[发明专利]生物反应器

说明书

相关申请的交叉参考

本项申请是得益于美国临时申请号码61/183,387(2009年6月2日立案的题为新型生物反应 器)，美国临时申请号码61/216,193(2009年5月14日立案的题为血液培养生物反应器)，美国 临时申请号码61/192,515(2008年9月19日立案，题为新型生物反应器)，和美国临时申请号 码61/132,190(2008年6月16日立案，题为新型反应器)等。每一个申请均以参考文献的形式 出现在整个文章中。

背景技术

氧气对生物有机体来说是十分重要的营养物质。对于细胞来说，许多种类的细胞生存都依赖 其生存环境持续不断地提供氧气。对于动物组织器官来看，血液中缺乏氧气，甚至短期的缺氧， 都可能导致非常灾难性的后果，例如大脑损伤，肺衰竭甚至是死亡。因此，对动物细胞培养来说， 非常必要创造一个富氧的环境；并且对于治疗相关疾病来说，提供一个富氧的血液也是十分必要 的。

发明概述

本申请涉及到细胞培养和血液溶氧的方法和系统。

本发明总体上是发明了一种细胞培养器，包括拥有特殊内壁的能够旋转的容器，该容器定义 为培养室，培养室壁上有进液口能够使细胞培养室和外部液体交换。在某些情况下，细胞培养室 壁表面有一个进口能促进容器气体接触。连接到培养室的制动器可以使容器围绕中心轴转动，以 提高培养室中液体的溶解氧。

为了具体化这一方面，还包括下面一个或多个特征。

这个容器还有个出液口，能使液体在培养室和传感器之间传递信息。这个传感器是用来测量 培养室中液体的环境，比如，可以测定培养室中液体的溶氧和pH水平。

该仪器使用了一个控制系统，它可以接收来自传感器的信号，根据此信号来决定转动的速 度。

外部流动来源包括液体来源和气体来源。在系统中提供了一个阀门，可以选择性地将液体 源和气体源和转动的容器进口连接。液体源包括培养液，气体包括一种或几种气体：空气、氧气、 二氧化碳、及氮气。

该仪器使用了一个罐体来连接容器和驱动器。一个可以移动的平台连接罐体来使容器沿第 二个轴转动。

容器内壁的表面是经过显微结构或纳米结构鉴定过的。

在至少部分封闭的环境中，如孵育器，可以控制温度或控制气体组成的环境中，容器能够 处于健康的状态。

本发明另一个方面的特点在于其使培养液充氧的方法，如使用上面所介绍的细胞培养设备 来实现。该方法包括把培养液引入至少部分含有气体的培养室，在其中培养室被定义为一个有壁 的容器，并且内壁表面可以促使气体与内壁更多的接触。这种方法也包括容器的转动来产生一个 培养液与容器内壁相对的运动，而提高培养液中的溶氧水平。

这个方法的具体表现包括以下一个或多个特征。

在转动的容器中，能够产生出微小的含有氧气分子的气泡。

这个方法同时也包括检测培养液的流动情况，根据检测的流动情况控制转速。

流体的情况包括以下一个或多个：pH水平、溶氧水平、二氧化碳水平和温度。

该发明的第三个特征是培养系统，它拥有一个可以使培养液增加更多溶氧的传氧设备。传 氧设备包括一个容器，它带有一个进口可以接收培养液使其氧化，和一个出液口能输出富氧的培 养液，一个内表面可以促使气体和内表面更多的接触；一个和容器连接的驱动器可以使容器转动 来增加培养液中溶氧水平。培养设备还可以从传氧设备中获得溶过氧的培养液。培养设备包括一 个可以接收生物材料进入培养设备内部的通道；和一个在培养设备内部进行液体交换的进口，它 可以传输溶过氧的培养液更多的与生物材料接触。

具体表现包括以下一个或多个方面的特征。

培养设备所涉及到的生物材料包括细胞和组织。

培养设备包括灌注柱，这是一种适合细胞培养的具有生物相容性的基质。生物相容性基质 包括，比如微载体和酯片载体。其中一些基质是包括聚合纤维的材料，它可以是纺织的也可以是 无纺的。

灌注柱中培养液的流速控制是基于灌注柱子的高度的。培养液进入灌注柱的速度控制是与 其流出灌注柱的速度相等。并且，灌注柱是安装在一个可以调节的支架上来调节灌注柱的高度。

系统还包括一个泵，它是用来推动富氧的培养液进入培养设备。