[发明专利]用于生长支撑在液体表面上的生物材料的生物反应器

说明书

本申请是申请日为2004年5月25日、申请号为200480018305.X (国际申请号：PCT/US2004/016437)、发明名称为“用于生长支撑在 液体表面上的生物材料的生物反应器”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及利用生物反应器来保持培养基以及促进生物材料的生 长，并且尤其涉及用于生长需要光源的生物材料(比如水生植物)的 透明生物反应器。

背景技术

光生物反应器是允许光合微生物以可控的方式生长的设备。授权 给Forth的美国专利No.5,846,816(“Forth”)公开了一种生物物质生 产装置，其包括横截面为倒三角形的透明腔室10，如Forth中的图1 所示。延伸穿过这个腔室的是第一导管22，第一导管沿着其长度具有 多个穿孔以允许将气体引入腔室中。还有一对连接到热交换介质供应 站的热交换导管26延伸穿过这个腔室。

空气通过导管进入的通道形成了一个区别性的流动模式，其使得 腔室中的液体向上循环通过腔室的中央区域、跨过腔室在盖板16下面 的上部区域、然后沿着腔室侧壁20向下返回到导管，如Forth中的图 3所示。盖板包括有两个孔28，循环气体由此离开腔室。表面上空气 通道和液体循环保证了悬挂在其中的生物能暴露给光并且还防止了生 物(比如藻类)附着于腔室的壁上。

尽管Forth所公开的生物反应器促进了生物的生长，但是对于要 求无菌生长环境的应用来说一般却没有什么用处。孔朝着可能包含空 中杂质的空气开放。这种杂质对于必须达到美国食品及药品管理局对 于避免杂质的严格要求的药物学应用来说特别令人头疼。

另外，Forth所要求的液体的恒定循环妨碍了一些类型生物的生 长。例如，浮萍科的完全不同的水生植物是最好在水面上生长的淡水 植物。这些表面生长的植物通常倾向于相对平静的水面来支持和促进 最佳生长。

因此，有利地是具有一种用于促进植物类生物材料在与杂质隔绝 的相对无菌环境中生长的光生物反应器系统。如果这种系统能够促进 表面生长的水生植物(比如浮萍科植物)的生长，那么更加有利。

发明内容

以上优点通过本发明的生物反应器组件来获得并且还阐述了其它 要求，这种生物反应器组件用于保持培养基并支撑多种植物的生长。 该组件包括有光源和容器，该容器具有允许光穿过其中并且限定出填 充有培养基和生物材料的储存器的透光壁结构。储存器的长轴基本上 水平以允许储存器能被部分地填充培养基并且限制出用于支撑植物和 其它倾向于这种支撑的生物材料的相对较大表面积。该组件还可以包 括有夹具，用于将容器分开的壁结构部分紧固和密封起来，并且包括 紧固到壁部分以维持无菌环境的端盖。作为另一选择，夹具可以限定 出贯穿的开口，其允许各种测量和控制生物反应器功能的设备(比如 气体供应喷嘴、排气喷嘴、气体温度探针、pH探针、取样导管、气 体成分探针以及培养基温度探针)通过。

在一个实施例中，本发明包括一种用于保持培养基并支撑多种植 物生长的组件。该组件包括有至少一个光源和至少一个邻近光源布置 的容器。该容器的壁结构具有透光性以允许来自光源的光穿过并且与 其它部件一起限定出对周围环境封闭的储存器。储存器为限定了长轴 大致在其最长尺寸上延伸的细长形状。在该组件中，容器的朝向使得 储存器的长轴相对于重力基本上处于水平面中。这样，储存器在部分 地填充有培养基时形成了植物支撑于其上的相对较大的培养基表面。

在一个方面，壁结构具有横截面恒定的挤压形状。例如，壁结构 可以具有圆柱形、椭圆形或矩形横截面。管壁结构的优选尺寸范围为 长度介于10至50英尺并且直径介于2至12英寸。在长轴的横截面中， 长轴优选地与基本上水平的平面对齐以进一步最大化培养基表面积。 例如，矩形横截面的两个对角可以定位为比剩余两个对角更靠近基本 上水平的平面。

在另一个方面，可以使用多个容器，其中容器布置为竖直的堆叠 并且每个容器之间间隔开。这个竖直的堆叠可以与电动光源(比如作 为光源的光发射二极管或荧光灯)相结合。通过将灯定位在堆叠的两 侧上并且潜在地定位在容器之间的空间内而将光供应给竖直堆叠。