[发明专利]一种内循环气升式细胞培养装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种细胞培养装置，特别是一种内循环气升式细胞培养装置，它主要适用于农林业组织的细胞培养，尤其适合对剪切力以及对外源气体敏感的以获得重要次生代谢物为目的的药用植物细胞的培养。

背景技术

目前用于植物组织细胞培养的装置很多，植物细胞能合成许多具有重要价值的次级代谢产物，包括药用活性物质。利用生物反应器大规模悬浮培养植物细胞生产植物有用代谢产物在近年来取得了很大发展，反应器的设计和研制方面主要着重于混合效率较高、剪切强度较低的生物反应器的设计和制作。

目前适合植物组织和细胞的反应器主要有通过机械搅拌输入能量的机械搅拌式反应器和利用气体喷射动能的气升式反应器。

机械搅拌式是20世纪七十年代发展起来的，其主要缺点是植物细胞的细胞壁对剪切的耐受力差，搅拌式生物反应器搅拌轴和罐体间的轴封往往容易泄漏造成染菌。

气生式生物反应器依靠大量通气输入动量和能量，以保证反应器内培养液的良好的传热、传质，并保证不出现死角。由于独特的流体力学特性，气升式反应器具有以下特点：热质传递速率高，供气效率高，结构简单，内部无运动部件，通气量高，流化效果极佳，能量耗散均匀。

现有技术中，气生式生物反应器虽具有很多优点，但对于实验室小容积细胞培养也有其缺点；由于其气源都为空压机或气瓶通过压力差泵入反应器中，其中需经过单独的过滤装置以达到灭菌目的；因此，造成设备复杂而昂贵，能耗也高；另外，外接气源通入驱除了细胞液中的二氧化碳和乙烯，对细胞的生长反而有阻碍作用，且植物细胞的摄氧速率较低，过高的溶氧对植物细胞合成次级代谢产物不利。

中国实用新型专利号902258052公开了一种“高粘度发酵气生式生物反应器”，其为一种内环流高粘度发酵气生式生物反应器，可用于微生物发酵及动植物细胞培养；该反应器在实际使用中的结构缺点是：它主要是针对菌丝酵培养，尽管其可适用植物细胞培养，但该反应器内管提升运动过程时仍可伤害敏感的植物细胞。其所需空气来自外部，因此也属外源气升植物细胞培养及其培养装置，且该装置外部气源压力过大，并不适合类似银杏，红豆杉细胞的培养。

中国发明专利申请号031499058公开了一种“带有筛网型导灌筒的气生式植物细胞反应器”，该反应器在实际使用中的结构缺点是：其使用时需用空气过滤器，且其气源来自于外部空压机，属外源气升植物细胞培养及其培养装置；同时，即使其外源空压机所使用的不是空气而是来自反应器中的气体，因空压机无法做到无菌状态所以仍需要空气过滤器。

中国发明专利申请号2004100007971公开了一种“周期浸没气生式的植物细胞培养及其培养装置”，它主要适用于需要控制细胞聚集体大小以及需要固定化和悬浮培养的植物细胞，该培养装置在实际使用中的结构缺点是：结构设计复杂，需外接贮气罐，以及空气过滤柱，另外还多处应用了膜式空气过滤器；因此它是一种外源式气升植物细胞培养及其培养装置，不适用于内源气升植物细胞培养。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的使用外部气源造成的设备复杂，且通气后驱除了细胞液中的二氧化碳和乙烯等缺陷，而提供一种结构设计合理、能培养药用植物细胞的内循环气升式细胞培养装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该内循环气升式细胞培养装置包括细胞培养瓶，瓶内设置有带孔的空气分散器，其特征在于：

所述的细胞培养瓶上还开有培养瓶抽气孔，培养瓶进气孔；所述的空气分散器和培养瓶进气孔均位于瓶体的中下部，培养瓶抽气孔位于瓶体的中上部。

所述空气分散器的下表面与培养瓶进气孔相通。

设置有内部气体循环机构，它包括传动固定座，耐磨绳，一对相向安装的活塞体，一对复位弹簧和一对复位弹簧卡；该内部气体循环机构与所述的细胞培养瓶相连。

所述的一对活塞体上分别开有活塞进气孔和活塞出气孔。

所述的复位弹簧与活塞体相接触，复位弹簧卡固定在传动固定座上，该复位弹簧卡的位置与复位弹簧相匹配，所述的耐磨绳与活塞体相连接。

作为优选，本发明所述的活塞体包括玻璃活塞和玻璃活塞座，玻璃活塞位于玻璃活塞座内，并可在玻璃活塞座内移动；所述复位弹簧的一端位于玻璃活塞座内并与玻璃活塞相接触，所述耐磨绳的一端与玻璃活塞相连接。

作为优选，本发明所述的内部气体循环机构上还设置有转动盘、盘绳固环和一对绳固定环；所述的转动盘位于一对活塞体之间，盘绳固环固定在转动盘上，绳固定环固定在传动固定座上，所述的耐磨绳穿过绳固定环和盘绳固环与转动盘相连接。