[发明专利]用于细胞生物量生产的载体及包含其的细胞培养装置

说明书

本发明提供一种3D多孔生长表面，其包含具有多个网状层的织物，该织物可通过卷曲各网状层而形成柱状固定床，或通过堆栈或充填该多层网状结构物而形成其他形状的固定床。本发明同时提供一种通过维持网状层的孔径及结构的方式来强化细胞生长的方法。本发明还提供一种强化细胞回收率的方法，其使用上述网状层相较于以无纺布或其他多孔材料制成的载体具有较少的障碍物(obstacle)，可强化细胞回收率。本发明还提供一种在收集细胞过程中降低颗粒生成的方法，通过于该多层网状结构的四周进行封边以阻隔纤维或颗粒的释出，并利用网状层上的纱线直径大于细胞的壁尺寸以易于过滤分离。由本发明所提供的生长表面可通过简易地卷曲多个网状层而易于制成固定床，不仅可降低制造成本，同时有利于固定床生物反应器的载体的大量制造。

本申请案主张美国临时专利申请号62/953,575，申请日2019.12.25，名称“一种生物质量量产的细胞培养基质”的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种细胞培养基质领域，特别是一种真核细胞的生物量(Biomass)生产的细胞培养基质。

背景技术

随着生物科技的快速发展，用于原核细胞或真核细胞的细胞培养技术已越来越重要。一般来说，真核细胞生长较慢且易受到剪应力及污染的影响而受损，而大部分的真核细胞具有贴壁性(anchorage-dependent)，其需要贴附生长表面才得以生长。为了培养这些具有贴壁性的真核细胞，因而发展多种具有生长表面的培养载体(carrier)，常用的培养载体包含由葡聚糖基材料(dextran-based material)制成的具有平滑面的培养载体、由聚氨酯(polyurethane)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)制成的多孔基质、以及由聚砜(polysulfone)或醋酸纤维素(cellulose acetate)所制成的具有中空纤维的半透膜(semi-permeable membrane)。然而，从上述培养载体中收集细胞容易受到这些载体因剪切力破坏所释放的碎屑颗粒所污染，尤其是具有多孔结构的载体而言，要将细胞由载体孔隙中回收更是困难。因此，贴壁细胞的细胞工艺放大(scale up)过程缓慢，不仅耗时费力且费用高昂。鉴于此，有必要发展适合的细胞培养载体以解决上述细胞收集的问题。

目前用于贴壁细胞的培养载体主要包含下列两种：微粒(particulate)平滑面载体(无孔或少孔)及多孔载体。平滑面载体因受限于自身的生长表面积，进而限制了贴附及生长于其上的细胞数量。而另一方面，多孔载体则提供了三维腔体(three-dimensionalcavity)以容置细胞，其多孔性也提供了额外的生长面积供细胞贴附，以保护细胞免于受到在曝气、搅拌及进料等细胞培养过程中所造成的剪应力带来的间接影响。然而，从多孔载体中收集细胞并非易事。用于细胞回收(cell recovery)的初代多孔载体为BioNOC II(已注册商标)载体(CESCO Bioengineering Co.,Ltd.)，其是由聚酯无纺布(polyester non-woven fabrics)所制成。从多孔BioNOC II载体收集细胞是由平面水平堆栈的纤维所形成的孔洞经过热压后形成的多层结构来收集。其中，纤维之间的开口都是以朝着相同的方向的形式排列，相较于其他的多孔材料(例如以随机方向分布于基质内的信道孔洞结构)，较易于释放细胞。然而，以BioNOC II载体收集细胞具有以下缺点：1.随机层叠于纤维中的孔洞会形成超过二十层的多重层叠结构，其中的孔洞具有几微米至几百微米不等的孔径尺寸，基于上述超过二十层纤维的物理障碍(physical obstacle)，细胞的释出并无法如在平坦表面那么直接；2.在收集细胞的过程中，纤维也容易同步被释出而造成细胞污染；3.上述被释出的纤维具有与细胞类似的尺寸，因此难以与所收集的细胞分离。这些分离纤维与细胞的过程不仅导致成本提升，同时也造成细胞损失，因此阻碍了BioNOC II载体在细胞生产(cellular production)领域的应用。上述缺点造成应用的限制或增加生产成本，特别是对于将细胞作为生物性产品的生产目标。