專利名稱：細胞培養(yǎng)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種細胞培養(yǎng)裝置，由于培養(yǎng)微生物、細胞和/或組織時，最大的阻礙在于使用的設備和/或裝置體積龐大、昂貴、無法用完即丟、不易滅菌及維持無菌環(huán)境，因而增加了污染的機會；并且在培養(yǎng)微生物、細胞和/或組織時，容易造成微生物、細胞的損傷和/或甚至造成細胞死亡。本發(fā)明是提供一種基本上可用于體外培養(yǎng)任何微生物及細胞以及收集其所生成的任何副產(chǎn)物的技術。更具體而言，本發(fā)明是保護及揭露關于一種新穎的設備和/或裝置以及方法，可有效地增加并收集微生物和細胞所生成的副產(chǎn)物，例如蛋白質。
相反地，培養(yǎng)真核細胞、動物細胞、哺乳動物細胞和/或組織的技術就困難而復雜的多，原因在于此類細胞較微生物細胞來的脆弱，并且其生長所需的養(yǎng)分與氧氣的維持也較為困難而復雜。另外，跟微生物細胞不同的是，動物細胞和/或哺乳動物細胞不能忍受通入空氣或混合性氣體，例如一混合性氣體包含氧氣、氮氣與二氧化碳，所造成的劇烈的擾動和/或剪應力(shearing force)。并且，動物細胞不能直接接觸空氣，多數(shù)動物細胞僅能利用溶解于培養(yǎng)基中的氧氣。比起微生物細胞，動物細胞及哺乳動物細胞更容易被氣體或是于通氣過程中遭受傷害，因此增加其死亡率。應用于大規(guī)模培養(yǎng)的生物反應器通常具備一個內部運轉器，例如攪拌翼(impeller)，使細胞承受非常高的液體剪應力，而造成細胞的傷害或死亡，導致細胞的低存活率及其蛋白質和/或副產(chǎn)品的產(chǎn)量也隨之降低。同樣的，為使細胞均勻懸浮和/或適當接觸空氣，而利用他種機械裝置、激烈的氣體運動或強烈的液體運動的生物反應器也將造成細胞的傷害與妨礙細胞或組織的生長，進一步造成細胞的副產(chǎn)品，例如蛋白質產(chǎn)量的減少。
生物反應器主要的功能在于配合研究需要培養(yǎng)大量細胞以萃取其衍生的微量活性物質，包括但不限于，細胞分泌到培養(yǎng)基中的蛋白質或抗體；生物反應器的另一功能在于大規(guī)模的細胞培養(yǎng)用以大量生產(chǎn)細胞或組織生產(chǎn)的活性蛋白質，以配合商業(yè)上的需求。由于真核細胞、和/或原核細胞、和/或動物細胞、和/或哺乳動物細胞于實驗室大量培養(yǎng)的需要，生物反應器及培養(yǎng)裝置在研究與生產(chǎn)細胞，以制造活性蛋白質、和/或抗體、和/或任何細胞副產(chǎn)品的方面扮演了重要的角色。
許多傳統(tǒng)方法可用來大規(guī)?；蛐∫?guī)模培養(yǎng)細胞。在小規(guī)模培養(yǎng)方面，近年來已發(fā)展出許多培養(yǎng)的容器，例如培養(yǎng)皿即是一例。培養(yǎng)皿基本上包含一可用來盛裝培養(yǎng)基的底盤，以及一可掀開的上蓋。雖然可掀開的上蓋的確方便操作，然而在培養(yǎng)過程中頻繁的掀蓋動作卻也常使細胞遭到微生物的污染。而事實上，如何避免污染是一成功的細胞或組織培養(yǎng)技術所面臨的最大挑戰(zhàn)。
為避免使用培養(yǎng)皿常發(fā)生的污染問題，于是發(fā)展出培養(yǎng)瓶(cultureflasks)。培養(yǎng)瓶基本上含有一個培養(yǎng)室、一管狀開口位于瓶子的一端及一對應的蓋子。此種設計是了減少細胞接觸到灰塵、細菌、酵母菌及其它污染源的機會。關于培養(yǎng)瓶的專利有，例如Carver公司所擁有的美國專利第4,334,028號、Akamine公司所擁有的美國專利第4,851,351號及Degrassi所擁有的美國專利第5,398,837號。
雖然培養(yǎng)瓶較培養(yǎng)皿來得進步，其仍然無法完全解決污染的問題。此外，培養(yǎng)皿與培養(yǎng)瓶均無法提供充足的空氣，并且培養(yǎng)瓶所提供的生長面積并不如培養(yǎng)皿來的充足，因此限制了培養(yǎng)的規(guī)模。
另一種用來培養(yǎng)細胞與組織的技術是滾動式培養(yǎng)瓶(roller bottles)，廣泛利用滾動式培養(yǎng)瓶技術于細胞培養(yǎng)已有數(shù)年，雖然它具有某些培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶所沒有的優(yōu)點，例如提供細胞較大的生長與附著面積，然而還是無法克服所有的缺點，尤其是關于擴大培養(yǎng)規(guī)模方面。總而言之，這些缺點包括，但不限制于，因為頂部空間的氣體(gas headspace)與大量旋轉攪拌所造成的巨大流體剪應力。由于滾動式培養(yǎng)瓶的高剪應力環(huán)境，導致較大的三維結構的組織培養(yǎng)近乎不可能。唯有可以不受剪應力的傷害和/或能維持貼附于滾動式培養(yǎng)瓶內壁的細胞才得以持續(xù)培養(yǎng)一段時間。由此可知，維持長時間于滾動式培養(yǎng)瓶培養(yǎng)一細胞株的困難點在于其高剪應力環(huán)境與污染的可能性。關于滾動式培養(yǎng)瓶的例子包括Mussi公司所擁有的美國專利第5,527,705號及Serkes公司所擁有的美國專利第4,962,033號。
此外，雖然滾動式培養(yǎng)瓶的整體面積大于培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶，然而其所提供給每個細胞附著的面積并不一定大于培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶所提供的面積，特別是在大規(guī)模培養(yǎng)時。
故此，針對提高滾動培養(yǎng)瓶所能提供的生長面積的發(fā)明例如，Serkes公司所擁有的美國專利第5,010,013號是描述一種可增進細胞附著表面積的滾動式培養(yǎng)瓶，其是于滾動式培養(yǎng)瓶的內壁加上一種縐折狀的通道，增加滾動式培養(yǎng)瓶的內表面積以供細胞附著。然而，一般滾動式培養(yǎng)瓶僅提供約850-1700平方公分的面積，故仍需要大量的滾動式培養(yǎng)瓶才足以達到大量生產(chǎn)。而自動化、大量的滾動式培養(yǎng)瓶的培養(yǎng)系統(tǒng)雖然可節(jié)省時間與人力，然而其操作卻相當昂貴及具有限制性。
除了流體剪應力的問題與生長面積的限制之外，獲得與保持充分的氧氣供應也是細胞與組織培養(yǎng)技術的中心問題。正如本技術領域的人士所熟知，原核細胞、真核細胞，包括動物細胞、哺乳動物細胞、昆蟲細胞、酵母菌與霉菌的生長均有一主要的速率限制步驟(rate-limiting step)，即氧質量轉換(oxygenmass transfer)。
除了某些進行發(fā)酵作用的真核微生物，例如酵母菌以外，對于多數(shù)的原核細胞與真核細胞，氧氣的代謝對于細胞的代謝功能是相當重要的，尤其是針對哺乳動物細胞與動物細胞的培養(yǎng)技術，氧氣的供應對于細胞快速分裂的早期階段又特別的重要。當細胞懸浮時，對氧氣的需求量最大，而當細胞聚集或是分化后，氧需求量就會降低。有些哺乳動物細胞與動物細胞為附著依存(anchorage-dependent)，另外有些哺乳動物細胞與動物細胞則可于液體環(huán)境中懸浮生長，即，非附著依存(anchorage independent)，然而所有的細胞均需生長于充分的溶氧環(huán)境中。在細胞培養(yǎng)的后期，不論是附著依存或是非附著依存的細胞，每單位體積的細胞數(shù)量會大量增加，因而再度需要大量的氧質量轉換，以提供足夠氧氣。
基本上，至少對于附著生長的細胞，可以利用機器攪拌以及通入氣體的方式來供應其需求的氧氣，然而，如前所述，攪拌和通氣的動作均會傷害細胞，因而減低其存活率及整體細胞和/或組織培養(yǎng)的的效率與產(chǎn)量。此外，直接通入氣體到細胞及組織培養(yǎng)基中，會導致氣泡產(chǎn)生，同樣不利于細胞存活。
為解決細胞培養(yǎng)時氧氣提供的問題而發(fā)明的裝置，例如Wolf et al.所擁有的美國專利第5,153,131號，是關于一種沒有攪拌翼(blades)的生物反應槽(bioreactor vessel)。此生物反應槽是將空氣由輸氣通道(air inletpassageway)通入，經(jīng)由一支持板元件(support plate member)穿過屏幕(screen)，并通過夾于反應槽外箱(housing)兩側間的-扁盤狀的滲透膜(flatdisk permeable membrane)，利用外箱兩側之間的氧濃度梯度，使氧氣可以擴散，通過滲透膜而到達培養(yǎng)室(culture chamber)。
然而，Wolf的生物反應槽具有許多缺點1、尤其是，氧氣經(jīng)由扁盤狀的滲透膜擴散的速率成為培養(yǎng)室規(guī)模的主要限制因素。
2、另外一個缺點是扁盤狀的滲透膜設計成可伸縮以具有攪拌功能，此點卻可能造成細胞的死亡。利用攪拌功能以使空氣均勻分布于培養(yǎng)基中是相當重要的，然而，攪拌的同時也將增加培養(yǎng)室內部的剪應力，如前所述可能造成對細胞的傷害。因此，當設計生物反應器或培養(yǎng)槽時，如何提供足夠的氣體交換，以維持培養(yǎng)較大的細胞結構，是相當重要并且為一實際的限制。
為了解決所述缺點的裝置，利用透氣材料(gas permeable material)所制造的反應器，例如Schwarz et al.所擁有的美國專利第5,702,941號，名稱為”可透氣的生物反應器及其使用方法”，是關于一種可水平轉動的容器，并且其容器壁是部分采用透氣材料，以期達到直接通過此透氣材料與培養(yǎng)基進行氣體交換的目的。
然而，Schwarz所揭露的裝置的規(guī)模仍然受到限制，原因在于氣體交換需依據(jù)透氣面積的大小來決定，Schwarz雖然強調當裝置的表面積增加，培養(yǎng)基的體積量亦相對增加，而于其說明書中所揭露的較佳實施例的規(guī)模限制于直徑1至6英寸，寬度則介于1/4至1英寸之間，這樣的大小并不合適生長具有三維空間的細胞集結物與組織和/或任何大量規(guī)模生產(chǎn)。
同樣地，F(xiàn)alkenberg et al.所擁有的美國專利第5,449,617號，標題為“用于細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)容器”，是關于一水平旋轉的裝置，此培養(yǎng)容器通過一透析膜，將內部區(qū)分為細胞培養(yǎng)腔室與營養(yǎng)液儲存槽(nutrient medium reservoir)，透氣材料用在本容器壁，使得細胞培養(yǎng)室可進行氣體交換，不過營養(yǎng)液儲存槽也并非完全充滿營養(yǎng)液，而是兩個腔室的培養(yǎng)液上方都維持大量的氣體。然而，F(xiàn)alkenberg容器并未設計用以減少細胞培養(yǎng)室內部的擾動，相反的，為了保持透析膜的潮濕，攪拌是必要的步驟；此外，F(xiàn)alkenberg并未提及使用此容器于培養(yǎng)細胞集結物或是任何類型的組織。
為解決氧氣供應的問題的發(fā)明還有，例如Liau所擁有的美國專利第5,766,949號，標題為“培養(yǎng)附著依存的單層細胞的方法與裝置”，是描述一種上下震蕩培養(yǎng)基，以增加氧氣提供的培養(yǎng)系統(tǒng)。其主要缺點是1、其中之一是其裝置的復雜性。Liau的系統(tǒng)包括兩個外接的儲存槽以及一個含有一系列垂直基材平盤(vertical substrate plates)的分離式培養(yǎng)室，另外還需要多數(shù)個多數(shù)個蠕動式泵體(peristaltic pumps)推動培養(yǎng)液由一個儲存槽流經(jīng)培養(yǎng)室，再流到另一個儲存槽，最后再流回到第一個儲存槽。因為Liau的裝置復雜而且有一部份為培養(yǎng)室外部的設備，例如外部管線、儲存槽與泵體，所以極有可能將外界的污染源導入內部，另外，因為裝置的設備龐大，滅菌工作不易進行，又耗費人力。
2、Liau的發(fā)明另一個缺點是培養(yǎng)液流經(jīng)系統(tǒng)時，所造成的流體剪應力可能會干擾并且移動生長于基材平盤上的細胞，因而減低細胞的存活率。
3、另外，垂直基材平盤的設計并不利于細胞附著，因為某些無法即刻附著的細胞會掉落并堆積在平盤的底端，這些細胞最后大多會死亡，因此降低細胞的存活率以及蛋白質產(chǎn)量，而此系統(tǒng)必須一再地重新開始，相當沒有效率，而且不理想。
4、再者，由于此系統(tǒng)的復雜性，收集任何分泌的蛋白質或是細胞產(chǎn)物都很麻煩且耗時。最后，當生長液低于細胞生長的基質平盤時，細胞將會暴露于空氣中，即，直接接觸氣體環(huán)境，因此將導致細胞死亡。

發(fā)明內容
本發(fā)明是提供并揭露一種細胞和組織培養(yǎng)的方法與裝置，因為細胞與組織培養(yǎng)技術對于生物科技研究、藥物研究、患者護理與學術研究都相當?shù)闹匾?。為了克服傳統(tǒng)技術的缺陷與限制，并且補足其不便之處，本發(fā)明提供更可靠、較不復雜、更有效率、較省事、較不昂貴、較省人力并可增加細胞存活率與細胞副產(chǎn)物的產(chǎn)量的一種新方法與裝置，以滿足長久以來的需要。本發(fā)明的裝置同時減少污染與增加細胞的壽命。
本發(fā)明的目的是提供一種細菌培養(yǎng)方法及其裝置，用來培養(yǎng)細胞和/或組織以及收集其產(chǎn)物的可靠、簡易及便宜，可以用完即丟與有效率的方法與裝置。更具體而言，本發(fā)明是提供與揭露一種新穎的方法與裝置，可以有效的培養(yǎng)欲培養(yǎng)的細胞，例如原核細胞、真核細胞、動物細胞與哺乳動物細胞，可以持續(xù)提供氧氣和養(yǎng)分卻不會讓任何細胞接觸空氣，因此可以降低細胞的傷害甚至細胞死亡率。
此外，本發(fā)明的方法與裝置是可減少污染，避免細胞于提供氣體時直接受到剪應力的傷害，因而可以預防氣泡與氣體對細胞的負面影響。本發(fā)明的裝置可為自動或手動操作，再者，本發(fā)明的裝置是提供一更簡單、更便利的方法生產(chǎn)與收集細胞產(chǎn)物，例如蛋白質，和/或抗體，和/或任何細胞和/或組織的產(chǎn)物。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它包括但不限于提供一種新穎的方法與裝置，用以制備、生長與維持細胞；提供一新穎的方法與裝置以生長和/或制備組織培養(yǎng)物；提供一新穎的方法與裝置以制備及生長器官培養(yǎng)物；提供一新穎的方法與裝置，在充足的氧氣與養(yǎng)分供應及最少的污染的環(huán)境下培養(yǎng)細胞；提供一新穎的方法與裝置在一多孔的生長基材(porous growth substrate)上培養(yǎng)細胞，以加強細胞的氧氣與養(yǎng)分的交換，卻不會因為注入氣體而使細胞直接接觸到氣泡和/或剪應力；提供一生長基材以強化細胞的附著力、增加空氣與培養(yǎng)液的接觸面積，以及作為一個裝置中靜態(tài)的培養(yǎng)基攪拌器；提供一個新穎的方法與裝置，使細胞能間歇性地沉浸或是浮出培養(yǎng)基；提供一方法與裝置可以使細胞污染減至最低，可使細胞死亡率減至最低，因而增加細胞產(chǎn)物的產(chǎn)量；提供一方法與裝置可以使培養(yǎng)時的流體剪應力大量減少甚至完全沒有，使細胞死亡率減至最低；提供一方法與裝置在培養(yǎng)時不需要通過通氣來供應培養(yǎng)基氧氣；提供一方法與裝置使培養(yǎng)基可以移動，讓掉落的細胞可以再次分配并且?guī)椭鲞M細胞的附著能力；提供一方法與裝置可持續(xù)供應細胞培養(yǎng)基與氧氣，使細胞產(chǎn)物的產(chǎn)量達到最大量，提供更多的面積讓細胞附著；提供一方法與裝置可有效率的制備與收集細胞和/或組織分泌的蛋白質與其它產(chǎn)物；以及提供一培養(yǎng)細胞的方法與裝置，使得培養(yǎng)一段時間后細胞的生存率可獲得改善。
本發(fā)明是提供一細胞培養(yǎng)裝置，其是至少包括一腔室。所述的細胞培養(yǎng)裝置可進一步包括第一腔室具有第一端、第二端、一內表面及一外表面，其中內表面具有至少一個結構以接受至少一個細胞以及允許細胞貼附和/或附著；第二腔室是與所述第一腔室的第二端交接或相連，該第二腔室具有第一端、第二端、一內表面及一外表面，其中包括至少一個薄膜或一聯(lián)絡裝置置于第一腔室的第二端與第二腔室的第一端之間。
所述的第二腔室是包含具有第一端與第二端的可壓縮的元件，并且可選擇性地于可壓縮元件的第一端的外表面提供第一蓋(cap)，及于可壓縮元件的第二端的外表面提供第二蓋，其中當?shù)诙皇也皇褂脮r，第一蓋可與第二蓋相結合，使得第二腔室中的可壓縮元件是壓縮于第一蓋與第二蓋之間。
所述的細胞培養(yǎng)裝置，尚可進一步包括有一空氣環(huán)境是位于第一腔室的內部；培養(yǎng)基是位于第二腔室中的可壓縮元件內部，且該培養(yǎng)基可經(jīng)由一聯(lián)絡裝置和/或薄膜于第一腔室與第二腔室之間自由移動；以及選擇性的使用一驅動裝置壓縮與伸展第二腔室中的可壓縮元件，以使培養(yǎng)基于第一腔室與第二腔室之間移動，使得至少有一個細胞貼附和/或附著的結構能夠在第二腔室壓縮時，沉浸于培養(yǎng)基中，而于第二腔室伸展時，通過一空氣-培養(yǎng)基薄層界面，而間接暴露于空氣環(huán)境，以提供氧氣。
所述的細胞培養(yǎng)裝置的第一腔室包含至少一個開口，可用來接受或移動培養(yǎng)基與細胞，以及允許細胞培養(yǎng)裝置與外界的環(huán)境交換空氣。所述的第一腔室的開口可以選擇性的裝有一個關閉裝置，并且可選擇性地裝設一空氣濾網(wǎng)，以防止污染。通過控制此關閉裝置，搭配第二腔室的壓縮與伸展，更可以達到控制第一腔室的壓力環(huán)境的能力，并且直接施壓在生長基材上，提高壓力的作用。例如緊縮此關閉裝置，同時壓縮第二腔室，可以增加第一腔室內的壓力；緊縮此關閉裝置，同時伸展第二腔室，可以減少第一腔室內的壓力。通過增加或減少壓力在生長基材上，可以作為培養(yǎng)特殊種類細胞或組織的用途，例如造骨細胞(osteoblast)或人工骨組織。
所述的細胞培養(yǎng)裝置是可作三維組織的培養(yǎng)。
本發(fā)明的第一類實施例是一細胞培養(yǎng)裝置，其至少包括一內部放置有提供細胞附著與生長的生長基材(growth substrate means)的第一腔室，其中生長基材是放置于第一腔室的空氣環(huán)境中，本發(fā)明的新穎的生長基材是可于接種細胞時(cell plating)，作為捕捉并留住細胞的深床過濾器(depthfilter)、也可增加空氣與培養(yǎng)基的接觸面積以及作為一靜態(tài)的攪拌器(staticmixer)。本裝置還包括選擇性連接至第一腔室的第二腔室，連接的方式可通過一種具有滲透性的、以及更佳是多孔的薄膜，且此第一腔室可位于第二腔室的上方、下方、和/或旁邊，和/或是環(huán)繞的方式，以此可幫助培養(yǎng)基任意的在第一與第二腔室之間流動。
本發(fā)明的裝置包括一驅動裝置，可驅動培養(yǎng)基于腔室間來回往返，以溫和的再次分配掉落的細胞回到生長基材上，因而能強化細胞附著能力，可通過混勻培養(yǎng)基，而幫助氣體與培養(yǎng)基的接觸，以及在不傷害或殺死細胞的前提下，確保養(yǎng)分與氣體平均分布。
本發(fā)明使用的驅動裝置包括升降器、油壓缸、氣壓缸、氣體壓縮器、螺旋起重器(screw jack)、滑輪(pulley)等。
本發(fā)明的另一類實施例是一細胞培養(yǎng)裝置，其至少包括一個內部包含和/或支撐一提供細胞附著與生長的生長基材的第一腔室，其中生長基材是放置于具有空氣環(huán)境的第一腔室中，本發(fā)明的裝置還可選擇性包括連接至第一腔室，并且用來保存培養(yǎng)基的第二腔室，其中第二腔室至少包括一可調節(jié)和/或調控體積的裝置，可用來調節(jié)第二腔室中培養(yǎng)基的量，使得當?shù)诙皇业呐囵B(yǎng)基為最小量時，多數(shù)的培養(yǎng)基可流至第一腔室中，然而當?shù)诙皇业呐囵B(yǎng)基調成最大量時，多數(shù)的培養(yǎng)基均流回第二腔室中。此種體積調節(jié)裝置可以包括，但不限于一個可壓縮的腔室，例如風箱、活塞、氣球、有輸氣管的浮囊、氣壓和/或任何其它可以移動培養(yǎng)基于腔室間來回的工具。
本發(fā)明的裝置也可包含一驅動裝置與控制流體和/或液體的體積調節(jié)裝置，可以進一步幫助培養(yǎng)基間歇性地在第一腔室與第二腔室間流動，使培養(yǎng)基可以完全覆蓋生長基材以提供細胞養(yǎng)份與溶氧。因此，當培養(yǎng)基為最小量時，于生長基材上的細胞便會接觸到一空氣-培養(yǎng)基的薄層界面，以獲得足夠的氧氣供應。而當?shù)谝磺皇业呐囵B(yǎng)基為最大量時，細胞則會接觸到培養(yǎng)基中的養(yǎng)分。通過調控第一腔室內培養(yǎng)基的量，當細胞接觸到空氣-培養(yǎng)基的界面時，細胞與空氣之間有一薄層水膜隔開，如此既可以提供充足的氧氣給細胞，卻不會讓細胞過分干燥，也不會因為空氣的進入而讓細胞直接接觸到剪應力和/或氣泡，對細胞造成傷害或是不利的影響。
本發(fā)明的再一類實施例是關于一培養(yǎng)細胞的方法，例如原核細胞、真核細胞和/或哺乳動物細胞。本發(fā)明所提供新穎的方法至少包括以下步驟提供第一腔室；放入生長基材用來培養(yǎng)細胞并強化細胞附著力；提供第二腔室；將第二腔室連結至第一腔室；提供培養(yǎng)基于第二腔室；于第二腔室選擇性地裝設一流體和/或液體調節(jié)裝置，以使培養(yǎng)基間歇性地于第一與第二腔室之間流動，以提供細胞足夠的養(yǎng)分與氧氣，卻不傷害或殺死細胞；再次分配掉落的細胞，以增加細胞附著；以及提供一空氣-培養(yǎng)基的界面與提供一種可以補充新鮮培養(yǎng)基，并且收集培養(yǎng)基中的細胞產(chǎn)物的機制。因此，本發(fā)明不僅通過增加細胞附著來提升細胞產(chǎn)量，還提供簡易的收集管道，并且本發(fā)明的裝置是可事先滅菌，且用完即丟棄，使培養(yǎng)的感染機率降至最低，還可避免重復滅菌使用所造成的問題。此外，本發(fā)明提供一新穎的方法，是可間歇性，但非直接的，經(jīng)由一空氣-培養(yǎng)基的薄層界面提供細胞氧氣，卻不會傷害和/或殺死細胞。
本發(fā)明的又一實施例是根據(jù)前面一實施例的方法，再進一步包含由培養(yǎng)基中收取所欲的細胞分泌的產(chǎn)物。此方法至少包含下列步驟從細胞培養(yǎng)裝置收集培養(yǎng)基；收集培養(yǎng)基內細胞分泌的蛋白質；提供與補充新鮮的培養(yǎng)基到第一腔室至足夠供應細胞生長的量；以及周期性與間歇性移動培養(yǎng)基在第一與第二腔室之間流動往返，使得當?shù)诙皇业呐囵B(yǎng)基調到最小量時，培養(yǎng)基可以流到第一腔室使生長基材能沉浸在培養(yǎng)基中，而當?shù)诙皇业呐囵B(yǎng)基調到最大量時，培養(yǎng)基又會回到第二腔室，使生長基材可以通過空氣-培養(yǎng)基的界面接觸到空氣環(huán)境而獲得氧氣。此種間歇性，但非直接的，利用空氣-培養(yǎng)基的界面讓生長基材上的細胞接觸到富含氧的環(huán)境，并且沉浸于培養(yǎng)基中的方法，可提供一均衡的氧氣與養(yǎng)分的供應，卻不會傷害和/或殺死細胞。
本發(fā)明的再一實施例是一細胞培養(yǎng)裝置，至少包括一腔室，具有第一端與第二端，其可裝有培養(yǎng)基并且于第二端培養(yǎng)細胞，于第一端含有空氣環(huán)境；一生長基材，放置于腔室內部以供細胞附著與生長；一培養(yǎng)基儲存槽，是裝有培養(yǎng)基并與腔室互相連接；以及一驅動裝置，是可間歇性與周期性的使培養(yǎng)基于培養(yǎng)基儲存槽與腔室之間流動，使生長基材沉浸于培養(yǎng)基中或是通過一層空氣-培養(yǎng)基薄膜間接暴露于空氣環(huán)境中；一磅秤組合是與驅動裝置結合，可感應腔室的重量以控制驅動裝置的開啟或關閉。所述的細胞培養(yǎng)裝置，是可進一步利用一轉軸與承臺組合，以旋轉攪拌增加細胞接種與培養(yǎng)基混合效果。
下面結合較佳實施例和附圖詳細說明。
圖2是

圖1的第二腔室為壓縮狀態(tài)，而生長基材是沉浸于培養(yǎng)基中，以使細胞獲得養(yǎng)分。
圖3是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例2的示意圖，其中一個可擴張的氣球置于和/或位于第二腔室中，此氣球是處于泄氣狀態(tài)，使培養(yǎng)基留滯在第二腔室，所以第一腔室的生長基材便可通過一空氣-培養(yǎng)基的薄層界面而暴露于空氣環(huán)境中。
圖4是圖3的氣球是處于充氣狀態(tài)，因而推動培養(yǎng)基從第二腔室流到或運送到第一腔室中，使生長基材上的細胞可以沉浸于培養(yǎng)基中。
圖5是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例3的示意圖，其中一個活塞置于第二腔室中，并且充分拉長，使得培養(yǎng)基留滯在第二腔室，所以第一腔室的生長基材便可通過一空氣-培養(yǎng)基的薄層界面，而間接暴露于空氣環(huán)境中，因此細胞絕對不會直接接觸到氣體或是空氣。
圖6是圖5將第二腔室的活塞往上推，以強迫培養(yǎng)基從第二腔室流到或運送或移動到第一腔室中，使生長基材可以沉浸于培養(yǎng)基中，以提供細胞養(yǎng)分。
圖7是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例4的示意圖，其中生長基材是一中空纖維。
圖8是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例5的示意圖，其中生長基材是一半透膜囊和/或容器和/或載體。
圖9是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例6的示意圖，其中第二腔室的充氣裝置充氣之后，第一腔室中的生長基材便會浮在培養(yǎng)基上，并且通過一空氣培養(yǎng)基的界面間接暴露于空氣環(huán)境中。
圖10是圖9的第二腔室的充氣裝置泄氣之后，第一腔室中的生長基材便會沉浸在培養(yǎng)基中。
圖11是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例7的示意圖，其中上層的腔室具有可壓縮性，可以控制下層的腔室內的培養(yǎng)基的流動方向。
圖12是圖11通過壓縮上層腔室，可以使下層腔室內的生長基材沉浸于培養(yǎng)基中。
圖13是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例8的示意圖，其中第一腔室的培養(yǎng)基含量是由環(huán)繞于其周圍的第二腔室的氣壓來控制。
圖14是本發(fā)明的生長基材，是通過壓縮可壓縮的第二腔室，使生長基材沉浸于培養(yǎng)基中。
圖15是本發(fā)明的生長基材，其中通過伸展可壓縮的第二腔室，使生長基材通過一空氣-培養(yǎng)基的界面間接暴露于空氣環(huán)境中而獲得氧氣。
圖16是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例9的示意圖，是與本發(fā)明的實施例1結合，其中第二腔室的移動是由一活塞機構控制，并且當?shù)诙皇椅磯嚎s時，培養(yǎng)基會留滯于其內。
圖17是圖16利用活塞機構控制第二腔室于壓縮狀態(tài)。
圖18是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例10的示意圖，是與本發(fā)明的實施例1結合，其中一螺旋起重器組合，用來作為控制第二腔室壓縮的工具。
圖19是圖18的螺旋起重器組合用來壓縮第二腔室，使得培養(yǎng)基可以由第二腔室流到第一腔室。
圖20是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例11的示意圖，其中含有一種驅動裝置，用來壓縮裝有培養(yǎng)基的腔室。
圖21是圖20含有一種驅動裝置用來壓縮裝有培養(yǎng)基的第二腔室，使得培養(yǎng)基可以由第二腔室流到第一腔室。
圖22是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例12的示意圖，是以氣球為驅動工具，如圖3、4所述。
圖23是圖22的氣球處于充氣狀態(tài)。
圖24是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例13的示意圖，是以不同的驅動裝置作為本細胞培養(yǎng)裝置的體積調節(jié)裝置，以便使培養(yǎng)基在腔室之間流動。
圖25是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例14的示意圖，是以另一種驅動裝置結合本發(fā)明的實施例6，使得外部腔室的壓力較內部腔室高，因此多數(shù)的培養(yǎng)基可以由外部腔室流到內部腔室。
圖26是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例15的示意圖，是結合本發(fā)明的實施例1，并且另外包含連結到本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的兩個儲存槽，以便補充新鮮的培養(yǎng)基給細胞，并且經(jīng)由連結到細胞培養(yǎng)裝置的連結物和/或管線，收集溶解于培養(yǎng)基中的細胞產(chǎn)物。
圖27是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例16的示意圖，是結合本發(fā)明的實施例1，并且另外包含連結到本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的兩個儲存槽，以便補充新鮮的培養(yǎng)基給細胞，以及經(jīng)由細胞培養(yǎng)裝置內含的泵體收集溶解于培養(yǎng)基中的細胞產(chǎn)物。
圖28是圖27選擇性的使用電子裝置系統(tǒng)或計算機控制泵體，以便收集溶解于培養(yǎng)基中的細胞產(chǎn)物。
圖29是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例17的示意圖，是結合本發(fā)明的實施例1，并且另外包含連結到本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的兩個儲存槽，以便補充新鮮的培養(yǎng)基給細胞，以及使用泵體收集溶解于培養(yǎng)基中的細胞產(chǎn)物。
圖30是圖29選擇性的使用電子系統(tǒng)和/或計算機控制泵體，以便收集溶解于培養(yǎng)基中的細胞產(chǎn)物。
圖31是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例18的示意圖，是包含至少一個細胞生長腔室，至少一個內部的開放空間，并進一步包含一個可移動的生長基材與驅動裝置連結，驅動裝置是一升降器，使得生長基材可以沉浸于培養(yǎng)基中。
圖32是圖31的驅動裝置是一升降器，使得生長基材可以自由的上下或左右移動，以便浮出培養(yǎng)基至生長腔室中。
圖33是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例19的示意圖，是包含至少一個細胞生長腔室，至少一個內部的開放空間，并進一步包含一個可移動的生長基材與驅動裝置連結，驅動裝置是一螺旋起重器，使生長基材可以沉浸于培養(yǎng)基中。
圖34是圖33進一步包含一個可移動的生長基材與驅動工具連結，驅動工具為一螺旋起重器，使得生長基材可以自由的上下或左右移動，以便浮出培養(yǎng)基，并將每個生長腔室的氧氣量增加到最大量。
圖35是本發(fā)明的實施例20的示意圖，是包含一腔室，其內裝填生長基材供細胞貼附生長，另有一儲存槽承裝培養(yǎng)基。利用一磅秤感測腔室的重量，當腔室的重量低于某設定值時，可通過控制器送出訊號啟動氣壓泵體，并開啟或關閉閥門，以控制培養(yǎng)基在儲存槽與腔室間流動，使生長基材浸泡于培養(yǎng)基的中，或是通過一空氣-培養(yǎng)基的薄層界面間接接觸到空氣環(huán)境。為了提升反應器的攪拌效率，利用一轉軸與承臺組合，以旋轉攪拌來增加細胞接種以及培養(yǎng)基混合的效果。
圖36是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例21的示意圖，是包含第一腔室位于可壓縮的第二腔室的上方，且第一腔室內部含有生長基材供細胞生長，第二腔室則承裝培養(yǎng)基；通過一升降平臺的移動與活動瓣膜的活動，可使細胞培養(yǎng)裝置內部液體流場一致化，亦即造成生長基材內部液體流動由上向下，可以有利于細胞截留于載體的內。
圖37是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例22的示意圖，是利用控制氣體閥門的開啟與關閉，以控制腔室內氣壓與培養(yǎng)基的流動，以便進行培養(yǎng)基更換的動作；此培養(yǎng)基更換動作可由計算機做過程控制、做更換體積與更換次數(shù)的調控。
圖38是本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例23的示意圖，是實施例22的延伸，利用一導管連結右側的培養(yǎng)基換液裝置與左側的高效能細胞培養(yǎng)裝置，此系統(tǒng)的運作是通過可壓縮腔室的壓縮與伸展動作，造成其內壓力的改變，于是移動培養(yǎng)基由培養(yǎng)基儲存腔室至細胞培養(yǎng)腔室，使生長基材沉浸于培養(yǎng)基中，或是通過一空氣-培養(yǎng)基薄層界面而間接接觸到空氣環(huán)境；此裝置可以避免頻繁更換培養(yǎng)基的困擾。
本發(fā)明的腔室系統(tǒng)同樣可通過周期性與間歇性的使細胞接觸養(yǎng)分與空氣，而促進細胞的生長。
本發(fā)明的系統(tǒng)亦提供一簡易的方法可用于收集含有細胞產(chǎn)物的培養(yǎng)基與更新培養(yǎng)基。
本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置也可保護細胞不直接接觸到任何空氣、氣泡或任何因通氣而造成的剪應力，因此可以避免任何對細胞不利的影響。
具體而言，本發(fā)明是關于一種可靠的、簡易的、不昂貴的、拋棄式的、無菌的與有效率的培養(yǎng)細胞和/或組織與收集其產(chǎn)物的方法與裝置。
更確切的說，本發(fā)明是關于一新穎的方法與裝置，可用來培養(yǎng)任何細胞，不論是真核、原核、哺乳動物或動物細胞，并且可以充分供應細胞生長所需的養(yǎng)分與氧氣卻不會傷害到細胞。
此外，本發(fā)明的方法與裝置可以預防或大量減低任何形式的污染、避免造成剪應力與保護細胞不會直接接觸空氣、氣泡或氣體。
再者，本發(fā)明的裝置可為自動或手動操作，可節(jié)省勞力和/或管理的人力，另外，本發(fā)明是提供一較簡易、方便的方法與裝置，可用來生產(chǎn)及收集細胞或組織的產(chǎn)物，例如蛋白質、抗體等。
本發(fā)明的第一實施例是一包含至少一個腔室的細胞培養(yǎng)裝置，更具體而言，細胞培養(yǎng)裝置所包含的第一腔室，其內部是放置有提供細胞附著與生長的生長基材，生長基材可以間歇性及定期性的，但非直接的，利用空氣-培養(yǎng)基的薄層界面而接觸到空氣環(huán)境以獲得氧氣，或者是沉浸于培養(yǎng)基中，以幫助細胞生長，并制造細胞產(chǎn)物。第一腔室包含至少一個薄膜，較佳是兩個，薄膜較佳是多孔性質，更佳是具有滲透性，使生長基材可以置放于兩層薄膜間，以便控制細胞的氧氣與養(yǎng)分的吸收。所述薄膜是可使培養(yǎng)基滲透，因此可作為培養(yǎng)基由一腔室溫和地進入另一腔室的通道。
本發(fā)明的裝置可選擇性的包括第二腔室做為培養(yǎng)基的儲存槽，并通過薄膜連結至第一腔室，第二腔室的部份是作為一可調節(jié)體積的裝置，通過壓縮與解壓縮使得培養(yǎng)基可于腔室間流動。第一腔室可位于第二腔室的上方、下方、旁邊，或是環(huán)繞第二腔室的方式。
此外，本發(fā)明可選擇性的包括一驅動裝置以控制體積調節(jié)裝置，因此可以進一步幫助培養(yǎng)基周期性與間歇性地在腔室間流動，使培養(yǎng)基可以完全覆蓋細胞以提供養(yǎng)份，并且生長基材也可以浮出培養(yǎng)基，通過一空氣-培養(yǎng)基的界面使細胞獲得充足氧氣。此種間接暴露于空氣環(huán)境中的方式，可以讓細胞獲得充足及有效率的氧氣供應，卻不會傷害和/或殺死細胞。
本發(fā)明的另一實施例是一具有提供細胞生長與促進細胞附著的生長基材，其中生長基材是放置于第一腔室的空氣環(huán)境中，并且第一腔室與第二腔室相結合。另外尚有一薄膜放置于第一腔室與第二腔室之間，所述薄膜較佳是具有多孔，以作為培養(yǎng)基于腔室間流動的通道，并且薄膜可支撐生長基材。第二腔室是具有一體積調節(jié)和/或液體控制的裝置，使得培養(yǎng)基可于腔室間流動，因此，當?shù)诙皇业臍怏w被調節(jié)至最小量時，大多數(shù)的培養(yǎng)基均留滯于第二腔室，然而當?shù)诙皇业臍怏w被調節(jié)至最大量時，多數(shù)的培養(yǎng)基均流到第一腔室。體積調節(jié)裝置可進一步選擇性地由驅動裝置調節(jié)、調整或控制，使培養(yǎng)基在第一腔室與第二腔室間來往流動。
因此，當?shù)诙皇业呐囵B(yǎng)基體積為最小時，第一腔室的生長基材便會周期性與間歇性地沉浸于培養(yǎng)基中，然而當?shù)诙皇业呐囵B(yǎng)基體積為最大時，第一腔室的生長基材便會通過一空氣-培養(yǎng)基的界面間接接觸到空氣環(huán)境，以獲得充足氧氣。此種通過空氣-培養(yǎng)基的界面間接暴露于空氣環(huán)境，以提供充分氧氣的方法，并不會傷害和/或殺死細胞，因為細胞并未直接接觸到氣流。
本發(fā)明的第一腔室與第二腔室是可由任何材料構成，包括但不限于，聚丙烯、塑料或熱塑性塑料。每個腔室的體積則可以改變，而且可為相同或不同的體積，每個腔室的體積較佳是約10毫升到約5000毫升之間，更佳是約50毫升到約2500毫升之間，而最佳是約100毫升到約1000毫升之間。
在另一個實施例中，本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置是至少包括一個可分隔第一腔室與第二腔室的薄膜或區(qū)隔裝置，此薄膜或區(qū)隔裝置具有滲透性，且較佳是多孔材質，并且可以支撐和/或支持生長基材，還可以當作平臺(platform)。
所述的滲透膜可由任何材料組成，例如，但不限于半滲透性纖維、半滲透性高分子聚合支持物(polymer support)、金屬或是塑料。滲透膜可為任何能夠支持、支撐或承受生長基材的重量的型式。在一較佳實施例中，薄膜是多孔與滲透性使得培養(yǎng)基可在腔室間進出，卻不至于干擾細胞培養(yǎng)和/或移動任何細胞，同時可作為一靜態(tài)的攪拌器。尤其是可加入另一個與第一個薄膜同樣或類似性質的滲透性薄膜，放置于生長基材的另一側，使生長基材于浸入培養(yǎng)基時能于第一腔室中保持固定的位置，不至于移動走位。
本發(fā)明的生長基材可為任何材質，包括但不限于，例如陶瓷、生物可分解基質、高分子聚合物、編織基材(woven substrate)、非編織基材(non-wovensubstrate)、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、碳氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯醇、三甲胺、玻璃、硅與二乙氨乙基(DEAE)。多孔生長基材可為任何型式、形狀或大小，包括但不限于，碟狀、薄片、塊狀、盤狀、片狀、帶狀、粒狀、微載體、微粒、半透性顆粒、微顆粒、半透性膜或半透性中空纖維。使用本發(fā)明的生長基材是可增加細胞附著的表面積與空氣-培養(yǎng)基的面積。
生長基材的型式也可以是，但不限于，中空纖維、纖維束、細胞生長方塊(cell growth cube)以及有通道的陶瓷核心(channeled ceramic core)，此類生長基材所擁有的優(yōu)點在于大量增加細胞生長與附著的表面積。本發(fā)明的生長基材亦可使用市面上可購得的微載體基材系統(tǒng)，例如如前所述的中空纖維、纖維束、細胞生長方塊及有通道的陶瓷核心。本發(fā)明使用的微載體與其相關基材的外部是可包裹蛋白質和/或其它生物或化學的特征，以加強細胞附著力或是選擇性地增加特定類型細胞的附著。
微載體系統(tǒng)可幫助細胞以商業(yè)大量生產(chǎn)所需的速度生長，并且不需耗費大量人力，相較于滾動式培養(yǎng)瓶與其它系統(tǒng)，本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置可以同時用于小規(guī)模與大規(guī)模的細胞復制與細胞生產(chǎn)，此外，微載體生物反應器系統(tǒng)很適合用于自動化大規(guī)模的培養(yǎng)附著依存細胞。
傳統(tǒng)利用微載體生產(chǎn)系統(tǒng)培養(yǎng)附著依存細胞時，需要一攪拌系統(tǒng)，以提供細胞氧氣，此系統(tǒng)其中一元件與另一元件交互作用以使得大量攜帶細胞的微載體顆粒，得以懸浮在培養(yǎng)基中。相反的，本發(fā)明則不需要這樣的攪拌系統(tǒng)來提供足夠的養(yǎng)分與氧氣，因為培養(yǎng)基周期性與間歇性的于腔室之間流動，可以幫助攪拌，并且可以使任何掉落的細胞重新附著于生長基材的機會，以提高細胞的附著力，因而能改善細胞的生長情況，并增加細胞產(chǎn)物的生產(chǎn)。
作為一微載體的材料，其表面化學成分須能支持細胞附著與生長，而且不能對細胞或其衍生的產(chǎn)物具有毒性，理想的微載體的直徑約為75-225μm，不過也有較大或較小的尺寸被使用過，例如(美國專利第5,114,855號(1992年5月)；J.Varani，S.Josephs and W.Hillegas，”Human Diploid Fibroblastgrowth in polystyrene microcarriers in aggregates”，Cytotechnology，22111-117(1996))。
本發(fā)明是提供一種新穎的顆粒狀的生長基材，其是可以各種尺寸存在，其直徑可為約1毫米至約100毫米之間，然而依照個人需要，任何直徑均為合適直徑。另外，于本發(fā)明中，此顆粒是可為任何可利用的形狀或型式，在本發(fā)明的較佳實施例中，生長基材是一不規(guī)則狀的、松散集結的基質。
本發(fā)明的顆粒，其理想密度可介于1.02-1.05g/cc，然而依照不同應用上的需要，也可使用較輕或較重的材質。除了表面化學特性的不同外，不同材質的顆粒的硬度、多孔性與吸收程度均有差異，操作特性、耐久性、耐儲時間(shelflife)與消毒的簡易度等均會影響制程的花費，本發(fā)明是可根據(jù)商業(yè)潛力的觀點，而作適當?shù)恼{整。
本發(fā)明的較佳實施例是提供一多孔的生長基材和/或顆粒，此多孔基材至少可于三方面增加細胞的生長與存活率。
第一，當多孔的顆粒沉浸于培養(yǎng)基時，在顆粒的孔洞中會產(chǎn)生溫和的攪拌作用，例如使用半透性顆粒微載體而非攪拌裝置，當多孔的生長基材顆粒于培養(yǎng)基中流動時，便創(chuàng)造了一種溫和攪拌的環(huán)境，因而可以作為一靜態(tài)的攪拌器，此種溫柔攪拌的效應，可促進細胞的生長、使養(yǎng)分均勻分布，并且使掉落的細胞重新分配，以增加其再次貼附和/或再次附著到生長基材上的可能性。重新分配掉落的細胞，特別是針對附著依存的細胞，可以增加細胞培養(yǎng)整體的生存率。
第二，當多孔生長基材顆粒未沉浸于培養(yǎng)基時，其內部結構可以提供細胞足夠氧氣，然而可以保護細胞避免其直接接觸氣體環(huán)境，因此，多孔生長基材顆粒可作為一有效率的溶氧增生器(oxygenator)。細胞直接接觸到氣體環(huán)境將對細胞不利，并且更進一步傷害細胞或造成死亡，尤其是動物細胞，當生長基材由培養(yǎng)基中浮出，一部份或薄層培養(yǎng)基將留滯于多孔顆粒的表面，形成一培養(yǎng)基薄層覆蓋生長或浸泡于多孔顆粒表面的細胞，如此便可形成一空氣-培養(yǎng)基的界面薄層，使氧氣有效率的擴散，讓細胞可以有效率的吸收氧氣，卻不會直接接觸空氣。另外，此多孔的生長基材顆?？稍黾蛹毎L的表面積，以及讓細胞接觸空氣-培養(yǎng)基的界面。
第三，此多孔的生長基材顆?？勺鳛樵谄奖P接種(plating)和/或接種(inoculate)細胞時，當作捕捉細胞的過濾器，以增加細胞附著數(shù)目，多孔的生長基材顆粒是一松散集結的基質，可在接種細胞時，簡單而有效率的分布細胞，以及確保最多的細胞附著于多孔的生長基材的表面。
本發(fā)明所使用的氣體可為任何適用于培養(yǎng)任何細胞的氣體混合物，包括，但不限于空氣。本發(fā)明裝置的第一腔室包含至少一個開口，可用來接受或移動培養(yǎng)基與細胞，以及允許細胞培養(yǎng)裝置與外界的環(huán)境交換空氣。此開口可以有一個關閉裝置，另外可選擇性的于開口與關閉裝置間裝設一空氣濾網(wǎng)，以接受空氣，并且減少污染，此開口可為任何形狀或直徑大小。
此關閉裝置可為任何形狀或型式，包括但不限于，螺旋蓋或彈簧蓋。此外，此關閉裝置可為任何材質，包括但不限于，塑料。在一較佳實施例中，關閉裝置是可包含一空氣濾網(wǎng)，以避免微生物、細胞或任何污染物進出細胞培養(yǎng)裝置。滅菌空氣濾網(wǎng)是熟習本技藝者所習知，并且可購自于，例如Millipore，MA。
本發(fā)明的細胞可以為真核細胞和/或原核細胞。在一較佳實施例中，其細胞是動物細胞、哺乳動物細胞，較佳是人類細胞。細胞可為任何經(jīng)過重組或未重組的原核細胞或真核細胞，包括昆蟲細胞，例如Sf-9；靈長類細胞，例如Vero；老鼠細胞，例如BHK或C-127；蒼鼠細胞，例如CHO；酵母菌，例如Saccharomyces或Scizosaccharomyces；或人類細胞，例如腫瘤、成骨細胞(osteoblast)及間葉干細胞(mesenchymal stem cells)。
原核細胞可為任何好氧(aerobic)或厭氧(anaerobic)、革蘭氏陽性(Grampositive)或革蘭氏陰性(Gram negative)細菌或重組或非重組，包括，但不限于，Escherichia coli及Bacillus subtilis。任何細胞均可生長于本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置，此外，附著依存或非附著依存的細胞也適用于本發(fā)明。附著依存細胞需要表面附著生長，然而非附著依存細胞則生長于液狀懸浮液中，所有種類的細胞均需要充足的氧氣、養(yǎng)分與生長因子以供其生長。
在另一實施例中，本發(fā)明是提供一細胞培養(yǎng)裝置可培養(yǎng)三維結構的組織，培養(yǎng)用來移植的組織需要符合美國食品與藥物管理局(FDA)的標準才能獲得許可，F(xiàn)DA的標準包括，但不限于，具有改善疾病的功能、組織培養(yǎng)的一致性與再現(xiàn)性，及經(jīng)過認證的滅菌過程。為了達到體內實施的功效，所培養(yǎng)出的組織必須具有三維結構，而為了達到再現(xiàn)性，培養(yǎng)細胞的環(huán)境須符合人體的生理環(huán)境，至于滅菌過程的認證，可通過培養(yǎng)組織的無菌偵測資料，來證明其無菌性，并建立說明書。
可移植的組織具有三項關鍵特征1)具有細胞外間質(extra cellular matrix)，以維持機械穩(wěn)定性與支撐性(scaffolding)。
2)具有細胞間的接觸，以維持其存活與正常功能。
3)具有三維型態(tài)，可以區(qū)分出生長與繁殖的子細胞群(cellsubpopulation)。
標準的組織培養(yǎng)方式(例如t型培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)皿、滾動培養(yǎng)瓶與攪拌滾動培養(yǎng)瓶)通常無法培養(yǎng)出直接取代器官功能的可移植的組織，其原因在于缺少多維的(multi-dimensional)細胞間的接觸，以及過度生長不需要的子細胞群。
本發(fā)明是克服傳統(tǒng)技術的限制與缺陷，例如克服傳統(tǒng)技術的滾動式培養(yǎng)瓶與攪拌反應器的抑制細胞的三維生長；提供壓力/真空環(huán)境的控制，以仿真的真實組織的生長環(huán)境。此外，關于病毒的生產(chǎn)，傳統(tǒng)的滾動式培養(yǎng)瓶的病毒產(chǎn)量為195pfu/cell，微載體/旋轉瓶(spinner flask)為109pfu/cell，而本發(fā)明則為313pfu/cell，是增加2至3倍的產(chǎn)量。
傳統(tǒng)技術因為剪應力(shear)過大，故對于較脆弱的細胞造成傷害，本發(fā)明是減少、降低與控制其所施加的擾動與其伴隨的減應力，以避免傷害某些特定種類的細胞。
在傳統(tǒng)技術中，除了標準滾動式培養(yǎng)瓶的培養(yǎng)程序，尚有其它機械操作會影響細胞正常生長，尤其是某些喂養(yǎng)細胞的機械操作。當以滾動式培養(yǎng)瓶與攪拌槽生物反應器培養(yǎng)細胞時，其更新、置換或補充培養(yǎng)基的操作，即“培養(yǎng)基更新模式(medium exchange mode)”，具有幾項缺失，尤其是，在攪拌槽生物反應器要使用，例如灌注(perfusion)或分批補料(fed-batch)方式等“培養(yǎng)基更新模式”是很困難的，因為需要額外增加其它復雜的裝置，例如，離心過濾器(spin filters)、分離斜板(inclined separation plate)或切向流式過濾裝置(tangential flow apparatuses)。此外，當利用傳統(tǒng)方法與裝置實施灌注模式更新培養(yǎng)基時，會發(fā)生附著的細胞被沖掉的情形。
本發(fā)明是可通過減低灌注時的剪應力與減少細胞掉落的情形，來補救所述傳統(tǒng)技術的缺失。
本發(fā)明的調節(jié)和/或調整體積的裝置可以包括，但不限于，一個可伸縮的腔室，例如風箱、浮囊、活塞組合或是氣球。此外，本發(fā)明的用以驅動可壓縮腔室的裝置可以為自動或手動操作。
以下針對調節(jié)和/或調整體積的裝置作進一步的說明。本發(fā)明的自動驅動裝置是可由一電子裝置控制，例如計算機。本發(fā)明的驅動裝置是可通過操作任何傳統(tǒng)的自動化裝置，例如機器人，來控制其自動化。
本發(fā)明的體積調節(jié)裝置是一可壓縮的腔室，例如風箱，則可通過壓縮與伸展此風箱，調節(jié)風箱內培養(yǎng)基的體積，例如當風箱壓縮到極限時，此時其內部的培養(yǎng)基的體積為最小，而當風箱伸展到極限時，此時其內部的培養(yǎng)基的體積為最大。特別是當風箱壓縮時，相對的培養(yǎng)基將從風箱流到第一腔室，而第一腔室內的生長基材放置的方式使得培養(yǎng)的細胞并不會受到剪應力的傷害。放置培養(yǎng)基的腔室可以位于含有生長基材的腔室的上方、下方、旁邊，或是環(huán)繞的型式。通過壓縮與伸展風箱，培養(yǎng)基可以一規(guī)律和/或不規(guī)律的時間間隔于腔室間流動，以提供培養(yǎng)的細胞最理想的氧氣濃度，而最理想的氧氣濃度為熟習此技藝者所傳統(tǒng)，例如一般熟習此領域的人士均了解過高的氧氣濃度對于細胞有害，特別是高度分化的細胞。同樣地，一般熟習此領域的人士也了解過低的氧氣濃度對于細胞生長有害，特別是需要氧氣以維持代謝與生長的動物細胞與哺乳動物細胞。
本發(fā)明更可以通過控制此第一腔室的關閉裝置，搭配第二腔室的壓縮與伸展，達到控制第一腔室的壓力環(huán)境的能力，并直接施壓在生長基材上，提高壓力的作用。例如緊縮此關閉裝置，同時壓縮第二腔室，可以增加第一腔室內的壓力；緊縮此關閉裝置，同時伸展第二腔室，可以減少第一腔室內的壓力。通過增加或減少壓力，可以作為培養(yǎng)特殊種類細胞或組織的用途，例如造骨細胞(osteoblast)。
本發(fā)明的第二個實施例，其調節(jié)和/或調整體積的裝置是一可充氣的氣球，利用充氣或泄氣可調節(jié)培養(yǎng)基留滯于第二腔室的體積。于是，當氣球充氣到極限時，此時其第二腔室的培養(yǎng)基的體積為最小，而當氣球泄氣到極限時，此時第二腔室的培養(yǎng)基的體積為最大。本發(fā)明的氣球可由何材質組成，例如橡膠、乳膠或任何可伸縮的塑料。另外，因為氣球放置于含有培養(yǎng)基的腔室，因此當氣球充氣時，相對的培養(yǎng)基將從原本的腔室流到裝置有生長基材的腔室，而不會使培養(yǎng)的細胞受到剪應力的傷害。
另外，當氣球泄氣時，相對的培養(yǎng)基將從裝置有生長基材的腔室流回原本的腔室，使生長基材暴露于空氣環(huán)境中，而生長于其上的細胞便可通過一空氣-培養(yǎng)基的薄層界面而獲得氧氣。因此，不論本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置是使用何種體積調節(jié)和/或體積調整裝置，均可使培養(yǎng)的細胞間歇性與周期性的浸在培養(yǎng)基中以獲得養(yǎng)分，或是非直接的通過一層氣體-液體的薄層界面而接觸到空氣環(huán)境。氣球的充氣與泄氣可以一規(guī)律和/或不規(guī)律的時間間隔，并且可以依照特定細胞種類而調整，以提供最適當?shù)难鯕夤?br> 在木發(fā)明的第三實施例中，是利用活塞作為體積調節(jié)裝置，通過移動活塞使培養(yǎng)基在腔室間移動，例如將活塞推到極限，位于第二腔室的培養(yǎng)基的體積達到最大量，而當活塞抽回到極限，位于第二腔室的培養(yǎng)基的體積便達到最小量。
在另一實施例中，本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置是至少包含一個腔室，本裝置可以選擇性的包含兩個腔室，即，第一腔室與第二腔室。第一腔室可位于第二腔室的上方、下方、旁邊，或是環(huán)繞的方式，反之亦然。
第一腔室內可裝有一生長基材，以幫助細胞附著與生長，至少一個薄膜，較佳是兩個多孔的、具有滲透性的薄膜，以促進培養(yǎng)基的流動，并提供一空氣環(huán)境，以提供氧氣予生長基材。生長基材是可選擇性的固定和/或附著和/或懸浮于第一腔室的內壁。第二腔室內可裝有培養(yǎng)基，與一控制培養(yǎng)基于腔室間移動的裝置，第二腔室內的移動裝置可以為自動和/或手動操作，以一規(guī)律和/或不規(guī)律的任何時間間隔，以提供最理想的氧氣與養(yǎng)分給培養(yǎng)的細胞。第一腔室與通過薄膜與第二腔室結合，在一較佳實施例中，生長基材是置放于兩層多孔的薄膜間。
另外，本發(fā)明是提供一裝有細胞生長基材的第一腔室，與裝有培養(yǎng)基的第二腔室，其中第一與第二腔室均有第一端或遠端(distal end)以及第二端或近端(proximal end)的區(qū)別。第二腔室是在遠端裝有培養(yǎng)基，而在近端為一空氣環(huán)境。細胞培養(yǎng)腔室可用任何材質制造，例如塑料。第一腔室與第二腔室可以貼合，也可選擇性的合為一體。
本發(fā)明的第四個實施例是利用一密閉的浮囊和/或一容器組合作為調節(jié)體積或調整液體的裝置，其可固定于一表面或選擇性的多孔的薄膜上，使得生長基材位于其上方，利用浮裳內部的空氣使得生長基材得以垂直上下移動，同時促使培養(yǎng)基的流動，例如當浮囊充氣時，原本沉浸于培養(yǎng)基中的生長基材會被往上推，使得生長基材可以非直接的通過一空氣-液體的薄層界面而提供氧氣；而當浮囊泄氣時，生長基材會被往下推而沉浸于培養(yǎng)基中使細胞得到養(yǎng)分。浮囊組合裝置可以為任何合適的材質組成。
本發(fā)明的可選擇性的具備驅動裝置，例如空氣壓縮器，以自動或手動充氣或泄氣浮囊組合裝置，以幫助提供氧氣與養(yǎng)分給附著于生長基材上的細胞。
本發(fā)明的第六個實施例是提供一細胞培養(yǎng)裝置，包括第一腔室，其具備生長基材放置與懸浮于其內部。第一腔室是含有第一端或近端以及第二端或遠端，其中第一腔室的遠端是有一面向第二腔室的開口，第二腔室亦含有第一端或近端以及第二端或遠端，其中近端基本上為封閉的。當氣體從第二腔室近端打入時，生長基材會沉浸于培養(yǎng)基中；當氣體從第二腔室抽出，生長基材會非直接的通過一層氣體-培養(yǎng)基的薄層界面而接觸到空氣環(huán)境。氣體于第二腔室的抽出或灌入，可以通過任何驅動裝置，例如空氣壓縮器來驅動，而所述的驅動裝置可以為自動或手動操作。
本發(fā)明是提供一種新穎的培養(yǎng)細胞的方法，可用于培養(yǎng)真核細胞和/或原核細胞，尤其是動物細胞與哺乳動物細胞，本發(fā)明方法的操作步驟是至少包括于本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的第一腔室中加入培養(yǎng)基，以及使細胞懸浮于生長基材的上；提供至少一個表面和/或一薄膜以支撐生長基材，其中表面和/或薄膜較佳是多孔；于第一腔室的第一端至少設置一個開口，用來加入和/或移除培養(yǎng)基與細胞，至少一個關閉裝置用以關閉開口。所述的關閉裝置是可選擇性的提供一個空氣濾網(wǎng)，用以交換空氣及減少污染物進入腔室。
本裝置同樣提供第二腔室以接收培養(yǎng)基，一體積調節(jié)裝置，使得培養(yǎng)基可于腔室之間移動，以及一種收集培養(yǎng)基中的細胞產(chǎn)物的方法。
本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置尚可進一步包含至少一層薄膜或一區(qū)隔裝置，薄膜或區(qū)隔裝置是可具有滲透性與多孔性，并且可用來分隔第一與第二腔室。
此外，在一較佳實施例中生長基材的兩側是各有一層薄膜或一區(qū)隔裝置，以作為限制含有細胞的顆粒的隔間。第二腔室可以裝有培養(yǎng)基，并可位于第一腔室的上方、下方、和/或旁邊，和/或是環(huán)繞的方式，因此可以讓培養(yǎng)基溫和的于第一腔室與第二腔室間流動。薄膜或區(qū)隔裝置的材質可以為，例如半滲透性纖維、半滲透性高分子聚合支持物、金屬或塑料。此外，薄膜或區(qū)隔裝置是可支持或支撐和/或限制生長基材于固定位置。
本發(fā)明亦可進一步包含接種和/或平盤接種細胞至生長基材上的步驟。
另外，本發(fā)明亦提供一新穎的方法可以使生長基材或培養(yǎng)基周期性和/或間歇性的于細胞培養(yǎng)裝置內移動，讓生長基材上的細胞可以沉浸于培養(yǎng)基中以獲得養(yǎng)分，或使生長基材上的細胞可以浮出培養(yǎng)基，非直接的方式讓細胞通過一層氣體-培養(yǎng)基的薄層界面，而接觸到空氣環(huán)境，以獲得氧氣，但是卻不會傷害和/或殺死細胞。本發(fā)明亦提供一個新穎的方法可以通過控制第一腔室的關閉裝置，搭配第二腔室的壓縮與伸展，直接施壓于生長基材上，達到仿真組織生長環(huán)境的能力。例如緊縮此關閉裝置，同時壓縮第二腔室，可以增加第一腔室內的壓力；緊縮此關閉裝置，同時伸展第二腔室，可以減少第一腔室內的壓力。通過增加或減少壓力，可以作為培養(yǎng)特殊種類細胞或組織的用途，例如造骨細胞(osteoblast)。
在本發(fā)明又一實施例中，于所述實施例的方法是可更進一步包含收集分泌于培養(yǎng)基中的細胞產(chǎn)物。分泌的細胞產(chǎn)物可以包括，但不限于，蛋白質、DNA、RNA、質體、抗體與病毒。收集培養(yǎng)基的步驟除了所述步驟外，尚另外包含利用排出和/或任何一般的方法，從本細胞培養(yǎng)裝置的第一腔室的開口收集培養(yǎng)基，以及收集培養(yǎng)基中包含的細胞分泌的蛋白質。
任何傳統(tǒng)的收集培養(yǎng)基的方法均可應用于本發(fā)明，例如將培養(yǎng)腔室的培養(yǎng)基排出和/或抽出。本發(fā)明的方法亦提供在移除用過的培養(yǎng)基后，重新注入適當量的新鮮培養(yǎng)基到本裝置的方法，以提供細胞養(yǎng)分。生長基材將再次周期性與間歇性的沉浸于培養(yǎng)基中，而隨著所述的第二腔室的體積由最小到最大，細胞將非直接的通過一層氣體-培養(yǎng)基的薄層界面，而接觸到空氣環(huán)境。如此不斷的重復上述步驟，直到細胞無法再產(chǎn)生所需的細胞產(chǎn)物為止。因本發(fā)明的細胞裝置是一簡單的裝置，因此價格并不昂貴，并為可拋棄式設施，以避免衍生出裝置滅菌方面的問題。
下面結合附圖進一步闡述本發(fā)明實施例，實施例1參閱圖1-圖2所示，本發(fā)明裝置的實施例1包括，第一腔室110含有生長基材120，生長基材120可由任何材質制成，例如陶瓷、生物可分解基質、高分子聚合物、編織基材(woven substrate)、非編織基材(non-wovensubstrate)、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、碳氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯醇、三甲胺(tri-methyl amine)、玻璃、硅與二乙氨乙基(DEAE)。生長基材120可選擇性的具有多孔，使用本發(fā)明的生長基材120是可供細胞附著，而且使得附著其上的細胞可獲得氧氣，卻不會直接暴露于空氣環(huán)境。直接暴露于空氣中對于細胞，尤其是動物細胞與哺乳動物細胞，可能造成傷害及死亡并且失去培養(yǎng)的存活率。
生長基材120可為任何型式、形狀或大小，包括但不限于，碟狀、薄片狀、塊狀、盤狀、片狀、帶狀、粒狀、微載體、半透性顆粒、微顆粒、半透性膜或半透性中空纖維。
第一腔室110是與第二腔室130連結，并且第一腔室110與第二腔室130可以貼合，或與第二腔室130合為一體，其中第一腔室110和/或第二腔室130可以包含培養(yǎng)基，而且兩腔室均至少有一邊可互通的開口，允許液體與氣體可在腔室間流動與移動。于實施例1中，第二腔室130裝設一個可壓縮的元件，是可為一可伸縮的風箱形式。第二腔室130可以包含生長液或培養(yǎng)基。
圖1所示是第二腔室130的可壓縮元件處于非壓縮的狀態(tài)，如此培養(yǎng)基是充滿于第二腔室，因此，生長基材120將非直接的通過一層氣體-培養(yǎng)基的薄層界面而接觸到空氣環(huán)境以獲得氧氣。
圖2所示是第二腔室130的可壓縮元件處于壓縮的狀態(tài)，當二腔室130處于壓縮的狀態(tài)，培養(yǎng)基是移動到第一腔室使生長基材120沉浸于培養(yǎng)基中。然而，當?shù)诙皇?30處于非壓縮的狀態(tài)時，培養(yǎng)基是滯留于第二腔室130，而生長基材120便不會沉浸于培養(yǎng)基中。第一腔室110是可設置至少一個開口140，以裝入或排出細胞與培養(yǎng)基至第一腔室110，開口140可裝設一個關閉裝置150，關閉裝置150包含至少一個空氣濾網(wǎng)160，用來過濾進出細胞培養(yǎng)裝置的空氣，以減少污染的發(fā)生。
實施例2參閱圖3-圖4所示，本發(fā)明裝置的實施例2包括，于第一腔室210包含生長基材220，生長基材220可為松散集結的基質構成，其材料包括但不限于陶瓷、生物可分解基質、高分子聚合物、編織基材、非編織基材、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、碳氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯醇、三甲胺、玻璃、硅與二乙氨乙基。
在實施例2中的生長基材220可選擇性的為多孔，而且使得附著于生長基材220上的細胞可獲得氧氣，卻不會直接暴露于空氣環(huán)境。直接暴露于空氣中對于細胞，尤其是動物細胞和/或哺乳動物細胞，可能造成傷害及死亡并且失去培養(yǎng)的存活率。
生長基材220可為任何型式、形狀或大小的任何顆粒，包括但不限于，碟狀、薄片狀、塊狀、盤狀、片狀、帶狀、粒狀、微載體、半透性顆粒、微顆粒、半透性膜或半透性中空纖維。
第一腔室210是與第二腔室230結合，其中第一和/或第二腔室可以包括生長液和/或培養(yǎng)基，并且于兩個腔室的交界面均具有開口，以幫助液體與氣體的交換與移動。于實施例2中，第二腔室230裝設一個可壓縮的元件280，是可為一氣球280用以作為體積調節(jié)裝置。第二腔室230可以選擇性的包含培養(yǎng)基。
圖3是第二腔室230的氣球280處于泄氣的狀態(tài)，圖4是第二腔室230的氣球280處于充氣的狀態(tài)。氣球280的組成材質可為任何材質，例如橡膠、乳膠或任何可伸縮的塑料。
如圖4所示，當氣球280處于充氣狀態(tài)時，于第二腔室230的培養(yǎng)基是最少量，大多數(shù)的培養(yǎng)基均被迫流至第一腔室210，使得生長基材220可以沉浸于培養(yǎng)基中。
如圖3所示，當氣球280處于泄氣狀態(tài)時，于第二腔室230的培養(yǎng)基是最大量，因此，于第一腔室210的生長基材220將非直接的通過一層氣體-培養(yǎng)基的薄層界面，而接觸到空氣環(huán)境，以獲得氧氣。第一腔室210可以設置至少一個開口240以裝入、平盤接種、接種或排出細胞至生長基材上，使培養(yǎng)基可進出第一腔室210，以及提供第一腔室210與外部環(huán)境間的氣體交換。開口240可裝設一個關閉裝置250，關閉裝置250包含至少一個空氣濾網(wǎng)260，用來過濾進出細胞培養(yǎng)裝置的空氣。
實施例3參閱圖5-圖6所示，本發(fā)明裝置的實施例3包括，于第一腔室310包含生長基材320，生長基材320可為松散集結的基質構成，其材料包括但不限于陶瓷、生物可分解基質、高分子聚合物、編織基材、非編織基材、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、碳氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯醇、三甲胺、玻璃、硅與二乙氨乙基。在實施例3中的生長基材320可選擇性的為多孔或者可以由顆粒組成的松散集結的基質，多孔的生長基材320，可使附著于其上的細胞獲得氧氣，卻不至于直接暴露于空氣環(huán)境。因為直接暴露于空氣中對于細胞，尤其是動物細胞和/或哺乳動物細胞，可能造成傷害及死亡并且失去培養(yǎng)的存活率。
生長基材320可為任何型式、形狀或大小，包括但不限于，碟狀、薄片狀、塊狀、盤狀、片狀、帶狀、粒狀、微載體、半透性顆粒、微顆粒、半透性膜或半透性中空纖維。
第一腔室310是與第二腔室330結合，其中第一和/或第二腔室可以包含培養(yǎng)基，并且于兩個腔室的交界面均具有開口。于實施例3中，第二腔室330裝設一活塞380作為體積調節(jié)裝置?；钊?80可通過上推或下拉，以控制培養(yǎng)基在第一腔室310與第二腔室330之間的流動。
圖5所示是活塞380處于下拉的情形，其中第二腔室330的培養(yǎng)基體積是最大量。
圖6所示是活塞380處于上推的情形，其中第二腔室330的培養(yǎng)基體積是最小量?；钊牟馁|是可為任何材質例如橡膠、塑料、金屬、合成材料或聚丙烯以及可以任何傳統(tǒng)方法操作。
當活塞380處于下拉狀態(tài)時，如圖5所示，培養(yǎng)基是留滯于第二腔室330，于第一腔室310的生長基材320可獲得氧氣供應，當活塞380處于上推狀態(tài)時，如圖6所示，大多數(shù)的培養(yǎng)基被推往第一腔室310，使得生長基材320可以沉浸于培養(yǎng)基中。第一腔室310可以選擇性設置至少一個開口340以裝入或排出細胞與使培養(yǎng)基可以進出第一腔室310，以及提供第一腔室310與外部環(huán)境的氣體交換。開口340可裝設一個關閉裝置350，關閉裝置350可選擇性裝設至少一個空氣濾網(wǎng)360，用來過濾進出細胞培養(yǎng)裝置的空氣。
實施例4參閱圖7所示，本發(fā)明裝置的實施例3包括，于第一腔室410是至少包含半中空纖維的生長基材420，半中空纖維的生長基材420可由任何材質構成，例如編織基材、非編織基材、生物可分解基質、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、碳氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯醇、三甲胺、玻璃、硅與二乙氨乙基。半中空纖維的生長基材420可使附著于其上的細胞獲得氧氣，卻不至于直接暴露于空氣環(huán)境。因為直接暴露于空氣中對于細胞，尤其是動物細胞和/或哺乳動物細胞，可能造成傷害及死亡并且失去培養(yǎng)的存活率。
第一腔室410是與第二腔室430貼合或合為一體，其中第一和/或第二腔室可以包含培養(yǎng)基，并且于兩個腔室的交界面均具有開口。于本較佳實施例4中，第二腔室430可為一風箱的型式，通過壓縮或解壓縮來調節(jié)位于第二腔室430內部的培養(yǎng)基的體積，如圖1與圖2所示。
當?shù)诙皇?30處于壓縮狀態(tài)(圖未示)，培養(yǎng)基是流到第一腔室410中，使半中空纖維的生長基材420沉浸于培養(yǎng)基中，以使細胞獲得養(yǎng)分。當?shù)诙皇?30處于未壓縮狀態(tài)，培養(yǎng)基是回到和/或留滯第二腔室430中，以提供氧氣給生長于半中空纖維生長基材420的上或的內的細胞。第一腔室410可以選擇性設置至少一個開口441以裝入細胞至半中空纖維生長基材420，并且可裝設一個關閉裝置451得以重復打開及關上開口441。第一腔室410也可以設置第二個開口440以裝入或排出培養(yǎng)基，以及提供與外部環(huán)境的氣體交換。開口440也可裝設一個關閉裝置450，關閉裝置450是裝設至少一個空氣濾網(wǎng)460用來過濾進出細胞培養(yǎng)裝置的空氣。
實施例5參閱圖8所示，本發(fā)明裝置的實施例5包括，于第一腔室510是至少包含半滲透囊的生長基材520，半滲透囊的生長基材520可由任何材質構成，例如編織基材、非編織基材、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、碳氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯醇。半滲透囊的生長基材520可使附著于其上的細胞通過一空氣-培養(yǎng)基的薄層界面，獲得氧氣卻不至于直接暴露于空氣環(huán)境。半滲透囊或容器的生長基材520是可選擇性的使氣體可通過但細胞不可通過。
第一腔室510是與第二腔室530結合，其中第一和/或第二腔室可以包含培養(yǎng)基，并且于兩個腔室的交界面均具有開口可互通。于本實施例5中，第二腔室530可為一可壓縮的腔室，例如風箱，通過壓縮或伸展使培養(yǎng)基于第一腔室510與第二腔室530之間流動。
當?shù)诙皇?30處于壓縮狀態(tài)，培養(yǎng)基是流到或被迫進入第一腔室510中，使半滲透囊的生長基材520沉浸于培養(yǎng)基中，以使細胞獲得養(yǎng)分。當?shù)诙皇?30處于未壓縮狀態(tài)，培養(yǎng)基是回到和/或留滯第二腔室530中，使第一腔室510中的半滲透囊的生長基材520得到氧氣。第一腔室510可以進一步設置至少一個開口541，以裝入細胞至半滲透囊的生長基材520，并且可裝設一個合適的關閉裝置551，得以重復打開及關上開口541。第一腔室510也可進一步設置第二個開口540以裝入或排出培養(yǎng)基，以及提供與外部環(huán)境的氣體交換。第二個開口540也可裝設第二個關閉裝置550，關閉裝置550是選擇性的裝設至少一個合適的空氣濾網(wǎng)560用來過濾進出細胞培養(yǎng)裝置的空氣。
實施例6參閱圖9-圖10所示，本發(fā)明裝置的實施例6包括，于第一腔室610包含生長基材620，通過控制一浮囊組合628與輸氣管627，使得生長基材620浮于或沉浸于培養(yǎng)基中。如圖9所示，當浮囊組合628大量充氣的后，生長基材620便會間接接觸到培養(yǎng)腔室610的空氣環(huán)境，細胞可通過一空氣-培養(yǎng)基的界面得到氧氣。如圖10所示，當浮囊組合628大量泄氣的后，生長基材620便會沉浸在培養(yǎng)基中，使其上的細胞獲得養(yǎng)分。
培養(yǎng)腔室610可以選擇性的設置至少一個開口640以裝入或排出培養(yǎng)基，以及提供與外部環(huán)境的氣體交換。開口640可裝設一關閉裝置650，得以重復打開及關上開口640。關閉裝置650可進一步裝設至少一個空氣濾網(wǎng)660，用來過濾進出細胞培養(yǎng)裝置的空氣。
實施例7參閱圖11-圖12所示，本發(fā)明裝置的實施例7包括，于第一腔室710包含培養(yǎng)基，第二腔室730是與第一腔室710結合，并且置于第一腔室710的上方。第二腔室730是通過纜線729與生長基材720相連，生長基材720可為任何材料組成例如陶瓷、生物可分解基質、高分子聚合物、編織基材、非編織基材、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、碳氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯醇、三甲胺、玻璃、硅與二乙氨乙基。在實施例7中的生長基材720可選擇性的為多孔，多孔的生長基材，可使附著于其上的細胞獲得氧氣，卻不會直接暴露于空氣環(huán)境中，因為氣流或氣泡所產(chǎn)生的剪應力，直接暴露于空氣中對于細胞，尤其是動物細胞和/或哺乳動物細胞，可能造成傷害及死亡并且失去培養(yǎng)的存活率。
生長基材720可為任何型式、形狀或大小，包括但不限于，碟狀、薄片狀、塊狀、盤狀、片狀、帶狀、粒狀、微載體、半透性顆粒、微顆粒、半透性膜或半透性中空纖維。
第一腔室710是與第二腔室730結合，其中第一和/或第二腔室可以包含培養(yǎng)基，并且于兩個腔室可通過交界面直接相通。于實施例7中，第二腔室730可為一可壓縮的腔室，例如可壓縮或伸展的風箱。圖11是第二腔室730處于伸展的狀態(tài)，圖12是第二腔室730處于壓縮的狀態(tài)。
如圖12所示，當?shù)诙皇?30壓縮時，生長基材720是降低，并沉浸于第一腔室710的培養(yǎng)基中，當?shù)诙皇?30未壓縮時，于第一腔室710的生長基材720可浮出培養(yǎng)基，并且非直接的通過一層氣體-培養(yǎng)基的薄層界面而接觸到第二腔室730的空氣環(huán)境，以獲得氧氣。第二腔室730可以進一步設置至少一個開口740。開口740可裝設一個關閉裝置750，關閉裝置750可進一步裝設至少一個空氣濾網(wǎng)760，用來過濾進出細胞培養(yǎng)裝置的空氣。
實施例8參閱圖13所示，本發(fā)明裝置的實施例8包括，兩個培養(yǎng)腔室810與810’，其中腔室810是裝設于腔室810’的內，并且腔室810’是環(huán)繞腔室810。腔室810是包含一生長基材以接受細胞，并且于其底部有一開口，使得培養(yǎng)基可以通過此開口自由地在腔室810與810’之間流動。腔室810’的底面可選擇性的設計一上揚的表面或一彎曲的輪廓線(contour)821’(例如圓錐體)，使得水流呈流線型，并且可避免堆積未能附著于生長基材820的細胞。
腔室810可以進一步設置至少一個開口840，以裝入或排出細胞和/或使培養(yǎng)基可以進出培養(yǎng)腔室810。開口840可裝設一個關閉裝置850，以重復打開及關上開口840。關閉裝置850可進一步裝設至少一個空氣濾網(wǎng)860，用來過濾進出細胞培養(yǎng)裝置的空氣。腔室810’可以進一步設置至少一個開口840’，并可裝設一個合適的關閉裝置850’。關閉裝置850’可進一步裝設至少一個空氣濾網(wǎng)860’，用來過濾進出細胞培養(yǎng)裝置的空氣。
腔室810的培養(yǎng)基含量的控制是通過將空氣由空氣濾網(wǎng)860’打入腔室810’，而改變腔室810’的氣體空間，此壓力將驅動培養(yǎng)基由腔室810’流入腔室810。當氣體腔室810’變小時，生長基材820是沉浸于培養(yǎng)基中；當氣體腔室810’變大時，氣體腔室810’的真空，使培養(yǎng)基流回腔室810’，因而使得腔室810的生長基材820可以非直接的通過一層氣體-培養(yǎng)基的薄層界面而接觸到空氣環(huán)境。
所述的生長基材820可以單獨置于腔室810、單獨置于腔室810’或同時置于腔室810與腔室810’。
另外，參閱圖14所示，本發(fā)明裝置的生長基材120是沉浸于培養(yǎng)基中，并且可得到相當多的養(yǎng)分，當選擇性的多孔的生長基材沉浸于培養(yǎng)基時，會造成一種現(xiàn)象稱為靜態(tài)攪拌，是溫和的攪拌培養(yǎng)基與養(yǎng)分，并且可重新均勻地分配掉落的細胞回到生長基材120中。
參閱圖15所示，是當培養(yǎng)基高度低于本發(fā)明的生長基材120，生長基材120可得到相當多的氧氣，圖15是提供當從裝有生長基材120的腔室移走培養(yǎng)基時，將會有一薄層培養(yǎng)基滯留于多孔生長基材之上，此薄層可以保護于生長基材120之上和/或之內的細胞，使其不直接暴露于空氣環(huán)境中因氣流所產(chǎn)生的剪應力。
實施例9參閱圖16-圖17所示，本發(fā)明裝置的實施例9是將圖1與圖2的實施例1與一驅動裝置1012結合，例如一油壓缸(oil pressure cylinder)或一氣壓缸(air pressure cylinder)作結合，裝設于可壓縮的第二腔室1030的底部。如圖17所示，是壓力缸1012升起時；或如圖16所示，是壓力缸1012降下時，第二腔室1030是周期性與間歇性的壓縮與伸展。第二腔室1030的壓縮與伸展，使生長基材1020周期性與間歇性在腔室1010與腔室1030之間移動，因而使生長基材1020沉浸于培養(yǎng)基中，以獲取養(yǎng)分，或是浮出培養(yǎng)基讓生長基材1020上的細胞得到氧氣。
實施例10
參閱圖18-圖19所示，本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的實施例10是將圖1與圖2的實施例1與一體積調節(jié)裝置1117結合，例如一螺旋起重器作結合，裝設于具有一壓縮元件的第二腔室1130的底部。如圖19所示，是螺旋起重器1117升起時；或如圖18所示，是壓力缸1117落下時，第二腔室1130是周期性與間歇性的壓縮與伸展。第二腔室1130的壓縮與伸展使生長基材1120周期性與間歇性沉浸于培養(yǎng)基中，以及非直接的通過一層氣體-培養(yǎng)基的薄層界面而接觸到空氣環(huán)境以獲取氧氣。
實施例11參閱圖20-圖21所示，本發(fā)明裝置的實施例11是將圖1與圖2的實施例1結合體積調節(jié)裝置1219及1220，例如驅動軸桿(shaft driver)與驅動裝置1218，例如馬達或步進馬達(step motor)，裝設于可壓縮的第二腔室1230的底部。如圖21所示，是驅動軸桿升起時；或如圖20所示，是驅動軸桿落下時，第二腔室1230是周期性與間歇性的壓縮與伸展。第二腔室1230的壓縮與伸展，使第一腔室1210的生長基材1220可周期性與間歇性沉浸或浮出于培養(yǎng)基中。
實施例12參閱圖22-圖23所示，本發(fā)明裝置的實施例12是圖3和圖4的實施例2與一氣體壓縮驅動裝置結合。汽門孔(valve port)1322是處于開啟狀態(tài)，當汽門孔1324開啟，而汽門孔1323關閉時，空氣便由空氣泵體1325打入氣球1380使其充氣。因此，如圖23所示，于第二腔室1330的體積會減少，培養(yǎng)基將由第二腔室1330被推擠至第一腔室1310，使生長基材1320沉浸于培養(yǎng)基中。螺線汽門孔1323與1324的轉換可通過如下控制，例如一定時器1326來控制，定時器1326可以改變螺線汽門孔1323與1324的開啟/關閉狀態(tài)。當汽門孔1324關閉，而汽門孔1323開啟時，氣球內的氣體會因為培養(yǎng)基重量所造成的壓力而被擠出，培養(yǎng)基因而由第一腔室1310流到第二腔室1330，使得生長基材1320暴露于空氣中。轉換氣球1380的充氣與泄氣狀態(tài)，使得生長基材1320周期性與間歇性沉浸與浮出于培養(yǎng)基中，并且非直接的通過一層氣體-培養(yǎng)基的薄層界面而接觸到空氣環(huán)境。
實施例13參閱圖24所示，本發(fā)明裝置的實施例13是圖9-圖10的實施例6與一氣體壓縮驅動裝置結合。通過調控氣體在浮囊1428與輸氣管1427的含量，可以使生長基材1420沉浸與浮出于培養(yǎng)基中。浮囊1428是連結在生長基材1420的底部，利用連接到至少一個螺管汽門孔的驅動裝置，例如空氣泵體1430，可以讓浮囊1428充氣或泄氣。操作時，汽門孔1433與1436總是開啟，而當汽門孔1432與1437開啟時，汽門孔1434與1435則關閉，空氣便由空氣泵體1430打入浮囊1428并使浮囊1428充氣，生長基材1420于是被往上推，并且使細胞間接的通過一層氣體-培養(yǎng)基的薄層界面，而接觸到第一腔室1410的空氣環(huán)境。螺管汽門孔的開關可以利用如下控制，例如一定時器1431來控制。定時器1431可以改變螺線汽門孔的開啟/關閉狀態(tài)，當汽門孔1432與1437關閉，而汽門孔1434與1435開啟時，浮囊1428內的氣體會被空氣泵體1430排空，使得生長基材1420沉浸于培養(yǎng)基中。
實施例14參閱圖25所示，本發(fā)明裝置的實施例14是將圖13的實施例8與一氣體壓縮驅動裝置結合。汽門孔1533與1536是開啟，而當螺管汽門孔1534與1535開啟時，其它汽門孔1532與1537為關閉，氣體壓縮器1530會將空氣推入第一腔室1510的內面，因此，第一腔室內培養(yǎng)基的體積因為氣壓而減少，因為腔室1510與腔室1510’的下邊是可以相通，于是當腔室1510中培養(yǎng)基體積減少時，腔室1510’的培養(yǎng)基體積便會上升，反的亦然。其次，汽門孔1532與1537為開啟，并且汽門孔1534與1535關閉時，汽門孔1533與1536是仍然為開啟不會改變，之后，空氣會被推入外部培養(yǎng)腔室1510’，以致于腔室1510’的培養(yǎng)基體積減少，而同時腔室1510的培養(yǎng)基體積增加。通過重復此操作，于腔室1510與腔室1510’的培養(yǎng)基是周期性與間接性的于兩腔室間移動，使生長基材1520沉浸于培養(yǎng)基中以獲得養(yǎng)分，或是浮出培養(yǎng)基通過一層氣體-培養(yǎng)基的薄層界面而獲取氧氣。
實施例15參閱圖25所示，本發(fā)明裝置的實施例15是圖1和圖2的實施例1與一培養(yǎng)基交換系統(tǒng)結合。培養(yǎng)基交換系統(tǒng)可以兩種不同模式操作培養(yǎng)基交換模式與生長模式。在生長模式中，閥門1643與1644是關閉，借以關上結合器1645與1646，同樣地，閥門與空氣入口1647是開啟，以允許如圖1和圖2的實施例1可經(jīng)由空氣濾網(wǎng)160(圖未是)以進行氣體交換，此狀態(tài)下，培養(yǎng)基無法進出細胞培養(yǎng)裝置。一旦培養(yǎng)基用罄和/或細胞生產(chǎn)的蛋白質已達一足夠量，則會進行培養(yǎng)基的收集，以得到蛋白質，并且更換新鮮的培養(yǎng)基。
于培養(yǎng)基交換模式中，閥門與空氣入口1647是關閉，此外，閥門1643是關閉。利用第一腔室1610的剩余氣體壓力加上第二腔室1630的壓縮(例如風箱)，閥門1644會開啟，讓用過的培養(yǎng)基流出，經(jīng)由結合器1646到達儲存槽1642。舊培養(yǎng)基流出之后，閥門1644會關閉，接著閥門1643會開啟，位于儲存槽1641的新鮮培養(yǎng)基將被吸入，經(jīng)由結合器1645到達第二腔室1630。第二腔室1630的伸展吸引了新鮮培養(yǎng)基由儲存槽1641經(jīng)過結合器1645，而到達細胞培養(yǎng)裝置。一旦培養(yǎng)基達到足夠的量，閥門1643會關閉。為再度回到正常的生長模式，閥門與空氣入口1647是開啟狀態(tài)，所有閥門的控制可以通過一電子裝置，例如計算機1648，操作方式可為自動或手動操作。
實施例16參閱圖27-圖28所示，本發(fā)明裝置的實施例16是圖1和圖2的實施例1與一培養(yǎng)基交換系統(tǒng)結合。其中圖27是手動操作，圖28是自動操作。
本細胞培養(yǎng)裝置可以兩種不同模式操作培養(yǎng)基交換模式與生長模式。
在生長模式中，泵體1743與1744是處于關閉狀態(tài)，同樣地，空氣入口1760是開啟，以允許圖1和圖2的實施例1可經(jīng)由空氣濾網(wǎng)160(圖未是)以進行氣體交換，此狀態(tài)下，新鮮的培養(yǎng)基無法進出細胞培養(yǎng)裝置的第一和/或第二腔室，一旦培養(yǎng)基用罄和/或細胞生產(chǎn)的蛋白質已達一足夠量，則會進行培養(yǎng)基的收集，以得到蛋白質，并且更換新鮮的培養(yǎng)基。
于培養(yǎng)基交換模式中，閥門與空氣入口1760是關閉，啟動泵體1744將第二腔室1730中用過的培養(yǎng)基推出，經(jīng)由結合器1750，然后運送至儲存槽1742。舊培養(yǎng)基流出之后，泵體1744即關閉。為再度回到正常的生長模式，空氣入口1760是開啟狀態(tài)，所有泵體的控制可以通過一計算機和/或電子裝置1748來驅動，操作方式可為自動或手動操作。
實施例17參閱圖29-圖30所示，本發(fā)明裝置的實施例17是如圖1和圖2的細胞培養(yǎng)裝置與一培養(yǎng)基交換系統(tǒng)結合。圖29是手動操作，圖30是自動操作。
本培養(yǎng)基交換裝置可以兩種不同模式操作培養(yǎng)基交換模式與生長模式。
在生長模式中，泵體1843與1844是處于關閉狀態(tài)，同樣地，空氣入口1860是開啟，以允許如圖1和圖2的細胞培養(yǎng)裝置可經(jīng)由空氣濾網(wǎng)160(圖未是)以進行氣體交換，此狀態(tài)下，新鮮的培養(yǎng)基無法進出細胞培養(yǎng)裝置的第一和/或第二腔室，一旦培養(yǎng)基用罄和/或細胞生產(chǎn)的蛋白質已達一足夠量，則會進行培養(yǎng)基的收集以得到蛋白質，并且更換新鮮的培養(yǎng)基。
于培養(yǎng)基交換模式中，空氣入口1860是關閉，泵體1844為啟動狀態(tài)，以將用過的培養(yǎng)基推出細胞培養(yǎng)裝置，并且運送至儲存槽1842。舊培養(yǎng)基流出之后，泵體1844即關閉。泵體1843是啟動，以將儲存槽1841中的新鮮培養(yǎng)基補充到細胞培養(yǎng)裝置。當達到足夠的新鮮培養(yǎng)基時，便關閉泵體1843。為再度回到正常的生長模式，空氣入口1860是開啟狀態(tài)，所有泵體的控制可以通過一計算機和/或電子裝置1848來驅動，操作方式可為自動或手動操作。
實施例18參閱圖31-圖32所示，本發(fā)明裝置的實施例18包括，至少一個細胞生長腔室，其含有至少一個腔室內壁1992，其中每個腔室均有第一端、第二端、一內表面及一外表面用來定義一開口。本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置可具有第二腔室，其是可位于第一腔室的上方、下方、和/或旁邊，和/或是內/外環(huán)繞的方式。至少有一個生長腔室是以輪子或支架1990，使本實施例的細胞培養(yǎng)裝置可被一平面支撐，例如地板、桌面或實驗室操作臺面。每個生長腔室有至少一個生長基材1991，以生長至少一顆細胞以及允許細胞貼附和/或附著。
至少一個生長腔室是包含有培養(yǎng)基與氣體環(huán)境，使培養(yǎng)基置于培養(yǎng)腔室的第二端，而空氣環(huán)境位于和/或包含于培養(yǎng)腔室的第一端。本發(fā)明的實施例也同樣包含一驅動裝置1995，用來上下或左右移動生長基材往返于生長腔室的第一端與第二端間，使得生長基材可周期性與間歇性沉浸、和/或浮出培養(yǎng)基，以提供細胞適當?shù)酿B(yǎng)分與氧氣。驅動裝置1995可選擇性包含第一連結裝置1994，用來連結驅動裝置1995與第二連結裝置1993，驅動裝置1995是與生長基材1991相連，其作用在于使生長基材反復地、周期性與間歇性地由生長腔室的第一端移至第二端，即，移動生長腔室內的生長基材，使其可以反復的沉浸及浮出培養(yǎng)基，以提供合適的養(yǎng)分與氧氣。本發(fā)明的驅動裝置可為一升降器，升降器系統(tǒng)可以幫助生長基材上下或左右移動。
本實施例18中的生長基材1991可選擇性的具有多孔，多孔的生長基材可使附著于其上的細胞獲得氧氣，卻不會直接暴露于空氣環(huán)境中因氣流或氣泡所產(chǎn)生的剪應力。因為直接暴露于空氣中對于細胞，尤其是動物細胞和/或哺乳動物細胞，可能造成傷害及死亡，并且失去培養(yǎng)的存活率。
生長基材1991可為任何型式、形狀或大小，包括但不限于，碟狀、薄片狀、塊狀、盤狀、片狀、帶狀、粒狀、微載體、半透性顆粒、微顆粒、半透性膜或半透性中空纖維，還可選擇性的利用一多孔的膜套容納生長基材，例如多孔顆?；蛭⑤d體，使培養(yǎng)基可以流動。另外，也可利用一固定的支撐結構，以支撐生長基材，使其可移入或移出培養(yǎng)基。
實施例19參閱圖33-圖34所示，本發(fā)明裝置的實施例19包括，第一生長腔室含有至少一個腔室內壁2092，其中每個腔室均有第一端、第二端、一內表面及一外表面用來定義一開口。本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置可具有第二腔室，其是可位于第一腔室的上方、下方、和/或旁邊，和/或是內/外環(huán)繞的方式。至少有一個生長腔室是以輪子或支架2090，使本實施例19的細胞培養(yǎng)裝置可被一平面支撐，例如地板、桌面或實驗室操作臺面。每個生長腔室有至少一個生長基材2091，以生長至少一顆細胞，以及允許細胞貼附和/或附著。
至少一個生長腔室是包含有培養(yǎng)基與氣體環(huán)境，使培養(yǎng)基置于培養(yǎng)腔室的第二端，而空氣環(huán)境配置于和/或包含于培養(yǎng)腔室的第一端。本發(fā)明的實施例19也同樣包含一驅動裝置2095，用來上下或左右移動生長基材往返于生長腔室的第一端與第二端間，使得生長基材可反復地、周期性與間歇性地沉浸和/或浮出培養(yǎng)基，以提供細胞適當?shù)酿B(yǎng)分與氧氣。驅動裝置2095可選擇性包含第一連結裝置2094，用來連結驅動裝置2095與第二連結裝置2093，驅動裝置2095是與生長基材2091相連，其作用在于使生長基材反復地、周期性與間歇性地由生長腔室的第一端移至第二端，即移動生長腔室內的生長基材，使其可以反復的沉浸及浮出培養(yǎng)基，以提供合適的養(yǎng)分與氧氣。本發(fā)明的驅動裝置可為一螺旋起重器，螺旋起重器系統(tǒng)可以幫助生長基材上下或左右移動。
本實施例19中的生長基材2091可選擇性的為多孔，多孔的生長基材可使附著于其上的細胞獲得氧氣，卻不會直接暴露于空氣環(huán)境中因氣流或氣泡所產(chǎn)生的剪應力。因為直接暴露于空氣中，對于細胞，尤其是動物細胞和/或哺乳動物細胞，可能造成傷害及死亡并且失去培養(yǎng)的存活率。
生長基材2091可為任何型式、形狀或大小，包括但不限于，碟狀、薄片狀、塊狀、盤狀、片狀、帶狀、粒狀、微載體、半透性顆粒、微顆粒、半透性膜或半透性中空纖維，還可選擇性的利用一多孔的膜套容納生長基材，例如多孔顆?；蛭⑤d體，使培養(yǎng)基可以流動。另外，也可利用一固定的支撐結構，以支撐生長基材，使其可移入或移出培養(yǎng)基。
實施例20參閱圖35所示，本發(fā)明裝置的實施例20包括，一腔室2110的內裝填生長基材2120供細胞貼附生長，另有一儲存槽2130承裝培養(yǎng)基。利用一磅秤2180感測腔室2110的重量，當腔室2110的重量低于某設定值時，可通過控制器2181送出訊號，啟動氣壓泵體2125及關閉閥門2144，并且打開閥門2143及關閉氣壓泵體2126，如此，由氣壓泵體2125推出的氣體將經(jīng)過空氣濾網(wǎng)2160，使得培養(yǎng)基由儲存槽2130被推至腔室2110，此時生長基材2120浸泡于培養(yǎng)基的中。當磅秤2180感測腔室2110的重量超過某設定值時，可通過控制器2181送出訊號，啟動氣壓泵體2126及關閉閥門2143，并且打開閥門2144及關閉氣壓泵體2125，如此，培養(yǎng)基由腔室2110流至儲存槽2130，此時生長基材2120將通過一空氣-培養(yǎng)基的薄層界面間接接觸到空氣環(huán)境。
為了提升反應器的攪拌效率，利用一轉軸與承臺組合2170，以旋轉攪拌來增加細胞接種，以及培養(yǎng)基混合的效果。
實施例21參閱圖36所示，本發(fā)明裝置的實施例21，至少包含一第一腔室2210與一可壓縮的第二腔室2230，其中第一腔室2210是位于第二腔室2230的上方，且第一腔室2210內部含有生長基材2220供細胞生長，第二腔室2230則承裝培養(yǎng)基。為了使細胞培養(yǎng)裝置內部液體流場一致化，亦即造成生長基材2220內部液體流動由上向下，可以有利于細胞截留于載體之內。當一升降平臺2250向上移動時，位于第二腔室2230內部的活動瓣膜2240向上移動，而封閉孔洞，因此培養(yǎng)基則經(jīng)由中間中空圓柱2270向上流動而溢出，再向下流動覆蓋生長基材2220。而當升降平臺2250向下移動時，活動瓣膜2240則向下移動，而開啟孔洞，因此第一腔室2210內的培養(yǎng)基則經(jīng)由外環(huán)孔洞向下流入第二腔室2230，使生長基材2220通過一空氣-培養(yǎng)基的薄層界面間接接觸到空氣環(huán)境。
實施例22參閱圖37所示，本發(fā)明裝置的實施例22，當欲進行培養(yǎng)基更換動作時，氣體閥門2345關閉，以防止腔室內氣壓外漏，同時，關閉閥門2343以避免新鮮培養(yǎng)基被抽入，打開閥門2344并壓縮下方，可壓縮裝置2330因而增加腔室內的氣壓，以便將腔室內培養(yǎng)基擠出，經(jīng)過連結器2350而排入第一儲存槽2341。當此一動作完成后，氣體閥門2345仍為關閉狀態(tài)，以防止腔室內氣壓漏失，同時，關閉閥門2344，以避免空氣從連結器2350抽入，并且開啟閥門2343，利用可壓縮裝置2330下降所產(chǎn)生的負壓，將新鮮培養(yǎng)基由第二儲存槽2342，通過連結器2351吸入。此培養(yǎng)基更換動作可由計算機做過程控制，以調控閥門開合狀態(tài)，以及可壓縮裝置2330的壓縮次數(shù)，做更換體積的調控。
當平常培養(yǎng)時，閥門2343與2344為關閉狀態(tài)，因此，連接于腔室兩側的連結器2351與2350為封閉階段，而氣體閥門2345為開啟狀態(tài)，以進行氣體交換。
實施例23參閱圖38所示，本發(fā)明裝置的實施例23是實施例22的延伸，如圖38所示，右側為培養(yǎng)基換液裝置，是至少包括上方培養(yǎng)基儲存腔室2410與下方可壓縮腔室2430，左側為高效能細胞培養(yǎng)裝置，至少包括上方細胞培養(yǎng)腔室2411與下方可壓縮腔室2431，利用一導管2460連結此二個裝置。此系統(tǒng)的運作是通過可壓縮腔室2430的壓縮與伸展動作，造成其內壓力的改變，于是將培養(yǎng)基由培養(yǎng)基儲存腔室2410內通過連結器2450，和經(jīng)過導管2460與連結器2451擠壓至細胞培養(yǎng)裝置的細胞培養(yǎng)腔室2411，此時不論其下方可壓縮腔室2431壓縮與否，均能使生長基材2421沉浸于培養(yǎng)基中，而當可壓縮腔室2430伸展時，培養(yǎng)基將由細胞培養(yǎng)裝置中循同樣的通道吸回。此裝置是通過提升總培養(yǎng)基的體積，以避免頻繁更換培養(yǎng)基的困擾。
本發(fā)明是通過較佳實施例來說明，需了解的是本發(fā)明不應受限于所提供的實施態(tài)樣，而應包含各種本發(fā)明的實施態(tài)樣(如同熟習本技術領域者所傳統(tǒng))，因此，本發(fā)明的保護范圍應作最廣義的解釋，以包括所有修改與相似的組合。
本發(fā)明是利用一非限制性的實施例來進一步說明，本實施例是用以描述本發(fā)明的內容，而不宜用來縮限本發(fā)明及許多未脫離本發(fā)明精神與范疇的明顯的、可能的差異。
實施例24本發(fā)明的細胞培養(yǎng)以及于細胞生長時收集細胞分泌的蛋白質的應用實施例。
取得一株經(jīng)過基因工程改造、含有一穩(wěn)定插入并表現(xiàn)的DNA以編碼所欲表現(xiàn)的外來蛋白質的中國蒼鼠卵巢細胞株(CHO cell line)，將此細胞株接種于本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的半透性微載體生長基材上。本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置含有兩個腔室第一腔室與第二腔室，其中第一腔室位于第二腔室的上方，并且含有本發(fā)明的生長基材，而第二腔室是含有一可壓縮的風箱并且含有培養(yǎng)基。
一旦加入培養(yǎng)基與細胞后，本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置即可裝于驅動裝置上，以周期性而間歇性的壓縮與伸展風箱，當通過驅動裝置自動壓縮風箱時，培養(yǎng)基會由第二腔室被推向第一腔室，使微載體生長基材沉浸于培養(yǎng)基中，而當通過驅動裝置伸展風箱時，培養(yǎng)基會由第一腔室流向第二腔室，使微載體生長基材及其上的細胞借著一層維持于生長基材表面的一空氣-培養(yǎng)基的界面，而間接暴露于第一腔室的空氣環(huán)境，此空氣環(huán)境是含有理想的氧氣濃度。
另外，當培養(yǎng)基回到第二腔室后，于微載體基材表面將會維持一小量培養(yǎng)基，以保護細胞，避免因為接觸空氣而受到傷害。風箱的壓縮與伸展可使培養(yǎng)基周期性與間歇性的移動而接觸生長基材及其上的細胞，以便提供最多的養(yǎng)分給細胞。再者，細胞周期性與間歇性的于腔室間移動，可幫助任何掉落的細胞重新分配與重新附著，進而可以增加整體培養(yǎng)的生存率與生產(chǎn)率利用所述的細胞培養(yǎng)裝置，培養(yǎng)一株含有穩(wěn)定插入表現(xiàn)，并可編碼所欲的外來蛋白質的DNA的中國蒼鼠卵巢細胞株(CHO cell line)，借著周期性與間歇性使培養(yǎng)基在腔室間移動，以及氧氣與養(yǎng)分的交互提供，不使細胞直接暴露于空氣環(huán)境，以達到理想的細胞生長情形與外來蛋白質生產(chǎn)與分泌，所欲的外來蛋白質將被分泌至培養(yǎng)基，且其濃度將隨著時間累積。
一旦細胞生長達到理想狀態(tài)，例如培養(yǎng)基中的所有養(yǎng)分用完，便須移走細胞培養(yǎng)裝置中舊的培養(yǎng)基，而補充新鮮的培養(yǎng)基，舊的培養(yǎng)基中含有所欲的重組蛋白質，可根據(jù)一般傳統(tǒng)的方法將純化出來。
以上的敘述是提出本發(fā)明的較佳實施例，本敘述的實施例不得用來限制本發(fā)明。
權利要求
1.一種細胞培養(yǎng)裝置，其特征是它是至少包括一個細胞培養(yǎng)腔室。
2.根據(jù)權利要求1所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是它進一步包括有第一腔室具有第一端、第二端、一內表面及一外表面，該內表面具有至少一個結構，以接受至少一個細胞以及允許該細胞貼附和/或附著；第二腔室是與所述第一腔室的第二端交接或相連，該第二腔室具有第一端、第二端、一內表面及一外表面，至少一個薄膜或一聯(lián)絡裝置或一區(qū)隔裝置放置于該第一腔室的第二端與第二腔室的第一端之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述第二腔室是具有第一端與第二端的可壓縮的元件，并且可選擇性地于可壓縮元件的第一端的外表面提供第一蓋，及于可壓縮元件的第二端的外表面提供第二蓋，該第一蓋與第二蓋相結合，使得第二腔室中的可壓縮元件是壓縮于第一蓋與第二蓋之間。
4.根據(jù)權利要求2所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是它進一步還包括有一空氣環(huán)境是位于該第一腔室的內部；培養(yǎng)基是位于該第二腔室中的可壓縮元件內部，該培養(yǎng)基經(jīng)由一聯(lián)絡裝置和/或薄膜，于該第一腔室與第二腔室之間自由移動；以及選擇性的使用一驅動裝置壓縮與伸展該第二腔室中的可壓縮元件，以使該培養(yǎng)基于該第一腔室與第二腔室之間移動，至少有一個細胞貼附和/或附著的結構能在該第二腔室壓縮時沉浸于該培養(yǎng)基中；該第二腔室伸展時，通過一空氣-培養(yǎng)基薄層界面而間接暴露于空氣環(huán)境，以提供氧氣。
5.根據(jù)權利要求2所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的第一腔室包含至少一個開口，是用來接受或移動培養(yǎng)基與細胞，以及允許細胞培養(yǎng)裝置與外界的環(huán)境交換空氣。
6.根據(jù)權利要求5所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的第一腔室的開口選擇性的裝有一個關閉裝置。
7.根據(jù)權利要求6所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的關閉裝置是選擇性地裝設一空氣濾網(wǎng)，以防止污染。
8.根據(jù)權利要求4所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的驅動裝置為自動或手動。
9.根據(jù)權利要求2所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的置于第一腔室的第二端與第二腔室的第一端之間的聯(lián)絡裝置，是一具有滲透性的薄膜或多孔性隔板，使該培養(yǎng)基于第一腔室與第二腔室間往返流動。
10.根據(jù)權利要求9所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的具有滲透性的薄膜為選擇性的具有多孔。
11.根據(jù)權利要求2所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的內表面具有至少一個結構是生長基材。
12.根據(jù)權利要求11所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材是微載體。
13.根據(jù)權利要求11所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材是一松散集結的基質，包括溶氧增生器、靜態(tài)攪拌器或深床過濾器。
14.根據(jù)權利要求11所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材是一半滲透囊。
15.根據(jù)權利要求11所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材是多孔顆粒，提供靜態(tài)攪拌、增加溶氧、過濾以及阻隔細胞。
16.根據(jù)權利要求11所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材包括至少一半滲透性的中空纖維。
17.根據(jù)權利要求2所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的細胞是選自以下群組真核細胞、原核細胞、哺乳動物細胞、動物細胞、人類細胞、細菌或霉菌。
18.根據(jù)權利要求1所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的細胞培養(yǎng)裝置是作三維組織的培養(yǎng)裝置。
19.根據(jù)權利要求17所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材的培養(yǎng)基的量是通過一浮囊與一輸氣管所調節(jié)和/或控制。
20.一種細胞培養(yǎng)裝置，其特征是它至少包括有第一腔室具有第一端、第二端、一內表面及一外表面，該第一腔室的內表面具有至少一個生長基材，以允許細胞附著；第二腔室具有第一端、第二端、一內表面及一外表面，其中培養(yǎng)基是置于該第二腔室的內表面，該第二腔室進一步包含有一體積調節(jié)裝置，以調控進入第一腔室的培養(yǎng)基份量；一控制裝置是控制所述體積調節(jié)裝置，使培養(yǎng)基在第一與第二腔室間流動，使得當培養(yǎng)基在第二腔室的體積為最小時，培養(yǎng)基完全覆蓋生長基材，而當培養(yǎng)基在第二腔室的體積為最大時，生長基材通過一空氣-培養(yǎng)基的界面間接接觸到第一腔室的空氣環(huán)境。
21.根據(jù)權利要求20所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的第一腔室進一步包含有至少一個開口，用來接受或移動培養(yǎng)基與細胞，以及允許細胞培養(yǎng)裝置與外界的環(huán)境交換空氣。
22.根據(jù)權利要求20所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的第一腔室的開口裝有一個關閉裝置。
23.根據(jù)權利要求22所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的關閉裝置是選擇性地裝設一空氣濾網(wǎng)，以減少污染。
24.根據(jù)權利要求20所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的驅動裝置為自動或手動。
25.根據(jù)權利要求20所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的細胞培養(yǎng)裝置進一步包括至少一薄膜或區(qū)隔裝置，以區(qū)隔第一腔室與第二腔室，使得該薄膜或區(qū)隔裝置用來接受和/或支撐生長基材。
26.根據(jù)權利要求20或25其中之一所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材是微載體。
27.根據(jù)權利要求20所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材為一半滲透囊。
28.根據(jù)權利要求20所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材是包括至少一半滲透性的中空纖維。
29.根據(jù)權利要求20所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的細胞是選自以下群組真核細胞或原核細胞。
30.根據(jù)權利要求20所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的細胞培養(yǎng)裝置是作三維組織的培養(yǎng)。
31.根據(jù)權利要求20所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的體積調節(jié)裝置是一風箱，通過壓縮與伸展，以控制第二腔室內部培養(yǎng)基的體積，使得當風箱壓縮到極限時，培養(yǎng)基在第二腔室的體積為最小，而當風箱伸展到極限時，培養(yǎng)基在第二腔室的體積為最大。
32.根據(jù)權利要求20所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的體積調節(jié)裝置是一氣球，通過充氣與泄氣，以控制第二腔室內部培養(yǎng)基的體積，使得當氣球充氣到極限時，培養(yǎng)基在第二腔室的體積為最小，而當氣球泄氣到極限時，培養(yǎng)基在第二腔室的體積為最大。
33.根據(jù)權利要求20所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的體積調節(jié)裝置是一活塞，其中活塞上推或下拉，以控制第二腔室內部培養(yǎng)基的體積。
34.根據(jù)權利要求2所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是其中有兩個聯(lián)絡裝置和/或薄膜是放置于第一腔室之內。
35.根據(jù)權利要求34所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的聯(lián)絡裝置為多孔，以使培養(yǎng)基自由地在第一腔室與第二腔室間流動，而不需移動生長基材，且薄膜進一步限制生長基材。
36.根據(jù)權利要求23所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的關閉裝置是裝設至少一空氣濾網(wǎng)。
37.一中細胞培養(yǎng)裝置，其特征是它至少包括有一腔室具有第一端與第二端，其裝有培養(yǎng)基，并且于第二端培養(yǎng)細胞，于第一端含有空氣環(huán)境；一自由移動的生長基材具有第一端與第二端，并放置于腔室內部，以供細胞附著與生長；一浮囊組合是置于生長基材的第二端，該浮囊組合是由驅動裝置驅動，以改變生長基材的位置，使生長基材于腔室內垂直移動，當浮囊組合充入最小量的氣體時，該生長基材會沉浸于培養(yǎng)基中，而當浮囊組合充入最大量的氣體時，生長基材通過一空氣-培養(yǎng)基的界面間接接觸到空氣環(huán)境；其中，使細胞通過一空氣-培養(yǎng)基的界面間接接觸到空氣環(huán)境，提供足夠的氧氣，卻不會傷害或殺死細胞。
38.根據(jù)權利要求37所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的腔室進一步包括至少一個開口，用來接受或移動培養(yǎng)基與細胞，以及允許細胞培養(yǎng)裝置與外界的環(huán)境交換空氣。
39.根據(jù)權利要求38所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的開口裝有一個關閉裝置。
40.根據(jù)權利要求39所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的關閉裝置裝設有至少一個空氣濾網(wǎng)，以防止污染物進入細胞培養(yǎng)裝置。
41.根據(jù)權利要求37所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的驅動裝置為自動或手動操作。
42.根據(jù)權利要求37所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材為微載體。
43.根據(jù)權利要求37所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材為一半滲透囊。
44.根據(jù)權利要求37所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材為一半滲透性中空纖維。
45.根據(jù)權利要求37所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的細胞選自以下群組真核細胞或原核細胞。
46.根據(jù)權利要求45所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的真核細胞為動物細胞或哺乳動物細胞。
47.根據(jù)權利要求45所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的真核細胞為人類細胞。
48.根據(jù)權利要求37所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的細胞培養(yǎng)裝置是三維組織的培養(yǎng)裝置。
49.一中細胞培養(yǎng)裝置，其特征是它至少包括有第一腔室包含有第一端和第二端，該第二端是開啟；第二腔室具有第一端、第二端、一內表面及一外表面，該第二腔室是環(huán)繞該第一腔室；生長基材單獨置于該第一腔室或單獨置于該第二腔室，或同時置于該第一與第二腔室；通過驅動裝置使培養(yǎng)基經(jīng)由第一腔室的第二端于第一與第二腔室間流動，以便控制培養(yǎng)基留于生長基材上的量，進而幫助細胞生長。
50.根據(jù)權利要求49所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的第二腔室的底內表面設有一凸輪廓線，以減少掉落的細胞堆積。
51.根據(jù)權利要求49所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的第一與第二腔室進一步包含有至少一個開口，用來接受或移動培養(yǎng)基與細胞，以及允許細胞培養(yǎng)裝置與外界的環(huán)境交換空氣。
52.根據(jù)權利要求51所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的開口裝有一個關閉裝置。
53.根據(jù)權利要求52所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的關閉裝置包含至少一個空氣濾網(wǎng)，以防止污染物進入細胞培養(yǎng)裝置。
54.根據(jù)權利要求49所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的驅動裝置為自動或手動操作。
55.根據(jù)權利要求2或20或37或49其中之一所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材的材質是選自下列的群組編織基材、非編織基材、多孔基質、陶瓷基質、生物可分解基質、中空纖維基質、半滲透膜、半滲透性纖維、三甲胺、玻璃、硅或二乙氨乙基，該生長基材并進一步為松散集結的基質，以及作為一溶氧增生器、靜態(tài)攪拌器或過濾器。
56.根據(jù)權利要求2或20或37或49其中之一所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的驅動裝置為一油壓缸。
57.根據(jù)權利要求2或20或37或49其中之一所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的驅動裝置為一氣壓缸。
58.根據(jù)權利要求2或20或37或49其中之一所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的驅動裝置為一螺旋起重器。
59.根據(jù)權利要求2或20或37或49其中之一所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的驅動裝置為一氣體壓縮器。
60.一種培養(yǎng)細胞的方法，其特征是它是使用所述權利要求2或20或37或49其中之一的細胞培養(yǎng)裝置來培養(yǎng)細胞的方法。
61.一種培養(yǎng)細胞以產(chǎn)生蛋白質的方法，其特征是它是使用所述權利要求2或20或37或49其中之一的細胞培養(yǎng)裝置來培養(yǎng)細胞，以產(chǎn)生蛋白質。
62.一中細胞培養(yǎng)裝置，其特征是它至少包括有第一腔室具有第一端、第二端、內表面、外表面與至少一個開口；第二腔室具有第一端、第二端、內表面、外表面與至少一個開口；該第一腔室的第二端是與第二腔室的第一端相連；第一儲存槽具有至少一個開口；第二儲存槽具有至少一個開口；所述第一腔室是通過第一連接器與第一儲存槽相連，所述第一腔室是通過第二連接器與第二儲存槽相連，該第一腔室的開口是與空氣來源相連，當細胞培養(yǎng)裝置運作時，置于第一腔室的培養(yǎng)基將被推到第一儲存槽，且新鮮的培養(yǎng)基將由第二儲存槽推入第一腔室。
63.根據(jù)權利要求2或20或37或49其中之一所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材為多孔的生長基材，使細胞包覆于多孔生長基材之內，并且當生長基材浮出于培養(yǎng)基時，于生長基材上的細胞通過一空氣-培養(yǎng)基的界面間接接觸到空氣環(huán)境，而獲得足夠的氧氣。
64.根據(jù)權利要求63所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的多孔生長基材的材質選自下列群組陶瓷、高分子聚合物、編織基材、非編織基材、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、碳氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯醇。
65.根據(jù)權利要求63所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的多孔生長基材的型式為碟狀、薄片狀、塊狀、盤狀、片狀、帶狀、粒狀、半透性顆粒、微顆粒、微載體、半透性膜或半透性中空纖維。
66.一種細胞培養(yǎng)與收集細胞產(chǎn)物的方法，其特征是它至少包括以下步驟(a)于第一腔室中置放一具有第一端與第二端的生長基材；(b) 提供至少一個具有滲透性與多孔的薄膜于生長基材的第二端，使得生長基材位于多孔薄膜之上；(c)經(jīng)由具有滲透性與多孔的薄膜或區(qū)隔裝置，將該第二腔室連結至第一腔室；(d)倒入培養(yǎng)基至第一腔室；(e)置入和/或平盤接種細胞至生長基材；(f)提供調節(jié)該第一腔室與第二腔室內部培養(yǎng)基的量的裝置，以間歇性的提供養(yǎng)分與氧氣給細胞；(g)從該第一腔室收集含有細胞分泌的細胞產(chǎn)物的培養(yǎng)基。
67.根據(jù)權利要求63所述的細胞培養(yǎng)與收集細胞產(chǎn)物的方法，其特征是其中所述調節(jié)培養(yǎng)基份量的步驟是自動化的操作。
68.根據(jù)權利要求49所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的第二腔室底部的內表面是修飾成為一上揚的表面，以減少及防止任何掉落的細胞堆積。
69.根據(jù)權利要求37所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的生長基材是多孔顆粒，其形狀為一松散集結的基質，此基質是進一步作為靜態(tài)攪拌器、溶氧增生器和/或一深床過濾器。
70.一種細胞培養(yǎng)裝置，其特征是它至少包括有第一腔室具有第一端、第二端、一內表面及一外表面，以定義一開口，用以接受至少一個生長基材，允許細胞貼附和/或附著；第二腔室是位于第一腔室的上方、下方、旁邊或內/外環(huán)繞的方式，以及與第一腔室互相連接，并且定義第二開口；生長腔室之內是裝有培養(yǎng)基，一氣體環(huán)境與生長基材；以及一驅動裝置是間歇性與周期性的使生長基材移出或移入培養(yǎng)基。
71.根據(jù)權利要求70所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的驅動裝置是使生長基材周期性與間歇地移出或移入培養(yǎng)基。
72.根據(jù)權利要求71所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的第一生長腔室進一步包括有至少一個開口，以移出或加入培養(yǎng)基與細胞。
73.根據(jù)權利要求71所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的驅動裝置是一螺旋起重器。
74.根據(jù)權利要求71所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的驅動裝置是一滑輪。
75.根據(jù)權利要求71所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的驅動裝置是為手動或自動操作。
76.根據(jù)權利要求2或20或70其中之一所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的腔室是選擇性地裝設活動瓣膜與中空圓柱，以使裝置內部培養(yǎng)基的流場一致化。
77.一種細胞培養(yǎng)裝置，其特征是它至少包括有一腔室是具有第一端與第二端，其裝有培養(yǎng)基，并且于第二端培養(yǎng)細胞，該第一端含有空氣環(huán)境；一生長基材放置于該腔室內部，以供細胞附著與生長；一培養(yǎng)基儲存槽是裝有培養(yǎng)基，并與腔室互相連接；一驅動裝置是間歇性與周期性的使培養(yǎng)基于培養(yǎng)基儲存槽與腔室之間流動，使生長基材沉浸于培養(yǎng)基中或是通過一層空氣-培養(yǎng)基薄膜間接暴露于空氣環(huán)境中。一磅秤組合是與該驅動裝置結合，感應該腔室的重量，以控制驅動裝置的開啟或關閉。
78.根據(jù)權利要求77所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的細胞培養(yǎng)裝置進一步利用一轉軸與承臺組合，以旋轉攪拌增加細胞接種與培養(yǎng)基混合效果。
79.根據(jù)權利要求68所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的上揚的表面是一圓錐體。
80.根據(jù)權利要求6所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的細胞培養(yǎng)裝置，是通過控制所述關閉裝置的緊縮度與第二腔室的壓縮與伸展速度，以控制該第一腔室內的壓力與真空度，直接增加或減少壓力在生長基材上。
81.根據(jù)權利要求2或20或37或49其中之一所述的細胞培養(yǎng)裝置，其特征是所述的細胞培養(yǎng)裝置，進一步通過一關閉裝置，提供壓力的改變，直接作用在生長基材上，以控制細胞組織的生長與分化。
全文摘要
一種細胞培養(yǎng)裝置，通過新穎的裝置與方法，可有效率的培養(yǎng)細胞，以達到最小的死亡率與最大量的細胞及產(chǎn)生的細胞產(chǎn)物。是提供一種方法與裝置，以供接種細胞與加強所欲培養(yǎng)的細胞的附著力；也提供一生長基材以便提供細胞最大附著面積，并且可作為一溶氧增生器、過濾器以及靜態(tài)攪拌器，通過周期性與間歇性地提供細胞養(yǎng)分與氧氣，以促進細胞增生，并產(chǎn)生最大量的細胞產(chǎn)物。具有經(jīng)濟，可以用完即丟，以減少因滅菌不完全所導致的后遺癥，而且經(jīng)由控制培養(yǎng)基與生長基材接觸的頻率，可以周期性與間歇性地提供細胞養(yǎng)分與氧氣。
文檔編號C12M3/00GK1435482SQ0310085
公開日2003年8月13日 申請日期2003年1月23日 優(yōu)先權日2002年1月31日
發(fā)明者張景明 申請人:賽宇細胞科技股份有限公司