[发明专利]用于培养肠道菌群的膜透析反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物反应器，特别涉及一种用于培养肠道菌群的膜透析反应器。

背景技术

人体可以看做一个“超有机体(superorganism)”，有自身的真核细胞以及生存于皮肤、肺、消化道以及阴道等与外界相通的器官的细菌、古细菌及真菌，这是长期进化过程中自然选择的结果。人体内生长的微生物数量是自身细胞的10倍，基因数量是人体基因的100倍。仅肠道内就有500-1000种细菌，占粪便总重量的30-50％。人体为这些微生物提供栖息地，菌群能消化宿主不能消化的多糖等物质，为宿主所吸收利用；菌群还可以刺激宿主的免疫功能发育、抵抗病原微生物入侵。

肠道菌群的生长需要提供合适的条件：例如最佳温度、pH值、合适的营养需求，厌氧环境等，使菌群能进行正常的繁殖和新陈代谢。人肠道菌群是已知的种群密度最高的生态系统，由于肠道菌群生存环境的特殊性，模拟肠道菌群的生长比较困难。现有的模拟肠道菌群的方法主要有分批培养法(batchculture)和连续培养法(continuous culture)也叫恒化器模型(chemostatmodel)、流加培养法等(fed-batch culture)，分批培养法简便易行、成本低廉，但无法控制PH值、无法进行长期培养；连续培养法和流加培养法能部分模拟菌群的生长环境，但不能模拟宿主对短链脂肪酸(short chain fatty acid，SCFA)及其它细菌代谢产物的吸收，且菌群在其中不易形成菌膜(biofilm)或形成菌膜的面积太小，导致细菌浓度低于肠道内的细菌浓度。

因此，需要一种肠道菌群反应器，可实现菌群的3-D培养，悬浮培养和贴壁培养共存，同时模拟膜菌群和腔菌群，水分及小分子代谢产物的吸收和排出，更接近肠道内的菌群生长情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于培养肠道菌群的膜透析反应器，可实现菌群的3-D培养，悬浮培养和贴壁培养共存，同时模拟膜菌群和腔菌群，水分及小分子代谢产物的吸收和排出，更接近肠道内的菌群生长情况，更类似动物组织的生长结构，增加培养密度，优于传统的培养模式，利用该反应器可进行连续培养及流加培养，稳定性和可控性强，应用范围广，适合短/长期研究。

本发明的用于培养肠道菌群的膜透析反应器，包括容器和中空纤维膜插件；

所述容器分为培养室和温控室两部分，所述培养室设置通气管、出气口、培养基入口和培养液出口管；所述温控室设置控温介质入口和控温介质出口；

所述中空纤维膜插件包括外壳和外壳两端的端盖，还包括设置在外壳内并列设置的两个管板和设置在两个管板之间的中空纤维管，所述外壳、端盖、管板和中空纤维管在外壳内共同构成了互相密封的管程和壳程，所述壳程上设置至少一个培养液扩散孔；管程上设置透析液入口和透析液出口，所述中空纤维膜插件设置在培养室内，透析液入口和透析液出口均设置于培养室外。

进一步，还包括PH值控制器，所述PH值控制器电极设置在培养室内，PH值控制器设置蠕动泵，蠕动泵上的硅胶管与中空纤维膜插件连接；

进一步，所述容器为圆柱形，圆柱形容器的周围和底部设置有相通的夹套形成温控室，所述温控室内设置温控电极；

进一步，所述中空纤维管在外壳内按膜面积与反应体积的比例为6∶1分布；

进一步，所述中空纤维管的截留分子量约1--30kD；

进一步，所述中空纤维管的材料为聚醚砜；

进一步，所述中空纤维管的直径为0.4～1.5mm；

进一步，所述温控室内的控温介质为水；

进一步，所述培养室内加入磁力搅拌子，通过磁力搅拌器搅拌。