生物产物的单一容器制造制造技术

在仅使用压缩气体进行混合和气化的柔性一次性生物反应器中执行在单一容器中从细胞生长到产物纯化的制造生物产物的方法。使用多孔隔膜来进行所述气化和混合以及在同一容器中分离用于采集和纯化生物产物的色谱介质。所述封闭容器可用于任何环境中，而没有污染所述产物的风险或所述产物污染环境的风险。此容许以尽可能最低的成本在任何地点大量制造危险物质、药物和疫苗。可广泛应用于在反恐怖主义和生物防御操作中以及在流行病管理中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】在仅使用压缩气体进行混合和气化的柔性一次性生物反应器中执行在单一容器中从细胞生长到产物纯化的制造生物产物的方法。使用多孔隔膜来进行所述气化和混合以及在同一容器中分离用于采集和纯化生物产物的色谱介质。所述封闭容器可用于任何环境中，而没有污染所述产物的风险或所述产物污染环境的风险。此容许以尽可能最低的成本在任何地点大量制造危险物质、药物和疫苗。可广泛应用于在反恐怖主义和生物防御操作中以及在流行病管理中。【专利说明】生物产物的单一容器制造
技术介绍
已用多种形式生产生物反应器，其通常是细胞培养物在其中生长的室。通常，使用生物反应器使哺乳动物细胞培养物生长，其中细胞产生细胞外组份，例如抗体或重组蛋白质。还使用生物反应器进行病毒产生。执行分离工艺以从生物反应器浓缩并纯化所需组份，其可用作(例如)治疗剂或诊断剂。生物反应器是复杂的机械装置，其主要提供液体的混合与气化以使生物培养物生长；在这个步骤后实施若干个其它单元处理，包括分离细胞、硝化以减少营养培养基的体积、加载到色谱柱上以及若干个分离步骤。近年来，人们已逐渐了解到在较短周转时间中产生多种生物产物，特别是因为其涉及对抗恐怖主义相关需求所需的产物；这还包括对快速研发并制造疫苗和抗体的需求。当前方法需要利用无尘室、较大资本投资和冗长繁琐的工艺来制造这些产物。业内非常需要创造生物反应器系统，其将能在最适条件下产生生物产物，能将生物产物制造的所有步骤组合在同一容器内，且购买及操作成本最低。另外，其将是一个封闭系统，可在任何地方安装并使用而无需无尘室，且其中将保护操作者免受产品侵袭。此一专利技术将改变药物发现和制造过程，从而使得可能以可承受的成本向人类提供新就生药物。独立地，所述专利技术将满足许多反恐怖主义行动以及传染病控制的重要需求。混合和气化是当今每种可用生物反应器执行的主要功能。一般来说，提供单独的机械装置来执行这些功能，但在一些情况下，使用鼓泡反应器，其中向上移动的气团也提供混合功能。由于气化要求与混合功能之间的不平衡，不可能理想地将两种功能组合成一种，也就是使用气化来混合流体。生物反应器中的多种反应需要在可保护产物免受环境侵袭并保护人员免受产物 侵袭的环境中执行；这要求建立无尘室设施，其构筑和验证可耗费数百万美元。另外，生物药物纯化中需要的许多步骤是独立于产生生物产物时的阶段执行，例如从分泌产物的CHO细胞或以包涵体形式产生产物的细菌纯化。将生物产物制造中的所有步骤(从细胞生长以分泌生物产物到分离并纯化生物产物)组合在在整个操作期间保持封闭的同一容器内的系统将改变研发并制造生物药物的方式。因为这个系统将容许快速部署所述制造，所以所述系统将最适于需要快速制造产物的情况，例如在反恐怖主义行动中以及在保护公众免受传染病侵袭时。在不受控环境中制造生物药物的能力将使得可能以其当前成本的一部分来制造多种产物，增加其可用性，且封闭系统提供的保护将允许制造原本无法安全制造的生物产物。关于将产物的采集和纯化组合在生物反应器内的方面是新颖的突破性技术。尽管生物反应器仅用于使细菌或其它细胞生长的目的，但可将其作用扩展到包括其它可在生物反应器内完成的工艺。业内需要研发生物反应器用于表达生物产物并将其与营养培养基中的其它组份分离，通过使生物产物与色谱介质在生物反应器内结合将表达和分离步骤组合在生物反应器内，弃去营养培养基并洗脱呈浓缩溶液形式的生物产物；这将消除生物产物的分离和纯化中的至少三个步骤，即过滤或离心以移除细胞培养物，执行超滤以减小体积，和通过从生物反应器选择性洗脱以纯化生物产物；最后一个步骤使生物反应器成为色谱柱。过滤、色谱和纯化的耗时且昂贵的步骤减慢制造工艺，且为了建立cGMP级制造操作，特别是无尘室环境而显著增加资本成本要求。
技术实现思路
本专利技术在一个方面中提供制备多种生物产物的方法。所述方法包含提供生物反应器，所述生物反应器适于容纳预定体积的营养培养基且包含:(a)容器，其具有至少一个内壁；(b)隔膜，其定位在所述容器内并界定下部室和上部室；(c)所述隔膜具有多个孔以在所述下部室与所述上部室之间提供流体连通；(d)至少一个营养培养基入口 ；(c)至少一个营养培养基出口 ；(d)至少一个气体入口 ；(e)至少一个气体出口。所述生物反应器是通过以下方式操作:(f)添加营养培养基和(g)生物培养物，(h)调节营养培养基的温度，(i)开始气体流动以搅动营养培养基并将气体吸收到营养培养基中，且将生物反应器操作足够长时间以容许生物培养物产生所需生物产物。尽管可在此时停止所述工艺，但其可通过以下方式继续进行:(i)在生物反应器中添加色谱介质以结合所分泌的生物产物，然后(k)使其经受若干个洗涤和纯化步骤以通过仅使用一个封闭容器获得纯净形式的生物产物。上述制备生物产物的方法是在密封容器、优选地二维柔性袋内部执行，这将容许在较不受控的环境中实施这些操作。此外，这可保护操作者免受生物产物侵袭以免所述产物对人类具有任何有害效应。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术优选实施例的生物反应器的侧面剖视图。图2是本专利技术优选实施例的生物反应器中隔膜的局部视图。【具体实施方式】在一个方面中，本专利技术提供适于从预定体积的营养培养基制备纯化生物产物的生物反应器，以及其相关使用方法。首先看图1，其展示本专利技术生物反应器的优选实施例的侧视图。在此实施例中提供容器4，其具有至少一个内壁和任选地附加在垂直结构15上的容器4的载体16。 容器4提供贮器，营养培养基处于其中，且在其中进行所需生物产物的生长。容器具有隔膜13，其定位在容器内并界定下部室12和上部室20，所述隔膜具有多个孔5，所述孔在下部室与上部室之间提供流体连通。另外，隔膜13分成簇17达到容器底部以防止其在加压期间鼓胀。容器4包含若干个端口，包括气体入口 9，该气体入口进一步包含消毒过滤器7和阀8。气体入口 7连接到压缩气体源。一旦打开气体源，气体立即经由气体入口 9在通过消毒过滤器7后进入下部室12。由于隔膜13中的多个孔5具有较小直径，使得气体穿过隔膜13的流动受阻，从而导致下部室12内部积累压力。一旦下部室中达到临界压力，气体就穿透多个孔5并进入上部室20中，且横穿通过容器4的内容物，最终打破容器中液体14的表面并最终经由气体出口 2离开容器。容器还包括阀10，其控制经由液体出口 11移除营养培养基和生物培养物。上部室20进一步包含液体入口 I以将营养培养基和生物培养物引入容器4中，且具有歧管19以容许连接件18连接到缓冲液、营养培养基、生物培养物和色谱介质；任选地提供采样端口 3以定期移除营养培养基来分析其内容物。仍参见图1，容器4、特别是如本文进一步阐述的柔性容器需要载体来支撑，后者优选地包含平台16和侧壁15。平台和侧壁可包括任何适宜材料，例如金属或坚硬聚合物，只要其足够坚硬以支撑柔性容器即可。合意地且如图1中所展示，平台(和容器)相对于底板或其它表面有所上升。这允许入口和出口位于侧面上或是容器支撑在平台上。例如且如此实施例中所阐释，需要容器4的至少一个气体入口 9位于容器中可与平台共同延伸的部分上，其中平台包括开口，经过所述开口允许气体经过气体入口 9通过平台并进入容器4中。如果需要，容器4支撑在平台表面16上，所述平台表面1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生并纯化生物产物的方法，其包含：a)提供适于容纳预定体积的营养培养基的生物反应器，其包含：i)单次使用的柔性容器，其具有至少一个内壁和内体积；ii)隔膜，其定位于所述容器内且界定下部室和上部室，所述隔膜具有大小在1μm到1000μm范围内的多个孔，所述孔在所述下部室与所述上部室之间提供流体连通；iii)在所述上部室中的至少一个液体入口，其具有达到所述上部室的底部的液浸管且与至少一个缓冲溶液源、至少一个营养培养基源和至少一个生物培养物源流体连通；iv)在所述下部室中的至少一个液体出口，其具有阀以控制流速；v)与压缩气体源流体连通且位于所述下部室中的至少一个气体入口，其进一步包含定位在所述压缩气体源与所述容器之间的消毒过滤器；vi)在所述上部室中的至少一个气体出口，其具有控制气体的流速的构件；vii)加热或冷却所述营养培养基的构件；b)将所述营养培养基经由所述上部室中的所述液体入口引入所述容器中；c)将能在所述营养培养基中生长并在所述营养培养基中分泌生物产物的生物培养物经由所述上部室中的所述液体入口引入所述容器中；d)使用所述加热或冷却构件将所述液体培养基加热或冷却到预定温度；e)将所述下部室中的所述气体入口连接到压缩气体源；f)开始使所述压缩气体流动到所述下部室中，其具有足够压力以使气泡穿透所述隔膜中的所述孔，进入所述上部室中且同时打破所述容器中的所述营养培养基的表面；g)使压缩气体继续以预定流速流动预定时间长度；h)以预定时间间隔检测所述营养培养基中的所述生物培养物的密度和活力；i)以预定时间间隔检测所述营养培养基中的所述生物产物的浓度；i)在所述营养培养基中的所述生物培养物的活力或所述生物产物的浓度达到预定值时，停止压缩气体的流动；k)经由所述液体入口向所述上部室中添加足量的能结合实质上全部的所述生物产物且粒径大于所述隔膜中的所述孔的直径的色谱介质；l)开始使压缩气体流动到所述下部室中以搅动所述色谱介质；m)如果需要，通过经由所述液体入口添加第一缓冲液来调节所述营养培养基的pH和/或导电率，以引起或增强所述生物产物与所述色谱介质的结合；n)测定所述营养培养基中生物产物的浓度，直到其达到预定的低值为止；o)打开所述底部室中的所述液体出口；p)经由所述下部室中的所述液体出口移除并弃去所述营养培养基和所述生物培养物；q)关闭所述底部室中的所述液体出口；r)将能从所述色谱介质解离任何已结合或未结合的污染物的第二缓冲液以足以浸没所述色谱介质的量经由所述上部室中的所述液体入口添加到所述容器中；s)开始所述压缩气体的流动以将所述色谱介质搅动预定时间长度；t)打开所述下部室中的所述液体出口以使所述第二缓冲液流出，并监测污染物水平且弃去所述第二缓冲液；u)如果需要，重复步骤(r)到(t)，以在所述弃去的第二缓冲液中实现污染物的预定低水平；v)将能进一步从所述色谱介质解离所述已结合和未结合的污染物以及1％到5％的所述生物产物的第三缓冲液以足以浸没所述色谱介质的量经由所述上部室中的所述液体入口添加到所述容器中；w)开始所述气体流动以将所述色谱介质搅动预定时间长度；x)打开所述下部室中的所述液体出口以容许所述第三缓冲液流出；y)监测步骤(x)中所述生物产物的浓度并弃去移除的所述第三缓冲液；z)将能从所述色谱介质解离实质上全部的所述生物产物的第四缓冲液从所述上部室中的所述液体入口添加到所述容器中；aa)开始所述气体流动以将所述色谱介质搅动预定时间长度；bb)打开所述下部室中的所述液体出口以容许所述第四缓冲液流出；cc)监测步骤(bb)中的所述生物产物的浓度并收集移除的所述第四缓冲液；dd)重复步骤(z)到(cc)直到所收集的所述第四缓冲液中的所述生物产物达到预定低浓度；ee)合并所述第四缓冲液的所有所收集的部分。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨尔法拉茨·尼亚齐，
申请(专利权)人：医用蛋白国际有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US