[发明专利]具有混合器和喷射器的生物反应器

说明书

本申请要求2005年10月26日提交的美国临时专利申请No. 60/730,489和2006年8月30提交的美国临时专利申请No. 60/841,012的优先权，所述申请的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般性涉及用于容纳流体的容器，更具体地，涉及一种包 括混合器和喷射器的生物反应器。

背景技术

通常地，生物反应器包括设计用于为细胞培养物提供最佳生长 条件的无菌容器。为创造这种最佳条件，往往需要在细胞生长期间 混合生物反应器中的细胞培养物。而且，需要将诸如氧气的气体输 送到细胞培养物中，以保持用于细胞代谢的合适条件。通常使用pH 探针和溶解氧探针将参数控制和保持在最佳水平。

通常，混合叶轮将例如处于气泡形式的气体分散到生物反应器 的整个体积中。通过将加压气体经过喷射器或喷射元件引入流体中 可以形成气泡，该喷射器或喷雾元件通常具有将进气分散成微气泡 的小孔或细孔。由于小气泡具有大的表面体积比，因此大幅加快气 体到流体中的扩散。

传统的生物反应器包括由不锈钢或玻璃制成的容器。然而，目 前生物制药的趋势是从这类容器转变到更易用的一次性容器，特别 是柔性塑料袋。灭菌时，一次性袋避免了耗时的清洁和确认，导致 降低的交叉污染风险。还降低存储和运输成本。

共同转让的美国专利No.6,494,613中记载了一种混合袋，其包 括套管和引入套管内的旋转刚性棒。通过外部电动机使引入管或套 管中的刚性棒旋转，以在袋内产生混合作用。然而，仅混合不足以 在生物反应器范畴内操作袋。

因此，确定需要用于生物处理应用中的改进的生物反应器。该 生物反应器易于以昂贵的方式建造，并且可以容易地一次性使用， 以及使用简单。尽管简单，但是所提供的设备会产生前所未有的混 合能力水平，包括能够在无菌条件下混合，同时，通过确保将源自 所提供任意喷射器的气泡充分分散到整个流体中提高溶解气体的 浓度，来促进细胞的生长。

发明内容

本发明的一个方面是一种用于具有流体的生物处理的设备。该设 备包括容器，该容器具有能够容纳流体的内部隔室。可绕旋转轴旋转 的混合器搅动流体，喷射器在流体内产生气泡。还提供驱动装置用于 使喷射器绕旋转轴运动。与喷射器绕旋转轴的运动相结合的由混合器 在流体中产生的混合作用辅助源自喷射器的气泡分散在整个流体中， 以提高溶解气体的浓度。

在一个实施方案中，混合器连接至喷射器。在另一个实施方案中， 驱动装置包括用于使喷射器绕旋转轴旋转的电动机。在又一个实施方 案中，驱动装置使混合器旋转。

在特别优选的替代实施方案中，该容器包括具有在内部隔室中突 出的柔性套管的袋。另外，混合器包括用于插在套管中的混合棒。混 合棒在套管中引起旋转以搅动流体，而不将混合棒暴露于流体。在任 意这些实施方案中，喷射器可以包括伸长的柔性管，用于通过多孔材 料将气体输送到容器中的流体，并且混合器可以包括刚性叶片。

根据本发明的另一方面，公开一种用于接收流体的生物反应器。 该生物反应器包括具有能够接收和容纳流体的内部隔室的容器。该容 器包括突出在内部隔室中并且通过静态密封连接至容器的伸长柔性套 管。设置混合器以插入套管中，该混合器在套管中引起旋转以搅动流 体，而不将混合器暴露于流体，也不会使套管绕纵轴整体旋转。还设 置喷射器用于从供应到容器中的流体的气体形成气泡。由于该布置， 由混合器在流体中产生的混合作用辅助源自喷射器的气泡分散到整个 流体中，以提高溶解气体的浓度。

优选地，通过焊接将喷射器连接至容器以形成静态密封，喷射器 邻近容器的底。最优选地，喷射器连接至柔性套管，并且包括伸长的 柔性管，用于通过多孔材料将气体输送至容器中的流体。该容器还优 选包括与伸长柔性管连通的至少一个接口，该接口可以在内部隔室的 外部。

在一个实施方案中，生物反应器还包括用于搅动流体的第二混合 器。优选地，第二混合器包括邻近容器底的叶轮。为增强所提供的搅 动作用，套管可以携带刚性叶片。此外，容器可以包括柔性袋以促进 可一次性使用性。