[发明专利]罐外循环的流化床式细胞反应器及培养动物细胞方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种细胞生物反应器，具体涉及一种用于动物细胞培养的罐外循环的流化 床式细胞反应器及相关培养动物细胞方法。

背景技术：

目前世界生物技术制药产业发展迅猛，并已取得了巨大的成就。通过动物细胞体外培 养表达和生产各类诊断和治疗用单克隆抗体，疫苗，生长因子等生物活性蛋白质具有十分 广泛的市场应用前景。因此，用来大规模高密度培养动物细胞的细胞生物反应器，就成了 生物技术制药产业中最重要的装备。它很大程度上决定了生物技术制药企业的产品成本， 生产规模和产品种类。现有的反应器采用插入罐体内的机械搅拌过程，搅拌装置结构及其 润滑物质经常带来的微生物污染的问题，搅拌润滑带入杂菌的情况发生率高，一旦杂菌污 染，就会造成细胞死亡，或者由于机械搅拌的剪切造成细胞死亡，而且大规模高密度的培 养，往往溶氧水平低，不能满足需要，也是造成密度不高，表达量偏低的重要原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种性能独特，原理创新的罐外循环的无搅拌装置的流化床式细 胞反应器的实现方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

罐外循环的流化床式细胞反应器，其组成包括：反应罐罐体，所述的反应罐罐体底部 连接摇床，所述的反应罐的上部装有外导管，所述的外导管的进口开在所述的反应罐圆锥 部分的内壁上，所述的外导管沿罐体外绕罐体旋下，所述的外导管的出口端的回液口从罐 体底部的中心进入所述的反应罐体内，所述的反应罐罐体上具有带进口管和出口管的罐 盖，所述的反应罐罐体内具有细胞生存区域，所述的细胞生存区域上方具有锥形滤网。

所述的罐外循环的流化床式细胞反应器，所述的反应罐罐体上部为圆台形、下部为圆 柱形、底部为圆锥形，所述的细胞生存区域包括空套管和锥形滤网，所述的空套管通过微 孔板连接所述的反应罐罐体，所述的锥形滤网下端连接微孔板，大孔微载体悬浮在所述的 微孔板和所述的锥形滤网之间。

所述的罐外循环的流化床式细胞反应器，所述的反应罐罐体上部的半锥角α为25° -55°，所述的反应罐体外部具有保温水夹套、所述的反应罐体内侧底部有圆锥形底和回 液口，所述的外导管沿罐体外绕罐体旋下的角度为180度。

所述的罐外循环的流化床式细胞反应器，进气管上端穿过所述的罐盖，所述的进气管 的另一端为出气矩形管并伸到罐内，所述的出气矩形管上具有出气微孔，所述的出气矩形 管安装在外导管的液面之下，所述的反应罐罐盖上装有进液管、出液管、溶氧探头、P H 探头和温度探头，所述的反应罐罐体下部圆柱体与圆锥底面之间通过圆角过渡，所述的圆 锥底面有天圆地方结构连接到外导管末端的回液口。

一种利用罐外循环的流化床式细胞反应器培养动物细胞的方法，

加培养基至反应罐工作容积后，启动摇床，然后加大孔微载体到培养液中后，再将动 物活性细胞接种到大孔微载体中，随着培养基在罐内作圆周振荡运动，开在圆锥内壁上的 外导管进口将上部的培养液导至外导管中；同时培养液在罐体上部，外导管上部空间和外 导管液面下区域中进行溶氧；经过罐底回液口出来的营养液由下向上螺旋上升穿过细胞生 存区域，给活性动物细胞输送营养和氧气；由于摇床的离心力作用下培养液向外并向上运 动穿过锥形滤网进入外导管，因锥形滤网的作用，大孔载体及其上的细胞均被挡在锥形滤 网之下，进入外导管的培养基落回到外导管下端的回液口，重新进入罐内后，再由下向上 做螺旋上升运动，直至再次进入外导管进口，经过反复循环，直到营养被动物细胞汲取完 成；补充氧气和营养，开始下一个循环流。

所述的利用罐外循环的流化床式细胞反应器培养动物细胞的方法，所述的培养液在 外导管的液面之下液体溶氧区域进行溶氧是指在此溶氧区中，由进气管把混合气由罐外输 入，经进气管下部的出气矩形管上的出气微孔，进入外导管液面下部与做圆周震荡的培养 液面，形成气-液相混合的溶氧过程，混合气体溶解混合于培养液中，并随培养液做循环 流动；在振荡回流的作用下，外导管中的培养液向下流动到底部之后，经回液口再次回到 罐体内底部，然后向上呈螺旋上升的轨迹运动，穿过细胞生存区，把营养和溶解氧输送给 细胞。