專利名稱：細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于微生物、動物和植物細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器。
目前，對于微生物、動物和植物細(xì)胞培養(yǎng)用的生物反應(yīng)器，特別是用于實驗室中的生物反應(yīng)器，主要采用機(jī)械攪拌式結(jié)構(gòu)。反應(yīng)器中的機(jī)械攪拌裝置一般常用平槳單槳或多槳式攪拌器，利用其高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的攪拌剪切力，帶動培養(yǎng)物流動。因其在攪拌混合過程中的剪切力較大，易損壞被培養(yǎng)的細(xì)胞；高速旋轉(zhuǎn)所形成的大氣泡的破碎，也會對敏感細(xì)胞產(chǎn)生損傷作用，既使降低旋轉(zhuǎn)速度也對細(xì)胞的培養(yǎng)效果有影響。另外，機(jī)械傳動裝置的密封泄漏而產(chǎn)生的污染，也是細(xì)胞培養(yǎng)不容忽視的重要影響因素。為解決上述問題，又出現(xiàn)了磁力攪拌生物反應(yīng)器和氣升式生物反應(yīng)器。前者雖可避免密封泄漏污染問題，但仍存在攪拌剪切力大、損傷培養(yǎng)細(xì)胞的弊??；后者克服了機(jī)械攪拌式結(jié)構(gòu)固有的缺陷，其主要適用于對需氧量較大的細(xì)胞培養(yǎng)體系，如對高需氧性微生物細(xì)胞的培養(yǎng)等。然而這種反應(yīng)器仍不適于對一些需氧量并不大、且對氣泡破碎較敏感的動、植物細(xì)胞的培養(yǎng)，上述幾種反應(yīng)器對細(xì)胞的培養(yǎng)均達(dá)不到理想的培養(yǎng)效果。當(dāng)前實驗室對剪切力極敏感的動物細(xì)胞培養(yǎng)，一般采用“轉(zhuǎn)瓶”培養(yǎng)，這種“轉(zhuǎn)瓶”對細(xì)胞培養(yǎng)的反應(yīng)條件很難實現(xiàn)嚴(yán)格控制，更無法用于大規(guī)模的細(xì)胞培養(yǎng)。
本發(fā)明的目的是提供一種性能獨特的細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，它有效克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點，具有環(huán)流混合、顯著減小攪拌剪切力、滲透供氧、提高細(xì)胞培養(yǎng)效果和拓寬應(yīng)用范圍之特點。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的該裝置包括帶有夾套的筒體及組其內(nèi)的攪拌器，其中筒體的導(dǎo)流筒內(nèi)設(shè)置螺旋式攪拌器和微孔膜透氣器，在筒體上部與導(dǎo)流筒頂端相對應(yīng)位置安裝有視鏡。
由于本發(fā)明的導(dǎo)流筒內(nèi)設(shè)置螺旋式攪拌器，培養(yǎng)物混合均勻時的最小轉(zhuǎn)速由現(xiàn)有平槳攪拌器84轉(zhuǎn)/分降至18轉(zhuǎn)/分，所以從根本上避免了單槳或多槳式攪拌器產(chǎn)生的較大攪拌剪切力的破壞作用，利用螺旋推動力的作用，迫使培養(yǎng)物在導(dǎo)流筒內(nèi)向下流動，同時驅(qū)動筒體與導(dǎo)流筒之間環(huán)隙中的培養(yǎng)物自下而上流動，從而在反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)有序循環(huán)流動混合，混合均勻時所需平均剪切速率也由攪拌混合時的14秒-1降為3秒-1，即可達(dá)到細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的目的，細(xì)胞損失極小，有利于細(xì)胞快速生長。另外導(dǎo)流筒內(nèi)采用微孔膜透氣器滲透供氧系統(tǒng)，避免了大氣泡的形成及由此產(chǎn)生的氣泡破碎對敏感性細(xì)胞的損傷作用。因此，采用新型生物反應(yīng)器，既使對剪切力極敏感的動物細(xì)胞培養(yǎng)和大規(guī)模培養(yǎng)，也都非常適用，顯著拓寬其應(yīng)用范圍和提高細(xì)胞培養(yǎng)效果，該裝置極易推廣應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明一種具體結(jié)構(gòu)示意圖。
根據(jù)圖1詳細(xì)說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)。該裝置包括帶有夾套8的筒體9、組裝筒體9導(dǎo)流筒3內(nèi)的螺旋式攪拌器1、微孔膜透氣器2等件。其中頂蓋6上設(shè)置添加口5、排放口4，下部設(shè)置取樣口13的筒體9組裝在支座11上。夾套8內(nèi)裝有恒溫系統(tǒng)控制的循環(huán)水，從入口10進(jìn)入由上出口流出，以調(diào)整控制培養(yǎng)溫度。螺旋式攪拌器1通過傳動裝置12驅(qū)動轉(zhuǎn)動，其組裝導(dǎo)流筒3的下部或上部，可根據(jù)實際使用需要確定，本實施例的螺旋攪拌器1位于導(dǎo)流筒3的下部。一般將微孔膜透氣器2按滲透供氧的需求，置于導(dǎo)流筒3的上部或下部。本實施例的微孔膜透氣器2置于導(dǎo)流筒3的上部。為觀察反應(yīng)器內(nèi)液位和培養(yǎng)物流動情況，在筒體9上部與導(dǎo)流筒3頂端相對應(yīng)位置安裝有視鏡7。為觀察方便還可在筒體頂蓋6上設(shè)置視鏡。
操作時，啟動傳動裝置12帶動螺旋式攪拌器1轉(zhuǎn)動，在其旋轉(zhuǎn)推動力作用下，預(yù)先調(diào)制好的培養(yǎng)物在筒體9的導(dǎo)流筒3內(nèi)向下流動，再從導(dǎo)流筒3底部流出，進(jìn)入筒體9與導(dǎo)流筒3之間的環(huán)隙中向上流動，形成循環(huán)流動混合。其培養(yǎng)物混合均勻時的最小轉(zhuǎn)速可達(dá)18轉(zhuǎn)/分，混合均勻時的平均剪切速率為3秒-1，而現(xiàn)有平槳攪拌生物反應(yīng)器(10L)混合均勻時的最小轉(zhuǎn)速為84轉(zhuǎn)/分，混合均勻時的平均剪切速率為14秒-1，。在同樣反應(yīng)條件下的流動混合效果，該裝置明顯優(yōu)于現(xiàn)有同類產(chǎn)品。如果細(xì)胞需氧，從導(dǎo)流筒3上部的微孔膜透氣器2中滲透出來的無菌氣體，以直徑小于0.1mm的微氣泡進(jìn)入上述環(huán)流混合的培養(yǎng)物中供氧。其供氣量可調(diào)節(jié)，尾氣從排放口4排出。培養(yǎng)物所需的反應(yīng)條件可根據(jù)實際要求，通過反應(yīng)器的各調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制，按常規(guī)處理即可。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的性能比較見下表 注；(1)、以100—200的珍珠巖顆粒模擬細(xì)胞(2)、平均剪切速率按Calderbank Moo—Young給出的經(jīng)驗式平均剪切速率＝10N——N表示攪拌轉(zhuǎn)速。
通過以下實施例對本發(fā)明在同樣反應(yīng)條件下的使用狀況進(jìn)行比較，更加顯示出本發(fā)明的突出實質(zhì)特點和顯著進(jìn)步。
實施例1用本發(fā)明生物反應(yīng)器(40L)培養(yǎng)熱帶假絲酵菌(C.tropicalis)。培養(yǎng)基組成為十三碳正構(gòu)烷烴5％、糖3％、磷酸二氫鉀0.2％、磷酸氫二鈉0.6％、氯化鈉0.1％、尿素0.2％、玉米漿0.1％、硫酸鎂0.2％、V810.01％，把以上組成的培養(yǎng)基30L放入本發(fā)明的生物反應(yīng)器中，在溫度121℃條件下用蒸汽實消10分鐘，然后冷卻降溫至31℃，調(diào)PH到4.5，用恒溫系統(tǒng)控制培養(yǎng)溫度在31±1℃。按初始種量接入3L C.tropcalis種子液(搖瓶)。在溫度31±1℃，PH4.5，進(jìn)氣量20L/min，轉(zhuǎn)速為200rpm的條件下培養(yǎng)48小時，其C.tropcalis的收獲量達(dá)200g/L(干重)。為了比較，用10L平槳攪拌生物反應(yīng)器培養(yǎng)C.tropcalis，其它條件同上，只是轉(zhuǎn)速變?yōu)?00rpm，48小時后，C.tropcalis的收獲量達(dá)到140g/L。現(xiàn)本發(fā)明在較低剪切速率下，有利于C.tropcalis的快速生長。
實施例2雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng)。2F7雜交瘤細(xì)胞，來自分泌抗人小細(xì)胞肺癌單抗(IgG2a型)的鼠鼠雜交瘤細(xì)胞。培養(yǎng)基以DMEF12(1∶1)為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，添加補(bǔ)充因子配制成2F7細(xì)胞無血清培養(yǎng)基。取上述無血清培養(yǎng)基30L放入本發(fā)明的40L生物反應(yīng)器中。按種量為0.7×105/mL，培養(yǎng)條件為PH7.2，溶解氧50％空氣飽和度，溫度37±0.1℃，攪拌轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分，培養(yǎng)96小時，細(xì)胞密度可達(dá)6.0×105/mL。為了比較，用10L平槳攪拌生物反應(yīng)器，按上述條件培養(yǎng)，但轉(zhuǎn)速調(diào)到200轉(zhuǎn)/分(低于此轉(zhuǎn)速，細(xì)胞不能懸浮)，同樣培養(yǎng)96小時，細(xì)胞密度為1.5×105/mL?？梢娂羟辛Υ笮∈怯绊憚游锛?xì)胞增殖的關(guān)鍵因素之一。
權(quán)利要求
1.一種細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包括帶有夾套的筒體及組其內(nèi)的攪拌器，其特征是筒體的導(dǎo)流筒內(nèi)設(shè)置螺旋式攪拌器和微孔膜透氣器，在筒體上部與導(dǎo)流筒頂端相對應(yīng)位置安裝有視鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征是微孔膜透氣器置于導(dǎo)流筒上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征是筒體頂蓋上設(shè)有視鏡。
全文摘要
一種細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包括帶有夾套的筒體及組其內(nèi)的攪拌器，其中筒體的導(dǎo)流筒內(nèi)設(shè)置螺旋式攪拌器和微孔膜透氣器，在筒體上部與導(dǎo)流筒頂端相對應(yīng)位置安裝有視鏡。它有效克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點，具有環(huán)流混合、顯著減小攪拌剪切力、滲透供氧、提高細(xì)胞培養(yǎng)效果和拓寬應(yīng)用范圍之特點。
文檔編號C12M1/04GK1124292SQ9511390
公開日1996年6月12日 申請日期1995年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月7日
發(fā)明者許曉增, 于國祥 申請人:許曉增, 于國祥