專利名稱：動物細胞培養液初級分離的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及生物醫藥領域，特別涉及適用于生物制藥生產中的一種動物細胞培養液初級分離的方法及裝置。
背景技術：
生物制品生產中，利用動物細胞培養所獲得的目的產物的培養液成分往往較為復雜，除目的產物外，還含有細胞、細胞碎片、蛋白質、多糖、核酸及各類無機物和有機物等多種物質，且其中目的產物的含量普遍較低，必須經過產物的后處理階段亦即產物的分離純化，才能達到一定的質量標準，獲得高純度，符合一定安全要求的產品。生物制品的后處理分離純化技術和工藝影響產品的質量和成本，同時也決定著產物的產量。在產品的成本構成中后處理成本占總成本的40% -80%。一般的分離純化路線包括了兩個基本階段，初級分離和純化精制。初級分離階段的主要任務是分離細胞和培養液，這一步現多使用的方法為離心沉降法、膜分離技術和各種沉淀方法。其中離心沉降法雖然具有操作穩定、重復性好的優點，但是連續離心設備昂貴，操作和維修費用高，而且生產速度收到多方的制約，如液體的黏稠度、離心力的大小等，還需冷卻降溫系統，并且從細胞培養設備到離心設備之間的轉移易引起細胞培養物的污染。膜過濾較離心沉降法而言，可封閉式操作，不與環境產生交叉污染，所用設備投資少，操作過程安全，加工量可大可小等優點，但是膜易產生污染、需精心保養、清洗。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種動物細胞培養液初級分離的方法及裝置，能夠在保證目的產物質量的前提下，簡化生物制品下游處理生產工藝，節約生產成本，提高生
產效率。為解決上述技術問題，本發明的實施例提供技術方案如下一方面，提供一種動物細胞培養液初級分離的方法。一種動物細胞培養液初級分離的方法，包括通過外部壓力裝置將含有欲去除動物細胞的培養液從上游設備輸入到動物細胞培養液初級分離的裝置頂部的進液口中；利用與所述裝置頂部相連的過濾罐體中的纖維球濾料對所述培養液進行過濾，去除所述培養液中的動物細胞及細胞碎片；將過濾后的培養液通過與所述過濾罐體相連接的所述裝置底部的出液口輸出到下游設備中。其中，所述通過外部壓力裝置將含有欲去除動物細胞的培養液從上游設備輸入到動物細胞培養液初級分離的裝置頂部的進液口中之前還包括將纖維球濾料填裝到過濾罐體中；根據需過濾的所述培養液的體積決定所述過濾罐體的個數，組裝動物細胞培養液初級分離的裝置，使所述裝置頂部的進液口通過輸送管道與上游設備密閉相連，所述裝置底部的出液口通過輸送管道與下游設備密閉相連。其中，所述將過濾后的培養液通過與所述過濾罐體相連接的所述裝置底部的出液口輸出到下游設備中之后還包括在過濾結束后，通過外部壓力裝置對所述動物細胞培養液初級分離的裝置進行反沖洗。其中，所述將纖維球濾料填裝到過濾罐體中包括將纖維球濾料在純化水浸泡；將浸泡后的纖維球濾料填裝到過濾罐體中，并壓實纖維球濾料。其中，所述外部壓力裝置包括蠕動泵和壓力泵。其中，所述欲去除動物細胞包括BHK21細胞、CHO細胞、NSO細胞、Vero細胞、293細胞、Marcl45細胞、MA104細胞、I3K細胞、ST細胞、MDCK細胞、MRC5 二倍體細胞、2BS 二倍體細胞、KMB17 二倍體細胞、牛睪丸原代細胞、和地鼠腎原代細胞。本發明的實施例還提供了一種動物細胞培養液初級分離的裝置。一種動物細胞培養液初級分離的裝置，包括頂部，用于接收從上游設備輸入的含有欲去除動物細胞的培養液；過濾罐體，用于利用自身填充的纖維球濾料對所述頂部輸入的培養液進行過濾， 去除所述培養液中的動物細胞及細胞碎片；底部，用于將經所述過濾罐體過濾后的培養液輸出到下游設備中。其中，所述裝置頂部包括進液口以及與所述進液口并聯的壓力表接口，所述裝置底部包括出液口。其中，所述裝置頂部與所述過濾罐體之間通過法蘭接口與卡盤相連接，所述過濾罐體與所述裝置底部之間通過法蘭接口與卡盤相連接。其中，所述裝置包括至少兩個過濾罐體時，所述至少兩個過濾罐體之間的連接方式為并聯或串聯，所述至少兩個過濾罐體之間通過法蘭接口與卡盤相連接。其中，所述進液口連接有外部壓力裝置。其中，所述出液口附有篩網。其中，所述裝置底部與下游設備之間連接有孔徑為0. 45 μ m至0. 65 μ m的除細胞碎片的過濾器。本發明的實施例具有以下有益效果上述方案中，動物細胞培養液初級分離的裝置與上游生物反應器以及下游進一步分離純化設備相連，對包含欲去除動物細胞的培養液進行初級分離，采用封閉式操作，避免了與環境之間的交叉污染，提高了產品安全性。本實施例所需設備及材料投入少，可顯著降低產品的生產成本，操作簡單，能夠提高生產效率。本發明實施例還可根據需過濾培養液的體積靈活變化裝置的操作體積，易于擴大生產規模。


圖1為本發明的實施例動物細胞培養液初級分離的方法流程示意圖；圖2為本發明的實施例動物細胞培養液初級分離的裝置結構示意圖3為本發明的實施例動物細胞培養液初級分離的裝置另一結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明的實施例要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。本發明的實施例針對現有技術中在對動物細胞培養液進行初級分離的過程中，產品安全性較低以及產品成本較高的的問題，提供一種動物細胞培養液初級分離的方法及裝置，能夠在保證目的產物質量的前提下，簡化生物制品下游處理生產工藝，節約生產成本， 提高生產效率。本發明實施例提供了一種動物細胞培養液初級分離的方法，如圖1所示，本實施例包括步驟101 通過外部壓力裝置將含有欲去除動物細胞的培養液從上游設備輸入到動物細胞培養液初級分離的裝置頂部的進液口中；步驟102 利用與裝置頂部相連的過濾罐體中的纖維球濾料對培養液進行過濾， 去除培養液中的動物細胞及細胞碎片；步驟103 將過濾后的培養液通過與過濾罐體相連接的裝置底部的出液口輸出到下游設備中。本實施例的動物細胞培養液初級分離的方法，動物細胞培養液初級分離的裝置與上游生物反應器以及下游進一步分離純化設備相連，對包含欲去除動物細胞的培養液進行初級分離，采用封閉式操作，避免了與環境之間的交叉污染，提高了產品安全性。本實施例所需設備及材料投入少，可顯著降低產品的生產成本，操作簡單，能夠提高生產效率。本發明實施例還可根據需過濾培養液的體積靈活變化裝置的操作體積，易于擴大生產規模。本發明實施例提供了一種動物細胞培養液初級分離的裝置，如圖2所示，本實施例包括頂部21，用于接收從上游設備輸入的含有欲去除動物細胞的培養液；過濾罐體22，用于利用自身填充的纖維球濾料對頂部21輸入的培養液進行過濾， 去除培養液中的動物細胞及細胞碎片；底部23，用于將經過濾罐體22過濾后的培養液輸出到下游設備中。下面對本實施例的動物細胞培養液初級分離的裝置進行進一步介紹，如圖3所示，本實施例包括頂部31、底部33與罐體32。頂部31包括一個進液口 34以及與進液口并聯的壓力表接口 35，進液口 34可通過三通閥與上游設備相連；底部33包括一個出液口 36， 底部33進一步還可以包括與出液口 36并聯的出氣口 37，出液口 36可通過三通閥與下游設備相連；罐體32可為至少兩個過濾罐體上下相連或單獨的過濾罐體，當罐體32包括至少兩個過濾罐體時，多個過濾罐體之間可以串聯以加強過濾效果，也可并聯以增加過濾體積。多個過濾罐體之間、頂部31與過濾罐體之間及底部33與過濾罐體之間通過法蘭接口與卡盤相連。其中，出液口 36附有篩網，以防止過濾罐體中的纖維球濾料進入到下游設備中。 進液口 34連接有外部壓力裝置，外部壓力裝置可以為壓力泵或蠕動泵。進一步地，裝置底部33與下游設備之間還可以連接有孔徑為0. 45 μ m至0. 65 μ m的除細胞碎片的過濾器。本實施例的動物細胞培養液初級分離的裝置，動物細胞培養液初級分離的裝置與上游生物反應器以及下游進一步分離純化設備相連，對包含欲去除動物細胞的培養液進行初級分離，采用封閉式操作，避免了與環境之間的交叉污染，提高了產品安全性。本實施例所需設備及材料投入少，可顯著降低產品的生產成本，操作簡單，能夠提高生產效率。本發明實施例還可根據需過濾培養液的體積靈活變化裝置的操作體積，易于擴大生產規模。下面對本實施例的動物細胞培養液初級分離的方法進行詳細介紹。本實施例的纖維濾料可以為球型或絲狀，優選絲狀，纖維濾料可為人造纖維、天然纖維或合成纖維。本實施例的纖維濾料可以采用滌綸纖維。首先需要將纖維濾料填充到過濾罐體中，以絲狀纖維為例，將纖維束截短，約一米左右一段，在已在純化水中浸泡潤洗后的纖維濾料填裝到層析柱中，其中，層析柱為對培養液進行過濾的有效部分，每填加一定高度后適當壓實一次，可采用液壓或機械壓實。通過纖維濾料的數目可以控制層析柱體積，通過對纖維濾料的壓實度來控制過濾孔徑，通過可移動篩板控制填料高度穩定。例如，實際柱高為纖維濾料壓實后，在層析柱實驗過程中的高度。纖維濾料體積=纖維濾料質量+纖維濾料比重，實際柱體積=實際柱高X層析柱截面積，空隙比=1-纖維濾料實際體積+在層析柱中所占體積(即實際柱體積)。空隙比表示纖維濾料的虛實度，空隙比越小，纖維濾料壓的越實，過濾孔徑越小。之后按照實際需要過濾的培養液體積確定過濾罐體個數，組裝層析柱，用卡盤將壓力表與裝置頂部相連，將頂部進液口通過輸送管道與上游設備密閉相連，出液口通過輸送管道與下游設備密閉相連，利用壓力泵或蠕動泵給予壓力以使上游設備的培養液進入過濾罐體。壓力表可以采用量程為0-35psi的壓力表。在填料量也就是層析柱高度一定的條件下，過濾罐體中培養液的過濾流量與進液口與出液口之間的壓差成正相關，即隨壓差的增大，過濾流量也增大；同時過濾流量與過濾時間成反相關，即隨過濾時間的增加，過濾流量減小。在對培養液進行過濾的過程中，纖維濾料在持續壓差作用下，會逐漸壓實，使得過濾孔徑變小，過濾流量變小。并且填料量的大小與培養液所經過的路徑長短有關，填料量越大，則培養液所經過的路徑越長，過濾效果越好。同時出液口的流量可以由蠕動泵以一定的轉速控制。同時本實施例的動物細胞培養液初級分離的裝置還具有反沖洗功能，在過濾完成后可利用外部壓力裝置38給予壓力進行反沖洗。反沖洗可以為對纖維束進行清洗，反洗水由下而上沖洗纖維束，最后排出該裝置，實現纖維球濾料的再生使用；也可以一次性使用纖維束，將纖維束反沖洗出該裝置。本實施例中的欲去除動物細胞包括BHK21細胞、CHO細胞、NSO細胞、Vero細胞、 293細胞、Marcl45細胞、MA104細胞、I3K細胞、ST細胞、MDCK細胞、MRC5 二倍體細胞、2BS 二倍體細胞、KMB17 二倍體細胞、牛睪丸原代細胞、和地鼠腎原代細胞等。下面通過具體的實施例說明本發明的動物細胞培養液初級分離的裝置的過濾效果實施例1 初級分離Vero細胞、狂犬病毒培養混合物。順序連接120L生物反應器、儲液罐、動物細胞培養液初級分離的裝置、儲液罐。通過生物反應器微載體無血清培養獲得100L Vero細胞、狂犬病毒培養液。
給予壓力方式及壓力差蠕動泵，壓力差為IOpsi ；過濾體積100L ；纖維過濾體積纖維球填充個數為1000mm，層析柱高度790mm，空隙比81. 41%, 纖維球總體積1200cm3 ；過濾流量2. 65L/min，過濾時間40min，細胞及細胞碎片截留率在 99%以上。其中，截留率=1-濾過液中細胞數量和細胞碎片含量/細胞培養懸液中細胞數量和細胞碎片含量X100%實施例2 初級分離ST細胞、豬瘟病毒培養混合物順序連接650L生物反應器、儲液罐、動物細胞培養液初級分離的裝置(采用兩個并聯的過濾罐體)、儲液罐。通過生物反應器微載體無血清培養獲得400L ST細胞、豬瘟病毒培養混合物。給予壓力方式及壓力差蠕動泵，壓力差為Spsi ；過濾體積400L ；纖維過濾體積填充絲狀纖維濾料1351g，層析柱高度930mm，空隙比85. 3%;過濾流量2. 35L/min (每個過濾罐體)，過濾時間90min，細胞及細胞碎片截留率在99%以上。、由以上實施例可以看出，采用本實施例的動物細胞培養液初級分離的裝置可以達到較好的過濾效果，保證生物產品的安全性。本實施例的動物細胞培養液初級分離的方法及裝置可作為動物細胞大規模培養生產生物制品整體設備、工藝中的一部分，封閉式操作，避免與環境之間的交叉污染，提高產品安全性；并且所需設備及材料投入少，可顯著降低下游分離純化工藝成本，從而大大降低產品的生產成本，同時本實施例的技術方案操作簡單，能夠提高生產效率。本實施例還可以根據實際需要靈活變化操作體積，易于擴大生產規模。在本發明各方法實施例中，所述各步驟的序號并不能用于限定各步驟的先后順序，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，對各步驟的先后變化也在本發明的保護范圍之內。以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種動物細胞培養液初級分離的方法，其特征在于，包括通過外部壓力裝置將含有欲去除動物細胞的培養液從上游設備輸入到動物細胞培養液初級分離的裝置頂部的進液口中；利用與所述裝置頂部相連的過濾罐體中的纖維球濾料對所述培養液進行過濾，去除所述培養液中的動物細胞及細胞碎片；將過濾后的培養液通過與所述過濾罐體相連接的所述裝置底部的出液口輸出到下游設備中。
2.根據權利要求1所述的動物細胞培養液初級分離的方法，其特征在于，所述通過外部壓力裝置將含有欲去除動物細胞的培養液從上游設備輸入到動物細胞培養液初級分離的裝置頂部的進液口中之前還包括將纖維球濾料填裝到過濾罐體中；根據需過濾的所述培養液的體積決定所述過濾罐體的個數，組裝動物細胞培養液初級分離的裝置，使所述裝置頂部的進液口通過輸送管道與上游設備密閉相連，所述裝置底部的出液口通過輸送管道與下游設備密閉相連。
3.根據權利要求1所述的動物細胞培養液初級分離的方法，其特征在于，所述將過濾后的培養液通過與所述過濾罐體相連接的所述裝置底部的出液口輸出到下游設備中之后還包括在過濾結束后，通過外部壓力裝置對所述動物細胞培養液初級分離的裝置進行反沖洗。
4.根據權利要求2所述的動物細胞培養液初級分離的方法，其特征在于，所述將纖維球濾料填裝到過濾罐體中包括將纖維球濾料在純化水浸泡；將浸泡后的纖維球濾料填裝到過濾罐體中，并壓實纖維球濾料。
5.根據權利要求1所述的動物細胞培養液初級分離的方法，其特征在于，所述外部壓力裝置包括蠕動泵和壓力泵。
6.根據權利要求1所述的動物細胞培養液初級分離的方法，其特征在于，所述欲去除動物細胞包括BHK21細胞、CHO細胞、NSO細胞、Vero細胞、293細胞、Marc 145細胞、MA104 細胞、I3K細胞、ST細胞、MDCK細胞、MRC5 二倍體細胞、2BS 二倍體細胞、KMB17 二倍體細胞、 牛睪丸原代細胞、和地鼠腎原代細胞。
7.一種動物細胞培養液初級分離的裝置，其特征在于，包括頂部，用于接收從上游設備輸入的含有欲去除動物細胞的培養液；過濾罐體，用于利用自身填充的纖維球濾料對所述頂部輸入的培養液進行過濾，去除所述培養液中的動物細胞及細胞碎片；底部，用于將經所述過濾罐體過濾后的培養液輸出到下游設備中。
8.根據權利要求7所述的動物細胞培養液初級分離的裝置，其特征在于，所述裝置頂部包括進液口以及與所述進液口并聯的壓力表接口，所述裝置底部包括出液口。
9.根據權利要求7所述的動物細胞培養液初級分離的裝置，其特征在于，所述裝置頂部與所述過濾罐體之間通過法蘭接口與卡盤相連接，所述過濾罐體與所述裝置底部之間通過法蘭接口與卡盤相連接。
10.根據權利要求7所述的動物細胞培養液初級分離的裝置，其特征在于，所述裝置包括至少兩個過濾罐體時，所述至少兩個過濾罐體之間的連接方式為并聯或串聯，所述至少兩個過濾罐體之間通過法蘭接口與卡盤相連接。
11.根據權利要求8所述的動物細胞培養液初級分離的裝置，其特征在于，所述進液口連接有外部壓力裝置。
12.根據權利要求8所述的動物細胞培養液初級分離的裝置，其特征在于，所述出液口附有篩網。
13.根據權利要求7所述的動物細胞培養液初級分離的裝置，其特征在于，所述裝置底部與下游設備之間連接有孔徑為0. 45 μ m至0. 65 μ m的除細胞碎片的過濾器。
全文摘要
本發明提供了一種動物細胞培養液初級分離的方法及裝置，屬于生物醫藥領域。其中，該動物細胞培養液初級分離的方法，包括通過外部壓力裝置將含有欲去除動物細胞的培養液從上游設備輸入到動物細胞培養液初級分離的裝置頂部的進液口中；利用與所述裝置頂部相連的過濾罐體中的纖維球濾料對所述培養液進行過濾；將過濾后的培養液通過與所述過濾罐體相連接的所述裝置底部的出液口輸出到下游設備中。本發明能夠在保證目的產物質量的前提下，簡化生物制品下游處理生產工藝，節約生產成本，提高生產效率。本發明的技術方案適用于生物醫藥生產系統中。
文檔編號C12N5/07GK102234625SQ20101016816
公開日2011年11月9日 申請日期2010年5月4日 優先權日2010年5月4日
發明者王建超, 高飛 申請人:北京清大天一科技有限公司