專利名稱：高表面積培養(yǎng)系統(tǒng)的制作方法
高表面積培養(yǎng)系統(tǒng)發(fā)明領域本發(fā)明涉及新型培養(yǎng)容器，尤其是包含使得流體能夠高效對流的工 具的培養(yǎng)容器，以及使用所述容器的方法。另外，本發(fā)明涉及互相連接 的培養(yǎng)容器的陣列的培養(yǎng)系統(tǒng)，以及使用該系統(tǒng)的培養(yǎng)方法。發(fā)明背景培養(yǎng)容器(像滾瓶)廣泛用于細胞培養(yǎng)，尤其是哺乳動物細胞的培 養(yǎng)。主要的應用是培養(yǎng)細胞、產(chǎn)生細胞產(chǎn)物或病毒顆粒。典型方法涉及 高密度細胞培養(yǎng)、共培養(yǎng)、細胞感染和樣品透析的處理。通常，培養(yǎng)容 器(像滾瓶)是圓柱形的容器，使瓶可圍繞其縱軸旋轉。瓶中充入用于 培養(yǎng)細胞的液體培養(yǎng)基，并通過連續(xù)或半連續(xù)旋轉，液體保持瓶內壁濕 潤，用于細胞生長并允許培養(yǎng)基對流。原則上，培養(yǎng)容器(像滾瓶)并 不完全充滿液體培養(yǎng)基。始終存在通常構成一半或甚至更大體積的氣 相。另外，現(xiàn)有的滾瓶通常提供帶有或不帶有膜的小螺旋蓋，以使得能 夠與環(huán)境進行氣體交換。不帶有膜的螺旋蓋通常不完全關閉，以利于上 述氣體交換。通常通過使用具有保持瓶旋轉的旋轉滾柱的適當儀器來進 行瓶的旋轉。在常用的培養(yǎng)系統(tǒng)中，液體培養(yǎng)基的pH值必須準確維持在接近生 理水平上。例如，通過在組織培養(yǎng)液中使用緩沖體系并結合以特定速率 (通常將濃度保持為培養(yǎng)箱中氣體體積的5%至7% )提供二氧化碳 (co2)的培養(yǎng)箱來保證這一點。通過部分打開螺旋蓋或通過允許氣體交換的嵌入膜使C02流入滾瓶中。C02與水反應，以形成弱酸和碳酸，其繼而與緩沖體系發(fā)生相互反應，以維持pH值接近生理水平。然而，目前的解決方案在效率上具有明顯的缺點。大部分解決方案在細胞密度方面具有低性能，或者分別在細胞產(chǎn)量或細胞產(chǎn)物產(chǎn)量或細胞副產(chǎn)物產(chǎn)量方面具有低性能。 一個原因是由于必須保持特定的最小氣 相體積以允許氧氣和二氧化碳的供應和平衡，因此系統(tǒng)內的表面積/體積比有限。另一方面是將滾瓶的表面用作活性表面，尤其是用于貼壁或半貼壁生長的細胞的活性表面。在給定的表面積下，用于貼壁或半貼壁 細胞進行附著的空間受限于目前的瓶設計。此外，需要更換液體培養(yǎng)基 來提供用于活細胞培養(yǎng)的營養(yǎng)劑。與受控的生物反應器或灌流系統(tǒng)相 比，常規(guī)滾瓶需要定期地部分或完全更換或者補充液體培養(yǎng)基或營養(yǎng)化 合物以及補充因子。因此，細胞密度、細胞活性、增殖、細胞產(chǎn)物或副 產(chǎn)物的產(chǎn)生取決于可用的表面積、營養(yǎng)化合物的量、氧氣和C02平衡， 以及但不限于所用細胞類型或細胞系的生物學性質。具體對于各個細胞 類型或細胞系而言，在給定培養(yǎng)系統(tǒng)內存在一些抑制細胞活力或限制活 細胞總數(shù)的條件。另 一重要因素是活細胞還產(chǎn)生影響細胞自身或細胞培 養(yǎng)物的活力或生產(chǎn)力或增殖或生物學功能的副產(chǎn)物。例如，其中包括乳酸，其影響培養(yǎng)體系的pH，并且有時會向對培養(yǎng)系統(tǒng)具有不利作用的 非生理酸性值遷移。另一重要的已知問題是在液體培養(yǎng)基中營養(yǎng)化合物 及氣體的對流也對細胞生長和活力具有顯著影響，主要是因為合適的對 流可改善細胞的微環(huán)境。目前的解決方案著眼于上述多種缺點中的單個方面。例如，EP1 400 584 A2著眼于滾瓶設計，其具有不降低膜蓋通氣功能的改進封閉件。 US 2004/0029264 Al提供了由兩個圓柱狀室組成的多室滾瓶，其中這兩 個室相互連接，其中一個室含有新鮮的液體培養(yǎng)基，而第二個室含有實 際的細胞培養(yǎng)物，因此增加了培養(yǎng)容器的總體積和空間，但卻降低了實 際可用的細胞培養(yǎng)體積。US 2004/0211747 Al提供了具有螺旋狀鈹褶的 滾瓶，該缺褶用于增加表面積并在旋轉過程中促進液體培養(yǎng)基的沖洗， 以確保整個表面的濕潤。然而，表面積的增加對貼壁生長的細胞尤其有 益，但對懸浮細胞培養(yǎng)物卻無任何顯著的益處。此外，常規(guī)解決方案基于增加表面但不同時確保培養(yǎng)基、氣體和其 他化合物的充分供應。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，僅增加表面積導致細胞數(shù)的提高有限。發(fā)明概述本發(fā)明的一個方面提供培養(yǎng)容器， 培養(yǎng)細胞、組織或組織樣細胞培養(yǎng)物、 胞生物。所述培養(yǎng)容器可用于為不同目的 器官或器官樣細胞培養(yǎng)物、多細本發(fā)明的另一方面提供用于上述目標的培養(yǎng)系統(tǒng)，其中該培養(yǎng)系統(tǒng)可用于分批處理、擴展的分批處理、流線(in-line)或連續(xù)或灌流過程。本發(fā)明的另 一方面提供可用于出于不同目的而培養(yǎng)細胞、組織或組 織樣細胞培養(yǎng)物、器官或器官樣細胞培養(yǎng)物、多細胞生物的培養(yǎng)方法。本發(fā)明的另一方面提供培養(yǎng)容器，所述培養(yǎng)容器包含用于細胞培養(yǎng) 的貼壁或半貼壁生長的可用表面顯著增加、液體培養(yǎng)基和營養(yǎng)化合物的 可控及改善的對流、和/或該培養(yǎng)系統(tǒng)中氣體交換及氧氣和C02平衡的 顯著提高。本發(fā)明的另 一方面提供活性表面，所述活性表面能夠改善流體對 流、化合物交換、去除細胞副產(chǎn)物和/或穩(wěn)定生理條件，以允許在培養(yǎng) 系統(tǒng)內進行高細胞濃度的培養(yǎng)。本發(fā)明在一個實施方案中涉及適于細胞和/或組織培養(yǎng)的可以可逆 封閉的容器，其包含容器壁中的至少一個可以可逆封閉的孔、所述容器內部的對流工具，所述工具包含至少一個葉片，并且在容器和葉片中至 少一個被攪動時，所述工具能夠產(chǎn)生和/或調節(jié)所述容器中的流體對流， 其中對流工具和葉片中的至少一種具體由多孔材料制成。另 一些優(yōu)選的實施方案描述于下文及從屬權利要求中。本發(fā)明還提供包含至少兩個如上述容器的系統(tǒng)，其中所述容器經(jīng)其容 器壁上的孔相互連接，還提供這種容器和/或系統(tǒng)用于培養(yǎng)細胞、組織或組 織樣細胞培養(yǎng)物、器官、器官樣細胞培養(yǎng)物或多細胞生物的用途。同樣， 在另一方面中，本發(fā)明涉及4吏用如本文所述容器或系統(tǒng)的培養(yǎng)方法，其中 在存在上述培養(yǎng)物生長和/或培養(yǎng)所必需的至少一種流體或固體培養(yǎng)基的 情況下培養(yǎng)至少一種類型的細胞、組織或組織樣細胞培養(yǎng)物、器官、器官 樣細胞培養(yǎng)物、或多細胞生物。附圖簡述
圖1顯示在本發(fā)明中使用的基本示例性培養(yǎng)容器設計。圖2概要地說明了具有可以可逆除去的蓋設計的容器的實施方案。圖3、 4和6概要地說明了指向容器縱軸的示例性葉片取向。圖5概要地說明了網(wǎng)狀的葉片系統(tǒng)。
圖7至圖9概要地說明了葉片的示例性螺旋狀排列。
圖10概要地說明了具有波浪狀或波形葉片的容器或對流工具的橫 截面。
圖11和圖12概要地說明了容器中可除去式固定的葉片。 圖13概要地說明了具有穿孔葉片的實施方案。
圖14概要地說明了葉片上具有洞或毛細管的葉片固定器的實施方 案，所述洞或毛細管提供不同扇區(qū)之間以及對流工具以外的流體連接。
圖15概要地"^兌明了具有用于連接對流工具或容器之不同扇區(qū)或區(qū) 室的洞的實施方案。
圖16至圖18和圖20概要地說明了容器中具有固定到葉片固定器 上不同葉片排列的對流工具。
圖19概要地說明了用于固定多個葉片的示例性葉片固定器。
圖21概要地說明了插入到滾瓶中的示例性對流工具。
圖22概要地說明了示例性對流工具的分層結構的切面。
圖23概要地說明了對流工具(A至C )和滾瓶的齒輪狀設計，使得 它們可一起旋轉(D)。
圖24概要地說明了具有至少兩個區(qū)室或扇區(qū)的容器，其中圖24A 顯示了由圓柱體同心排列而限定的兩個扇區(qū)，圖24B顯示了通過將外部 環(huán)狀空間分隔成兩個區(qū)室而產(chǎn)生的四個扇區(qū)。
圖25概要地說明了具有內部結構的容器，所述內部結構包含在分 隔壁上具有孔的多個扇區(qū)。
圖26概要地說明了包含多個相連的培養(yǎng)容器的系統(tǒng)。
圖27概要地說明了其中一個區(qū)室充入微粒狀填充材料或載體的容器。
發(fā)明詳述
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了克服現(xiàn)有技術的缺點，尤其是為了在細胞培養(yǎng) 容器中增加用于氣體和液體培養(yǎng)基交換的表面，特別期望在容器中提供 能夠同時用作栽體的高效對流工具。
在一個實施方案中，由本發(fā)明提供的解決方案是適用于細胞和/或組 織培養(yǎng)的可以可逆封閉的容器，其包含容器壁內的至少一個可逆封閉的 孔、在所述容器內的對流工具，所述工具包含至少一個葉片，并且在容 器和葉片中至少一個被攪動時，所述工具能夠產(chǎn)生和/或調節(jié)所述容器 中的流體對流，其中對流工具和葉片中的至少 一種特別由多孔材料制 成。
在對流工具的至少一部分中使用多孔材料具有有益的效果，例如增 加用于并有利于氣體和液體培養(yǎng)基交換的可用表面積，以改善用于細胞
培養(yǎng)的生長條件；增加可用于貼壁細胞生長的表面積；促進并提高緩沖 能力等。
本發(fā)明還提供包含至少兩個如上文所述容器的系統(tǒng)(其中所述容器 經(jīng)其容器壁上的孔相互連接)，以及這種容器和/或系統(tǒng)用于培養(yǎng)細胞、 組織、組織樣細胞培養(yǎng)物、器官、器官樣細胞培養(yǎng)物或多細胞生物的用
途。同樣，在另一方面中，本發(fā)明涉;su吏用本文所述容器或系統(tǒng)的培養(yǎng)
方法，其中將至少一種類型的細胞、組織、組織樣細胞培養(yǎng)物、器官、 器官樣細胞培養(yǎng)物或多細胞生物在生長和/或培養(yǎng)上述培養(yǎng)物所必需的 至少一種流體或固體培養(yǎng)基存在的情況下進行培養(yǎng)。
容器
在一個實施方案中，本發(fā)明的容器優(yōu)選具有圓柱體形狀，但具有旋 轉對稱性或者可用適當裝置旋轉或攪動的任何其他幾何實施方案也可 以是合適的。在一個實施方案中，所述培養(yǎng)容器具有常規(guī)滾瓶的形狀。
容器的長度和/或直徑可根據(jù)具體用途按比例縮放至任何期望且合 適的大小。然而，優(yōu)選地，培養(yǎng)容器(更優(yōu)選圓柱體形狀的容器)可具有大于10 mm、優(yōu)選大于5 cm、更優(yōu)選大于20 cm并更優(yōu)選大于50 cm 的長度。因此，優(yōu)選地，容器為圓柱狀，并具有1至5,000 cm、更優(yōu)選 2至320 cm、 更優(yōu)選20至180 cm、更優(yōu)選40至240 cm并且還更優(yōu)選 60至120 cm的長度。
此外，圓柱狀容器可具有l(wèi)至l，000 cm、優(yōu)選2至100cm、更優(yōu)選 10至80 cm、 更優(yōu)選20至60 cm并且更優(yōu)選35至55 cm的直徑。
直徑與長度的優(yōu)選比值為0.1:50，更優(yōu)選為1:2并且更優(yōu)選為大于
1:3。
培養(yǎng)容器包含至少一個孔，優(yōu)選可以可逆封閉的孔?？卓勺鳛橐后w 或氣體介質的入口或出口，并且可裝備有用于密封以防止泄漏的合適工 具、閥門等，例如公知的那些?？卓蓛?yōu)選地位于容器的基部。因此在培 養(yǎng)容器為圓柱體形狀的情況下，至少一個孔位于一側末端，其特別允許 充入液體培養(yǎng)基和/或細胞懸液(例如使用移液器)。圓柱狀培養(yǎng)容器的 對側端可以沒有孔，然而，在另一些實施方案中，所述對側端也包含至 少一個孔?？椎闹行膬?yōu)選位于圓柱狀培養(yǎng)容器的縱軸上?？椎男螤羁梢?根據(jù)具體應用而改變。因此，孔的形狀可以是矩形的，或者具有任何其 他規(guī)則或不規(guī)則的形狀。然而，優(yōu)選孔的形狀基本上為圓形的。
可以^^用本領域任何已知的方法來可逆地關閉和打開孔。然而，優(yōu) 選使用諸如螺旋蓋的封閉件。在這種情況下，培養(yǎng)容器優(yōu)選包含適當?shù)?螺紋，例如包含螺紋頸。在一些優(yōu)選的實施方案中，所述孔具有頸，螺 旋蓋位其上。在一些實施方案中，容器在朝向孔或包含孔的各個瓶頸的 方向上變窄，在另一些實施方案中，容器的兩側末端均變窄。在一些特 定的實施方案中，孔不嵌入側端中，而是優(yōu)選在培養(yǎng)容器的中央部分處。 在另一些優(yōu)選的實施方案中，容器體上包含多于一個孔，任選地包含至 少 一個側面孔和至少 一個容器體上的孔的任何組合。
在圖1和圖2中給出了基本的示例性培養(yǎng)容器設計。
在一些實施方案中，至少一個孔和/或至少一個孔的封閉件中包含如 公知用于氣體交換的膜，優(yōu)選具有防止液體培養(yǎng)基泄漏的適當密封。在 另一些實施方案中，可以打開至少一個孔的封閉件，以允許在不使用膜的情況下進行氣體交換。
在另一些實施方案中，所述至少一個孔和/或至少一個孔的封閉件包 括岡門，用于流體(如液體或氣體或兩種皆有)的單向流入或流出或者 流體的雙向流動。任選地，更多的孔和/或封閉件提供任何期望組合的 閥門。閥門可以是壓力敏感性的，或者是調節(jié)閥門，并可通過機械手段、 機電手段或磁力或通過本領域公知的任何適當手段來啟動。在另 一些實 施方案中，至少一個封閉件中包含至少一個位于中心或偏心的孔。這些 孔還可包含可以可逆打開或關閉的封閉件，例如螺旋蓋或閥門等或其任 何組合。用于任何孔的封閉件還可包含任選地帶有閥門的旋轉接頭
(rotating joint)或旋轉連接器(swivel coupling),例如將導管或管道 連接至上述的孔上。
容器可由一個部件或多個部件制成，任選地具有可連在一起的模塊 部件。例如，在一個實施方案中，所述容器體為圓柱狀的管，末端為與 該柱狀管匹配的并且相互連接而不會有液體培養(yǎng)基泄漏的蓋。在一些特 定的實施方案中，使用墊圏來確保適當?shù)拿芊?。在另一些實施方案中?通過任何公知的方法將這些部件焊接或粘結在一起。在一些更優(yōu)選的具 體實施方案中，至少一個蓋可以可逆地蓋上或除去。圖2概要地說明了 具有可以可逆移去的蓋110的容器100的實施方案。
葉片
此外，培養(yǎng)容器包含容器內部的對流工具，所述對流工具使得容器 內流體能夠進行對流和/或沖洗。該對流工具包含至少一個葉片，其可 與容器直接相連，任選連接到待插入到容器中的葉片固定器上，或其組 合。在流體和/或容器和/或葉片攪動的情況下，此類工具尤其能夠在流 體中產(chǎn)生對流。對流工具還可額外包括常規(guī)工具如磁力攪拌棒、攪動器、 攪拌器等中的至少一個。葉片設計成像斗輪(bucket wheel)那樣攝入 液體培養(yǎng)基(尤其是如果容器體積未完全充滿液體培養(yǎng)基時)，和/或在 容器和/或流體攪動過程中在流體內誘發(fā)對流。優(yōu)選地，位于容器內的 對流工具包含一個葉片，更優(yōu)選包含兩個葉片、或多于兩個葉片。
葉片120可具有與容器100的縱軸平行的取向，即與橫截面成90。 直角；合適的葉片取向的實例顯示于圖3、圖4和圖6中。葉片也可與橫截面或縱截面或這兩者成任何不同角度，優(yōu)選為0.1° 至179°,更優(yōu)選為2。至140°,最優(yōu)選為40°至110°。
此外，葉片可完全連接或僅部分連接至容器內壁。在一些具體實施 方案中，至少一個葉片固定至如下文定義的葉片固定器上，在另一些實 施方案中，至少一個葉片僅部分固定至如下文定義的葉片固定器上，或 者是可移動的。在任何維度平面上，多個葉片120可與至少一個葉片或 另外的多個葉片相互交叉，以提供網(wǎng)狀結構，例如圖5中所示。
交叉的角度可以改變，并且根據(jù)與其他葉片交叉的多個葉片，可實 現(xiàn)任何單獨的變化。在一些具體實施方案中，與橫截面平行的非交叉平 行葉片與至少一個或多個與該橫截，不平行的，片交叉。此外，相互交
何其他平面或其任何組合上具有各自不同的角度。
單個葉片可以具有整個容器體的長度或更短的長度；在另一些實施 方案中，至少一個葉片是部分或完全不連續(xù)的。此外，單個葉片或多個 葉片120的位置可位于容器內壁上任何合適的點或區(qū)段或位置上，例如 圖6中所示。因此，在一些具體實施方案中，多個葉片是完全或部分不 連續(xù)的。根據(jù)容器內預期或期望的流體或流體混合物的對流和/或沖洗 或流動，葉片的設計可以是對稱的或不對稱的。
在另一些具體的實施方案中，葉片或多個葉片120沿容器內壁以任 何適當角度及方向螺旋狀地盤繞，如圖7中顯示。
此外， 一些具體的實施方案需要多個螺旋狀盤繞的葉片，它們?yōu)槠?行或反向平行的取向或其任何組合或者任何非平行的取向，與單個葉片 或多個葉片交叉或者不交叉。單個葉片或多個葉片能夠在整個圓周或僅 特定區(qū)段上部分地或完全地或以其任何組合填充整個內容器區(qū)段，如圖 8和圖9中所示。
在本發(fā)明的另一方面中，任何葉片120可在其縱軸方向或橫截面方 向或在兩個方向上具有波浪狀形狀或波形形狀，如圖10中所示。
所述波浪狀可以提供如圖10右圖所示朝向任何方向的一個峰，或 具有S形曲線(serpentine)形狀的多個峰。優(yōu)選地，連接支柱(linkingstrut)包含至少一個峰或具有兩個峰的一個S形曲線。峰或S形曲線的 方向可以不同，例如左手方向的峰或者具有先是右手方向峰接著是右手 方向峰的右手方向S形曲線，或者反之亦然。在一些實施方案中，改變 的葉片都具有相同的設計，在另一些實施方案中，它們可以具有交替的 式樣或任何不同式樣或其組合。在另一些優(yōu)選的實施方案中，朝向峰頂 的線對稱或不對稱地也包含峰或S形曲線，并且在另一些實施方案中， 至少一個葉片或多個葉片包含任何期望的峰和/或S形曲線式樣。根據(jù) 該實施方案的一個方面，該設計不僅限于一個峰或一個S形曲線；也可 以將多個峰和/或S形曲線以任何期望的組合植入，其中在至少一個葉 片或多個葉片內角度、曲率和半徑也可分別不同。峰和S形曲線也可為 尖角型或者以任何期望的幾何形狀組合變化。
優(yōu)選地，葉片可以是角形截面的幾何形狀，邊緣為圓形或非圓形， 但也特別優(yōu)選為無角的幾何形狀。
幾何形狀在整個運轉過程中或單個葉片模式上是相同的，或在任何 特定區(qū)段或多個區(qū)段上是不同的。多個葉片還可包含具有不同橫截面幾 何形狀的葉片。
葉片的厚度取決于材料及材料的機械特性，但優(yōu)選適當?shù)貙⒑穸冗x 擇成允許固定位置，或者如果需要彈性活動的話則允許充分的彈性活 動。
優(yōu)選地，葉片具有0.0001 mm至1,200 cm、更優(yōu)選范圍從0.01mm 至10 cm、更優(yōu)選從0.1 mm至5 cm并且更優(yōu)選從1 mm至1 cm的厚 度。
在另一些實施方案中，單個葉片120或多個葉片具有連接 (connection),其允許至少在一個方向上移動，優(yōu)選在任何三維方向上 或在多于一個三維方向上移動。優(yōu)選地，葉片提供接頭(joint)。接頭 140可固定至如下文定義的葉片固定器130上，并且優(yōu)選地提供插入葉 片的適當腔中并允許移動的節(jié)狀末端，如圖11和圖12所示(左側的截 面)?？梢詫崿F(xiàn)接頭140與葉片固定器120的任何其他合適的連接或接 頭140以允許上述移動。優(yōu)選地，葉片120的移動在流體和/或容器或 葉片固定器攪動過程中通過流體培養(yǎng)基的流動和沖洗而發(fā)生(被動移動)。在另一些實施方案中，葉片可主動移動，例如通過裝入與葉片連 接的馬達設備及軸。在這些實施方案中，軸應該優(yōu)選適當?shù)孛芊庖员苊?br>
泄漏o
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，單個葉片或多個葉片可具有多于一個連 接，其允許在一個或多于一個三維方向上或其任何組合上移動，并尤其 優(yōu)選具有不連續(xù)的葉片。
在一些具體的實施方案中，還優(yōu)選葉片或多個葉片具有非角形幾何 形狀。合適的幾何形狀為(在橫截面視角上)任何期望的半徑和尺寸(見
上文)、曲率、規(guī)則性(regularity)或不規(guī)則性的半圓形幾何形狀。根 據(jù)葉片的設計，單個葉片或多個葉片也可在不同區(qū)段上具有不同的半 徑、尺寸、曲率或其任何組合。
尤其優(yōu)選的是規(guī)則的半圓形形狀，或勺狀幾何形狀。在另一些實施 方案中，將葉片構建成提供勺狀表面的半球形碗狀。在一些具體的實施 方案中，葉片或多個葉片的橫截面閉合成圓，即管或管狀形式的幾何形 狀。該實施方案最優(yōu)選具有不連續(xù)的葉片。管還可以在不同區(qū)段上具有 不同尺寸，有時優(yōu)選具有毛細管的大小。
另外，可優(yōu)選如上文定義的葉片包含至少一個管狀的洞，尤其是管。 更優(yōu)選地，葉片包含多于一個管或管狀或毛細管形式，因此包含多個形 式。優(yōu)選地，多個管、管狀或毛細管形式具有相同的尺寸和幾何形狀， 但在另一些實施方案中，它們是不同的。在葉片內提供至少兩個可以相 互連接的管或管狀或毛細管形式，即在至少兩個管或管狀或毛細管形式 之間存在至少一個連接。將葉片的管、管狀或毛細管構造設計成允許流 體(即液體培養(yǎng)基或氣體或氣體混合物或其任何組合)優(yōu)選在容器的攪 動或容器的本發(fā)明使用過程中發(fā)生攝入和/或流通。因此，管、管狀或 毛細管形式之間的連接允許上述流體的流通。根據(jù)本發(fā)明，也可以存在 具有任何組合的上述管、管狀或毛細管設計的多個葉片。
在另一些實施方案中，管或管狀或毛細管葉片可以具有更復雜的設 計。例如，在一些優(yōu)選的實施方案中，管或管狀或毛細管形式包含至少 另一個管、管狀或毛細管形式?？蓪⑦@樣構建的多個管或毛細管相互之 間或在內部作為平行定向的多數(shù)或其組合同心地或偏心地排列，無論相互連接或不連接，幾何形狀、大小、直徑等相同或不同。
上述葉片或多個葉片(無論容器內的幾何形狀或取向如何，但特別 是非管狀或非毛細管的葉片固定器設計)可以是中空的，或者內部包含 至少一個管狀腔或任何其他腔。最優(yōu)選地，葉片包含單個毛細管或多個 毛細管(相互連接或不連接)或毛細管系統(tǒng)。凹陷的管或毛細管或者多 個凹陷的管或毛細管可以與容器縱軸和/或彼此的縱軸成直角、平行或 任何三維取向。
在另一些實施方案中，至少一個葉片在朝向容器壁定向的基部具有 至少一個孔，任選地與容器壁或葉片固定器直接連接?？卓梢跃哂腥缟?文所述的封閉件，優(yōu)選為與本發(fā)明容器內部或容器外部至少一個不同區(qū) 室的連接。最優(yōu)選地，孔直接與上述葉片內的至少一個凹陷的毛細管或 管相連接。不同的孔可以與本發(fā)明容器內部或外部或其任何組合中不同 的單個或多個區(qū)室相連接。將凹陷的葉片(優(yōu)選具有至少一個管或毛細 管或毛細管系統(tǒng))設計成提供或攝入或釋放流體或流體混合物，如氣體 或氣體混合物，或者液體或液體混合物或其任何組合，該流體與本發(fā)明 容器、該容器中至少一個區(qū)室或該容器外至少一個區(qū)室或其任何組合中 所包含的流體或部分流體相同或不同。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述葉片或多個葉片可以是穿孔的，或包
含至少一個管狀的洞150 (即開口 )或多個管狀的洞(即開口 )，如圖 13和圖14中所示。
所述穿孔或管狀洞(即開口)連接葉片的上表面與葉片的下表面。 開口可以具有圓形、橢圓形、矩形或任何其他規(guī)則或不規(guī)則的幾何形狀 或其任何組合。
在另一些實施方案中，至少一個開口 (即孔)將葉片的表面與它的 腔、凹陷的管或毛細管或毛細管系統(tǒng)或其任何組合連接起來，如圖14 中所示。所述開口 (即孔)允許攝入、沖洗或釋放流體或流體混合物或 其任何組合。
所述洞還可以將本發(fā)明容器內部或外部或者內部與外部之間的至 少兩個不同區(qū)室或扇區(qū)160、 165連接起來，如圖15中所示。在一些具體的實施方案中，可以用如上文所述的封閉件(優(yōu)選用閥門)關閉至少 一個洞或孔。
所述洞和/或開口可具有從0.5至100,000 pm、優(yōu)選1至10,000 pm、 更優(yōu)選l，OOO至5,000 jim并且更優(yōu)選10至100 jtm的平均直徑。
在毛細管系統(tǒng)的情況下，所述系統(tǒng)優(yōu)選地具有1 pl至500 L、更優(yōu) 選10 jU至10 L、更優(yōu)選10 pl至1 L、更優(yōu)選1,000 pl至1 L的體積。
多個葉片可在單個葉片的任何區(qū)段或部分上連接起來。優(yōu)選地，葉 片直接與容器內壁連接，但在一些優(yōu)選的實施方案中，葉片連接至位于 容器上的葉片固定器上。應該指出，本文對于顯示具有葉片之容器的附 圖所描述的一些信息也可適用于用于單獨插入容器內的葉片固定器，因 為其結構可以是相似的，僅功能有所不同。
葉片固定器
葉片固定器的特征具體而言在于以下方面
(a) 位于容器內，
(b) 不是容器的一部分，
(c) 不是容器和葉片之間的接頭或連接，
(d) 任選地將葉片基本固定在容器內表面的預定位置中。
連接至葉片固定器的葉片可朝向葉片固定器的外表面或內表面或 者同時朝向內表面和外表面。葉片固定器例如可通過夾緊到容器中而直 接連接到容器內壁，或者不直接連接到容器內壁，并且所述連接可以固 定或不固定。優(yōu)選地，容器包含圓柱狀主體，使得所述葉片固定器也基 本上為圓柱狀，例如可用于本發(fā)明容器內的圓柱體或環(huán)。優(yōu)選地，所述 葉片固定器具有與容器基本上相同的形狀，但尺寸較小?；蛘邠Q言之， 所述葉片固定器與使用該葉片固定器的容器具有相同的凈形(net shape),例如，如果本發(fā)明容器是規(guī)則的球形，那么所述葉片固定器也 包含適于裝入本發(fā)明容器中之尺寸的相同球形。
在一些實施方案中優(yōu)選的是，葉片固定器是圓形片或圓柱體，并具有1.99到99.9 cm的直徑。另外，優(yōu)選的是這種葉片固定器具有1.99 到319 cm的長度。
葉片固定器可由單個部件或多個部件構成。
如此定義的葉片固定器130至少包含一個葉片120，更優(yōu)選包含如 圖16到18和20中所示的至少2個、3個或4個葉片。
所述葉片固定器可在縱向上充滿整個容器或者容器的多個部分或 多個區(qū)段。此外，葉片固定器可在圓周上基本完全或部分地充滿容器的 圓周或圓周的多個部分。單個葉片或多個葉片可連接到多于一個葉片固 定器上。單個或多個葉片固定器130與多個葉片120之間的連接包含如 圖19中所示的葉片固定器系統(tǒng)。本發(fā)明容器可包含多于一個葉片固定 器系統(tǒng)，優(yōu)選多個不同葉片固定器。葉片固定器本身在任何三維方向中 任何部分、區(qū)域或區(qū)段上可包括平的橫截面或縱向幾何形狀，或者任何 不同的規(guī)則或不規(guī)則幾何形狀。優(yōu)選地，葉片固定器的橫截面輪廓是波 浪狀的，或提供帶有峰的波狀結構，并且更優(yōu)選地為溝或槽。在本發(fā)明 的一個方面中，至少一個葉片固定器的幾何結構中包含多個規(guī)則的或不 規(guī)則式樣的槽或腔。像葉片本身一樣，所述至少一個葉片固定器可包含 穿孔或至少一個開口 (即孔)或多個開口 (即孔)。所述穿孔或開口 (即 孔)連接葉片固定器的內表面與葉片固定器的外表面。所述開口(即孔) 可具有圓形、橢圓形、矩形或任何規(guī)則或不規(guī)則幾何形狀或其任何組合。 在另一些實施方案中，至少一個開口 (即孔)連接葉片固定器的外表面 與至少一個葉片的腔、凹陷的管或毛細管或毛細管系統(tǒng)或其任何組合。 所述開口 (即孔)允許攝入、沖洗或釋放流體或流體混合物或其任何組 合。所述開口 (即孔)還連接本發(fā)明容器內部或外部或者內外部之間的 至少兩個不同區(qū)室。在一些具體實施方案中，可以用上文所述的封閉件 (優(yōu)選用閥門)來關閉至少一個開口 (即孔)。
在另一些優(yōu)選實施方案中，所述葉片固定器包含至少一個洞，即管 或管狀或毛細管形式，因此也包含其任何組合的多個形式。優(yōu)選地，所 述多個洞(即管或管狀或毛細管形式)的尺寸和幾何形狀相同，但在另 一些實施方案中，它們卻不同。在提供至少兩個洞(即管或管狀或毛細 管形式)的葉片固定器中，所述至少兩個管或管狀或毛細管形式之間可 具有至少一個連接。將葉片的洞(即管或管狀或毛細管構造)設計成允許在容器的攪動或容器的本發(fā)明使用過程中攝入和/或流通流體(即液 體培養(yǎng)基或氣體或氣體混合物或其任何組合)。因而，洞、管、管狀或 毛細管形式之間的連接允許上述流體的流通。根據(jù)本發(fā)明，還可存在多 個具有上述洞(即任何組合的管、管狀設計或毛細管設計)的葉片固定
在另一些實施方案中，管或管狀或毛細管葉片固定器可具有更復雜 的設計。例如，在一些優(yōu)選的實施方案中，所述管或管狀或毛細管形式 中包含至少另一管、管狀或毛細管形式。如此構成的多個管或毛細管可 以作為平行取向的多個或其任何組合而彼此或在內部以同心排列或偏 心排列，它們相互連接或不連接，并具有相同或不同的幾何形狀、大小、 直徑等。
上述葉片固定器或多個葉片固定器(與在容器內的幾何形狀或取向 無關，但特別是非管狀或非毛細管設計的葉片固定器)可以是中空的， 或內部包含至少一個管狀腔或任何其他腔。最優(yōu)選地，葉片固定器包含 單個毛細管或多個毛細管(是否相互連接均可)，或毛細管系統(tǒng)。凹陷 的管或毛細管或者多個凹陷的管或毛細管可以與容器的縱軸和/或彼此 的縱軸成直角、平行或任何三維取向。
在另一些實施方案中，至少一個葉片固定器具有至少一個朝向容器 壁的孔，或至少一個相連的葉片，或任選地直接相連的孔和葉片，對于
包括對流工具130/120的滾瓶170，參閱如圖21。所述孔可具有上文所 述的封閉件，優(yōu)選與本發(fā)明容器內部或容器外部的至少一個不同區(qū)室或 者與葉片或葉片凹陷部分的連接或其任何組合。
最優(yōu)選地，所述孔直接與至少一個葉片內的至少一個凹陷的毛細管 或管連接。不同的孔可連接本發(fā)明容器內部或外部不同的單個或多個區(qū) 室，或至少一個葉片單個或多個區(qū)室內或外不同的單個或多個區(qū)室，或 其任何組合。凹陷的葉片固定器(優(yōu)選具有至少一個管或毛細管或毛細 管系統(tǒng))設計成提供或攝入或釋放流體或流體混合物，如氣體或氣體混 合物，或液體或液體混合物，或其任何組合，其與容器內、容器的至少 一個區(qū)室或容器外至少一個區(qū)室或其任何組合內所包含的流體或部分 流體相同或不同。至少一個對流工具、葉片固定器或葉片的至少一部分由具有超微孔 性、微孔性或介孔性或大孔性或組合孔或孔隙率的多孔材料制成。它們 可以在任何區(qū)段或部分或者在不同區(qū)段或不同部分中是完全或部分多
孔的。平均孔徑優(yōu)選為2A直至l，000^un，更優(yōu)選1 nm至800 pm。此 外，這些組分可以選擇性地在內表面或外表面或兩個表面上是多孔的， 或者在該部件的整體中完全是多孔的。對流工具的多孔組分可包含任何 期望的幾何或三維取向的不同多孔層或區(qū)段的梯度。在一些優(yōu)選實施方 案中，所述多孔結構為部分或完全的網(wǎng)狀多孔結構或網(wǎng)格，或包含網(wǎng)狀 小梁的、規(guī)則的或不規(guī)則的或隨機的或假隨機的結構或其任何組合，或 基本上具有如上提及相同孔徑的上述多孔結構。在一些實施方案中，葉 片、多個葉片或葉片固定器可包含不同設計的兩個或更多個不同的層， 例如具有大孔的第一層180,其與具有多個毛細管或管狀腔的第二層190 連接，如圖22中所示。
在一些實施方案中，優(yōu)選僅通過將葉片固定器或葉片固定器系統(tǒng)夾 緊在本發(fā)明容器內來固定它們。可通過設計自固定(self-fixing )的葉片 固定器或葉片固定器系統(tǒng)的大小來實現(xiàn)鉗夾，有時優(yōu)選在葉片固定器或 葉片固定器系統(tǒng)的外表面或圓周上或者在本發(fā)明容器的內表面(或二者 皆有)引入至少一個不連續(xù)的間隔支架(例如突出，如插銷或凸緣)或 至少一個連續(xù)的間隔支架(如凸緣環(huán))?？蓱霉娜魏纹渌椒ā?其他合適的方法是粘接或焊接各部分，或擰緊各部分。
在另一些優(yōu)選實施方案中，葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)在側面固定 在橫截面中至少一個點或部分或區(qū)段上。 一般地，根據(jù)本發(fā)明如上述實 現(xiàn)固定，但更優(yōu)選地，所述固定允許圍繞葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)的 縱軸或圍繞任何其他或多個三維軸而中心或偏心旋轉。
在另一些實施方案中，優(yōu)選例如通過焊接或粘接，或更優(yōu)選通過常 規(guī)連接(像入口管、閥門、空心螺絲、管或管道或其任何組合)在至少 一個穿孔或孔處將葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)固定在本發(fā)明容器的至 少一個相應穿孔或開口上。在至少一個單點或部分處的固定可以嵌入葉 片固定器或葉片固定器系統(tǒng)圓周上的任何地方，或者在葉片固定器或葉 片固定器系統(tǒng)和/或本發(fā)明容器一個或兩個外側端的橫截面上。在另一 些優(yōu)選實施方案中，至少一個葉片固定器或至少一個葉片固定系統(tǒng)或多個上述葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)并不固定在本發(fā)明容器內。最優(yōu)選 地，將固定設計成連接本發(fā)明容器的至少一個孔和/或開口與葉片固定 器或葉片固定系統(tǒng)的至少一個孔或開口。在另一方面中，這種固定允許 至少所述葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)進行旋轉。在本發(fā)明一些具體實施 方案中，通過直接或間接偶聯(lián)的驅動或本領域已知的類似方法來主動實 現(xiàn)旋轉。
在本發(fā)明的另一個方面中，葉片固定器或各葉片固定系統(tǒng)可具有容 器樣設計，優(yōu)選但不限于圓柱體，其中所述圓柱體在一個側末端上具有 至少一個孔，其允許例如使用移液器充入液體培養(yǎng)基和/或細胞懸浮液， 并且另 一個側端是封閉的或任選地也包含至少 一個孔。所述孔優(yōu)選以葉
片固定器或葉片固定系統(tǒng)的縱軸為中心，但在一些優(yōu)選實施方案中，所 述孔或各孔可以是偏心的?？椎男螤钭顑?yōu)選為圓形，但在特定實施方案 中其可以優(yōu)選為具有矩形或任何其他規(guī)則或不規(guī)則形狀的孔。所述孔或 各個孔可以可逆地封閉和打開，最優(yōu)選通過封閉件，如需要適當螺紋的 螺旋蓋，例如通過包含螺紋頸。在一些優(yōu)選的實施方案中，所述孔具有 與螺紋帽匹配的頸，但也可以使用可逆地封閉或打開孔的任何其他已知 封閉件。在一些實施方案中，容器向孔或包含孔的各個頸變窄，在另一 些實施方案中，兩個側端均變窄。在一些特定實施方案中，所述孔嵌入 側端中，但優(yōu)選在中央主體處。在另一些優(yōu)選實施方案中，在容器體中 包含多于一個孔，任選地為至少 一個側孔和容器體中至少 一個孔的任何 組合。
在一些優(yōu)選實施方案中，至少一個孔的封閉件包含本領域已知用于 氣體交換的膜，其適當?shù)拿芊庖苑乐挂后w培養(yǎng)基泄露。在另一些優(yōu)選實 施方案中，可以打開至少一個孔的封閉件，以在不使用膜的情況下允許 氣體交換。
在另一些特別優(yōu)選的方面中，至少一個封閉件包含閥門，用于如液 體或氣體或兩種流體的單向流入或流出，或流體的雙向流動。任選地， 更多的封閉件提供任何期望組合的閥門。所述閥門可以是壓力敏感性 的，或是調節(jié)性閥門，并可通過機械手段、機電手段或磁力或通過本領 域已知的任何適當手段來啟動。在另一些優(yōu)選實施方案中，至少一個所 用的封閉件包含位于中心或偏心的孔，或任選地包含多于一個孔。這些蓋或岡門等，或其 任何組合。用于任何孔的封閉件還可包含旋轉接頭或旋轉連接(任選地 具有閥門)，例如將管或管道連接到上述孔上。
在本發(fā)明的另一個方面中，本發(fā)明葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)與包 含直接連接葉片或多個葉片的本發(fā)明容器一起使用。優(yōu)選地，所述直接 連接的葉片位于容器的特定圓周區(qū)段內，并且所述葉片固定器或葉片固 定系統(tǒng)并排地位于具有直接連接的葉片的區(qū)段中。在一些實施方案中， 容器中的多于一個區(qū)段包含直接連接的葉片，并且以交替式樣或任何不 同的規(guī)則或不規(guī)則式樣額外引入了一個或多個葉片固定器或葉片固定 系統(tǒng)。在另一些實施方案中，至少一個葉片固定器嵌套在包含至少一個 直接連接的葉片或多個直接連接的葉片的容器內。在另一些實施方案 中，包含上述設計的任何組合。在另一些實施方案中，嵌套的葉片固定 器或葉片固定系統(tǒng)包含至少一個或更多個額外嵌套入上述容器中的葉 片固定器或葉片固定系統(tǒng)。
在一些具體的實施方案中，容器提供如圖23D中所示齒輪的橫截面 葉片式樣，其具有或不具有螺釘樣或螺旋狀的紋路，并且插入的葉片固 定器或葉片固定系統(tǒng)在外圓周表面上包含葉片，所述葉片也具有如齒輪 的相應橫截面式樣，其具有或不具有螺釘樣或螺旋狀的紋路，如圖 23A-D所示。在一些更具體的實施方案中，所述葉片固定器在內部圓周 表面上包含如齒輪的橫截面葉片式樣，其具有或不具有螺釘樣或螺旋狀 的紋路，如圖23C所示。在容器包含如齒輪的橫截面葉片式樣的實施方 案中，葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)的一些具體實施方案在外部和內部圓 周表面上均包含葉片，其也具有如齒輪的相應橫截面式樣，如圖23B所 示。在兩個環(huán)狀表面上的鈍齒輪式樣的葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)可用 于在內部嵌入其他鈍齒輪式樣的葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)等。
嵌入的葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)可嵌入容器中或彼此同心或偏 心或以任何組合嵌入。齒輪樣葉片設計和不同的葉片設計或者葉片固定 器或葉片固定系統(tǒng)設計可在同一容器內以任何組合來使用。在部分或主 要通過旋轉容器或至少一個葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)或其任何組合 來進行培養(yǎng)物攪動的培養(yǎng)系統(tǒng)中尤其優(yōu)選齒輪樣設計。齒輪樣葉片的數(shù) 量和間距或式樣設計允許將旋轉的傳遞和各個旋轉速度定制成期望的狀態(tài)。
容器(特別是優(yōu)選的圓柱體)可具有平面壁，在一些具體的實施方 案中其優(yōu)選包含具有規(guī)則或不規(guī)則式樣的波動波浪狀峰或腔的壁。優(yōu)選 地，橫截面輪廓或縱向輪廓或其任何組合是波浪狀的或提供具有峰(更 優(yōu)選具有溝和槽)的波浪狀結構。在本發(fā)明的另一方面中，容器體的至 少一個部分或區(qū)段的幾何結構包含多個規(guī)則或不規(guī)則式樣的槽或腔。
可旋轉容器
在本發(fā)明的另一些方面中，所述容器在整個壁上或僅在壁的外層在 至少一個圓周面部分包含齒輪樣式樣的齒。齒輪式樣的圓周面設計允許 容器通過具有合適裝置的齒輪樣滾軸而圍繞其縱軸旋轉。在另一些實施
方案中，齒輪樣壁設計的圓周面區(qū)段覆蓋了整個容器表面，如圖23D所 示。在另一些尤其優(yōu)選的實施方案中，所述容器包含多個圓周面齒輪樣 式樣的齒，其具有相同或不同的式樣。 一般地，圓柱狀容器可包含至少 一種距離基本上穩(wěn)定的腔和/或凸起的排列，并且所述排列以與該圓柱 狀容器縱軸平行的取向位于該圓柱狀容器的外表面上。所述腔和/或凸 起的排列通常在整個長度上或在至少該容器的至少一部分上以縱向延 伸，并可以是波浪狀式樣、齒輪樣式樣、螺釘樣或螺旋狀紋路中的一種， 如期望地允許旋轉容器，優(yōu)選如圖23D所示的多個彼此接觸的容器。
區(qū)室化的容器
在另一些方面中，本發(fā)明包含容器內的至少兩個區(qū)室或扇區(qū) 160/165,如圖24所示。所述區(qū)室的取向可與容器的橫截面或容器的縱 截面或任何其他三維平面平行。所述區(qū)室或扇區(qū)在體積或大小上可以相 同，對稱或不對稱。容器設計還可包含多個區(qū)室，所述容器設計中具有 在末端閉合的至少兩個或更多個嵌套的幾何形狀相同但適當大小的部 分，如同心圓柱體。最優(yōu)選的是圓柱體或其任何組合或上述形狀。
此外，可優(yōu)選包含如圖20和25中所示的多于兩個區(qū)室或扇區(qū)。 兩個區(qū)室或多個區(qū)室中的至少兩個區(qū)室彼此之間可以完全封閉(圖20)， 例如通過引入壁。單個壁可具有允許充入液體培養(yǎng)基和/或細胞懸液(例 如使用移液器)的至少一個孔。所述孔優(yōu)選位于容器縱軸中心，但在一些優(yōu)選實施方案中，所述孔或各個孔可以是偏心的或位于分離壁內的任 何可選位置上?？椎男螤钭顑?yōu)選為圓形，但在特定實施方案中，其可優(yōu) 選具有矩形或任何其他規(guī)則或不規(guī)則形狀的孔。所述孔或各個孔可以可 逆地封閉和打開，最優(yōu)選通過封閉件，如需要適當螺紋的螺旋蓋，例如 通過包含螺紋頸。在一些優(yōu)選的實施方案中，所述孔具有與螺紋帽匹配 的頸，但也可以使用可逆地封閉或打開孔的任何其他已知封閉件。在另
一些優(yōu)選實施方案中，分隔壁上包含多于一個孔，參照圖25。
在一些優(yōu)選實施方案中，至少一個孔的封閉件包含本領域已知用
于氣體交換的膜；其具有防止液體培養(yǎng)基泄露的適當密封5在另一些優(yōu) 選實施方案中，可以打開至少一個孔的封閉件，以在不使用膜的情況下 允許氣體交換。
在另一些特別優(yōu)選的實施方案中，至少一個封閉件包含閥門，用 于流體(如液體或氣體，或者液體和氣體二者)的單向流入或流出，或 流體的雙向流動。任選地，更多的封閉件提供任何期望組合的閥門。所 述閥門可以是壓力敏感性的，或是調節(jié)性閥門，并可通過機械手段、機 電手段或磁力或通過本領域已知的任何適當手段來啟動。在另一些優(yōu)選 實施方案中，至少一個所用的封閉件包含同心的或偏心的孔，或任選地 包含多于一個孔。這些孔還包含可以可逆地打開或封閉的封閉件，例如 螺旋蓋或閥門等，或其任何組合。任何孔所用的封閉件還可包含旋轉接 頭或旋轉連接(任選地具有閥門)，例如以將管或管道連接到上述孔上。
在另一些實施方案中，使用管道或管將不同區(qū)室的至少兩個孔彼 此連接。優(yōu)選地，在另一些實施方案中，分隔壁的至少一個孔連接到葉 片固定器或葉片固定系統(tǒng)或單個葉片或多個葉片的孔或開口上。
在另一些實施方案中，所述兩個區(qū)室或扇區(qū)的至少一個分隔壁是 多孔的，具有超微孔性、微孔性或介孔性或大孔性或組合的孔或孔隙率。 分隔壁在任何區(qū)段或部分或者在不同區(qū)段或部分上可以是完全或部分 多孔的。此外，分隔壁或多個分隔壁可選擇性地在內表面或外表面或兩 個表面上完全或部分是多孔的，或者整個該部分完全是多孔的。多孔的 分隔壁可包含任何期望幾何或三維方向的不同多孔層或區(qū)段的梯度。在 一些優(yōu)選實施方案中，所述多孔結構部分或完全為網(wǎng)狀多孔結構或網(wǎng) 格，或者包含網(wǎng)狀小梁的、規(guī)則的或不規(guī)則的或者隨機或假隨機的結構或其任何組合，或上述多孔結構。在另一些實施方案中，兩個區(qū)室的分 隔壁完全地或部分地包含膜。
在另一些特別優(yōu)選的實施方案中，將葉片或葉片固定器或葉片固 定系統(tǒng)或其任何組合設計成形成至少一個分隔壁和/或第二個區(qū)室或多 個分隔壁和/或區(qū)室。
在一些具體實施方案中，不考慮容器的幾何形狀和大小，優(yōu)選提 供中空容器或在壁內包含至少一個管狀腔或任何其他腔的容器。最優(yōu)選 地，容器壁包含單個管和/或毛細管或者相互連接或不相互連接的多個 管和/或毛細管，或者管狀和/或毛細管狀系統(tǒng)。凹陷的管或毛細管或者 多個凹陷管或毛細管可以與容器的縱軸和/或彼此的縱軸成直角、平行 或任何三維取向。
在另一些實施方案中，容器壁具有至少一個毛細管或管，所述毛 細管或管具有朝向容器外表面或內表面或者外表面和內表面二者，且任 選(但不是必須)是直接相連的。所述孔可具有如上文所述的封閉件， 優(yōu)選與本發(fā)明容器內或容器外的至少一個不同區(qū)室的連接，或者與區(qū)室 或多個區(qū)室或者葉片或葉片的凹陷部分的連接，或其任何組合。最優(yōu)選 地，孔與至少一個葉片或區(qū)室內的至少一個凹陷毛細管或管直接連接。 不同的孔可連接本發(fā)明容器內部或外部不同的單個或多個區(qū)室，或者至 少一個葉片或葉片固定器的單個或多個區(qū)室的內部或外部，或其任何其 他組合。將凹陷的容器壁(優(yōu)選具有至少一個管或毛細管或毛細管系統(tǒng)) 設計成提供或攝入或釋放流體或流體混合物，如氣體或氣體混合物，或 液體或液體混合物，或其任何組合，其與容器內、容器的至少一個區(qū)室 或本發(fā)明容器外至少一個區(qū)室或其任何組合內所包含的流體或部分流
體相同或不同。
在另一些實施方案中，容器壁可以是多孔的，具有超微孔性、微 孔性或介孔性或大孔性或組合的孔或具有如上所述孔徑的孔隙率。容器 壁可在任何區(qū)段或部分或在不同區(qū)段或部分中是完全或部分多孔的。此 外，容器壁可選擇性地在內表面或外表面或內外兩個表面上是完全或部 分多孔的，或者該部分整體完全是多孔的。多孔的容器壁可包含任何期 望幾何或三維取向的不同多孔層或區(qū)段的梯度。在一些優(yōu)選實施方案 中，所述多孔結構為部分或完全的網(wǎng)狀多孔結構或網(wǎng)格，或是包含網(wǎng)狀小梁的、規(guī)則或不規(guī)則的或者隨機或假隨機的結構或其任何組合，或上 述多孔結構。在另一些實施方案中，容器壁完全地或部分地包含膜。
本發(fā)明其他地方提及的腔或相互連接的腔優(yōu)選具有容器總體積的
至少0.01 %、優(yōu)選0.01到99 %、更優(yōu)選1到50 %并更優(yōu)選25到80 % 的體積。
優(yōu)選通過葉片并任選地通過葉片固定器乘以0.8 101(|到20 101G 因子、優(yōu)選1.2 .10"到6 10"因子來增加容器內部表面積。
優(yōu)選地，在本發(fā)明定義的多孔或多孔狀材料的情況下，容器壁、 葉片和/或葉片固定器至少部分包含大孔性、介孔性或微孔性或超微孔 性材料或其任何組合，其中孔徑優(yōu)選為2A直至l，OOO pm，更優(yōu)選1 nm 到800 |nm。
優(yōu)選地，在本發(fā)明定義的篩網(wǎng)樣或格子樣材料的情況下，容器壁、 葉片和葉片固定器至少部分包含篩網(wǎng)樣或格子樣材料，其中篩目尺寸之 間的平均大小優(yōu)選為2A直至1,000 nm，更優(yōu)選1 nm到800 ^un。
模塊化容器
在一些特別優(yōu)選的實施方案中，容器包含多個相連的區(qū)室或扇區(qū)。 在這些實施方案中，每個容器均包含如上所述的設計并可用作獨立的培 養(yǎng)容器。任選地，可連接第二個容器或可連接多個容器，如圖26所示。 優(yōu)選的連接由如上所述的至少一個封閉件構成，其具有旋轉接頭或旋轉 連接，任選地具有經(jīng)管或管道連接或彼此直接連接的閥門。優(yōu)選的容器 具有盤狀幾何形狀，其具有至少一個孔，并將位于盤縱軸中心的封閉件 彼此連接。更具體地，所述連接允許兩個盤狀容器同步或不同步地以相 同方向或相反方向以相同速度或不同速度旋轉。優(yōu)選的實施方案包含在 至少一個盤狀容器(但尤其優(yōu)選在所有容器)的容器壁外表面處具有齒 輪樣齒的至少一個圓周面區(qū)段。齒輪設計的式樣可以相同或不同。優(yōu)選 的容器攪動是圍繞縱軸旋轉，其中具有相應設計的至少單個滾輪將旋轉 傳遞到容器?？蓛?yōu)選以不同速度和方向獨立驅動相連的盤狀容器，或甚 至選擇性地不移動單個或特定數(shù)目的盤狀容器。
填料在一個最優(yōu)選的實施方案中，培養(yǎng)容器包含至少一種填料或多種 填料。這種填料包含增加可用于貼壁細胞生長的培養(yǎng)系統(tǒng)總表面積、增 加用于流體或流體混合物平衡或交換之表面積的材料，并可包括用于吸 附流體、流體混合物或者流體或流體混合物的組分或化合物的吸附劑， 或者可包括提供營養(yǎng)化合物或多種營養(yǎng)化合物或者選擇性吸附或解吸 附生理活性劑或生物活性劑的材料。
優(yōu)選通過填料乘以1.1到20 101Q因子，更優(yōu)選1.2到6 1010因 子，并更優(yōu)選2.0到5.105因子來增加容器內部的表面。
增加用于貼壁細胞生長的表面的已知填料是微載體或大載體，球 形顆粒，其一般由化學或生物修飾的或未經(jīng)修飾的纖維素、葡聚糖、明 膠、聚苯乙烯、藻酸鹽、玻璃、碳、陶瓷或其他有機材料(優(yōu)選聚合材 料等)制成。合適的市售填料為，例如Cytodex 、 Cytopore 、 Cultisphere 、 Microhex⑧。這些填料的已知缺點是它們被設計成在攪 動槽系統(tǒng)或旋轉器系統(tǒng)(通常帶有主動控制的生物反應器)中被攪動的 懸液中漂浮。對常規(guī)滾瓶而言，它們的可用性十分有限，特別是因為通 過簡單旋轉引起的攪動不足以在液相內提供適當?shù)膶α?、充氣或氣體交
換，另外，硬顆粒材料引發(fā)對容器壁上附著的細胞的機械損傷。另一重 要問題是填料(像上文指出的那些)的存在只是潛在地增大了用于貼壁 細胞生長的表面，這是一個對于懸浮細胞而言無用的特征。此外，上文 指出的填料不包含如何調整營養(yǎng)條件的功能。如先前說明，充分的生長 不僅需要有效可用表面的增大，還同樣需要提高營養(yǎng)條件如充氧作用、
C02的平衡以及緩沖等。
根據(jù)本發(fā)明，可添加并有利地使用增大用于貼壁細胞生長的表面 積的所有合適材料，其被稱作基質或載體。在一個具體實施方案中，在 容器內部提供用作基質或載體的離散顆粒，其中所述容器僅包含一個區(qū) 室。在另一實施方案中，在容器的一個區(qū)室中，優(yōu)選在具有兩個區(qū)室的 容器中提供基質或載體。任選地，在容器的多個區(qū)室中提供載體，所述 容器具有至少一個無載體材料的區(qū)室，如圖27A所示。最優(yōu)選的是其中 葉片固定系統(tǒng)的區(qū)室中充入那些顆粒的實施方案。該實施方案的主要優(yōu) 勢是將顆粒填充成基本致密的均質填料，但不使顆粒顯著漂浮并且不引 起不利剪切應力，而是有利地使所述顆粒暴露于液體培養(yǎng)基和氣相或有益的流體、流體混合物或其組分或化合物中，如圖27B中所示。另外， 含有用于貼壁細胞生長的致密裝填顆粒的這個實施方案包含用于載體 相、氣相和液體培養(yǎng)基相之間進行最佳接觸的極大表面積。
容器、葉片和各個葉片固定系統(tǒng)的構造是這樣的，至少兩個區(qū)室 彼此相連并允許至少培養(yǎng)基(優(yōu)選還有氣相，或者所用流體或流體混合 物或其任何組合的任何其他組分或化合物)進行交換。葉片的至少一個 分隔壁或一部分(其帶有填充的載體顆粒)包含沖洗功能。高性能的實 施方案包含充有載體的多個區(qū)室，無論是容器的內部區(qū)室還是外部區(qū) 室，并連續(xù)地沖洗液體和/或提供流體、流體混合物或流體組分或化合 物的交換。 一般地，在常規(guī)使用中，常規(guī)使用的載體體積因上述缺點而 被限制在液體培養(yǎng)基體積的大約5-8%。本發(fā)明實施方案允許將載體體 積提高至90%。
在一些具體實施方案中，所述基質或載體模塊(mould)還是葉 片、葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)或上述的多種。
功能化填料
其他填料為例如離子交換劑，用于結合帶正電荷離子或陽離子的 那些(其在表面上顯示帶負電荷的基團)；和用于結合帶負電荷離子或 陰離子的那些(其在表面上顯示帶正電荷的基團)的那些。離子交換劑 可以由固體支持材料、液體或凝膠或其任何組合組成，例如由水凝膠或 由易于水合的基團組成的聚合物(如由糖分子的聚合物組成的纖維素) 組成。這些材料由附著有官能團的聚合物基質組成?；|結構的化學性 質包括但不限于聚苯乙烯、聚丙烯酸或酚醛樹脂。所述官能團是 多種以 下基團，例如但不限于磺基、羧酸、季銨、叔銨或仲銨、螯合物(巰 基、亞氨基二乙酸、氨基磷酸等)。多種類型的基質及其交聯(lián)程度可轉 化成對給定物質的不同選擇性，以及不同的機械和滲透穩(wěn)定性。為了最 佳流體力學和動力學性質，可獲得具有窄顆粒大小分布的許多樹脂和吸 附劑。離子交換樹脂的特征還在于它們在操作條件下的運行能力功能。 離子交換樹脂主要以濕潤的珠形式獲得(有些時候還使用顆粒或粉末形 式，在溶劑介質中也可使用干燥形式)，所述珠通常具有在0.3 _ 1.2 mm (16-50目)的粒徑分布，并具有凝膠或大孔結構。離子交換部分可優(yōu)選 用作由單個部分或多部分組成的單個或組合模塊。在一個尤其優(yōu)選的實
27施方案中，離子交換部分包含至少一個葉片或葉片固定器或葉片固定系 統(tǒng)，多個葉片或葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)。在另一些實施方案中，離 子交換部分包含微載體或大載體、結構化載體或載體模塊。在另一些實 施方案中，離子交換部分同時包含至少一個葉片或葉片固定器或葉片固 定系統(tǒng)與載體或載體模，即至少一個葉片或葉片固定器或葉片固定系統(tǒng) 與載體或載體模的組合。
其他有用的填料是吸附培養(yǎng)基、至少一種流體、流體混合物中的 至少一種化合物或者流體混合物的組分或其組合的吸附劑。例如，合適 的吸附劑用于吸附蛋白質。對于蛋白質吸附而言，二乙基氨基乙基
(DEAE)或羧甲基(CM)吸附劑是合適的。因為蛋白質是帶電分子，所以
劑相互作用，置換與樹脂結合的可移動反荷離子。蛋白質與吸附劑材料 相互作用的方式取決于其總電荷和電荷在蛋白質表面上的分布。給定蛋 白質上的凈電荷將取決于該蛋白質中氨基酸的組成和流體的pH。電荷 分布將取決于電荷如何在已折疊的蛋白質上分布。本領域技術人員易于 根據(jù)蛋白質的等電點來確定適當?shù)奈絼┗蛭絼┙M合和/或流體的 pH,用于調整吸附特性和功能。
其他有用的吸附劑是氣體吸附材料，優(yōu)選用于吸附C02、氧、N2、 NO、 N02、 N20~S02。除本領域已知的吸附劑外，其他有用的吸附劑 可選自包含咪唑鎬、季銨、吡咯烷鏃、吡啶镲或四烷基鑄作為陽離子基 礎的材料，其中可能的陰離子包括六氟磷酸根[PF6卜、四氟硼酸根[BF小、
二(三氟甲基磺酰)亞胺[(CF3S02)2N-、三氟曱磺酸根[CF3S03-、乙酸根-、硝酸根[N03卜、氯[Cl]-、溴[Br-或碘[I卜等?？筛鶕?jù)相關氣體的可溶性來選擇吸附材料的任何組合。優(yōu) 選的吸附劑允許待吸附的所選氣體或氣體混合物之間進行化學相互作 用，或物理相互作用，如溶解在適當?shù)娜軇┲?。合適的吸附劑還可以是 活性炭或活性炭樣材料、螯合劑如青霉胺、二鹽酸亞甲基四胺 (methylene tetramine dihydrochloride )、 EDTA、 DMSA或甲磺酸去鐵 胺等。
吸附劑可作為液態(tài)溶液、凝膠、固體或其任何組合提供。固體可 以由顆?；蚪Y構化模塊或其任何組合組成。在一些優(yōu)選實施方案中，吸附劑至少嵌入容器或葉片或葉片固定 器或葉片固定系統(tǒng)的一個區(qū)室或其任何組合中。
在另一些實施方案中，吸附劑還包含栽體或載體模，或者離子交 換劑或其任何組合。
用于本發(fā)明的另 一些有益填料包含和/或已經(jīng)摻入和/或能夠釋放 有益劑。有益劑可選自生物活性劑、藥理活性劑、治療活性劑、診斷劑 或吸附劑或其任何混合物。有益劑可部分或完全摻入到容器、葉片、葉 片固定器、葉片固定系統(tǒng)、載體模塊、離子交換劑、吸附劑或其任何組 合的至少一個區(qū)室或多個區(qū)室或腔或多個腔內。本發(fā)明的生物活性劑、 治療活性劑或藥學活性劑可以是藥物、潛藥或甚至是靶向基團或包含靶 向基團的藥物。所述活性劑可以是為了待用于本發(fā)明的晶體、多形或無 定形形式或其任何組合。合適的治療活性劑可選自酶抑制劑、激素、細 胞因子、生長因子、受體配體、抗體、抗原、離子結合劑(如冠醚和螯 合化合物)、基本上互補的核酸、核酸結合蛋白(包括轉錄因子、毒素
等)。在WO 2006/069677 (特別是第36到44頁中)提及了治療活性劑 的實例。
合適的信號產(chǎn)生劑是在物理、化學和/或生物測定和驗證方法(例 如圖像產(chǎn)生方法)中產(chǎn)生可檢測信號的材料。信號處理是否僅用于診斷 目的或治療目的對本發(fā)明而言并不重要。典型的成像方法為，例如放射 成像法，其基于電離輻射，例如常規(guī)X射線法和基于X射線的分割成 像法，如計算機斷層攝影術、中子傳遞斷層攝影術；射頻磁化，如磁共 振斷層攝影術；還有基于放射性核素的方法，如閃爍掃描術、單光子發(fā) 射計算斷層攝影術(SPECT)、正電子發(fā)射計算機斷層攝影術(PET);基 于超聲的方法或熒光透視方法或者基于發(fā)光或熒光的方法，如內滲熒光 光鐠術(Intravasal Fluorescence Spectroscopy )、拉曼光"i普術、熒光發(fā) 射光鐠術、電子阻抗光鐠術、比色法、光學相干斷層攝影術等，還有電 子自旋共振(ESR)、射頻(RF)和微波激光及類似方法。
信號產(chǎn)生劑和靶向基團可選自在WO 2006/069677中(特別是第 12-36頁)描述的那些。
根據(jù)本發(fā)明，有益劑的摻入可包括將上述有益劑摻 本發(fā)明容器、葉片、葉片固定器、葉片固定系統(tǒng)、載體、載體模、離子交換劑、吸附劑或其任何組合的至少 一個腔或區(qū)室或者多個腔或區(qū)室中?？赏ㄟ^任何合適手段來進行摻入，優(yōu)選通過浸漬涂層、噴霧涂層等，或者直接將有益劑注入上述結構中。有益劑可在適當?shù)娜軇┲刑峁?任選地使用添加劑)。可在大氣壓、亞大氣壓或在真空下進行這些試劑的裝填?；蛘撸稍诟邏合逻M行裝填?？赏ㄟ^對植入物施加電荷或將植入物的至少一部分暴露在氣體材料中來進行有益劑的摻入，所述氣體材料包括溶解試劑之溶劑的氣相或蒸汽相，或在裝填溶劑中具有高度可溶性的其他氣體。在一些優(yōu)選的實施方案中，使用摻入植入物區(qū)室中的載體來提供有益試劑。載體可選自任何合適的聚合物或溶劑組。
優(yōu)選的載體是聚合物，如生物相容性聚合物。在一些具體實施方
案中，可特別優(yōu)選選擇來自pH敏感性聚合物的載體，例如但不限于聚丙烯酸和衍生物，例如同聚物，如聚氨基羧酸、聚丙烯酸、聚曱基丙烯酸及其共聚物。這同樣適用于多糖，像醋酸鄰苯二甲酸纖維素、鄰苯二曱酸羥丙基甲基纖維素、琥珀酸羥丙基甲基纖維素、乙酸-l,2,4-苯三酸纖維素(cellulose acetate trimellitate)和殼聚糖。在某些實施方案中，尤其優(yōu)選選擇來自溫度敏感性聚合物的載體，例如但不限于聚(N-異丙基丙烯酰胺-共-丙烯酸鈉-共-n-N-烷基丙烯酰胺)(poly(N-isopropylacrylamide—co—sodium-acrylatG—co國n國N-alkylacrylamide))、聚(N-甲基-N-n-丙基丙烯酰胺)、聚(N-甲基-N-異丙基丙烯酰胺)、聚(N-N-丙基異丁烯酰胺)、聚(N-異丙基丙烯酰胺)、聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)、聚(N-異丙基異丁烯酰胺)、聚(N-環(huán)丙基丙烯酰胺)、聚(N-乙基丙烯酰胺)、聚(N-乙基曱基丙^fr酰胺)、聚(N-曱基-N-乙基丙烯酰胺)、聚(N-環(huán)丙基丙烯酰胺)。適合用作具有熱凝膠(thermogel)特性之載體的其他聚合物是羥丙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基曱基纖維素和普流羅尼類(pluronics)如F-127、 L-122、 L-92、 L-81、 L-61。優(yōu)選
的載體聚合物還包括但不限于官能化苯乙烯，如氨基苯乙烯；官能化葡
聚糖和多聚氨基酸。還有多聚氨基酸(多聚-D-氨基酸及多聚-L-氨基酸),
例如多聚賴氨酸，以及含有賴氨酸或其他合適氨基酸的聚合物。其他有
用的多聚氨基酸是多聚谷氨酸、多聚天冬氨酸；賴氨酸與谷氨酰胺或天冬氨酸的共聚物；賴氨酸與丙氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、絲氨酸、色氨酸和/或脯氨酸的共聚物。在一些具體實施方案中，有益劑包含基于金屬的納米顆粒，其選自鐵磁性或超順磁性金屬或金屬合金，還通過涂覆硅烷或任何其他合適聚合物而進行修飾或者不被修飾，用于間隙過熱或熱燒蝕
(thermoablation )。
在一些具體實施方案中，所述有益劑部分或完全地構成容器、單個或多個葉片、葉片固定器或葉片固定系統(tǒng)、載體、載體模塊、離子交換劑或吸附劑或其任何組合。
在一些最優(yōu)選的實施方案中，至少一種有益劑構成填料的結構體。
對流和沖洗系統(tǒng)
對流和沖洗系統(tǒng)的功能是提供培養(yǎng)基、培養(yǎng)基化合物、流體和流體混合物的充分交換及供應。特別是在常規(guī)的系統(tǒng)中，營養(yǎng)供應受細胞量增加的影響，并且不能通過充足的對流而適當?shù)亟鉀Q。根據(jù)本發(fā)明的培養(yǎng)系統(tǒng)設計，在系統(tǒng)中的任何點和區(qū)室提供足夠的營養(yǎng)化合物、有益劑和/或流體或流體混合物以及用于化合物生理交換(即供給營養(yǎng)化合物并去除中間產(chǎn)物)的高表面積是可行的。沖洗系統(tǒng)被設計成選擇性供應流體或流體混合物，優(yōu)選可通過形成小液滴而沖洗的介質，以進一步增大用于提高氣體交換的液體流體的總表面積。通過同時增加流體供應區(qū)室的總橫切面積，可以將壓力降至低于臨界值，以保護細胞、組織或組織樣細胞培養(yǎng)物、器官或器官樣細胞培養(yǎng)物、多細胞生物免受剪切應力或任何壓力所誘導的損傷。所述對流系統(tǒng)具有優(yōu)化分配整個培養(yǎng)系統(tǒng)中單個區(qū)室或多個區(qū)室內的液體流的功能。優(yōu)選的對流模式是單側對流(圖84和85)、多環(huán)對流(圖86)和螺旋狀對流(圖87)。
根據(jù)葉片的構造，任何期望的對流模式均可實現(xiàn)。
優(yōu)選材料
本發(fā)明培養(yǎng)系統(tǒng)可制成一個無接縫的部分，或者有接縫的多個部分?？墒褂靡阎闹圃旒夹g來制造本發(fā)明培養(yǎng)系統(tǒng)。另一種選擇是將各區(qū)段焊接在一起。還可應用和使用任何其他合適的制造方法。
本發(fā)明培養(yǎng)系統(tǒng)使用的任何部件可以如期望地由常規(guī)使用的合適材料制成，例如部分或完全由聚合物、玻璃、陶瓷、復合材料、金屬、金屬合金或其任何混合物的常規(guī)手段制成，例如選自周期表中以下的金
屬和金屬合金主族金屬，過渡金屬如銅、金和銀、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鴒、錳、錸、鐵、鈷、鎳、釕、銠、鈀、鋨、銥或鉑，或來自稀土金屬。對容器而言，有時候優(yōu)選透明的聚合物材料，而對對流工具和填料而言，可優(yōu)選具有作為細胞生長基質的可接受性質的材料，特別是生物相容的(任選地甚至是可生物降解的)材料。所述材料可選自任何合適的金屬或金屬氧化物或形狀記憶合金、其任何混合物，以提供植入物的結構體。優(yōu)選地，所述材料選自零價金屬、金屬氧化物、金屬碳化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、金屬碳氮化物、金屬碳氧化物、金屬氮氧化物、金屬碳氧氮化物等，及其任何混合物。本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案中使用的金屬或金屬氧化物或合金可以有磁性。實例是(但不僅限于)鐵、鈷、鎳、錳及其混合物，例如鐵、鉑混合物或合金，或例如磁性金屬氧化物，如三氧化二鐵和鐵氧體。可優(yōu)選使用半導體材料或合金，例如來自II族-VI族、III族-V族和IV族的半導體。合適的II族-VI族半導體是，例如MgS、 MgSe、 MgTe、 CaS、 CaSe、 CaTe、SrS、 SrSe、 SrTe、 BaS、 BaSe、 BaTe、 ZnS、 ZnSe、 ZnTe、 CdS、 CdSe、CdTe、 HgS、 HgSe、 HgTe或其混合物。合適的III族-V族半導體的實例是GaAs、 GaN、 GaP、 GaSb、 InGaAs、 InP、 InN、 InSb、 InAs、AIAs、 AIP、 AISb、 AIS及其混合物。IV族半導體的實例是鍺、鉛和硅。所述半導體還可包含多于一族的半導體的混合物，并且包括上文提及的所有族。
在另一些優(yōu)選的實施方案中，所述材料由可生物降解金屬制成，其包括，例如金屬；金屬化合物如金屬氧化物、碳化物、氮化物及其混合形式；或金屬合金，例如顆粒或合金顆粒，其包括堿金屬或堿土金屬、Fe、 Zn或Al，如Mg、 Fe或Zn，并任選地與其他選自Mn、 Co、 Ni、Cr、 Cu、 Cd、 Pb、 Sn、 Th、 Zr、 Ag、 Au、 Pd、 Pt、 Si、 Ca、 Li、 Al、Zn和/或Fe的其他顆粒合鑄或組合。還適合的是，例如堿土金屬氧化物或氫氧化物，如氧化鎂、氫氧化鎂、氧化鈣和氫氧化鈣或其混合物。在示例性實施方案中，基于可生物降解金屬的顆?？蛇x自可生物降解或可生物腐蝕的金屬或合金(其基于鎂或鋅中的至少一種)，或包含Mg、Ca、 Fe、 Zn、 Al、 W、 Ln、 Si或Y中至少一種的合金。此外，所述植入物在體內可基本上完全降解或至少部分降解。合適的可生物降解合金
的實例包含，例如包含高于卯％ Mg、約4-5 % Y和約1.5-4 %其他稀土金屬(如釹)和任選地少量Zr的鎂合金；或包含作為主要成分的鴒、錸、鋨或鉬的可生物腐蝕合金，例如與鈰、辨、鐵、鉭、鉑、金、亂、釔或鈧的合金。
在另一些優(yōu)選的實施方案中，所述材料選自有機材料。優(yōu)選材料是生物相容性聚合物、低聚物或預先聚合形式以及聚合物復合材料。所用的聚合物可以是熱固性塑料、熱塑性塑料、合成橡膠、可擠出的聚合物、注塑型聚合物、可模塑聚合物；可紡、可織并可針織的聚合物、低聚物或預先聚合形式等或其混合物。在一些具體實施方案中，有用是選擇來自可生物降解有機材料的材料，例如(但不僅限于)膠原、白蛋白、明膠、透明質酸、淀粉、纖維素(甲基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、鄰苯二曱酸羧甲基纖維素)；還有酪蛋白、葡聚糖、多糖、血纖蛋白原、聚(D，L丙交酯)、聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)、聚(乙交酯)、聚(幾基丁酸酯)、聚(烷基碳酸酯)、聚(原酸酯)、聚酯、聚(羥基戊酸)、聚二氧六環(huán)酮、聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚(馬來酸)、聚(酒石酸)、聚酐、聚磷腈、聚(氨基酸)，及其所有共聚物和任何混合物。
在另一具體實施方案中，所述材料基于無機復合材料或有機復合材料或雜合無機/有機復合材料。所述材料還可包含有機或無機的微米顆?；蚣{米顆粒或其任何混合物。優(yōu)選地，本發(fā)明中使用的顆粒選自零價金屬、金屬氧化物、金屬碳化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、金屬碳氮化物、金屬碳氧化物、金屬氮氧化物、金屬碳氧氮化物等，及其任何混合物。本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案中使用的顆?？梢杂写判浴嵗?但不僅限于)鐵、鈷、鎳、錳及其混合物，例如鐵、鉑混合物或合金，或例如磁性金屬氧化物，如三氧化二鐵和鐵氧體?？蓛?yōu)選使用半導體顆粒，例如來自II族-VI族、III族-V族和IV族的半導體。合適的II族-VI族半導體是，例如MgS、 MgSe、 MgTe、 CaS、 CaSe、 CaTe、 SrS、 SrSe、SrTe、 BaS、 BaSe、 BaTe、 ZnS、 ZnSe、 ZnTe、 CdS、 CdSe、 CdTe、HgS 、 HgSe 、 HgTe或其混合物。合適的III族-V族半導體的實例是GaAs 、GaN、 GaP、 GaSb、 InGaAs、 InP、 InN、 InSb、 InAs、 AIAs、 AIP、AISb、 AIS及其混合物。IV族半導體的實例是鍺、鉛和硅。在一個特別優(yōu)選的實施方案中，所述材料選自聚合物、低聚物或 預聚合的顆粒。在本發(fā)明中用作顆粒的合適聚合物的實例是均聚物、共 聚物、預聚合形式和/或多聚(甲基)丙烯酸酯的低聚物、不飽和聚酯、
飽和聚酯；聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯；醇酸樹脂、環(huán)氧聚合物 或樹脂、苯氧基聚合物或樹脂、酚聚合物或樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺、 聚醚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚酯亞胺、聚酯酰胺酰亞胺、聚氨酯、聚 碳酸酯、聚苯乙烯、多酚、聚乙烯基酯、聚硅氧烷(polysmcone)、 polyacetale、醋酸纖維素、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚砜、 聚苯砜、聚醚砜、聚酮、聚醚酮、聚苯并咪唑、聚苯并唾、唑、聚苯并噻 唑、多氟炫、聚苯醚、聚芳酯、氰基酯聚合物及上述任何的混合物。
此外，聚合物材料可選自低聚物或彈性體，如聚丁二烯、聚異丁 烯、聚異戊二烯、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、聚氨酯、聚氯丁烯或硅 酮，及上述任何的混合物、共聚物和組合。
在一個具體實施方案中，所述材料選自導電聚合物，優(yōu)選選自飽 和或不飽和聚對苯撐-乙烯撐、聚對苯撐、聚苯胺、聚噻吩、聚(亞乙基 二氧噻吩)、聚二烷基芴、聚吖嗪、聚呋喃、聚吡咯、聚硒酚、聚-對苯 撐硫化物、聚乙炔，其單體低聚物或多聚物或者其與其它單體、低聚物 或多聚物的任何組合和混合物，或者上述單體的共聚物。特別優(yōu)選的是 包括一個或多個有機基團或無機基團的單體、低聚物或多聚物，或其任 意混合物，所述有機基團例如烷基或芳基基團等，所述無機基團例如硅 或鍺等。優(yōu)選的是導體或半導體聚合物，其電阻為1012至10"歐姆.cm。 可特別優(yōu)選選擇包含配位金屬鹽的那些聚合物。
在一個優(yōu)選實施方案的另一些方面中，所述材料選自生物可降解 材料，例如(但不排除其它)膠原、清蛋白、明膠、透明質酸、淀粉、 纖維素(甲基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維 素鄰苯二甲酸酯)；另外，還有酪蛋白、葡聚糖、多糖、纖維蛋白原、 聚(D,L丙交酯)、聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)、聚(乙交酯)、聚(羥基 丁酸酯)、聚(烷基碳酸酯)、聚(原酸酯)、聚酯、聚(羥基戊酸)、聚對二 氧環(huán)己酮、聚(對苯二曱酸乙二醇酯)、聚(馬來酸)、聚(酒石酸)、聚酸酐、 聚磷溱、聚(氨基酸)，及其所有共聚物和任意混合物。
另一些示例性實施方案包括具有多個平行取向或不平行取向的縱向葉片的圓柱狀培養(yǎng)容器、具有多個腔的同心分布的結構化填料，其中 上述腔形成多個流動通路和兩個可除去的封閉件。
在尤其優(yōu)選的另一些實施方案中，所述培養(yǎng)容器包含用于固定包 含多個腔的葉片的葉片固定器，其中上述腔形成多個流動通路和兩個可 除去的封閉件。
培養(yǎng)方法
本文描述的容器和系統(tǒng)可用于培養(yǎng)方法中，其中在存在生長和/ 或培養(yǎng)上述培養(yǎng)物所必需的至少一種流體或固體培養(yǎng)基的情況下培養(yǎng)
(例如生長并收獲)至少一種類型的細胞、組織、組織樣細胞培養(yǎng)物、 器官、器官樣細胞培養(yǎng)物或多細胞生物。這可以常規(guī)方式來實現(xiàn)，例如 在容器中使用合適的流體培養(yǎng)基。例如，培養(yǎng)基可以是液體，如水，并 可包含至少一種蛋白質、多肽、肽、寡肽、碳水化合物、糖蛋白、糖肽 類、糖脂、脂類、脂肪酸、脂蛋白、糖脂、葡萄糖、果糖、蛋白胨、銨
鹽、鎂、鉀鹽、鈉鹽。同樣，培養(yǎng)基可以是氣態(tài)的并可包含C02、 co、 氧、N2、 NO、 N02、 N20、氫或S02中的至少一種或其任何混合物。
所述液體培養(yǎng)基可占所述容器體積的0.1至100%，更優(yōu)選20至 70%，最優(yōu)選30至60%。
在一個優(yōu)選實施方案中，所述液體培養(yǎng)基和/或氣體培養(yǎng)基在至少 一個毛細管系統(tǒng)或凹陷或其任何組合中提供，并且其可以連續(xù)或不連續(xù) 地沖洗和/或流過至少一個毛細管系統(tǒng)或腔。在所述培養(yǎng)方法的一個實 施方案中，所述培養(yǎng)容器包含至少一種填料，其暫時或持續(xù)地釋放生物 活性劑。在所述培養(yǎng)方法的另一個實施方案中，所述培養(yǎng)容器包含至少 一種填料，其吸附培養(yǎng)的細胞、組織、組織樣細胞培養(yǎng)物、器官、器官 樣細胞培養(yǎng)物或多細胞生物中所包含或釋放的一種化合物。在所述培養(yǎng) 方法的一個實施方案中，所述培養(yǎng)容器包含至少一種填料，其釋放結合 到或摻入到培養(yǎng)的細胞、組織、組織樣細胞培養(yǎng)物、器官、器官樣細胞 培養(yǎng)物或多細胞生物中的至少一種信號生成劑。在所述培養(yǎng)方法的又一 個實施方案中，所述培養(yǎng)容器包含至少一種填料，其釋放可用于轉染培 養(yǎng)的細胞、組織、組織樣細胞培養(yǎng)物、器官、器官樣細胞培養(yǎng)物或多細 胞生物的至少一種病毒、病毒顆粒、載體、DNA或任何其它物質多細胞生物。在所述培養(yǎng)方法的又一個實施方案中，所述培養(yǎng)容器包含至少 一種填料，其用作暫時或永久附著細胞、組織、組織樣細胞培養(yǎng)物、器
官、器官樣細胞培養(yǎng)物或多細胞生物的載體。
在所述培養(yǎng)方法的另一個實施方案中，所述培養(yǎng)容器包含至少一
種填料，其用于將培養(yǎng)基的pH緩沖在pH3至pH12，更優(yōu)選pH5至 9，最優(yōu)選pH6至8。
在所述培養(yǎng)方法的另一個實施方案中，所述培養(yǎng)容器以0.01 rpm 至10 rpm、更優(yōu)選0.1 rpm至6 rpm、最優(yōu)選0.5 rpm至6 rpm的旋轉 速率連續(xù)或不連續(xù)旋轉。在所述培養(yǎng)方法的又一個實施方案中，所述培 養(yǎng)容器以0.01 rpm至10 rpm、更優(yōu)選0.1 rpm至6 rpm、最優(yōu)選0.5 rpm 至6 rpm的轉動速率連續(xù)或不連續(xù)振蕩。在所述培養(yǎng)方法的又一個實施 方案+，所述培養(yǎng)容器以0.1。至350°、更優(yōu)選10。至45。的角度，以0.01 rpm 至10 rpm、更優(yōu)選0.1 rpm至6 rpm、最優(yōu)選0.5 rpm至6 rpm的速率 連續(xù)或不連續(xù)搖晃。
在所述培養(yǎng)方法的又一個實施方案中，所述液體和/或氣體培養(yǎng)基 連續(xù)或不連續(xù)沖洗或流過包含至少一個流動通道的至少一種填料。在所 述培養(yǎng)方法的又一個實施方案中，所述液體培養(yǎng)基以0.0001 ml/分至 10000 ml/分、更優(yōu)選0.001 ml至100 ml/分、最優(yōu)選1 ml至10 ml的流 速連續(xù)或不連續(xù)地被泵入和/或泵出所述容器、所述容器的一個區(qū)室或 毛細管系統(tǒng)或凹陷或其任意組合。
在所述培養(yǎng)方法的又一個實施方案中，所述氣體培養(yǎng)基以-1000 至10000 mbar、更優(yōu)選-0.001至1000 mbar、最優(yōu)選1至10 mbar的壓 強被連續(xù)或不連續(xù)地泵入和/或泵出所述容器、所述容器的一個區(qū)室或 毛細管系統(tǒng)或凹陷或其任意組合。
在所述培養(yǎng)方法的又一個實施方案中，所述氣體培養(yǎng)基連續(xù)或不
連續(xù)地流入和/或流出，通過使用至少一種吸附性填料而使氣相中co2
的濃度保持在1%至卯％、優(yōu)選1%至20%、最優(yōu)選4%至6%的范圍 內。
在所述培養(yǎng)方法的又一個實施方案中，通過液體培養(yǎng)基的至少部分流出而將細胞和/或由細胞、組織、組織樣細胞培養(yǎng)物、器官、器官 樣細胞培養(yǎng)物或多細胞生物所釋放的化合物從所述容器、區(qū)室、毛細管 或凹陷中不連續(xù)或連續(xù)地移出。在所述培養(yǎng)方法的又一個實施方案中， 通過至少部分移出填料而將細胞和/或由細胞、組織、組織樣細胞培養(yǎng) 物、器官、器官樣細胞培養(yǎng)物或多細胞生物所釋放的化合物從所述容器、 區(qū)室、毛細管或凹陷中不連續(xù)或連續(xù)地移出。在所述培養(yǎng)方法的又一個 實施方案中，通過至少部分移出填料而將細胞、組織、組織樣細胞培養(yǎng) 物、器官、器官樣細胞培養(yǎng)物或多細胞生物從所述容器、區(qū)室、毛細管 或凹陷中不連續(xù)或連續(xù)地移出。
必須指出，本發(fā)明多個實施方案的所有方面定義了旨在可根據(jù)需 要進行彼此組合的方面，并且不必描述各實施方案。還應當指出，術語 "包含/包括"不排除其它的元素或步驟，單數(shù)形式的表述并不排除復數(shù)。 還應當指出，權利要求中的附圖標記不應被視為對權利要求范圍的限 制。
盡管已詳細描述了本發(fā)明的數(shù)個示例性實施方案，但是應理解， 上述的發(fā)明不應限定為上文說明書所給出的特定細節(jié)，因為可對其進行 許多明顯修改而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。本發(fā)明的一些實施方案在 本文中公開或者根據(jù)本文的詳細描述是顯而易見的并被本詳細描述所 涵蓋。以舉例方式給出的本詳細描述并不意為將本發(fā)明僅限制于所述的 具體實施方案，結合附圖，可以最好地理解本發(fā)明。
之前的申請，其中或在其撰寫過程中引用的所有文獻("申請引用 的文獻，，)，以及在申請引用的文獻中所引用或參考的所有文獻，以及本 文中所引用或參考的所有文獻("本文引用的文獻")，以及在本文引用 的文獻中所引用或參考的所有文獻，以及本文中所提及的或通過參考并 入本文的任何文獻中的任何產(chǎn)品的任何制造商說明書、說明、產(chǎn)品說明 書和產(chǎn)品頁，以上所有均通過參考并入本文，并且可用于本發(fā)明的實施中。
權利要求
1.一種用于培養(yǎng)細胞和/或組織的可以可逆封閉的容器，其包含(a)容器壁中的至少一個可以可逆封閉的孔，(b)所述容器內的對流工具，所述工具包含至少一個葉片，并且當所述容器和所述葉片中至少之一被攪動時，所述工具能夠產(chǎn)生和/或調節(jié)所述容器內的流體對流，其中所述對流工具和所述葉片中的至少之一至少特別地由多孔材料制成。
2. 權利要求l的容器，其中所述容器為旋轉對稱的形狀，優(yōu)選為 圓柱體形狀。
3. 權利要求1或2中任一項的容器，其中所述容器是滾瓶。
4. 權利要求1到3中任一項的容器，其中所述葉片連接到所述容器 的內壁或者是該容器整體的一部分。
5. 權利要求1到6中任一項的容器，其中所述葉片連接到葉片固定 器上，所述固定器的特征在于a. 其可移除地位于所述容器內部，b. 其不是所述容器整體的一部分，c. 其不是所述容器與所述葉片之間的連接，并且d. 其將所述葉片基本上保持在所述容器內壁的預定位置上。
6. 權利要求5的容器，其中所述葉片固定器具有內表面和外表面。
7. 權利要求6的容器，其中所述葉片固定于所述葉片固定器的外 表面和/或內表面。
8. 權利要求5到7中任一項的容器，其中所述葉片固定器為旋轉對 稱的形狀，優(yōu)選為圓柱體形狀。
9. 權利要求5到8中任一項的容器，其中所述葉片固定器與所述容 器的形狀基本相同，但具有更小的尺寸。
10. 權利要求5到9中任一項的容器，其中所述葉片固定器為圓形 片或圓柱體，并具有一定的直徑和長度。
11. 權利要求1到3中任一項的容器，其中所述容器包含至少一個根據(jù)權利要求4的葉片，以及至少一個根據(jù)權利要求5到10中任一項 的葉片。
12. 權利要求l到11中任一項的容器，其中所述葉片與所述容器的 表面和/或所述葉片固定器的表面基本垂直地進行固定。
13. 權利要求5到12中任一項的容器，其中至少兩個葉片位于所述 葉片固定器的外表面上并延伸至所述容器的內表面，由此在所述表面之 間形成至少兩個區(qū)室。
14. 權利要求13的容器，其中所述從該葉片固定器外表面延伸至該 容器內表面的葉片在兩個表面上都是固定的。
15. 權利要求1到14中任一項的容器，其中所述葉片和所述葉片固 定器中的至少之一具有至少 一個允許流體和/或氣體流通的洞或開口 。
16. 權利要求15的容器，其中所述洞或開口相互連接，優(yōu)選管狀相 互連接。
17. 權利要求16的容器，其中所述洞或開口形成具有一定體積的毛 細管系統(tǒng)。
18. 權利要求1到17中任一項的容器，其中所述容器壁、所述葉片 和葉片固定器中至少一個具有腔。
19. 權利要求18的容器，其中所述容器壁、所述葉片或葉片固定器 包含彼此相互連接的至少兩個腔。
20. 權利要求18或19的容器，其中所述腔或相互連接的腔的體積 為容器總體積的至少0.01 %，優(yōu)選0.01到99 %，更優(yōu)選1到50 %， 并更優(yōu)選25到80%。
21. 權利要求18到20中任一項的容器，其中所述容器壁、所述葉 片和葉片固定器中的至少一個具有表面上的至少一個將所述腔與該表 面連接的可封閉的孔。
22. 權利要求18到21中任一項的容器，其中所述容器壁、所述葉 片和葉片固定器中的至少一個至少部分地包含大孔、介孔、微孔或超微 孔材料或其任何組合。
23. 權利要求1到22中任一項的容器，其中所述容器壁中至少一個 孔的尺寸使得能夠將所述葉片固定器插入到該容器內部。
24. 權利要求23的容器，其中所述孔位于所述容器的基底部。
25. 權利要求1到24中任一項的容器，其中所述容器還包含填料。
26. 權利要求25的容器，其中所述容器包含至少兩個區(qū)室，并且所 述填料位于一個區(qū)室內。
27. 權利要求26的容器，其中所述填料致密地填裝在一個區(qū)室中， 以基本上避免所述填料因容器攪動而發(fā)生移動。
28. 權利要求25到27中任一項的容器，其中填料位于權利要求18 到22中任一項的腔內。
29. 權利要求25到28中任一項的容器，其中所述填料是高表面積 材料和/或選自離子交換劑、吸附劑、生物活性劑中的至少一種。
30. 權利要求2到29中任一項的容器，其中所述圓柱狀容器包含至 少一種距離基本均勻的腔和/或凸起的排列，并且所述排列以平行于該 圓柱狀容器縱軸的取向沿著該圓柱狀容器的外表面分布。
31. 權利要求30的容器，其中所述腔和/或凸起的排列在所述容器 全長上縱向延伸。
32. 權利要求30或31中任一項的容器，其中所述排列是波浪狀式 樣、齒輪狀式樣、螺釘狀或螺旋狀中的一種。
33. —種包含至少兩個根據(jù)權利要求1到32中任一項之容器的系 統(tǒng)，其中所述容器經(jīng)其容器壁中的孔相互連接。
34. 根據(jù)權利要求33的系統(tǒng)，其中所述容器可獨立旋轉。
35. 權利要求1到32中任一項的容器和/或權利要求33或34的系 統(tǒng)用于培養(yǎng)細胞、組織、組織樣細胞培養(yǎng)物、器官、器官樣細胞培養(yǎng)物 或多細胞生物的用途。
36. —種使用權利要求1到32中任一項的容器和/或權利要求33或 34的系統(tǒng)進行的培養(yǎng)方法，其中將至少一種類型的細胞、組織、組織樣 細胞培養(yǎng)物、器官、器官樣細胞培養(yǎng)物或多細胞生物在生長和/或培養(yǎng) 上述培養(yǎng)物所需的至少一種流體或固體培養(yǎng)基存在下進行培養(yǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及適合于培養(yǎng)細胞和/或組織的可以可逆封閉的容器，其包含容器壁中的至少一個可以可逆封閉的孔、所述容器內部的對流工具，所述工具包含至少一個葉片(120)，并且當容器和葉片中至少一個被攪動時，所述工具能夠產(chǎn)生和/或調節(jié)所述容器內的流體對流，其中對流工具和葉片中的至少一個至少具體由多孔材料構成。
文檔編號C12M3/04GK101646764SQ200880006491
公開日2010年2月10日 申請日期2008年2月28日 優(yōu)先權日2007年2月28日
發(fā)明者哈拉爾德·丹哈默, 德?lián)P·伊利克, 蘇海爾·阿斯加里 申請人:金文申有限公司