用于解除动物细胞贴附的酶反应器及智能酶反应工作站制造技术

本发明专利技术公开了一种用于解除动物细胞贴附的酶反应器及智能酶反应工作站。所述酶反应器包括密闭罐体、截留组件及搅拌组件，所述搅拌组件包括搅拌轴和固定连接于所述搅拌轴上的搅拌桨，所述搅拌桨分布于所述密闭罐体内腔中，所述搅拌桨采用提升带桨，所述提升带桨的直径与所述密封罐体的内径之比为1.0:1.3～1.0：2.0，所述提升带桨的桨叶倾角为5～25°。本发明专利技术可用于收获贴壁依赖性动物细胞和其中的表达产物，通过在无菌环境中将细胞从已经饱和的培养介质上分离，将细胞和表达产物收集，而培养介质可以重复使用。本发明专利技术还可用于贴壁依赖性动物细胞培养过程的全体积培养液更换，更换效率可以达到98％以上。

【技术实现步骤摘要】
用于解除动物细胞贴附的酶反应器及智能酶反应工作站
本专利技术涉及生物制品生产过程中贴壁依赖性动物细胞的培养、接种、扩增、换液、清洗和收获技术，具体涉及一种用于解除动物细胞贴附的智能酶反应工作站。
技术介绍
目前，大量生物药物均是哺乳动物细胞表达的产品。大部分国内厂商在利用动物细胞生产生物制品时，都是借助细胞工厂和滚瓶培养技术而实现的，但这些技术存在批量小、效率低、劳动强度大等缺陷。一般而言，用于生产人用和动物用疫苗、重组蛋白类药物以及部分小分子药物的动物细胞具有贴壁依赖型，这类细胞在体外不能直接悬浮在培养液中，需要依附于培养介质，常用的培养介质有GE公司的Cytodex1、Cytodex2等，NBS公司的DISC载体，以及台湾赛宇公司的纸片载体等。在工业级生物反应器培养动物细胞生产相应生物制品过程中，必须先达到一定的培养规模，一般为500L至5000升，在这一过程中，需要不断的将饱和的介质上所含有的细胞与载体脱离并富集后，进入到新的载体上，实现细胞的扩增和培养规模的放大。获得富集的游离贴壁细胞种子是工业级放大生产的关键。此外，在生产过程中，对培养介质进行全体积清洗、更换培养液也十分关键。最后在生产结束后，回收培养介质与收获细胞产品也涉及到细胞与介质的分离过程。目前实现上述功能的方法主要有直接消化分离、原位消化转移、球转球迁移、离位消化转移法等四种。但无论采用这些分离方法中的哪一种，其中都必须有一个阶段是通过物理作用分离动物细胞和介质。然而，因动物细胞十分脆弱，所以对物理分离作用产生的剪切力十分敏感，但是剪切力不够又不能实现分离的效果，如何能达成这两者的平衡，一直是业界渴求解决的难题。另一方面，随着生产过程分析技术(PAT)的普及和GMP标准要求的逐渐提高，对生产用设备的在线控制和智能自动化要求越来越高，但现有的酶反应设备均难以满足这些实际需求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于解除动物细胞贴附的酶反应器及智能酶反应工作站。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：一种用于解除动物细胞贴附的酶反应器，包括密闭罐体、截留组件及搅拌组件，所述截留组件包括至少一层筛板或滤网，该至少一层筛板或滤网分布于所述密闭罐体内腔下部，且所述筛板或滤网外周部与所述密封罐体内壁环绕连接，所述搅拌组件包括搅拌轴和固定连接于所述搅拌轴上的搅拌桨，所述搅拌轴与设于所述密闭罐体顶部的轴承座配合，所述搅拌桨分布于所述密闭罐体内腔中，所述搅拌桨采用提升带桨，所述提升带桨的直径与所述密封罐体的内径之比为1.0:1.3～1.0：2.0，所述提升带桨的桨叶倾角为5～25°。在一些实施方案之中，所述搅拌轴的转速为20～200rpm。在一些实施方案之中，所述密闭罐体主要由罐体和与罐体上、下端密封连接的上、下密封盖组成，所述上、下密封盖上还连接有与所述罐体内腔连通的物料输入、输出管道。在一些实施方案之中，所述截留组件包括一层筛板或滤网，所述筛板或滤网的滤孔的孔径由上至下依次减小；或者，所述截留组件主要由两层以上筛板或滤网叠加而成，并且任意一层筛板或滤网的滤孔孔径小于分布于其上方的筛板或滤网的滤孔孔径。在一些实施方案之中，所述酶反应器还包含有温度控制组件、pH控制组件、气压控制组件、在线活细胞传感器监测组件和称重组件；所述温度控制组件包括设于所述罐体内腔反应区的温度传感器，附着于所述罐体外壁的夹套水系统，以及包覆所述夹套水系统的电热毯；所述pH控制组件包含设置于所述罐体内腔反应区的pH传感器以及与所述罐体内腔连通的酸碱液补加管路，所述酸碱液补加管路上分布有泵体；所述气压控制组件包括安装于所述罐体上的呼吸器以及与所述罐体内腔连通的排气管道，所述排气管道设有压力调节阀；所述在线活细胞传感器监测组件包括设于所述罐体内腔反应区的电极，所述电极贴近所述截留组件。在一些较为具体的实施方案之中，所述称重组件设于所述密闭罐体底部的、不能与任何物料相接触的位置处。本专利技术还提供了一种智能酶反应工作站，其包括所述的酶反应器以及中央控制柜，所述中央控制柜包括分别与所述搅拌组件、温度控制组件、pH控制组件、气压控制组件、在线活细胞传感器监测组件和称重组件连接的中央控制单元。在一些实施方案之中，所述的智能酶反应工作站还包括如下组件中的至少一种：快速进出液模块，用于将所述酶反应器中的液体快速导出，同时将所需的液体快速导入所述酶反应器；循环水温控制模块，用以与所述夹套水系统配合而对所述酶生物反应器内的温度进行调控；光谱分析模块，用于对所述酶反应器内的反应情况进行监测；罐压提供模块，用于调控所述酶反应器内的气压；所述快速进出液模块、循环水温控制模块、光谱分析模块、罐压提供模块还均与所述中央控制单元连接。在一些较为具体的实施方案之中，所述的智能酶反应工作站还包括：与所述中央控制单元并行设置的独立监控模块，并且所述独立监控模块还与所述搅拌组件、温度控制组件、pH控制组件、气压控制组件、在线活细胞传感器监测组件、称重组件、快速进出液模块、循环水温控制模块、光谱分析模块，罐压提供模块中的部分组件或全部组件连接。在一些较为具体的实施方案之中，所述中央控制单元包括PLC，所述PLC与触控屏连接。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：1.本专利技术解除动物细胞贴附的智能酶反应工作站可以用于贴壁依赖性动物细胞的种子制备和扩大培养，通过在无菌环境中将上述细胞从已经饱和的培养介质(如微载体、多孔载体或纸片载体等)上分离，可以富集后形成新鲜的种子细胞，接种于新的空白培养介质或直接悬浮培养，形成培养规模上的放大，另一方面种子细胞获得了新的生长空间，继续扩增提高细胞总量。2.本专利技术解除动物细胞贴附的智能酶反应工作站可以用于收获贴壁依赖性动物细胞和其中的表达产物，通过在无菌环境中将上述细胞从已经饱和的培养介质(如微载体、多孔载体或纸片载体等)上分离，将细胞和表达产物收集，而培养介质可以重复使用或进行无公害处理。3.本专利技术解除动物细胞贴附的智能酶反应工作站可以用于贴壁依赖性动物细胞培养过程的全体积培养液更换，更换效率可以达到98％以上。附图说明图1a为本专利技术解除动物细胞贴附的智能酶反应工作站的实施例2中中央控制柜的结构示意图；图1b为本专利技术解除动物细胞贴附的智能酶反应工作站的实施例2中酶生物反应器的结构示意图；图1c为本专利技术解除动物细胞贴附的智能酶反应工作站的实施例2中辅助控制模块的结构示意图；图2为本专利技术解除动物细胞贴附的智能酶反应工作站中实施例2的实施流程图；图3为本专利技术解除动物细胞贴附的智能酶反应工作站中实施例3的实施流程图；图4a为PK-15(猪睾丸细胞)细胞与介质(Cytodex-1)脱离前的图片；图4b为本专利技术在应用于脱离PK-15(猪睾丸细胞)细胞与介质(Cytodex-1)后的效果图；附图标记说明：1—玻璃罐体，2—气体分布器，3—搅拌桨，4—标准螺口，5—固定瓶盖，6—标准电极口，7—进气口，8—密封圈，9—磁流体密封，10—伺服电机机架，11—伺服电机23—称重模块，24—中央控制模块，25—循环控温模块，26—人机操作界面，27—罐压提供模块，28—快速进出液模块。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于解除动物细胞贴附的酶反应器，包括密闭罐体、截留组件及搅拌组件，所述截留组件包括至少一层筛板或滤网，该至少一层筛板或滤网分布于所述密闭罐体内腔下部，且所述筛板或滤网外周部与所述密封罐体内壁环绕连接，所述搅拌组件包括搅拌轴和固定连接于所述搅拌轴上的搅拌桨，所述搅拌轴与设于所述密闭罐体顶部的轴承座配合，所述搅拌桨分布于所述密闭罐体内腔中，其特征在于：所述搅拌桨采用提升带桨，所述提升带桨的直径与所述密封罐体的内径之比为1.0:1.3～1.0：2.0，所述提升带桨的桨叶倾角为5～25°。

【技术特征摘要】
2015.10.27 CN 20151070375901.一种用于解除动物细胞贴附的酶反应器，包括密闭罐体、截留组件及搅拌组件，所述截留组件包括至少一层筛板或滤网，该至少一层筛板或滤网分布于所述密闭罐体内腔下部，且所述筛板或滤网外周部与所述密封罐体内壁环绕连接，所述搅拌组件包括搅拌轴和固定连接于所述搅拌轴上的搅拌桨，所述搅拌轴与设于所述密闭罐体顶部的轴承座配合，所述搅拌桨分布于所述密闭罐体内腔中，其特征在于：所述搅拌桨采用提升带桨，所述提升带桨的直径与所述密封罐体的内径之比为1.0:1.3～1.0：2.0，所述提升带桨的桨叶倾角为5～25°。2.根据权利要求1所述的酶反应器，其特征在于：在所述酶反应器工作时，所述搅拌轴的转速为20～200rpm。3.根据权利要求1所述的酶反应器，其特征在于：所述密闭罐体主要由罐体和与罐体上、下端密封连接的上、下密封盖组成，所述上、下密封盖上还连接有与所述罐体内腔连通的物料输入、输出管道。4.根据权利要求1所述的酶反应器，其特征在于：所述截留组件包括一层筛板或滤网，所述筛板或滤网的滤孔的孔径由上至下依次减小；或者，所述截留组件主要由两层以上筛板或滤网叠加而成，并且任意一层筛板或滤网的滤孔孔径小于分布于其上方的筛板或滤网的滤孔孔径。5.根据权利要求1所述的酶反应器，其特征在于：所述酶反应器还包含有温度控制组件、pH控制组件、气压控制组件、在线活细胞传感器监测组件和称重组件；所述温度控制组件包括设于所述罐体内腔反应区的温度传感器，附着于所述罐体外壁的夹套水系统，以及包覆所述夹套水系统的电热毯；所述pH控制组件包含设置于所述罐体内腔反应区的pH传...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕小锘，林晨，张大鹤，易小萍，何明哲，甄宝贵，
申请(专利权)人：苏州迪欧益生物科技有限公司，苏州米迪生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32