一种细胞培养设备、细胞培养方法与流程

1.本发明涉及生物技术领域，特别涉及一种细胞培养设备、细胞培养方法。


背景技术：

2.灌流培养作为目前哺乳动物细胞培养的重要工艺之一,不仅可以通过不断排出细胞代谢副产物提供有利于细胞培养的稳定环境,以解决蛋白质量不稳定或者表达量偏低等问题,还可以通过提高单位体积产率来优化产能利用率并提高生产效率，但现有培养技术下所获得的培养上清中杂质水平较高，导致下游层析纯化难度加大，层析纯化工作量增大。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提供一种细胞培养设备、细胞培养方法，所采用的技术方案如下：
4.本发明所提供的细胞培养设备包括第一容器、生物反应器、细胞截流装置、第二容器和蛋白截流装置，所述第一容器用于储存培养基；所述生物反应器与所述第一容器连通；所述细胞截流装置的入口与所述生物反应器连通；所述第二容器用于储存收获液，所述第二容器的第一入口与所述细胞截流装置的第一出口连通；所述蛋白截流装置的入口与所述第二容器的出口连通，所述蛋白截流装置的第一出口与所述第二容器的第二入口连通，所述蛋白截流装置的第一出口用于向所述第二容器排出处理后的细胞上清液，所述蛋白截流装置的第二出口用于排出滤出液。
5.本发明的某些实施例中，所述蛋白截流装置的第二出口处设置有输送泵。
6.本发明的某些实施例中，细胞培养设备包括第三容器，所述第三容器用于储存滤出液，所述第三容器与所述蛋白截流装置的第二出口连通。
7.本发明的某些实施例中，所述第二容器的第一入口设置有输送泵，所述蛋白截流装置的入口设置有输送泵。
8.本发明的某些实施例中，所述蛋白截流装置包括蛋白截流中空纤维柱或超滤膜包。
9.本发明的某些实施例中，所述蛋白截流装置包括多个并联设置的蛋白截流中空纤维柱或多个并联设置的超滤膜包。
10.本发明的某些实施例中，所述蛋白截流装置上第一出口与所述第二容器连通的管路上设置有压力计，所述压力计监测跨膜压力。
11.本发明的某些实施例中，所述细胞截流装置的第二出口设置有隔膜泵。
12.本发明的某些实施例中，所述细胞截流装置的第二出口与所述生物反应器连通；所述细胞截流装置的入口处设置有输送泵。
13.本发明的某些实施例中，细胞培养设备包括超声截流装置，所述超声截流装置的入口与所述生物反应器连通，所述超声截流装置的第一出口与所述细胞截流装置的入口连通，所述超声截流装置的第二出口与所述生物反应器连通。
14.本发明所提供的细胞培养方法中，采用如前所述的细胞培养设备，蛋白截流装置将第二容器中的细胞上清液处理后回流至第二容器中，来自蛋白截流装置和细胞截流装置的细胞上清液在第二容器中混合。
15.本发明的某些实施例中，控制第二容器第一入口的流量和所述蛋白截流装置的第二出口的流量一致。
16.本发明的实施例至少具有以下有益效果：在细胞培养设备的后端设置蛋白截流装置，实时在线进行细胞上清液的浓缩，可以延长下游收养周期，减轻下游纯化的压力，使下游纯化生产准备更加灵活充分，去除一部分分子量较小的杂质蛋白，减轻下游纯化杂质的工作量。本发明可广泛应用于生物技术领域。
附图说明
17.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1为细胞培养设备实施例一的结构示意图；
19.图2为细胞培养设备实施例二的结构示意图；
20.图3为细胞培养设备实施例三的结构示意图。
具体实施方式
21.下面结合图1至图3详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“中部”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。限定有“第一”、“第二”的特征是用于区分特征名称，而非具有特殊含义，此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.实施例一
25.本发明涉及一种细胞培养设备，细胞培养设备包括第一容器101和生物反应器102，生物反应器102中设置有搅拌器，生物反应器102与第一容器101连通，第一容器101用于储存培养基，结合附图，第一容器101与生物反应器102之间的管道上设置有输送泵，以从
第一容器101中向生物反应器102中补液。
26.细胞培养设备包括细胞截流装置103和第二容器104，第二容器104用于储存收获液，细胞截流装置103的入口与生物反应器102连通，第二容器104的第一入口与细胞截流装置103的第一出口连通，第二容器104的第一入口设置有输送泵，输送泵将细胞截流装置103处理所得的细胞上清液输送至第二容器104。具体地，细胞截流装置103包括细胞截流中空纤维柱。
27.结合附图，细胞截流装置103的第二出口设置有隔膜泵108，可以理解的是，细胞液从生物反应器102进入细胞截流装置103时，隔膜泵108提供动力。
28.细胞培养设备包括蛋白截流装置105，蛋白截流装置105用于分离细胞上清液中分子量较小的杂质蛋白，蛋白截流装置105的入口与第二容器104的出口连通，蛋白截流装置105的入口设置有输送泵，输送泵为第二容器104中的细胞上清液进入蛋白截流装置105提供动力。
29.结合附图，蛋白截流装置105的第一出口与第二容器104的第二入口连通，蛋白截流装置105的第一出口用于向第二容器104排出处理后的细胞上清液，蛋白截流装置105的第二出口用于排出滤出液。可以理解的是，滤出液含有分子量较小的杂质蛋白，蛋白截流装置105的第一出口所排出这部分细胞上清液去除了部分分子量较小的杂质蛋白，为纯化后的细胞上清液，回流至第二容器104中。
30.进一步地，细胞培养设备包括第三容器106，第三容器106用于储存滤出液，第三容器106与蛋白截流装置105的第二出口连通。结合附图，蛋白截流装置105的第二出口处设置有输送泵，以将蛋白截流装置105所分离出的滤出液输送至第三容器106中。当然，可以理解的是，细胞培养设置也可不设计第三容器106，而是采用外接的容器来接收滤出液。
31.可以理解的是，控制细胞截流装置103向第二容器104输送细胞上清液的流量a、蛋白截流装置105第二出口排出滤出液的流量b一致，以使第二容器104中的细胞上清液体积维持稳定，随着蛋白截流装置105的不断循环纯化，可使第二容器104中细胞上清液的目的蛋白浓度逐渐提高。
32.具体地，通过控制第二容器104第一入口处输送泵的功率来控制流量a，通过控制蛋白截流装置105第二出口处输送泵的功率来控制流量b。一些示例中，通过两处的输送泵控制流量a和流量b相等。
33.可以理解的是，在细胞培养设备后端增加可实现截流的蛋白截流装置105，实时在线进行收获细胞上清液的浓缩，并将滤出液排出。增加蛋白截流装置105以将灌流培养过程中连续收获的细胞上清液进行连续浓缩，可以延长下游收样周期，使下游纯化生产准备可以更加灵活充分，减轻下游纯化的压力，并且可以去除一部分分子量较小的杂质蛋白，降低下游纯化杂质的工作量。
34.蛋白截流装置105包括蛋白截流中空纤维柱或超滤膜包，用于纯化细胞上清液。一些示例中，蛋白截流中空纤维柱或超滤膜包设置为一个。一些示例中，考虑到蛋白截流中空纤维柱或超滤膜包若出现堵塞或损坏，为不影响蛋白截流装置105的工作，蛋白截流装置105包括多个并联设置的蛋白截流中空纤维柱或多个并联设置的超滤膜包，各蛋白截流中空纤维柱或超滤膜包依次使用。结合附图，蛋白截流装置105上与第二容器104连通的管路上设置有压力计107，压力计107与细胞培养设备的控制模组通信连接，压力计107用于监测
跨膜压力，压力计107设置在蛋白截流装置105的第一出口的管道上。
35.一些示例中，蛋白截流装置105包括多个蛋白截流中空纤维柱，各蛋白截流中空纤维柱依次使用，当压力计107测试跨膜压高于工艺设定值，蛋白截流装置105中自动切换下一个蛋白截流中空纤维柱，已使用过的蛋白截流中空纤维柱进入清洗程序，以便循环重复使用。具体地，各蛋白截流中空纤维柱的入口设置有电动阀，细胞培养设备的控制模组根据压力计107的信号控制电动阀的启闭，以使各蛋白截流中空纤维柱依次切换启闭。
36.一些示例中，蛋白截流装置105包括多个超滤膜包，各超滤膜包依次使用，当压力计107测试跨膜压高于工艺设定值，蛋白截流装置105中自动切换下一个超滤膜包，已使用过的超滤膜包进入清洗程序，以便循环重复使用。具体地，各超滤膜包的入口设置有电动阀，细胞培养设备的控制模组根据压力计107的信号控制电动阀的启闭，以使各超滤膜包依次切换启闭。
37.实施例二
38.本实施例与实施例一的区别在于，细胞截流装置103的第二出口未设置隔膜泵108，替换设计为细胞截流装置103的第二出口与生物反应器102连通，进一步地，细胞截流装置103的入口处设置有输送泵。
39.实施例三
40.本实施例与实施例一的区别在于，细胞截流装置103的第二出口未设置隔膜泵108，替换设计为细胞截流装置103的第二出口与生物反应器102连通，进一步地，细胞截流装置103的入口处设置有输送泵。
41.结合附图，细胞培养设备包括超声截流装置110，可以理解的是，超声截流装置110通过超声截流的方式聚集细胞，在一定程度上将细胞与上清液分离。具体地，超声截流装置110设置有超声截流控制器112，超声截流装置110的入口与生物反应器102连通，超声截流装置110的第一出口与细胞截流装置103的入口连通，超声截流装置110的第二出口与生物反应器102连通，超声截流装置110的第二出口设置有输送泵。
42.本发明涉及一种细胞培养方法，所采用的细胞培养设备如前各实施例所述。细胞培养方法中，蛋白截流装置105将第二容器104中的细胞上清液处理后回流至第二容器104中，来自蛋白截流装置105和细胞截流装置103的细胞上清液在第二容器104中混合，随着蛋白截流装置105的循环纯化，第二容器104中细胞上清液的浓度逐渐提高。
43.进一步地，控制第二容器104第一入口的流量和蛋白截流装置105第二出口的流量一致，以维持第二容器104中细胞上清液体积稳定。
44.在本说明书的描述中，若出现参考术语“一个实施例”、“一些实例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
45.以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。