[发明专利]一种用于生物反应器的摇动平台

说明书

本发明涉及一种用于生物反应器的摇动平台，其包括固定平台(2)和设置于该固定平台(2)的一侧的第一活动平台(1)，其中第一活动平台(1)能相对于固定平台(2)所在的平面成正角或负角上下摇动。在备选的实施方案中，还省略掉所述固定平台(2)，由此将所述第一活动平台(1)和第二活动平台(1’)比邻设置。本发明的摇动平台，能够产生更丰富的浪型，强化氧气传质，并有利于细胞在反应器内的均匀分布，可大大提高细胞培养效率。

技术领域

本发明属于生化设备领域，更具体地，本发明涉及用于生物反应器的摇动平台。

技术背景

生物反应器中的一大类是细胞培养反应器，用于培养动物细胞和植物细胞。这些细胞在生长的过程中，需要向液相培养介质中供应足量的氧气，故需要设法加快氧气的气液传质。传统方法是使用搅拌桨搅拌培养介质，或者向培养介质中鼓入氧气气泡，以增大气液接触面积，加速氧气从培养介质上方的气相到液相培养介质中的扩散。但机械搅拌或这鼓泡法在液体培养介质中产生较高的剪切力，导致细胞损伤。为此，上个世纪90年代以来，逐步开发了波浪式生物反应器，其将细胞和培养介质置于无菌的一次性塑料培养袋中，并放在特殊设计的摇动平台上。平台的摇动使得培养介质产生波浪，通过波浪代替搅拌和鼓泡来实现气液之间的表面更新，既强化氧气传质，又避免了搅拌浆叶端和鼓泡对细胞的伤害，提供温和低剪切力同时相对较高的溶氧的细胞培养微环境，有利于改善细胞状态、提高细胞密度和产量。

一种代表性的波浪式生物反应器是美国GE Healthcare Wave Products Group公司的波浪生物反应器,其包括“跷跷板式”摇动平台和置于该摇动平台上的细胞培养袋,通过该摇动平台的跷跷板式上下摇动，在培养液中产生波浪，但此“跷跷板式”摇动平台作为一个整体围绕中间支承点上下摇动，平台上反应器内液体培养物形成的波浪形态及混合状态只能通过调节平台上下运动的角度来调节，液体培养物波浪形态及混合状态可调节性较少，不能形成回头浪而充分混合，液体中固体培养物与液体之间传氧、传热等不很充分，波浪形态和混合状态调整可选择性较少。

另一种改进的波浪式生物反应器见以下文献：Two new disposable bioreactorsfor plant cell culture:the wave and undertow bioreactor and the slug bubblebioreactor,Terrier,et al.,Biotehnology and Bioengineering,2006,vol.96,No.5,914-923，将该论文全文并入本文供参考。该论文描述了将柔性塑料生物培养袋置于“仰卧起坐式”摇动平台上，本发明的图1展示了该摇动平台的结构。该摇动平台有一个水平固定桌和位于该水平固定桌一侧的上升平台，上升平台周期性地从与该水平固定桌同一水平面的起始位置向上升起一定角度并回落至该起始位置。随着上升平台的上升和回落，在柔性塑料生物培养袋内产生波浪，该波浪传递至培养袋的另一端时，产生回头浪，反向传递，由此强化气液表面的更新。该“仰卧起坐式”摇动平台比“跷跷板式”摇动平台具有更丰富的浪型调整能力。

但发明人在实践中发现，该“仰卧起坐式”摇动平台也存在一些缺点：其波浪和回头浪，更多地发生在液体深度的中上层，例如在液体深度的上1/3至上1/2之间，而液体中下层，则较少受到波浪和回头浪的影响。因此，大一些的细胞团簇，易于沉积在液体的中下层，尤其是在柔性塑料生物培养袋的中间位置处的中下层，由于起始波浪和回头浪都对此位置影响薄弱，故有大量的细胞团簇沉积于此，如本发明的附图1中的团簇细胞相对沉积区5所示。其中“相对沉积”并非指细胞团簇静止于此处不动，而是细胞团簇并没有遍及整个培养袋而运动，仅仅是在该相对沉积区内来回随波摆动，且深度方向上翻滚更新作用变弱。因此，细胞团簇并没有充分分散于培养介质中，其而这显然降低了细胞对溶解氧和培养介质的利用率。

本发明的目的是要解决上述细胞团簇沉积的问题，同时，本发明还希望能提供具有更强造浪能力和浪型更丰富可调的摇动平台。

发明内容