[发明专利]抛弃式生物反应器和一次性搅拌系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛弃式生物反应器以及一种一次性搅拌系统。

背景技术

生物反应器包括在发酵、酶促反应、细胞培养中采用的反应器或在组织工程学领域中以及在生物或化学制品、生物药品以及微生物的生产中使用的反应器。这些制品的生产要求包括对诸如生物反应器和搅拌系统等设备的清洗、灭菌和确认的步骤，这些极其严格与苛刻的步骤极大地提高了这些制品的生产成本。因此，为克服这种问题，特别是为了使清洗和验证次数最小化并/或避免污染的风险，研发了无菌且可抛弃式生物反应器和搅拌系统。

然而，目前市售的一次性搅拌系统的缺点是仅适用于一种指定类型的抛弃式生物反应器。因此，给定抛弃式生物反应器的用户通常被迫以相对高的价格而从销售所述给定抛弃式生物反应器的生产商处获得一次性搅拌系统。

于是，确实存在这样的需求，即，提供一种作为对现有生物反应器的替代方案的抛弃式生物反应器以及一种没有前述缺点的一次性搅拌系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种设计简单的抛弃式生物反应器以及一种适用于任何抛弃式生物反应器的可解决前述问题的一次性搅拌系统。

本发明的抛弃式生物反应器和一次性搅拌系统必须具备可在工业及商业规模下使用且安全可靠的优点，并且它们的简单构造必须允许以低成本制造抛弃式生物反应器和廉价的一次性搅拌系统。

根据第一目的，本发明涉及一种包含由聚合物材料制成的柔性袋的抛弃式生物反应器。该生物反应器还包括完全放置于所述袋内的一次性搅拌系统；所述搅拌系统包括驱动装置以及由所述驱动装置通过磁耦合驱动而旋转的至少一个搅拌装置。

换言之，所述搅拌系统的所述驱动装置和所述至少一个搅拌装置完全放置于由聚合物材料制成的柔性袋内。所述聚合物材料优先选自于聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、乙烯和聚乙烯醇的共聚物(EVOH)以及包括双层表面涂层的任何塑料，所述双层包括羟丙基甲基纤维素(HPMC)或聚乙烯醇(PVA)制成的主内层以及位于所述内层上面的生物活性外层。双层涂层构成用于制成袋的塑料和在该袋中待混合的介质(优选地为细胞培养基)之间的阻障，并防止蛋白质(优选地为细胞)附着于塑料。在专利FR 2 862 979 B1中更具体地描述了该双层涂层的性质及用途。

一般来说，术语“抛弃式”可理解为生物反应器在使用前是无菌的，且在使用后被抛弃。“一次性”这种表述必须理解为搅拌系统在使用前是无菌的，并且，只要使用该搅拌系统来混合介质的反应在同样条件(相同反应物、相同量的反应物、相同溶剂...)下发生，则所述搅拌系统被抛弃前可使用多次。

根据本发明的一个优选实施例，所述搅拌系统还包括用于致动由流体供给管或供电(电荷)线构成的驱动装置的装置。

根据本发明的一个特别优选的实施例，所述流体为选自于空气、氮、二氧化碳、氩、双原子氧及它们的任意组合中的气体。优选地使用二氧化碳、双原子氧、氮或空气作为流体。实际上，这些气体中每一种还可用于通过充气器(aerator)对生物反应器中的待混合的介质进行充气，并因此用作使微生物生长的营养成分。

根据本发明的一个特别优选的实施例，所述抛弃式生物反应器还包括穿过袋壁的至少一个管。优选地，所述至少一个管在驱动装置处固定于或连接于搅拌系统。特别优选地，所述至少一个管构成用于致动驱动装置的装置。

根据本发明的优选实施例，所述至少一个搅拌装置包括旋转轴，所述旋转轴具有能被磁化表面、优选地被磁体吸引的至少一个金属表面，并且/或者所述旋转轴具有至少一个磁化表面、优选地具有至少一个磁体。优选地，所述旋转轴基本在其整个表面上包括金属表面或磁化表面，或者与磁化表面交替的金属表面。

根据本发明的另一优选实施例，所述至少一个搅拌装置包括具备轮毂和至少一个桨叶的至少一个旋桨，并且优选地包括两个旋桨。优选地，所述至少一个旋桨包括具有不同的可能形状的几个桨叶。在所述至少一个搅拌装置具有几个旋桨的情况下，每个旋桨可包括不同数目个桨叶，所述桨叶可能有不同的形状。

根据本发明的又一个优选的实施例，所述驱动装置为涡轮机，该涡轮机包括与空心轴一体的叶片，所述至少一个搅拌装置的所述旋转轴放置于所述空心轴的空心内，并且所述空心轴的内壁具有：

-至少一个金属表面，其被所述至少一个搅拌装置的旋转轴的所述磁化表面吸引；和/或

-至少一个磁化表面，其优选地为至少一个磁体，其用于吸引所述至少一个搅拌装置的旋转轴的所述至少一个金属或磁化表面。