[实用新型]新型超滤膜细胞培养器

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物医学实验和生物制药中细胞培养装置领域，具体为一种新型超滤膜细胞培养器。

背景技术

以活体细胞经体外培养或接种于动物体内进行培养获得细胞分泌或产生的抗体和多肽等大分子生物活性物质，是生物医学实验和生物制药领域的一项重要工作。而探索新的细胞培养方法，研究和开发新的细胞培养装置以提高目标培养物质的浓度和纯度、减少所需时间和成本一直是生物和制药行业的重要研究课题。

现有的细胞培养方法分为两类，即体内培养和体外培养。体内培养是将细胞接种于动物腹腔等部位，利用动物本身的体液系统向目标细胞提供营养。其优点为细胞培养过程操作简单，成本较低，细胞分泌或产生的抗体和多肽等大分子生物活性物质浓度极高，但其重大缺陷为所获抗体物质难以纯化，所以该方法现已较少应用。

细胞体外培养方法为利用以玻璃或塑料高分子材料制成的细胞培养皿、板和瓶作为容器，将细胞接种于注有培养液的上述容器中进行培养。细胞在不断的分裂繁殖过程中可分泌和产生抗体和多肽等目标物质；经过数天培养直至细胞死亡后，以离心的方式得到含有抗体和多肽等目标物质的上清液，再通过盐析沉淀→透析→离心→层析纯化→再次浓缩→透析等复杂步骤得到高浓度的纯化目标物。虽然相对细胞体外培养来说，所获抗体物质浓度极低(一般为0.1～10微克/ml级)，需经极其复杂的浓缩、透析、离心、层析等步骤才能得到高浓度的纯化目标物，整个培养、收获、纯化和浓缩过程费时且成本高昂，但是其细胞培养过程操作简单，细胞分泌或产生的抗体和多肽等大分子生物活性物质易于纯化，所以现在广泛应用。

中空纤维培养系统为90年代中期发展的细胞培养装置。该系统原理为利用中空纤维将细胞培养环境分隔为细胞生长/高浓度目标培养物和培养液两个界面。细胞在细胞生长界面内分裂繁殖并分泌抗体和多肽等目标物质，培养液界面内细胞培养液中的营养物质可通过中空纤维表面的微孔扩散至细胞生长界面而细胞生长界面内的细胞和抗体和多肽等目标物质由于分子量较大无法进入细胞生长界面。其结果为在细胞生长界面内的培养液含有高浓度的抗体和多肽等目标物质。由于两个界面均有密封的出口可供收获细胞和目标物质及更换新鲜培养液，该系统可以连续使用。但由于该装置设计复杂，在操作过程中极易引起污染，故十几年来无法普遍推广应用。

作为体外培养的大多数细胞只有在“贴壁”条件下，即细胞需贴附在容器表面方能正常分裂生长和分泌产生抗体和多肽等生物活性物质。因此，要求用于生产细胞培养皿、板和瓶的塑料高分子材料表面具有亲水性。而常规生产的塑料高分子材料表面为疏水特性，无法直接用于制作细胞培养容器。在我国，由于高分子材料表面改性技术研究、处理设备开发的落后，细胞培养容器和装置产品的开发和生产基本处于空白状态，产品完全依赖进口，或采用落后的非一次性玻璃容器。非一次性玻璃容器虽然价格低廉，但由于其细胞贴壁性能差、洗涤困难和易交叉污染的缺陷，在国外早已被淘汰。

由于受到关键技术瓶颈的限制，几十年来，细胞培养装置一直使用功能单一的传统塑料容器。培养结束后目标培养物质(如单克隆抗体和多肽)浓度极低，且后续浓缩、纯化步骤十分复杂、费时及成本高昂。因此，探索新的细胞培养方法，研究和开发新的细胞培养装置以提高目标培养物质的浓度、产量和纯度，减少细胞培养及其后续目标培养物质的收获、提纯和浓缩所需的时间和成本一直是生物和制药行业的重要研究课题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上所述细胞培养装置存在的不足，提供一种操作简单、不易被污染、细胞贴壁特性好、可提供细胞生长和分泌生物活性物质的最适宜模拟条件和环境、抗体收获量大的新型超滤膜细胞培养器。

本实用新型是这样实现的：新型超滤膜细胞培养器，包括瓶体，所述的瓶体内部设置有具有分子截留作用的超滤膜，超滤膜将瓶体内部分为细胞生长功能区和细胞培养液功能区。

所述的细胞生长功能区内可以设置有若干层用于供细胞贴壁生长的细胞贴壁生长层板，以增加细胞贴壁的表面积和贴壁率。

所述的瓶体上设置有各自独立的培养液进出口和细胞及目标培养产物进出口和培养产物通道，细胞及目标培养产物进出口供在细胞培养过程中部分收获细胞产生的生物活性物质；培养液进出口供更换细胞培养液，以不断补充细胞分裂成长所需的营养物质；此一独特的设计使得该装置成为连续培养系统，提高了细胞存活和生长周期。

所述的培养液进出口和细胞及目标培养产物进出口配有相同大小的瓶盖，培养液进出口的瓶盖为设置有聚四佛乙烯透气膜的透气盖，以利在无污染状态下的空气对流。