本申請涉及生物制藥，涉及一種細胞培養(yǎng)灌流出料裝置。

背景技術：

1、在生物制藥領域，通過動物細胞，如cho，sf9的表達系統(tǒng)，大規(guī)模培養(yǎng)后生產目標產物；表達的產物由細胞分泌在培養(yǎng)體系的培養(yǎng)基中，由于細胞處于持續(xù)表達的過程，需要在培養(yǎng)體系中持續(xù)添加營養(yǎng)物質，同時，在減少細胞損傷和損失的情況下，連續(xù)分離細胞和代謝產物，此工藝為一種連續(xù)灌流收獲的工藝。目前主流的方式是通過外置在反應器外的中空纖維柱進行分離，而中空纖維柱作為使用過程中的耗材，此耗材由于成型工藝的復雜性，導致制藥成本高；其次，由于中空纖維柱外置于反應器外做往復抽出和送回包含細胞的培養(yǎng)基的操作，對于體系的無菌控制要求極高，一旦某個管路，某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)污染，將對反應器的培養(yǎng)體系造成污染，從而導致反應器培養(yǎng)失??；再者，中空纖維系統(tǒng)，自身體系存在一定的不循環(huán)體積，即死體積，需要在控制工藝中進行流量匹配性研究，否則由于循環(huán)量的不匹配，造成在中空纖維柱體系內的細胞濃度升高，從而堵塞中空纖維柱，導致無法連續(xù)收獲表達產物。針對上述關鍵技術，本發(fā)明擬解決中空纖維柱灌注系統(tǒng)中缺陷，1：外置系統(tǒng)復雜臃腫，污染風險高，操作繁瑣；2：灌流過程存在工藝匹配性造成的堵塞；3：耗材以及復雜系統(tǒng)造成的高成本。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決外置系統(tǒng)復雜臃腫，污染風險高，操作繁瑣，本申請?zhí)峁┮环N細胞培養(yǎng)灌流出料裝置。

2、本申請?zhí)峁┮环N細胞培養(yǎng)灌流出料裝置采用如下技術方案：

3、一種細胞培養(yǎng)灌流出料裝置，包括用于提供動力和穿透出料管的空心軸電機，用于傳動的連接在空心軸電機和外轉子之間的聯(lián)軸器；通過磁力耦合，外轉子把電機的動力穿透隔離套后，傳輸給內轉子，內轉子在上下軸承的輔助下，帶動底部的過濾膜材旋轉；所述的空心軸電機，空心軸外轉子，空心軸內轉子，內部的空心圓均是為了穿透整個結構的出料管道設計，避開旋轉組件來抽取透過隔膜的細胞培養(yǎng)液，從而連續(xù)收獲產物。

4、本申請將現(xiàn)有的外置于反應器外的中空纖維柱分離系統(tǒng)，替代為內置在反應器內部的旋轉隔膜系統(tǒng)，使得物料流動的方向為單一朝罐外流動；引入磁力耦合作為過濾膜旋轉驅動，通過隔離套的應用，隔離開反應內外的傳動機構，使得由傳動機構帶來的泄漏污染風險降低到0；旋轉膜材，通過膜材外圍的離心力，減少細胞在膜外圍的堆積，從而降低了膜被細胞堵塞的風險。

5、優(yōu)選的，所述的磁力耦合驅動采用內外高溫磁鐵耦合驅動，所述的內外磁鐵均通過符合生物兼容性的材料，如ptfe,peek，pp,等工程塑料，進行包覆，使得磁鐵在應用過程中避免接觸生物過程物料污染原液。

6、通過上述方案，使得反應器在無菌控制過程中，避開了機械密封，油封等運動密封帶來的密封失效風險，從而規(guī)避反應器密封失效，而導致反應罐內外連通，污染罐內細胞培養(yǎng)環(huán)境的情況。

7、優(yōu)選的，所述的過濾膜采用表面光滑，孔徑均一的高分子聚合物，如ptfe，聚醚砜，pet等母材制作；同時在灌流過程中，由內轉子連接后勻速轉動。

8、通過上述方案，使得灌流出料過程中的細胞以及細胞碎片無法在光滑的膜表面形成團聚，灌流出料管道往外抽取上清的同時，啟動電機帶動濾膜旋轉，在液體中產生離心力，離心力把細胞和其他顆粒物密度較大的往遠離圓周運動的方向甩，從而降低膜被堵塞的概率，加大灌流出料速度。

9、優(yōu)選的，所述的內外磁驅均預埋耐高溫磁鐵。

10、通過采用耐高溫磁鐵，保障磁驅在反應器高溫蒸汽消毒滅菌過程中磁場強度不減弱，確保裝置在長久的使用中磁鐵耦合的強度一致，穩(wěn)定控制內外轉動的一致性，不至于內轉子脫轉而導致膜材旋轉失效從而導致無法產生離心力，導致膜孔被堵塞。

11、優(yōu)選的，在空心軸電機上方，安裝同心固定座。

12、通過同心固定座，把出料管固定在空心軸電機中心，在外部連接軟管灌流的拉扯時，不至于由于側面受力導致出料管與空心軸內壁干涉，導致空心軸電機在旋轉過程中摩擦出料管，導致出料管被磨壞，電機受損的情況。

13、綜上所述，本申請包括以下至少一種有益技術效果：

14、本申請?zhí)娲庵迷诜磻魅萜饕酝獾闹锌绽w維柱過濾出料系統(tǒng)，在連續(xù)收獲細胞表達產物時，消毒滅菌與反應器一起進行；通過旋轉攔截細胞的膜材，產生離心力從而避免細胞堵塞濾膜；通過內外磁驅的磁力耦合，實現(xiàn)反應器內外的動力傳輸，完全隔離罐體內外環(huán)境。

15、傳動組件采用中空軸內外磁驅，配合中空軸電機，將復雜的灌流出料結構簡化成一體中空軸結構，從而避開中間的出料管在旋轉膜材灌流出料時，不再需要其余機械結構如軸封，油封等易損配件。

16、旋轉膜材采用單層高分子膜材，在旋轉灌流出料過程中，其外圍通過離心力，以及表面的光滑材質，合理的過濾孔徑設計，避免細胞以及碎片在灌流出料時堵塞濾膜，同時，避免了中空纖維柱在往復抽出料液，推回料液中的高速流體對細胞造成的剪切，再者，膜材在運轉過程中，無活細胞在旋轉的膜材內部造成傳質和傳氧的挑戰(zhàn)。

技術特征：

1.一種細胞培養(yǎng)灌流出料裝置，其特征在于：包括用于截留反應器細胞的過濾膜（211），連接在旋轉的內轉子（206），通過隔離套（205）外的外轉子（204）磁力耦合后驅動過濾膜(211)旋轉，而外轉子（204）通過固定在防護罩（203）的軸承（202）自由旋轉。

2.根據(jù)權利1所述的一種細胞培養(yǎng)灌流出料流裝置，其特征在于：內轉子（206）的支撐軸承安裝在軸承室（209）上，同時中心為空心管路設計，旋轉時避開中間的出料管（201）。

3.根據(jù)權利2所述的一種細胞培養(yǎng)灌流出料裝置，其特征在于：出料管（201）固定在隔離套（205）中心，穿透外轉子（204）中心，外轉子設計空心軸；其旋轉動力由電機（313）提供。

4.根據(jù)權利3所述的一種細胞培養(yǎng)灌流出料裝置，其特征在于：外轉子（204）與電機（313）連接，電機（313）設計為空心軸。

5.根據(jù)權利1所述的一種細胞培養(yǎng)灌流出料裝置，其特征在于：內轉子（206）和外轉子（204）通過磁力耦合傳輸動力，內置磁鐵為耐高溫磁鐵。

6.根據(jù)權利1所述的一種細胞培養(yǎng)灌流出料裝置，其特征在于：濾膜(211)為可隔離發(fā)酵液中的細胞，使細胞不被抽出反應器，濾膜孔徑小于細胞孔徑。

7.根據(jù)權利4所述的一種細胞培養(yǎng)灌流出料裝置，其特征在于：電機（313）頂端連接同心固定座（312）。

技術總結
本申請涉及一種細胞培養(yǎng)灌流出料裝置，其中包括用于出料的物料管，套設在物料管外圍的膜材，同時，連接在膜材上的空心磁力驅動裝置；所述的磁力驅動，包括用于調節(jié)膜材旋轉的空心電機和用于無菌隔離的磁力耦合組件，所述的磁力耦合組件放置于空心電機和膜材之間。本申請擬解決中空纖維柱在細胞培養(yǎng)中灌流換液的復雜系統(tǒng)帶來的高風險以及高成本。

技術研發(fā)人員：伍活鐮,李中聲
受保護的技術使用者：廣州經天緯工生物科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2