本发明涉及用于将回路连接至生物反应器的一个端口的多端口装置，回路优选为切向流过滤回路，生物反应器优选为一次性生物反应器。本发明还涉及用于执行细胞培养的上游过程的灌注或浓缩补料分批装置。
背景技术：
1、当今的细胞培养工业要求在用于生物制药的制造过程中的更高产率，以降低制造成本并最终降低治疗成本。多年来，期望特别实现在哺乳动物细胞培养的上游过程中的更高产率(更高的细胞密度)。若干项开发已经导致中空纤维或平坦过滤器装置的应用，以保留细胞和/或产物，从而获得更高的细胞密度和更高的产物滴度。所应用的技术被描述为灌注和浓缩补料分批。灌注在市场上是公认的，并且过去专门用于敏感产品。
2、对于中空纤维装置在切向流过滤(tff)模式下用于灌注/浓缩补料分批的应用的至关重要的是，需要至少两个端口作为与生物反应器的连接。这对于端口的数目通常有限的一次性生物反应器至关重要。在一次性生物反应器中，端口通常通过焊接结合，但是每个焊缝(接缝)导致泄漏的风险。因此，期望具有尽可能少的端口，这对于由塑料制成的一次性生物反应器尤其如此。
3、为了克服所需端口数目的挑战，已经开发了一种称为交替的切向流(atf)的技术。例如，在us 6 544 424b1中描述了atf的基本概念。然而，atf的常见问题是，并非中空纤维过滤器单元的全部内容物都能被泵送回到生物反应器中。
4、要考虑的另一问题是下述事实：需要相当复杂的控制器来控制atf技术，这是非常昂贵的。如果atf可以用tff代替，就可以使用更简单并且因此更便宜的控制器。
5、此外，与atf相比，使用tff模式提供了对哺乳动物细胞更低的压力和更一致的过程条件的益处，并且最重要的是，tff在膜表面上提供了更恒定的流动，从而导致减少或延迟了膜污垢并在整个灌注活动中提供了更恒定的性能。污垢还导致渗透液中所需产品的产率降低。因此，tff优于atf。提供过程所需的更多数目的端口的挑战仍然存在。
6、从ep 3 460 036a1中已知一种用于将化学、药物和/或生物材料传送到容器中或从容器中传送出来的系统。该系统包括一次性容器，该一次性容器具有用于进入容器内部的至少一个端口。该系统还包括可连接到至少一个端口的传送接口。传送接口包括用于以无菌方式从一次性容器收集样品的多个可延伸的传送元件。传送元件中的每个传送元件具有用于缩回传送元件的对应的偏置元件。
7、us 7 875 448b2示出了一次性生物反应器，该一次性生物反应器包括：容器，该容器用于容纳流体培养物；扩散器，该扩散器设置在容器内；出口管，该出口管用于从容器的底部抽取培养物；以及入口管，该入口管用于将培养物的至少一部分从出口管通过扩散器返回至容器。扩散器设置在容器底部的上方，并且当容器容纳流体培养物时完全设置在培养物内。扩散器将返回至容器的培养物分散成宽的分配流。在分散至容器之前，扩散器将来自容器外部源的气体与返回的培养物相结合。
8、wo 2020/176990 a1涉及一种切向流过滤系统，该切向流过滤系统包括切向流过滤模块和储存容器，该储存容器具有输入组合物、比如粘性流体、溶液、凝胶剂、糊剂、乳膏剂或悬浮液。该系统还包括切向流过滤输入供应管，该切向流过滤输入供应管构造成将输入组合物从储存容器内的多个深度输送至切向流过滤模块。切向流过滤输入供应管包括设置在储存容器内不同高度处的多个入口端口。截留物返回管构造成将tff截留物从切向流过滤模块返回至储存容器。
技术实现思路
1、本发明的目的是实现灌注或浓缩补料分批装置，在该灌注或浓缩补料分批装置中，回路、特别是tff回路或传感器回路可以连接至生物反应器的单个端口。
2、根据本发明的一方面，一种用于将回路连接至生物反应器的一个端口的多端口装置构造成固定至生物反应器的端口，该回路优选为切向流过滤回路或传感器回路，该生物反应器优选为一次性生物反应器。多端口装置包括构造成用于从生物反应器中抽出流体的第一流动路径，以及构造成用于向生物反应器供应流体的第二流动路径。第一流动路径具有适于与生物反应器流体连接的第一端部，以及适于连接至回路的入口的第二端部。第二流动路径具有适于连接至回路的出口的外端部，以及适于与生物反应器流体连接的嘴部。第二流动路径的嘴部与第一流动路径的第一端部相距至少5mm、优选地10mm。当然，必须确保第二流动路径的嘴部不直接干扰生物反应器中的任何结构部件。
3、本发明的主要优点是，仅具有可用于连接细胞截留设备的单个端口的生物反应器仍然可以用于在通常需要至少两个不同端口的tff模式下利用中空纤维过滤器单元执行灌注或浓缩补料分批过程。
4、由于第二流动路径的嘴部与第一流动路径的第一端部相距至少5mm、优选地10mm，因此确保了刚刚从回路返回到生物反应器中的培养基不会在没有机会与生物反应器中的剩余培养基适当混合的情况下立即被再次吸出。这在tff模式下尤其重要，因为培养基同时被供应至生物反应器和从生物反应器中吸出，而在atf模式下，这总是一次一个地完成。此外，生物反应器中返回的培养基的有效混合对于节省时间和保存细胞是重要的。通常，必须考虑细胞在回路中不应当花费更多的时间，并且不应当比需要时更频繁地通过泵。
5、在本发明的上下文中，术语“流动路径”应理解为使得流动路径可以仅包括单个流体管线或可以包括多个流体管线。这意味着第一流动路径和/或第二流动路径可以包括用于从生物反应器转移流体或将流体转移至生物反应器的多于一个的流体管线。
6、优选地，根据本发明的多端口装置是可能由同一材料形成的单件式装置(即不是连接件的组件)。因此，多端口装置可以用作位于回路与生物反应器的单个可用端口之间的简单适配器。
7、已经证明的是，充分混合返回的培养基的预期效果通过多端口装置的设计来很好地实现，该多端口装置在第一流动路径的第一端部与第二流动路径的嘴部之间提供了比端口的开口的直径大至少三倍的距离。
8、为了将嘴部定位在生物反应器中的期望位置处，第二流动路径可以包括至少一个弯曲的、弯折的或成角度的部段。然而，第一流动路径也可以包括至少一个弯曲的、弯折的或成角度的部段。通常，为了保存流动路径中的细胞，任何弯曲部或弯折部都应当尽可能平滑以保持尽可能低的剪切应力。尽管在这种部段中的角度通常可能在1°与90°之间，但是优选角度在2°与45°之间，并且特别优选角度在5°和35°之间。
9、根据多端口装置的优选设计，第一流动路径至少部分地包围第二流动路径。在这种情况下，第二流动路径的一部分可以由布置在较大管内部的管形成，较大管形成第一流动路径的一部分。
10、根据替代性优选设计，第一流动路径与第二流动路径相邻地布置。例如，第一流动路径和第二流动路径可以由单独的管形成。尤其是在流动路径延伸穿过端口的区域中，管的壁可以彼此接触。
11、至少第二流动路径可以包括柔性软管，其中，柔性软管的自由端部形成第二流动路径的嘴部。生物反应器内部的柔性软管的优点是柔性软管的柔韧性。与刚性管相比，显著降低了在生物反应器的运输或储存期间生物反应器的柔性壁或容纳在生物反应器中的任何部件在其未扩张状态下被损坏的风险。
12、本发明还提供了一种用于执行细胞培养的上游过程的灌注或浓缩补料分批装置。该装置至少包括以下各者：生物反应器，该生物反应器包括端口；回路，该回路优选为tff回路或传感器回路；泵；功能装置，该功能装置优选为tff单元、比如中空纤维过滤器单元或传感器；以及如以上限定的多端口装置。多端口装置经由具有上述优点的相同的端口将回路的入口和出口连接至生物反应器。
13、应当注意的是，与其中由于反向流动的概念而使得流动减慢、完全停止并且然后在方向上反向的atf相比，在这种装置中使用的泵可以在膜表面上提供接近恒定的流动。
14、在根据本发明的装置的有利实施方式中，端口位于生物反应器的第一壁部段中，并且嘴部定位成更靠近相对的第二壁部段。优选地，第一端部具有相比于嘴部到第一壁部段的另一距离。由于通常存在设置在生物反应器内的混合装置，因此如果第一端部和嘴部距第一壁部段的距离不相同，则即使很小的距离也具有流体被流动带走的效果。
15、如果容纳在生物反应器中的培养基的组成沿着高度变化，则可能有利的是在培养基的一个液位处抽出培养基并在另一液位处返回该培养基。这可以通过多端口装置的设计和布置来实现，根据该多端口装置的设计和布置，第一流动路径的第一端部和第二流动路径的嘴部位于生物反应器中的不同高度处。
16、在灌注或浓缩补料分批装置中，生物反应器通常包括混合装置、如搅拌器或叶轮。在这种情况下，可能优选的是，嘴部定位成非常靠近混合装置，至少相比于生物反应器的周围壁更靠近混合装置。
17、此外，如果提供了混合装置，则可能有利的是，嘴部定向成使得经由第二流动路径从回路供应至生物反应器的培养基在基本上对应于生物反应器中的由混合装置引起的流动方向的方向上流动通过嘴部，以确保适当的混合。然而，在一些情况下，可能更有用的是，嘴部定向成使得来自回路的培养基在基本上与流动方向相反的方向上被供应。
18、根据本发明的先进方面，多端口装置可以实现附加的其他功能。特别地，多端口装置可以用于以期望的方式有意地影响生物反应器中培养基的流动行为。这可以通过包围第二流动路径的挡板或流动导引件设计来实现。
1.一种用于将回路(36)连接至生物反应器(32)的一个端口(34)的多端口装置(42)，所述回路(36)优选为切向流过滤回路或传感器回路，所述生物反应器(32)优选为一次性生物反应器，所述多端口装置(42)构造成固定至所述生物反应器(32)的所述端口(34)，并且所述多端口装置(42)包括：
2.根据权利要求1所述的多端口装置(42)，其中，所述多端口装置(42)是单件式装置。
3.根据权利要求1或2所述的多端口装置(42)，其中，所述第一流动路径(44)的所述第一端部(48)与所述第二流动路径(52)的所述嘴部(62)之间的距离比所述端口(34)的开口的直径大至少三倍。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的多端口装置(42)，其中，所述第一流动路径(44)和/或所述第二流动路径(52)包括至少一个弯曲的、弯折的或成角度的部段。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的多端口装置(42)，其中，所述第一流动路径(44)至少部分地包围所述第二流动路径(52)。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的多端口装置(42)，其中，所述第一流动路径(44)与所述第二流动路径(52)相邻地布置。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的多端口装置(42)，其中，至少所述第二流动路径(52)包括柔性软管(70)，所述柔性软管(70)的自由端部形成所述第二流动路径(52)的所述嘴部(62)。
8.一种用于执行细胞培养的上游过程的灌注或浓缩补料分批装置，所述装置包括
9.根据权利要求8所述的灌注或浓缩补料分批装置，其中，所述生物反应器(32)具有第一壁部段(68)和相对的第二壁部段(66)，所述端口(34)位于所述第一壁部段(68)中，所述嘴部(62)定位成相比于所述第一壁部段(68)更靠近所述第二壁部段(66)。
10.根据权利要求8或9所述的灌注或浓缩补料分批装置，其中，所述第一流动路径(44)的所述第一端部(48)和所述第二流动路径(52)的所述嘴部(62)位于所述生物反应器(32)中的不同高度处。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的灌注或浓缩补料分批装置，其中，所述生物反应器(32)包括混合装置，所述嘴部(62)定位成相比于所述生物反应器(32)的周围壁更靠近所述混合装置。
12.根据权利要求8至11中的任一项所述的灌注或浓缩补料分批装置，其中，所述生物反应器(32)包括在所述生物反应器(32)中引起流动方向的混合装置，所述嘴部(62)定向成使得经由所述第二流动路径(52)从所述回路(36)供应至所述生物反应器(32)的培养基在基本上对应于所述流动方向的方向上流动通过所述嘴部(62)。
13.根据权利要求8至11中的任一项所述的灌注或浓缩补料分批装置，其中，所述生物反应器(32)包括在所述生物反应器(32)中引起流动方向的混合装置，所述嘴部(62)定向成使得经由所述第二流动路径(52)从所述回路(36)供应至所述生物反应器(32)的培养基在基本上与所述流动方向相反的方向上流动通过所述嘴部(62)。
14.根据权利要求8至13中的任一项所述的灌注或浓缩补料分批装置，其中，所述第二流动路径(52)被挡板或流动导引件包围。
