸체(121)는 일측에 각각 형성되는 상기 유입구(122) 및 배출구(123)를 포함할 수 있으며, 일측이 개방된 수용공간(S1)은 상기 몸체(121)에 결합되는 덮개(124)를 통해 밀폐될 수 있다.
이를 통해, 외부로부터 상기 하우징으로 공급되는 배지는 상기 유입구(122)를 통해 상기 수용공간(S1)을 채울 수 있으며, 상기 수용공간(S1)에 채워진 배지는 상기 배출구(123)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이때, 상기 세포배양부(120)는 상기 수용공간(S1)에 배치되는 복수 개의 지지체(125,125')들의 집적도를 높여 대량의 세포를 원활하게 배양하면서도 조립성을 높일 수 있도록 상기 복수 개의 지지체(125,125')가 어셈블리의 형태로 일체화될 수 있다.
일례로, 상기 세포배양부(120)는 상기 수용공간(S1)에 삽입배치되는 지지체 어셈블리(P)를 포함할 수 있으며, 상기 지지체 어셈블리(P)는 복수 개의 지지체(125,125')들이 서로 일정간격 이격된 상태로 일체화된 형태일 수 있다.
구체적으로, 상기 지지체 어셈블리(P)는 상기 몸체(121)의 두께방향을 따라 복수 개의 지지체(125,125')들이 평행하게 이격배치되는 적층형으로 구성될 수 있다.
이를 위해, 상기 지지체 어셈블리(P)는 도 3에 도시된 바오 같이 소정의 길이를 갖는 복수 개의 지지바(126)와 링형상으로 형성되는 복수 개의 이격부재(127)를 포함할 수 있으며, 상기 복수 개의 지지체(125,125')들은 상기 지지바(126)에 각각 끼워지는 방식일 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 복수 개의 지지바(126)들은 소정의 간격을 두고 서로 이격배치될 수 있으며, 상기 복수 개의 지지바(126)들은 양단부가 소정의 면적을 갖는 판상의 지지판(128)에 각각 고정될 수 있다.
이에 따라, 상기 두 개의 지지판(128)에 양단이 각각 고정된 복수 개의 지지바(126)들은 서로 간격을 두고 이격된 상태를 유지할 수 있고, 상기 복수 개의 지지체(125,125')들은 두 개의 지지판(128) 사이에서 서로 평행하게 배치될 수 있으며, 상기 복수 개의 지지체(125,125')들은 상기 복수 개의 지지바(126)들과 대응되는 위치에 관통형성된 복수 개의 통과공(125d)을 통하여 상기 지지바(126)에 각각 체결될 수 있다.
더불어, 상기 복수 개의 이격부재(127)는 상기 지지체(125,125')와 마찬가지로 상기 복수 개의 지지바(126)들에 각각 끼워질 수 있으며, 상기 복수 개의 이격부재(127)와 복수 개의 지지체(125,125')들은 각각의 지지바(126)에 교번적으로 체결될 수 있다.
이에 따라, 상기 이격부재(127)는 서로 평행하게 배열되는 두 개의 지지체(125,125') 사이에 각각 배치될 수 있으며, 서로 이웃하는 두 개의 지지체(125,125')들은 상기 이격부재(127)를 통해 서로 이격된 간격을 유지할 수 있다.
그러나 상기 지지체 어셈블리(P)를 이에 한정하는 것은 아니며, 복수 개의 지지체(125,125')들이 일방향을 따라 서로 평행하게 배열되면서 서로 일정간격 이격된 상태를 유지할 수 있다면 공지의 다양한 방식이 모두 적용될 수 있다.
상기 배지조정부(130)는 세포배양시 필요한 영양분을 함유하고 있는 배지를 내부에 일정량 저장할 수 있다. 이와 같은 배지조정부(130)는 상술한 바와 같이 상기 장착판(116)에 설치되는 홀더부재(118)를 매개로 상기 장착판(116)에 장착될 수 있으며, 상기 배지조정부(130)의 내부에 저장된 배지는 상기 순환펌프(140)를 통해 상기 세포배양부(120)로 공급된 후 상기 세포배양부(120)로부터 다시 회수될 수 있다.
이때, 상기 순환펌프(140)를 통해 상기 세포배양부(120)로부터 상기 배지조정부(130)측으로 배지가 회수되더라도 상기 배지조정부(130)는 항상 세포배양부(120) 측으로 일정한 PH 상태의 배지를 공급할 수 있다.
이를 위해, 상기 배지조정부(130)는 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 배지를 일정량 저장하기 위한 내부공간을 가지고 상부가 개방된 함체형상의 저장용기(131)와, 상기 저장용기(131)의 개방된 상부를 덮는 마개(132) 및 상기 마개(132)에 형성되는 복수 개의 피팅(133a,133b,133c)을 포함할 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 복수 개의 피팅(133a,133b,133c)은 상기 순환펌프(140), 세포배양부(120)의 배출구(123) 및 가스공급부(150)와 연결관(161,163,164)을 매개로 각각 연결될 수 있다.
또한, 배지가 일정량 저장되는 상기 저장용기(131)의 내부공간은 일정량 채워지는 배지를 통하여 상기 배지가 채워지는 배지저장공간(S21)과 상기 배지저장공간(S21)의 상측에 위치하면서 공기가 채워지는 기체저장공간(S22)으로 구획될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 복수 개의 피팅은, 상기 배지저장공간(S21)의 배지가 상기 세포배양부(120)로 공급될 수 있도록 상기 순환펌프(140)와 연결되는 제1피팅(133a), 상기 세포배양부(120)의 배지가 상기 배지저장공간(S21)으로 회수될 수 있도록 상기 세포배양부의 배출구(123)와 연결되는 제2피팅(133b) 및 상기 가스공급부(150)로부터 공급되는 가스가 상기 기체저장공간(S22)으로 유입될 수 있도록 상기 가스공급부(150)와 연결관(164)을 매개로 연결되는 제3피팅(133c)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 배지조정부(130)는, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1피팅(133a)과 연결되는 제1연장관(134a)과, 상기 제2피팅(133b)과 연결되는 제2연장관(134b)을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1연장관(134a) 및 제2연장관(134b)은 일단부가 상기 배지저장공간(S21)에 저장된 배지에 잠기도록 배치될 수 있다.
더불어, 상기 배지조정부(130)는, 상기 기체저장공간(S22)과 연통되도록 상기 마개(132)에 구비되는 벤트포트(135)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 벤트포트(135)는 상기 가스공급부(150)로부터 상기 기체저장공간(S22)으로 가스가 공급되는 경우, 상기 가스공급부(150)로부터 공급되는 가스에 의해 상기 저장용기(131)의 내부에서 버블이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이를 통해, 상기 저장용기(131)의 배지저장공간(S21)에 저장된 배지는 상기 순환펌프(140)의 작동시 상기 제1연장관(134a) 및 제1피팅(133a)을 통해 상기 세포배양부(120) 측으로 공급된 후 상기 제2피팅(133b) 및 제2연장관(134b)을 통해 상기 저장용기(131)의 배지저장공간(S21)으로 회수될 수 있다.
이때, 상기 가스공급부(150)는 상기 배지조정부(130)의 기체저장공간(S22)으로 가스를 공급할 수 있으며, 상기 기체저장공간(S22)에 존재하는 기체 중 일부는 상기 벤트포트(135)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이에 따라, 상기 가스는 상기 가스공급부(150)로부터 상기 기체저장공간(S22) 측으로 원활하게 공급될 수 있고, 상기 기체저장공간(S22)으로 이동한 가스는 상기 배지저장공간(S21)에 저장된 배지 측으로 용존될 수 있으며, 상기 배지저장공간(S21)에 저장된 배지는 용존된 가스를 통해 PH가 일정한 농도로 유지될 수 있다.
이로 인해, 상기 순환펌프(140)의 작동을 통해 상기 세포배양부(120)로부터 상기 배지저장공간(S21)으로 세포의 배양시 사용된 배지가 회수되더라도, 상기 배지저장공간(S21)에 존재하는 배지는 항상 세포 배양에 적합한 PH로 유지된 후 다시 세포배양부(120) 측으로 공급될 수 있다.
즉, 상기 배지저장공간(S21)에 저장된 배지가 세포배양부(120)로 이동한 후 상기 제2피팅(133b)을 통해 상기 배지저장공간(S21) 측으로 회수되는 과정에서 용존된 가스의 농도가 묽어지더라도 상기 배지저장공간(S21)으로 회수된 배지는 상기 가스공급부(150)로부터 공급되는 가스를 통해 세포배양에 필요한 적정한 PH로 변경될 수 있다.
이로 인해, 상기 배지가 상기 순환펌프(140)를 통해 상기 세포배양부(120) 및 배지조정부(130)를 반복적으로 순환되더라도 상기 지지체(125,125')에 부착된 세포는 배양에 적합한 PH 상태의 배지를 지속적으로 공급받을 수 있음으로써 배양이 원활하게 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 가스공급부(150)는 내부에 소정의 가스가 저장된 가스통일 수 있으며, 상기 가스공급부(150)로부터 공급되는 가스는 이산화탄소, 질소 및 산소가 소정의 비율로 혼합된 혼합가스일 수 있다. 그러나, 상기 가스공급부(150)로부터 공급되는 가스의 종류를 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 가스공급부(150)로부터 공급되는 가스는 100%의 이산화탄소 가스일 수도 있으며, 상기 세포배양부(120)에서 배양되는 세포의 종류에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
더불어, 기체는 통과시키면서 이물질과 액체의 이동을 차단하는 기체투과성 필터부재(미도시)가 상기 벤트포트(135) 측에 구비될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 배지조정부(130), 순환펌프(140) 및 세포배양부(120)가 연결관(161,162,163)을 매개로 서로 연결되고, 상기 배지조정부(130)에 저장된 배지가 순환펌프(140)를 통해 배지조정부(130) 및 세포배양부(120)를 순환하도록 구성함으로써 밀폐된 배지 순환 시스템(closed circulation system)을 구현할 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 상기 배지조정부(130)의 배지가 가스공급부(150)로부터 공급받는 가스를 통해 세포 배양에 적합한 일정한 PH 농도로 유지될 수 있음으로써 세포 배양시 필요한 배지의 재사용이 가능함으로써 배지의 사용량을 최소화하여 생산단가를 줄일 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 포터블 바이오리액터(100)는 별도의 제어부(미도시)를 통해 상기 가스공급부(150)로부터 상기 배지조정부(130)로 공급되는 가스의 공급량, 공급주기, 공급시간 등이 조절될 수 있으며, 상기 제어부는 상기 순환펌프(140)의 구동과 더불어 전반적인 동작을 제어할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 프레임부;
    상기 프레임부에 일측이 장착되고, 세포배양을 위한 복수 개의 지지체가 내부에 배치되며, 외부로부터 공급되는 배지가 유입되는 유입구와 내부의 배지가 외부로 배출되는 배출구가 각각 구비되는 세포배양부;
    상기 프레임부에 설치되고, 내부에 세포배양을 위한 배지가 일정량 저장되는 배지조정부;
    상기 배지조정부에 저장된 배지가 상기 세포배양부 및 배지조정부를 순환할 수 있도록 상기 프레임부에 고정설치되는 순환펌프; 및
    상기 배지조정부에 저장된 배지를 일정한 PH로 유지할 수 있도록 상기 배지조정부에 가스를 공급하는 가스공급부;를 포함하는 포터블 바이오리액터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임부는,
    받침판과, 상기 세포배양부가 상기 받침판으로부터 일정높이 이격된 상태로 장착될 수 있도록 상기 받침판으로부터 일정높이 연장되는 거치대와, 상기 배지조정부 및 순환펌프가 장착될 수 있도록 상기 받침판으로부터 일정높이 연장되는 장착판을 포함하는 포터블 바이오리액터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세포배양부는,
    배지가 채워지는 수용공간을 갖는 함체형상의 하우징과, 세포가 배양될 수 있도록 상기 수용공간에 일방향을 따라 평행하게 배치되는 복수 개의 지지체 및 상기 복수 개의 지지체가 서로 이격된 상태를 유지할 수 있도록 서로 대면하는 두 개의 지지체 사이를 이격시키는 이격부재를 포함하는 포터블 바이오리액터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지체는 단백질 모티프 코팅된 판상의 나노섬유 멤브레인과, 상기 나노섬유 멤브레인을 지지할 수 있도록 상기 나노섬유 멤브레인의 일면에 접착층을 매개로 부착된 지지부재를 포함하는 포터블 바이오리액터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배지조정부는,
    상부가 개방된 함체형상의 저장용기와, 상기 저장용기의 개방된 상부를 덮는 마개와, 상기 순환펌프, 세포배양부의 배출구 및 가스공급부와 연결관을 매개로 각각 연결될 수 있도록 상기 마개에 형성되는 복수 개의 피팅을 포함하고,
    상기 저장용기의 내부는 일정량 채워지는 배지를 통하여 상기 배지가 채워지는 배지저장공간과 상기 배지저장공간의 상측에 위치하면서 공기가 채워지는 기체저장공간으로 구획되며,
    상기 배지저장공간에 채워진 배지는 상기 가스공급부로부터 상기 기체저장공간으로 공급되는 가스를 통하여 PH가 일정하게 유지되는 포터블 바이오리액터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배지조정부는,
    상기 가스공급부로부터 상기 기체저장공간으로 가스의 공급시 버블이 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 기체저장공간과 연통되도록 상기 마개에 구비되는 벤트포트를 더 포함하는 포터블 바이오리액터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수 개의 피팅은,
    상기 배지저장공간의 배지가 상기 세포배양부로 공급될 수 있도록 상기 순환펌프와 연결되는 제1피팅, 상기 세포배양부의 배지가 상기 배지저장공간으로 회수될 수 있도록 상기 세포배양부의 배출구와 연결되는 제2피팅 및 상기 가스공급부로부터 공급되는 가스가 상기 기체저장공간으로 유입될 수 있도록 상기 가스공급부와 연결되는 제3피팅을 포함하는 포터블 바이오리액터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배지조정부는, 일단부가 상기 배지저장공간에 저장된 배지에 잠기도록 상기 제1피팅과 연결되는 제1연장관과, 일단부가 상기 배지저장공간에 저장된 배지에 잠기도록 상기 제2피팅과 연결되는 제2연장관을 포함하는 포터블 바이오리액터.
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