[发明专利]一种循环扰流气升式细胞悬浮培养瓶

说明书

本发明公开了一种循环扰流气升式细胞悬浮培养瓶，涉及生物细胞培养技术技术领域。本发明包括瓶体和瓶盖，瓶体的下端设置有输氧管；输氧管位于氧气回流管的正下方；输氧管与氧气回流管相连通；瓶体内部底部中间位置固定设置有主轴；主轴上均匀分布设置有扰流转轮；扰流转轮的外部设置有螺旋通气管；螺旋通气管的底端与输氧管相连通；螺旋通气管的顶端与氧气回流管相连通。本发明通过供氧装置产生氧气，氧气经输氧管、螺旋通气管、氧气回流管再到输氧管，形成氧气供给的内循环，氧气与细胞培养瓶中的液体不断接触溶解，从而提高了培养瓶中的溶氧量；扰流转轮转动使得细胞培养液进行晃动，防止细胞沉淀，使得细胞始终处于悬浮状态。

技术领域

本发明属于生物细胞培养技术领域，特别是涉及一种循环扰流气升式细胞悬浮培养瓶。

背景技术

细胞培养是指在体外模拟体内环境，使之生存、生长、繁殖并维持主要结构和功能的一种方法。细胞培养分为悬浮培养和贴壁培养。植物细胞一般采用悬浮培养，将游离的单细胞或细胞团按照一定的细胞密度悬浮在液体培养基中，用摇床或转床进行培养。

细胞培养瓶可在有限的人力、物力、空间的条件下，获得大量的实验数据。此外，摇瓶实验结果提供了细胞基本的生长信息和培养工艺参数，为大规模细胞培养提供技术参考。因此，细胞培养瓶被广泛应用于实验室研究和工业化生产。然而传统的细胞培养瓶仍存在以下问题：

(1)细胞的生长、发育、分裂、繁殖等生命活动均需消耗大量的氧气，参与三羧酸循环过程。传统的培养瓶瓶颈小且瓶底深且大，严重阻挡了气体的流通。培养瓶在摇床上沿培养瓶中心轴线作旋转运动，流体形态呈层流状态，不利于混合和氧传递。目前，研究者们常采用降低装液系数、提高转速的方法提高氧传质系数。然而，若装液系数过低，随着培养过程的进行，培养瓶内的水分大量蒸发，导致培养基的渗透压升高，抑制细胞生长。较高的摇床转速产生高剪切力，引起细胞破损或溶解死亡；此外，长时间极限转速运转会大大缩短摇床的寿命。

(2)为了解细胞的生长代谢状态，需不定时取样测定细胞生长参数，观察细胞形态。传统的培养瓶取样是在超净工作台通过无菌操作技术完成的。整个过程需耗费大量的时间、人力和物力。此外，取样过程需打开瓶帽和通气包装纸，并且需引入枪头、移液管等取样装置，增加了染菌风险。

(3)为维持细胞高生长速率和高细胞活力，需补充大量的营养物质。传统的培养瓶无补料添加装置，营养供给不足导致后期细胞生长缓慢，甚至趋向于裂解死亡，最终影响细胞密度和产物表达量。

因此，有必要在满足细胞生长需求，特别是在满足溶氧需求的前提下，设计一种可快速取样、补料、转移的高效细胞培养瓶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环扰流气升式细胞悬浮培养瓶，通过设置输氧管、氧气回流管、扰流转轮、螺旋通气管，解决了现有的细胞培养瓶氧气供给不便；摇床转速容易导致细胞死亡；以及取样、补养不方便的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种循环扰流气升式细胞悬浮培养瓶，包括瓶体和瓶盖；所述瓶体为圆台形；所述瓶体的瓶口与瓶盖相匹配；所述瓶体外侧面上部设置有氧气回流管、排气管和排液管；所述氧气回流管与排液管关于瓶体中心轴线对称设置；所述排气管设置于瓶体前端；所述排气管为鹅颈状；所述瓶体的下端设置有输氧管；所述输氧管为“S”状；所述输氧管与氧气回流管位于同一侧；所述输氧管位于氧气回流管的正下方；所述输氧管与氧气回流管相连通；所述输氧管的一端与供氧装置的顶部相连接；所述输氧管的另一端伸入瓶体内；所述瓶体内部底部中间位置固定设置有主轴；所述主轴上均匀分布设置有扰流转轮；所述扰流转轮的外部设置有螺旋通气管；所述螺旋通气管的管壁均匀开设有第一通气孔；所述螺旋通气管的底端与输氧管相连通；所述螺旋通气管的顶端与氧气回流管相连通；所述输氧管上设置有第一控制阀；所述第一控制阀设置于输氧管上远离瓶体的一端；所述氧气回流管上设置有第二控制阀；所述排液管上设置有第三控制阀；所述瓶盖上设置有取样口和补料口。