适用于细胞灌流培养的灌流管路中弹性气泡截留环的制作方法

1.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细胞灌流培养的灌流管路中弹性气泡截留环。


背景技术：

2.利用生物反应器规模化培养哺乳动物细胞生产疫苗、抗体等生物制品时，为了提高细胞密度、产物产量或实现连续收获，通常采用灌流设备进行灌流培养。灌流设备管路通常通过一条或多条管路与反应器连接，在灌流设备运行时，由反应器中通气产生的气泡会随培养基进入循环系统或细胞截留组件中，往往导致循环系统流体驱动效率降低乃至停止工作，而进入细胞截留组件中的气泡将导致有效截留面积的降低，而排出管路中的气体较为困难。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术中灌流管路中气体较难排出的缺陷，提供一种适用于细胞灌流培养的灌流管路中弹性气泡截留环。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
5.一种适用于细胞灌流培养的灌流管路中弹性气泡截留环，弹性气泡截留环由支撑架与柔性管路组成。支撑架由弹性材料制成，如具有弹性的钢片或塑性片，可快速进行伸展或弯曲成线圈状(也可称为弹簧状或电话线状)。支撑架将柔性管路包裹固定，从而快速实现柔性管路弯曲成线圈状或拉直。当支撑架弯曲成线圈状时，由钢片或弹性片制成的支撑架可持久维持线圈状的结构。柔性管路可以为由硅胶管、c-flex焊接管等具有一定柔性的材质组成的管路。
6.所述灌流设备包括基于切向流过滤原理的tff系统(切向流过滤系统)、基于交替式切向流过滤原理的atf系统以及其他形式的细胞灌流培养系统。
7.将弹性气泡截留环接入到灌流管路中，反应器与灌流管路连接，并形成回路，回路中可以设置一个或多个弹性气泡截留环，灌流管路上还设置有循环系统和细胞截留组件，循环系统由控制器进行控制执行排气程序。
8.细胞截留组件可以为中空纤维柱、单层滤膜或以离心形式等形式实现细胞截留的单元。循环系统为一个或多个蠕动泵、离心泵等组成的循环泵或循环系统。
9.将弹性气泡截留环接入到灌流管路中时可以采用cpc快接头，readymate快接头等)或焊接管(例如c-flex焊接管)焊接。
10.弹性气泡截留环安装于反应器与细胞截留组件之间，并且其中心线与水平面平行。若弹性细胞截留环安装于细胞截留组件上端，其固定位置需高于反应器内液位。
11.排气程序通过对组成循环系统的一个或多个蠕动泵、离心泵等进行周期性或(和)间歇性或(和)交替性的运行，将灌流管路中的气体(气泡)排至反应器中。循环系统可通过控制器控制，控制器内可设定排气程序。在排气前，需将弹性气泡截留环的支撑架伸展，从
而将管路中气体(气泡)排至反应器中。排气后，将弹性气泡截留环的支撑架弯曲成线圈状。当反应器进行深层通气时，灌流设备的循环系统将富含的微小气泡培养基中从反应器中泵入(抽入)灌流管路时，气泡将被截留在弹性气泡截留环中。
12.弹性气泡截留环的截留环数量以及柔性管路内径、长度可根据反应器规模、灌流设备规模进行调整。其柔性管路可以为截面为圆形、方性或不规则几何形状的管路。
13.本实用新型所达到的有益效果是：弹性气泡截留环由支撑架与柔性管路组成，通过将弹性气泡截留环弯曲成线圈状，可实现灌流管路气泡(气体)的截留。在灌流培养初期，通过弹性气泡截留环的伸展并配合液体流动方向的转换，可将管路中的气泡排出到反应器内；随后通过支撑架将弹性气泡截留环弯曲成线圈状，在灌流培养过程中可实现对灌流管路气泡(气体)的截留，防止气泡(气体)进入到中空纤维膜柱或流体驱动单元，从而实现灌流培养的高效稳定运行。
附图说明
14.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
15.图1是弹性气泡截留环在细胞灌流培养的灌流管路中应用的示意图；
16.图2是弹性气泡截留环原理示意图；
17.图3是弹性气泡截留环的示意图；
18.图4是弹性气泡截留环的示意图；
19.图5是排气程序的运行示意图；
20.图6是弹性气泡截留环工作效果示意图。
具体实施方式
21.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
22.实施例
23.如图1所示，一种适用于细胞灌流培养的灌流管路中弹性气泡截留环，包括弹性气泡截留环3；将弹性气泡截留环3通过快接头4接入到灌流管路中，反应器5与灌流管路连接，并形成回路，回路中可以设置一个或多个弹性气泡截留环，灌流管路上还设置有循环系统1和细胞截留组件2，循环系统1由控制器6进行控制。
24.弹性气泡截留环3由弹性支撑架7与柔性管路8组成(图2)。弹性支撑架7由弹性材料制成，如具有弹性的钢片或塑性片，可快速进行伸展(图2中伸展状态)与弯曲成线圈状(图2中弯曲成线圈状)。弹性支撑架7将柔性管路8包裹，从而快速实现柔性管路弯曲成线圈状或拉直。当弹性支撑架7弯曲成线圈状时，由钢片或弹性片制成的弹性支撑架7可持久维持线圈状的结构。
25.如图3所示，支撑架7为横截面呈u型的支架，将柔性管路8包裹固定。如图4所示，为了更好的固定柔性管路8，在支撑架7的两端上错落设置有卡齿71，防止柔性管路8逃出支撑架7。
26.当将弹性气泡截留环3接入灌流管路后，循环管路(弹性气泡截留环3以及循环系
统1)中存在大量空气，首先需要将空气从管路中排出。将弹性气泡截留环3伸展，并将循环系统1安置于低于反应器内液位高度，此时培养基从反应器中流入灌流管路，并充满循环系统左侧管路，启动排气程序。
27.如图5所示排气程序主要包括2个阶段：
28.1)排气程序阶段1：由控制器驱动循环系统逆时针运行，反应器中培养基流经循环系统、细胞截留组件，并流回至反应器中，运行一段时间(约10分钟)后，将管路中大部分气体(气泡)排至反应器中；
29.2)排气程序阶段2：控制器驱动循环系统顺时针运行，灌流管路中流体反向流动，运行1分钟，进一步将细胞截留组件、循环系统及管路中的气体(气泡)排至反应器中；
30.控制器驱动循环系统顺/逆时针交替运行，进一步排空灌流管路中的气泡。
31.如图6所示，待排气程序运行结束后，将弹性气泡截留环弯曲成线圈状。在灌流培养过程中，当循环系统驱动含有气泡的培养基从反应器进入弹性气泡截留环时(阶段1)，气泡在浮力的作用下漂浮在液体表面，在通过弹性气泡截留环时，气泡进入弹性气泡截留环的圆环顶部，由于顶部的死区效应，顶部液体流速降低，气泡不易被液体带出，因此气泡被弹性气泡截留环截留，并富集于弹性气泡截留环的圆环顶部，使得气泡无法进入循环系统或细胞截留组件中(阶段2)。当循环系统反向运作时，循环系统驱动培养基从弹性气泡截留环回流至反应器，并将弹性气泡截留环顶部富集的气泡排至反应器中(阶段3)。
32.在本实施例中弹性气泡截留环的柔性管路选用73#硅胶管，循环系统采用watson marlow 630u蠕动泵，并通过控制器ptffp系统进行控制，细胞截留组件采用2.5平米中空纤维膜柱。将“cpc快接头、弹性气泡截留环、循环系统管路、中空纤维膜柱、弹性气泡截留环、cpc快接头”通过硅胶管依次连接组成灌流管路，并进行辐照灭菌。
33.将柔性管路安装于支撑架中组成弹性气泡截留环并伸展，将弹性气泡截留环低于反应器内液位，从而排除反应器至弹性气泡截留环管路中气体，排气程序可如下设置：
34.逆时针运行10分钟、暂停1分钟、顺时针运行1分钟、暂停5秒、顺时针运行1分钟、暂停5秒、顺时针运行1分钟、暂停5秒、逆时针运行5分钟。待排气程序运行结束后，将弹性气泡截留环弯曲成环状且竖直放置，运行灌流培养程序。
35.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。