[发明专利]具有集成的排放功能的液体过滤系统

说明书

本发明的液体过滤系统包括：生物反应器；过滤器，其配置成过滤从其通过的液体；灌注泵，其配置成在所述生物反应器与所述过滤器之间移动液体；液体线路，其提供所述生物反应器、所述灌注泵和所述过滤器之间的流体连通；以及排放出口，其设置在所述液体线路上，所述排放出口配置成提供在所述灌注泵的动作下从系统中选择性地移出液体的方式。利用本发明的液体过滤系统，过滤和排出功能可以在单个泵的动作下进行，由此显著降低了所需组件的复杂性和成本。

发明领域

本发明涉及用于过滤液体的液体过滤系统，所述液体例如是容纳于生物反应器内的细胞培养物。

发明背景

用于过滤液体的系统在本领域中是众所周知的，其中它们采用具有分离，浓缩或去除液体、混合物或悬浮液的组成元素的典型功能的许多不同形式。此类系统应用于生物技术和制药工业中以提取某些生物产物，例如在生物反应器内使用细胞培养物产生的蛋白质。

在传统的分批进料生物反应器系统中，细胞分批培养，由此细胞接种至新鲜培养基中，并且细胞迅速进入生长期，在此生长期期间它们消耗培养基营养物质并且除了所分泌的目的蛋白质之外，废物积累于培养物中。在一段时间之后，细胞过渡至稳定期，随后由于细胞培养物耗尽进入衰退期。在运行结束时，将蛋白质作为一个批次从细胞培养物钟分离。此类系统的问题，尤其是在通常具有较低生产率的动物细胞培养物的情况下，在于可以实现的目的生物产物的有限的产率。

灌注生物反应器是已知的可替代系统，其中细胞保持在培养物中同时补充培养基，从而使得在较长的时间段内维持高的细胞浓度，提供较高产率的所需生物产物。为了维持稳定的细胞培养条件，需要过滤以用于细胞培养基的某些成分的净化、选择性去除和浓缩，使得可以用新鲜培养基补充细胞培养物并且可以去除用过的培养基。

灌注生物反应器中采用的典型过滤系统利用泵，其通过过滤器将细胞培养物从生物反应器中移出，其中包括废物或目标产物的滤液从系统中移出，并且包括活细胞的滞留物返回至生物反应器。然后可以通过单独的系统补充培养基营养物以将细胞培养物维持在稳定的平衡状态。此类现有技术装置通常采用切向流过滤，其中大部分进料流切向地穿过过滤器的表面。这种系统提供了一种温和的过滤方法，该方法不会使脆弱的动物细胞受到可能损害细胞的很大的力。此外，液体穿过过滤器的切向流动确保过滤器中的可能导致堵塞的沉积物在过滤过程中被冲走，增加了过滤系统可持续运行的时间长度。此类系统可以布置成使得液体的流动在围绕回路的一个方向上，从生物反应器循环通过过滤器并返回至生物反应器(其将称为通用术语“切向流过滤”或TFF)。或者可以使用这样的布置，其中仅使用生物反应器与过滤器之间的单一连接并且流动方向交替，使得液体从生物反应器行进至过滤器并沿着相同的线路返回到生物反应器(称为“交替切向流过滤”或ATF)。

在此类灌注系统中，一旦在生物反应器容器中实现了所需的细胞密度，可能希望防止其上升更高。为了提供这种功能，现有技术的系统通常采用通过周期性地或以限定的流速将细胞培养物排放出系统来降低细胞密度的方式。可以基于生长速率来选择流速以将细胞密度限制为期望值。通常使用汲取管实现排放，通过所述汲取管，在单独的泵(例如仅用于此目的的蠕动泵)的动作下将细胞培养物从生物反应器中移出。

这种已知的排放泵布置有几个缺点。尤其是增加第二泵以提供排放功能增加了系统的成本和复杂性。除了通常的过滤过程之外，它还增加了所需的手动控制程度或控制排放功能所需的自动化的水平和复杂性。此外，这种布置需要生物反应器中的额外的端口，其增加了细胞培养物的污染风险并增加了在使用之间必须消毒的组件的数量。

因此，对于提供选择性地移出细胞培养物的方式以保持所需的细胞密度的便宜且易于实施的灌注过滤系统存在需求。进一步希望该系统降低现有技术系统中存在的污染的可能性，并降低自动化的复杂性和/或所需的人工干预程度。还希望提供一种简单的排放系统，该系统可以集成在自动化系统中，并且可以在ATF和TFF两种操作模式下使用，而几乎不需要或不需要对系统进行调整。

发明内容