[发明专利]一种适用于疫苗及抗体高效生产的动物细胞高密度培养系统

说明书

本发明提供了一种适用于疫苗及抗体高效生产的动物细胞高密度培养系统，循环泵的转速、正反向转动交替时间由控制器控制，循环泵正反向控制，降低柱堵塞的风险，循环泵反向转动时起到膜反冲效果；纤维柱模块内安装液体分布器使得每根纤维内液体流量一致，充分利用膜面积，提高膜载量；控制器设定进液泵与出液泵的转速，控制器读取进液天平和出液天平数据并进行运算后反馈控制进液泵与出液泵，从而维持系统设定的灌流速度。本发明通过循环泵正反向交替转动、“流量自调整”功能、“体积平衡”功能三个核心功能共同确保了减缓中空纤维模块堵塞、反应器内体积平衡、进液/出液速度精确，从而实现稳定的细胞高密度培养。

技术领域

本专利涉及动物细胞灌流培养技术领域，具体涉及了一种适用于疫苗及抗体高效生产的动物细胞高密度培养系统。

背景技术

利用哺乳动物细胞培养生产疫苗、抗体等生物制品时，由于产量往往与细胞密度正相关，在规模化细胞培养时，往往面临着细胞密度低，导致产物产量低。而通过提高细胞密度，是提高产物产量的有效途径。尽管补料批次培养可通过补加浓缩的营养成分促进细胞生长，从而在一定程度提高细胞密度。但随着细胞的生长，乳酸、铵离子等代谢产物的逐渐积累，会抑制细胞的生长。灌流培养通过补加新鲜的培养基提供营养物质，同时去除旧培养基降低代谢副产物，从而获得较高的细胞密度，也进一步提高疫苗、抗体的产量，成为实现细胞高密度培养的主要策略。灌流培养工艺的实现需要借助细胞截留系统，其核心为通过中空纤维对泵出反应器培养基中的细胞进行截留，细胞返回至反应器，而培养基则排放至废液瓶，同时利用一台蠕动泵向反应器中加入等体积的新鲜培养基，维持反应器中培养体积的恒定。

目前的细胞截留系统存在中空纤维柱易堵塞、膜丝内流量不均匀无法充分利用膜面积、无法在线实时监测(反馈)中空纤维膜堵塞等问题，并且由于无法实现进液/出液自动化而导致的进液量与出液量不平衡导致反应器内体积变化、蠕动泵计量不精准导致灌流速度不准确等问题，从而导致细胞灌流工艺的波动，批次间差异较大。

发明内容

哺乳动物细胞培养存在密度低、细胞截留系统的中空纤维柱易堵塞，且需手动控制与调节进液/出液，易导致细胞工艺的波动、膜丝内流量不均匀导致膜面积利用不充分等问题，本申请针对细胞截留系统的中空纤维柱易堵塞的问题设计了一种适用于疫苗及抗体高效生产的动物细胞高密度培养系统。

一种适用于疫苗及抗体高效生产的动物细胞高密度培养系统，包括中空纤维柱模块、循环泵、进液泵、出液泵、储液袋、废液袋、进液天平、出液天平、压力传感器和控制器。所述循环泵、进液泵、出液泵、进液天平、出液天平通过通讯线与控制器相连，控制器对其进行控制与反馈控制。

所述中空纤维柱模块的进口端与出口端分别通过硅胶管与反应器相连，与反应器构成闭合回路，通过循环泵驱动含细胞培养基在中空纤维柱模块与反应器中循环流动。

所述储液袋内为新鲜培养基，通过硅胶管与反应器连接，通过进液泵泵入到反应器中。进液泵转速(流量)取决于细胞培养工艺。所述储液袋放置于进液天平上，进液天平将测量数据传输至控制器，控制器读取数据并计算实际进液速度(流量)、累计进液量。当实际进液速度(流量)与设定进液速度(流量)产生偏差时，通过修正进液泵转速(流量)实现进液量的精准。

所述废液袋放置于出液天平上，废液袋通过硅胶管与中空纤维柱模块的外腔出口相连，通过出液泵将中空纤维模块外腔的废液泵入到废液袋中。出液泵转速(流量)取决于细胞培养工艺，出液天平将测量数据传输至控制器，控制器读取数据并计算实际出液速度(流量)、累计出液量。当实际出液速度(流量)与设定出液速度(流量)产生偏差时，控制器通过修正出液泵转速(流量)实现出液量的精准。

通过控制器控制并修正进液泵与出液泵的转速，从而达到设定所需的灌流速度。从而避免现有技术中采用蠕动泵长期运作、反应器中培养基粘度增加、中空纤维柱堵塞等，导致进液泵与出液泵实际流量与设定值产生偏差，泵入反应器新鲜培养基的体积(质量)与泵出中空纤维柱模块外腔废液的体积(质量)产生差值，从而导致反应器内培养体积产生变化，导致工艺产生较大波动的难题。