用於細胞培養的生物反應器的製作方法

2023-05-24 05:49:51

專利名稱：用於細胞培養的生物反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及細胞生物反應器領域，尤其涉及了一種用於細胞培養的生物反應器。
背景技術：
許多細胞系對流體剪切力非常敏感，如機械應力。一般來說，動物細胞、昆蟲細胞和植物細胞都因具有剪切敏感性難以大規模培養。剪切敏感的細胞生物反應器要求提供低速攪拌，儘量減少機械剪切，同時卻又須提供足夠的細胞和培養液間混合和曝氣。維持兩者的平衡一直以來就是個難題。傳統氣升式反應器，氣體通過容器中心處插入的一根通氣管進入反應器，上升的氣泡提供氧氣維持細胞的生長。這個過程，氣泡會聚集或合併成更大的氣泡，到達氣液接觸面時破裂，由此引起的強烈的流體剪切力，嚴重影響剪切敏感細胞的生產和繁殖。攪拌式生物反應器是一種攪拌釜式反應器，通過安裝在中軸位置的轉子和葉輪的旋轉，完成曝氣供氧。這種手段通常容易在液體液中產生湍流，帶來巨大的剪切應力，將損害細胞，尤其是剪切敏感細胞。美國專利US4906577公開了一種生物反應器具有較低的攪拌，對剪切應力進行削弱。美國專利US50574^公開了一種細胞培養裝置，將細胞和培養液置於半透膜的袋內，對整個袋體進行輕微的旋轉和不同角度的振動。這些專利採取的方式為攪拌、或振動，採取的措施多為如何減少攪拌，減弱機械剪切作用，都一定程度上存在著如裝置設計複雜，需要額外攪拌動力，氣泡破裂損傷細胞的缺陷。
發明內容本實用新型針對現有技術中裝置結構設計複雜，需要額外攪拌動力，流體機械剪切或泡沫破裂損傷細胞的缺點，提供了一種結構簡單，無需機械攪拌，避免流體機械剪切或泡沫破裂損傷細胞的用於細胞培養的生物反應器。為了解決上述技術問題，本實用新型通過下述技術方案得以解決用於細胞培養的生物反應器，包括生物反應器，生物反應器與豎直方向呈10 45 度的傾斜角，生物反應器的上部設置有回流冷凝器和過濾器，生物反應器兩側壁的底部向內收縮形成底部接入區，底部接入區下方設置有氣體分布器，氣體分布器上設置有進氣過濾器，進氣過濾器上設置有流量計。作為優選，所述的生物反應器為圓柱形容器。作為優選，所述的生物反應器外包裹有用於控制反應器溫度的加熱套管，加熱套管下部的側壁上設置有熱水進口，加熱套管上部的側壁上設置有熱水出口。作為優選，所述的生物反應器內設置有與生物反應器側壁平行的隔離板。作為優選，所述的底部接入區的形狀為錐形，底部接入區的側壁與生物反應器側壁形成145 160度的夾角。[0013]作為優選，所述的底部接入區的形狀為半球體或不規則球體。作為優選，所述的生物反應器的側壁包括上壁和下壁，下壁上設置有進料管口，進料管口通過進料管分別與試樣瓶相連。本實用新型由於採用了以上技術方案，具有顯著的技術效果本實用新型結構簡單，提供的細胞培養生物反應器的設計，能獲得充足的曝氣和混合效果，無需機械攪拌，不存在因流體機械剪切或泡沫破裂等損傷細胞，具有很高的實用性。

圖1是本實用新型的連接結構示意圖。圖2是本實用新型的細胞和培養液流向示意圖。以上附圖中各數字標號所指代的部位名稱如下其中1-生物反應器、2-回流冷凝器、3-過濾器、4-底部接入區、5-氣體分布器、6-進氣過濾器、7-流量計、8-加熱套管、9-熱水進口、10-熱水出口、11-上壁、12-下壁、13-進料管口、14-進料管、15-試樣瓶、16-試樣瓶、17-試樣瓶。
具體實施方式
以下結合附圖1至圖2與具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述實施例1用於細胞培養的生物反應器，如圖1至圖2所示，包括生物反應器1，生物反應器1 為圓柱形容器，生物反應器1與豎直方向呈10度的傾斜角，生物反應器1的上部設置有回流冷凝器2和過濾器3，生物反應器1兩側壁的底部向內收縮形成底部接入區4，底部接入區4下方設置有氣體分布器5，氣體分布器5上設置有進氣過濾器6，進氣過濾器6上設置有流量計7。生物反應器1外包裹有用於控制反應器溫度的加熱套管8，加熱套管8下部的側壁上設置有熱水進口 9，加熱套管8上部的側壁上設置有熱水出口 10。生物反應器1內設置有與生物反應器1側壁平行的隔離板。底部接入區4的形狀為錐形，底部接入區4的側壁與生物反應器1側壁形成145 度的夾角。生物反應器1的側壁包括上壁11和下壁12，下壁12上設置有進料管口 13，進料管口 13通過進料管14分別與試樣瓶15、16、17相連。實施例2用於細胞培養的生物反應器，如圖1至圖2所示，包括生物反應器1，生物反應器1 為圓柱形容器，生物反應器1與豎直方向呈20度的傾斜角，生物反應器1的上部設置有回流冷凝器2和過濾器3，生物反應器1兩側壁的底部向內收縮形成底部接入區4，底部接入區4下方設置有氣體分布器5，氣體分布器5上設置有進氣過濾器6，進氣過濾器6上設置有流量計7。生物反應器1外包裹有用於控制反應器溫度的加熱套管8，加熱套管8下部的側壁上設置有熱水進口 9，加熱套管8上部的側壁上設置有熱水出口 10。[0030]生物反應器1內設置有與生物反應器1側壁平行的隔離板。底部接入區4的形狀為錐形，底部接入區4的側壁與生物反應器1側壁形成150 度的夾角。生物反應器1的側壁包括上壁11和下壁12，下壁12上設置有進料管口 13，進料管口 13通過進料管14分別與試樣瓶15、16、17相連。實施例3用於細胞培養的生物反應器，如圖1至圖2所示，包括生物反應器1，生物反應器1 為圓柱形容器，生物反應器1與豎直方向呈45度的傾斜角，生物反應器1的上部設置有回流冷凝器2和過濾器3，生物反應器1兩側壁的底部向內收縮形成底部接入區4，底部接入區4下方設置有氣體分布器5，氣體分布器5上設置有進氣過濾器6，進氣過濾器6上設置有流量計7。生物反應器1外包裹有用於控制反應器溫度的加熱套管8，加熱套管8下部的側壁上設置有熱水進口 9，加熱套管8上部的側壁上設置有熱水出口 10。生物反應器1內設置有與生物反應器1側壁平行的隔離板，可以有效增加氣流、培養液的循環迴路。底部接入區4的形狀為錐形，底部接入區4的側壁與生物反應器1側壁形成160 度的夾角。生物反應器1的側壁包括上壁11和下壁12，下壁12上設置有進料管口 13，進料管口 13通過進料管14分別與試樣瓶15、16、17相連。實施例4用於細胞培養的生物反應器，如圖1至圖2所示，包括生物反應器1，生物反應器1 為圓柱形容器，生物反應器1與豎直方向呈45度的傾斜角，生物反應器1的上部設置有回流冷凝器2和過濾器3，生物反應器1兩側壁的底部向內收縮形成底部接入區4，底部接入區4下方設置有氣體分布器5，氣體分布器5上設置有進氣過濾器6，進氣過濾器6上設置有流量計7。 生物反應器1外包裹有用於控制反應器溫度的加熱套管8，加熱套管8下部的側壁上設置有熱水進口 9，加熱套管8上部的側壁上設置有熱水出口 10。生物反應器1內設置有與生物反應器1側壁平行的隔離板，可以有效增加氣流、培養液的循環迴路。底部接入區4的形狀為半球體或不規則球體，避免在底部形成死角，不利於培養液和細胞的循環和流通。生物反應器1的側壁包括上壁11和下壁12，下壁12上設置有進料管口 13，進料管口 13通過進料管14分別與試樣瓶15、16、17相連。培養液在氣體的抬升作用沿著上壁11上升，而細胞則有向下壁12移動的趨勢。 但在氣泡上壁11 一側的氣液接觸面逸出，細胞和培養液在重力的作用下，則沿著下壁12移動，這種設計減少了氣泡的破裂對細胞的損傷和消滅。生物反應器1是一靜態裝置，僅僅反應器底部接入氣體，不需要機械攪拌。本實用新型公開的細胞培養的生物反應器，可以應用於培養任何類型的細胞和組織，包括自然生長細胞，基因突變細胞或是混合細胞。這些細胞可懸浮生長，也可附著於基板或凝膠微載體。如，動物細胞，微生物細胞，植物細胞，藻類細胞等等。培養液的選用取決於所培養的細胞。提供的培養基應包含細胞所需的最低的必須營養物質，一般地，培養液是碳水化合物的來源，還含有胺基酸、礦物質及維生素等，經常採用哺乳動物血清作為培養液的營養補給。本實用新型結構簡單，提供的細胞培養生物反應器的設計，能獲得充足的曝氣和混合效果，無需機械攪拌，不存在因流體機械剪切或泡沫破裂等損傷細胞，具有很高的實用性。總之，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型專利的涵蓋範圍。
權利要求1.用於細胞培養的生物反應器，包括生物反應器(1)，其特徵在於所述的生物反應器 (1)與豎直方向呈10 45度的傾斜角，生物反應器(1)的上部設置有回流冷凝器( 和過濾器(3)，生物反應器(1)兩側壁的底部向內收縮形成底部接入區G)，底部接入區(4)下方設置有氣體分布器(5)，氣體分布器( 上設置有進氣過濾器(6)，進氣過濾器(6)上設置有流量計(7)。
2.根據權利要求1所述的用於細胞培養的生物反應器，其特徵在於所述的生物反應器(1)為圓柱形容器。
3.根據權利要求1或2所述的用於細胞培養的生物反應器，其特徵在於所述的生物反應器(1)外包裹有用於控制反應器溫度的加熱套管(8)，加熱套管(8)下部的側壁上設置有熱水進口(9)，加熱套管(8)上部的側壁上設置有熱水出口(10)。
4.根據權利要求1或2所述的用於細胞培養的生物反應器，其特徵在於所述的生物反應器(1)內設置有與生物反應器(1)側壁平行的隔離板。
5.根據權利要求1所述的用於細胞培養的生物反應器，其特徵在於所述的底部接入區的形狀為錐形，底部接入區的側壁與生物反應器(1)側壁形成145 160度的夾角。
6.根據權利要求1所述的用於細胞培養的生物反應器，其特徵在於所述的底部接入區的形狀為半球體。
7.根據權利要求1所述的用於細胞培養的生物反應器，其特徵在於所述的生物反應器(1)的側壁包括上壁(11)和下壁(12)，下壁(12)上設置有進料管口(13)，進料管口 (13) 通過進料管(14)分別與試樣瓶(15、16、17)相連。
專利摘要本實用新型涉及細胞生物反應器領域，公開了一種用於細胞培養的生物反應器，包括生物反應器，生物反應器與豎直方向呈10～45度的傾斜角，生物反應器的上部設置有回流冷凝器和過濾器，生物反應器兩側壁的底部向內收縮形成底部接入區，底部接入區下方設置有氣體分布器，氣體分布器上設置有進氣過濾器，進氣過濾器上設置有流量計。本實用新型結構簡單，提供的細胞培養生物反應器的設計，能獲得充足的曝氣和混合效果，無需機械攪拌，不存在因流體機械剪切或泡沫破裂等損傷細胞，具有很高的實用性。
文檔編號C12M3/00GK201981204SQ201020633629

公開日2011年9月21日 申請日期2010年11月25日 優先權日2010年11月25日
發明者熊雲龍, 陸僑治 申請人:杭州金楓葉科技有限公司