專利名稱：一種簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器及利用該反應(yīng)器進(jìn)行植物細(xì)胞、組織或器官培養(yǎng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種生物反應(yīng)器和利用該生物反應(yīng)器進(jìn)行植物細(xì)胞、組織或器官大 量培養(yǎng)的方法，適用于微生物、植物、動(dòng)物的細(xì)胞、組織或器官的培養(yǎng)，屬于生物技 術(shù)植物細(xì)胞培養(yǎng)工程領(lǐng)域，或根據(jù)應(yīng)用范圍歸屬于生物技術(shù)與化學(xué)工程與技術(shù)的交叉 領(lǐng)域——生物工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)植物細(xì)胞、組織和器官大量培養(yǎng)工廠化生產(chǎn)有用次生代謝產(chǎn)物，自1956 年Routies和Nichell申請第1個(gè)利用鼓泡塔反應(yīng)器培養(yǎng)植物細(xì)胞生產(chǎn)有用次生代謝 物質(zhì)的專利以來，全世界研制開發(fā)了機(jī)械攪拌式STR反應(yīng)器，包括螺旋攪拌式STR with spiral impeller、提升攪拌式STR with cell lift impeller、膜通氣攪拌式、普通 攪拌式STR with combined membrane aerator and agitator[黃艷,趙德修,李佐虎. 植物學(xué)通報(bào)，2001， 18(6) :665-671]、雙螺旋帶形攪拌槳反應(yīng)器Double helical-Hbbon impeller bioreactor[Jolicoeur M, et al. Biotech. Bioeng. 1992， 39:51卜521]、不銹鋼網(wǎng)氣體分布器細(xì)胞提升式攪拌槳耦合型反應(yīng)器、微孔金屬 絲網(wǎng)空氣分布器三葉螺旋槳反應(yīng)器MRP [鐘建江，沈林南，王斯靖.植物細(xì)胞培養(yǎng)工程 的最新進(jìn)展[J].工業(yè)微生物，1995,25 (1):25-29]等;氣升式(AL)反應(yīng)器，包括外環(huán) 流灌注氣升式External boop airlift、內(nèi)環(huán)流氣升式Internal boop airlift[劉春 朝，王玉春，歐陽藩等.植物學(xué)報(bào)，1999， 41 (2): 181-183; Sajc L, Obradovic B， Vukovic D，et al. Biotechnol Prog， L995, 11:420]、內(nèi)錯(cuò)流式Alicrof，Air lift internal cross flow[ZL96222807]、導(dǎo)筒氣升式Dranght tube airlift[黃艷，趙德修，李佐虎. 植物學(xué)通報(bào),2001，18(6):665-671]、不銹鋼網(wǎng)導(dǎo)流筒內(nèi)環(huán)流生物反應(yīng)器、中心聚乙烯 泡沫固定氣升式、內(nèi)置多層篩網(wǎng)內(nèi)環(huán)流氣升式[劉春朝，王玉春，歐陽藩等.化工冶 金，1999, 20(3) :329-336]等；鼓泡塔反應(yīng)器，包括鼓泡式Bubble col畫、傾斜鼓泡 式Slanted bottom bubble column[黃艷，趙德修，李佐虎.植物學(xué)通 報(bào),2001, 18(6) :665-671]等；轉(zhuǎn)鼓式生物反應(yīng)器；流化床生物反應(yīng)器，包括鼓泡式循 環(huán)流化床反應(yīng)器[Dubuis B，Kut 0 M, Prenosil J E. Plain Cell Tissue Organ Cult,
1995,43: 171];填充床生物反應(yīng)器[Panda A K， Mishhra S, Bisaria U S, Bhojwani S
S. Plant eel 1 reactor* ， a perspective. Enzyme Microb Technol， 1989， 11:386-397];
膜生物反應(yīng)器，包括中空纖維膜、螺線式巻繞反應(yīng)器[劉春朝，王玉春，歐陽藩等.化工
冶金，1999, 20(3) :329-336]、復(fù)合膜反應(yīng)器、攪拌膜反應(yīng)器[Panda A K， Mishhra S, Bisaria U S，Bhojwani S S. Plant cell reactor ,a perspective. Enzyme Microb Techno 1， 1989， 11:386-397]、 雙重中空纖維反應(yīng)器Dual hollow fibre reactor[Kim. D.J. ， Chang, H. N.Biotech. Bioeng. 1990,36:460-466]、滴流膜型 trickling film反應(yīng)器[Yokoi,H. et al. J. Ferment. Bioeng. 1993, 75:48-52]等; 膠粒固定反應(yīng)器[Panda A K， Mishhra S，Bisaria U S， Bhojwani S S. Plant cell reactor ，a perspective. Enzyme Microb Technol, 1989， 11:386-397]-,連續(xù)灌注 式生物反應(yīng)器[蘭文智，余龍江，吳元喜.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué) 版)，2002， 30(5) :91- 93];霧化反應(yīng)器，包括內(nèi)置篩網(wǎng)噴霧式、內(nèi)置填充環(huán)噴霧式、 超聲波霧化反應(yīng)器、噴射霧狀流淋反應(yīng)器等；人造親水纖維導(dǎo)流式多層塔板生物反應(yīng) 器；矩形生物反應(yīng)器；鐘罩反應(yīng)器；徑向流多層塔板生物反應(yīng)器；間歇浸沒式反應(yīng)器； 霧化器與培養(yǎng)器分離氣帶式培養(yǎng)系統(tǒng)；自旋過濾式反應(yīng)器[劉春朝，王玉春,歐陽藩等. 化工冶金，1999， 20 (3) : 329- 336]:滴流床反應(yīng)器；氣體噴射式反應(yīng)器[Mckelvey SA, et al.Biotechnol Prog， 1993，9:315-312][Rama Krishnan D. et al. Biotechnology Techniques, 1994,8(9): 639-644];液體噴射式環(huán)流反應(yīng)器[Buitelaar RM, et aL Enzy Microb Technol， 1991, 13:術(shù)-494];離心葉輪反應(yīng)器centrifugal impeller bioreac tor [Wang S J, Zhong J J. Biotechnol Bioeng， 1995,51:520];細(xì)胞升式 反應(yīng)器cell-lift bioreactor[鐘建江,沈林南，王斯靖.植物細(xì)胞培養(yǎng)工程的最新進(jìn) 展[J].工業(yè)微生物，1995,25 (1) :25-29];升流式生物反應(yīng)器lift-stream bioreactor[劉志偉，郭勇，張晨.植物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代化 工，1999， 19 (8):M-16]等，規(guī)模由幾升到75000升不等，已應(yīng)用的植物有常春藤、 紫松果菊、紫草、人參、黃花蒿、黃連、紅豆杉等數(shù)十種，日本率先實(shí)現(xiàn)了紫草、人 參、黃連細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)制備紫草寧、人參皂甙和黃連素的工業(yè)化生產(chǎn)[Hara Y. Research on the production of useful compounds by plant cell cultures in Japan. In Di Cosmo F, Misawa M, eds. Plant Cell Culture Secondary Metabolism Toward Industrial Applicatong. Boca RaUon; CRC Press, 1996,187-202]。但大多數(shù)技 術(shù)仍停留在實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)化放大試驗(yàn)階段。這些研究和技術(shù)成果都有一個(gè)共同特點(diǎn)， 即所采用無論為何種反應(yīng)器，其沿襲的基本都是微生物發(fā)酵的有關(guān)理論、方法和原理， 培養(yǎng)都在密閉容器中進(jìn)行，均需梯級放大。由于植物的培養(yǎng)周期要比微生物長得多， 因而在長期持續(xù)培養(yǎng)過程中均要面臨植物細(xì)胞、組織和器官優(yōu)良遺傳特性和生理生化
特性的持續(xù)保持、細(xì)胞生長的一致性控制、培養(yǎng)過程的無菌條件和各理化因于的控制、
細(xì)胞生長和結(jié)團(tuán)所造成的各種不確定性、氣液、液固及能量傳質(zhì)特性的持續(xù)保持等難 以解決的問題，多難以工業(yè)化放大。過高的投資成本和因過多、過長的非生產(chǎn)過程所 造成過高的運(yùn)營成本，加上太多控制上的不確定性給工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)帶來的過高、 企業(yè)無法承受的商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重阻礙了其大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)。特別是梯級放大， 更是將成本風(fēng)險(xiǎn)成倍的放大，到最后，只要一次失敗，就可能導(dǎo)致企業(yè)破產(chǎn)。植物細(xì) 胞、組織和器官培養(yǎng)所需時(shí)間長，過程中變數(shù)太多，僅控制無菌就非常困難。所以， 若一次性投入的成本過分集中，其大規(guī)模培養(yǎng)工業(yè)化生產(chǎn)的商業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn)就異常巨 大，任何企業(yè)都無法承受。
此外，目前所報(bào)道植物細(xì)胞包括組織、器官大量培養(yǎng)生產(chǎn)有用次生代謝產(chǎn)物技術(shù)， 無論其所采取的方法、途徑、手段等如何，最終結(jié)果都無一例外的使植物由復(fù)雜變得 簡單植物由有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的外植體脫分化變?yōu)橛鷤M織、由高級變得低級或由較為進(jìn)化 到較為原始，即由有各種器官分化的高等植物變?yōu)檩^低等或原始的細(xì)胞團(tuán)，甚至單細(xì) 胞，由有性繁殖變?yōu)闊o性繁殖、由自養(yǎng)變?yōu)楫愷B(yǎng)、由陸生到水生由地生植物變?yōu)橐后w 懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)。即現(xiàn)有對植物所實(shí)施的細(xì)胞、組織、器官大量培養(yǎng)的整個(gè) 過程，實(shí)際可能是一個(gè)逆進(jìn)化馴化培養(yǎng)的過程，人們企圖將植物培養(yǎng)馴化得像微生物 一樣，可以通過發(fā)酵的方式來進(jìn)行生產(chǎn)，結(jié)果卻忽視了這個(gè)過程不僅改變了植物的形 態(tài)，更有可能改變了植物的生理生化特性和代謝機(jī)能。因此，前述植物細(xì)胞大量培養(yǎng) 工業(yè)化生產(chǎn)有用次生代謝產(chǎn)物所遇各種問題，應(yīng)該與此不無關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對目前植物細(xì)胞培養(yǎng)工程領(lǐng)域所研制的生物反應(yīng)器存在的 上述問題，提供一種簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器，利用該生物反應(yīng)器進(jìn)行植物細(xì)胞、組 織和器官大量培養(yǎng)的方法，其適用于植物細(xì)胞、組織和器官生長和生產(chǎn)培養(yǎng)，尤其適 用于長期連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)培養(yǎng)，對微生物和動(dòng)物也較適合，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本 低、能耗低、非生產(chǎn)過程短而簡單、不受培養(yǎng)過程不確定性限制、商業(yè)運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)低、 過程控制簡單容易、易于工業(yè)化放大、無規(guī)模限制、 一器多用、可連續(xù)培養(yǎng)反復(fù)收獲、 易于在線適時(shí)實(shí)施調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)，可極大地降低生物反應(yīng)器的制造成本和植物離體培養(yǎng) 的規(guī)?；a(chǎn)成本，分散化解規(guī)模風(fēng)險(xiǎn)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施方案為一種簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包括簾 式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床、供養(yǎng)系統(tǒng)、懸掛裝置，簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床懸掛于暴掛 裝置上，所述簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床具有床體、復(fù)合流注補(bǔ)料器和一次性無菌封膜, 床體具有雙層支持網(wǎng)，支持網(wǎng)安裝在邊框內(nèi)，兩支持網(wǎng)間有空隙形成床內(nèi)腔，在支持 網(wǎng)上附著有絨黏附層，復(fù)合流注補(bǔ)料器安裝在床體的頂部，具有流注補(bǔ)料槽，流注補(bǔ)
料槽連通床體的床內(nèi)腔和設(shè)置在復(fù)合流注補(bǔ)料器上的進(jìn)液管，床體外套裝有一次性無 菌封膜， 一次性無菌封膜上設(shè)有排液管和空氣連通管；供養(yǎng)系統(tǒng)具有輸液管和儲液罐， 簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器通過進(jìn)液管和輸液管與儲液罐連通。
本發(fā)明所述的供養(yǎng)系統(tǒng)為循環(huán)供養(yǎng)系統(tǒng)，具有儲液罐和下過濾儲液罐，儲液罐通 過輸液管與復(fù)合流注補(bǔ)料器上的進(jìn)液管連通，通過空氣加壓泵可以將儲液罐中的培養(yǎng) 液注入簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床，下過濾儲液罐通過回液管與一次性無菌封膜下的排 液管連通，回流管與下過濾儲液罐之間設(shè)有瞬時(shí)殺菌器，儲液罐和下過濾儲液罐之間 有連通管，通過真空泵可以將下過濾儲液罐中的回流培養(yǎng)液打入儲液罐中。
所述懸掛裝置具有球形滑軌，球形滑軌內(nèi)設(shè)有多個(gè)球形懸掛滑吊，多個(gè)簾式網(wǎng)狀 雙面錨固培養(yǎng)床可以懸掛在球形懸掛滑吊上。
所述床體的兩支撐網(wǎng)之間有間隙調(diào)控板，邊框上設(shè)有限厚框，邊框的上邊框外配 置有承重連接橫梁。絨黏附層為具有強(qiáng)親水性的纖維制成。
所述復(fù)合流注補(bǔ)料器具有鉚閂和鉚孔，通過鉚閂和鉚孔將復(fù)合流注補(bǔ)料器安裝于 床體的頂部，復(fù)合流注補(bǔ)料器的頂部安裝有吊環(huán)。
所述一次性無菌封膜為耐高溫塑料薄膜制成的塑料膜袋，其至少一邊具有待粘結(jié) 帶，其余邊封閉，下邊傾斜設(shè)置，排液管設(shè)在下邊較低邊角處。
當(dāng)在室內(nèi)進(jìn)行植物細(xì)胞、組織或器官培養(yǎng)時(shí)，如果需要光照，本發(fā)明還需要照明 系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)可以是陽光收集傳輸照明系統(tǒng)，由陽光收集器、傳輸光纜和發(fā)光 末端組成，陽光收集器安裝在培養(yǎng)室的房頂上，發(fā)光末端安裝在簾式網(wǎng)狀雙面錨固培 養(yǎng)床兩兩之間。
本發(fā)明還包括榨式滅菌柜，榨式滅齒柜(H)具有方體柜形框架，內(nèi)設(shè)有活動(dòng)榨 板，框外安裝有手輪，通過操作手輪可以移動(dòng)控制活動(dòng)榨板。
所述榨式滅菌柜還配有與床體長寬相適應(yīng)的緩沖隔板和與床內(nèi)腔長寬相適應(yīng)的 床內(nèi)腔填充板。緩沖隔板是中間夾有橡膠墊的雙層平板。
本發(fā)明還提供一種利用上述簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器進(jìn)行植物細(xì)胞、組織和器官 培養(yǎng)的方法，包括以下步驟
a、 給床體注入固化培養(yǎng)基并進(jìn)行高壓蒸汽消毒滅菌；
b、 將待培養(yǎng)材料通過固化培養(yǎng)基接種錨固在床體的絨黏附層上；
C、床體接種后，在無菌條件下，各自分別依次無菌安裝承重連接橫梁、復(fù)合流 注補(bǔ)料器和一次性無菌封膜組裝成簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床，然后將每個(gè)簾式網(wǎng)狀雙 面錨固培養(yǎng)床懸掛在懸掛裝置上，推入培養(yǎng)室預(yù)定的位置，并將每個(gè)簾式網(wǎng)狀雙面錨 固培養(yǎng)床上的進(jìn)液管和排液管與供養(yǎng)系統(tǒng)連通；
d、調(diào)節(jié)培養(yǎng)室溫、濕度到所需的值，根據(jù)所需培養(yǎng)一定時(shí)間后，啟動(dòng)供養(yǎng)系統(tǒng)，
開始向床體內(nèi)補(bǔ)充營養(yǎng)，直至培養(yǎng)體生長達(dá)到具有收獲價(jià)值的生長量，關(guān)閉與供養(yǎng)系 統(tǒng)間的連接閥，無菌拆卸簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床與供養(yǎng)系統(tǒng)之間的連接；
e、 將待收獲的簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床移入無菌操作室，撕開套在其上的一次
性無菌封膜，沿簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床的邊框無菌平削或平剪下長出邊框的培養(yǎng)
體，余下部分保留在床面上作為下一周期培養(yǎng)的種子；
f、 換一新的一次性無菌封膜重新將培養(yǎng)床套封起來，推回培養(yǎng)室，開始新一輪 培養(yǎng)。
步驟a中，所述將固化培養(yǎng)基注入床體及滅菌消毒的方法是將還未安裝承重連接 橫梁的床體插入事先裝在榨式滅菌柜內(nèi)的滅菌袋中，在床體兩兩之間插一緩沖隔板， 在兩支持網(wǎng)之間的床內(nèi)腔中再插入一塊床內(nèi)腔填充板；轉(zhuǎn)動(dòng)榨式滅菌柜上的手輪移動(dòng) 活動(dòng)搾板，將插入搾式滅菌柜中的各構(gòu)件擠緊；將預(yù)先配制好未凝固的固化培養(yǎng)基自 床體的上邊框與絨黏附層之間的縫隙灌注入床體，使培養(yǎng)基充滿絨黏附層與插入的緩 沖隔板之間；將滅菌袋扎緊后將榨式滅菌柜H推入高壓蒸汽滅菌室進(jìn)行滅菌即可。
步驟a中，也可以先將床體進(jìn)行高壓蒸汽滅菌，然后在無菌操作間內(nèi)灌注無菌固 化培養(yǎng)基。
步驟b中，將待培養(yǎng)材料接種在床體的固化培養(yǎng)基上后，用緩沖隔板平壓在床體 上，使待培養(yǎng)材料深嵌入固化培養(yǎng)基中直到與絨黏附層充分接觸，以使培養(yǎng)材料能通 過絨黏附層持續(xù)獲得其生長所需的養(yǎng)料。
本發(fā)明步驟c之前給床體注入固化培養(yǎng)基、高壓蒸汽消毒滅菌和接種的方法也可 以是，先將床體進(jìn)行高壓蒸汽滅菌，然后將培養(yǎng)基連同培養(yǎng)細(xì)胞同時(shí)植板錨固于床體 的絨黏附層上，植板厚度以使細(xì)胞長成愈傷組織后能與絨黏附層充分接觸為準(zhǔn)。
本發(fā)明所提供植物培養(yǎng)生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)構(gòu)建原理不同于目前以微生物發(fā)酵為參 照的植物細(xì)胞培養(yǎng)工程的理論和原理，而是對高等植物高度分化結(jié)構(gòu)特征的仿生。高 等植物在自然狀態(tài)下，即有器官分化，又有組織分化，且依照分化有功能上的分工， 如其中的微管組織是連接各個(gè)細(xì)胞、組織和器官，并為其生長、分化和防御等提供物 質(zhì)和信號傳導(dǎo)的輸導(dǎo)組織。因此，本發(fā)明根據(jù)高等植物在細(xì)胞、組織和器官水平上的 高度分工和相互間的有機(jī)聯(lián)系及目標(biāo)培養(yǎng)體在原植物體中所處解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的層次，以 使植物培養(yǎng)體與培養(yǎng)生物反應(yīng)器能有機(jī)緊密結(jié)合、持續(xù)穩(wěn)定生長為目的，而不是將植 物體培養(yǎng)馴化到接近微生物的生物學(xué)狀態(tài)后使其像微生物一樣在培養(yǎng)生物反應(yīng)器中 生長，生物反應(yīng)器僅僅只是培養(yǎng)用的器物，二者沒有像植物植株中各組成部分那樣緊 密結(jié)合在一起，仿生植物果實(shí)中充滿維管束、專為胚提供水分和營養(yǎng)的植物胎座設(shè)計(jì) 構(gòu)建了簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床，以高親水性纖維織成的網(wǎng)絨代替植物胎座上的維管
束，循環(huán)給養(yǎng)系統(tǒng)通過該仿生"微管系統(tǒng)"將水分和營養(yǎng)連續(xù)不斷地輸送給借助固化
培養(yǎng)基像植物"胚" 一樣附著錨固在該網(wǎng)絨上的植物培養(yǎng)體上，隨著培養(yǎng)體的不斷生 長，二者就像植物的胚與胎座一樣緊密結(jié)合在一起，直至結(jié)合形成為整體，這樣只需 接種一次，就可反復(fù)多次地收獲其生物產(chǎn)物，達(dá)到連續(xù)大規(guī)模工廠化生產(chǎn)植物培養(yǎng)體 的目的，并使植物細(xì)胞、組織和器宮大量培養(yǎng)的起始投資成本得到極大降低，分散化 解因資本投入過分集中所造成的巨大投資規(guī)模風(fēng)險(xiǎn)。


圖1為本發(fā)明簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器的系統(tǒng)組成示意圖2為本發(fā)明床體、復(fù)合流注補(bǔ)料器和一次性無菌封膜組裝形成簾式網(wǎng)狀雙面錨 固培養(yǎng)床A后的軸側(cè)示意圖3為圖2沿I一I方向的剖視圖4為本發(fā)明床體與復(fù)合流注補(bǔ)料器組裝后的軸側(cè)示意圖5為本發(fā)明床體的軸側(cè)示意圖6為本發(fā)明床體的分層結(jié)構(gòu)軸側(cè)示意圖7為本發(fā)明復(fù)合流注補(bǔ)料器的縱剖結(jié)構(gòu)示意圖和正立面示意圖8為圖7沿n—n方向的剖視圖9為本發(fā)明一次性無菌封膜的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10為本發(fā)明懸掛裝置的結(jié)構(gòu)示意圖11為本發(fā)明簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器懸掛安裝就位后的軸側(cè)示意圖12為本發(fā)明已裝入床體的榨式滅菌柜的軸側(cè)示意圖13為本發(fā)明待裝入床體和未裝入床體的榨式滅菌柜的軸側(cè)示意圖。
其中
A—簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床 B—供養(yǎng)系統(tǒng) C一懸掛裝置D—陽光收集傳 輸照明系統(tǒng)E—床體F—復(fù)合流注補(bǔ)料器G—次性無菌封H"膜搾式滅菌柜
1—-承重連接橫梁ll一流注補(bǔ)料槽21—-球形懸掛滑吊
2—-限厚框12—槽套22—-球形滑軌
3—- 邊框13—鉚閂23—-儲液罐
4一-下邊框14一鉚孔24—-輸液管
5—-上邊框15—進(jìn)液管25—-上空氣連通管
6—-絨黏附層16—吊環(huán)26—-空氣加壓泵
7—_支持網(wǎng)17—待粘結(jié)帶27—-連通管
8—-間隙調(diào)控板18—薄膜28一補(bǔ)料管
9一-預(yù)留孔L9一空氣連通管29-一空壓管
10-一床內(nèi)腔20—排液管30-一上真空管
31—-上排液管47--絲桿63— 真空泵總閥
32—-下過濾儲液罐48--手輪64— 蒸汽進(jìn)氣閥
33—-過濾網(wǎng)49--榨底板65—-下真空管閥
34—-濾網(wǎng)操作手柄50--框梁66—-滅菌濾器
35—-下空氣連通管5卜-緩沖隔板e(cuò)y--補(bǔ)料管閥
36—-下真空管52--萬向輪es—-連通管閥
37—_真空泵53--床內(nèi)腔填充板69—-空氣連通管閥
38—-下排液管54-一空氣連通管閥70—-滅菌濾器
39—-瞬時(shí)殺菌器55-一滅菌濾器71—-下回液管閥
40—-回液管56-一節(jié)流閥72—-上排液管閥
4卜-陽光收集器57-一支管調(diào)節(jié)閥73—-下排液管閥
42--傳輸光纜58-一滅菌濾器TA--殺菌器進(jìn)汽閥
43—-發(fā)光末端59-一空壓管閥TS—-殺菌器出汽閥
44—-固定前擋板60-一空壓支管閥76—-殺菌器排水閥
45—-固定后擋板6卜一滅菌濾器77—-蒸汽進(jìn)氣管
46—-活動(dòng)搾板62—上真空管閥78—-回流支管閥
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖ll所示， 一種簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包括多個(gè)簾式網(wǎng)狀雙面錨固
培養(yǎng)床A、循環(huán)供養(yǎng)系統(tǒng)B和懸掛裝置C,簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床A懸掛在懸掛裝 置C上，每個(gè)簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床A均與循環(huán)供養(yǎng)系統(tǒng)B相連通。
如圖l所示，循環(huán)供養(yǎng)系統(tǒng)B實(shí)際為一獨(dú)立的無菌補(bǔ)料供養(yǎng)系統(tǒng)，由上儲液罐23 和下過濾儲液罐32及其附屬的輸液管24、上空氣連通管25、空氣加壓泵26、連通管 27、補(bǔ)料管28、空壓管29、上真空管30、上排液管31、過濾網(wǎng)33、過濾網(wǎng)操作手柄 34、下空氣連通管35、下真空管36、真空泵37、下排液管38、高溫瞬時(shí)殺菌裝置39 和回液管40所組成。該系統(tǒng)所有與培養(yǎng)基接觸部分均為不銹鋼制成，系統(tǒng)內(nèi)可以進(jìn) 行洗滌、高溫蒸汽消毒、對培養(yǎng)尾液進(jìn)行高溫瞬時(shí)殺菌和過濾等工藝操作。所述循環(huán) 供養(yǎng)系統(tǒng)B的儲液罐23通過輸液管24與各個(gè)培養(yǎng)床E的進(jìn)液管15相連接，輸液管 24自儲液罐23頂部接入并伸至罐底。連通管27—端自上儲液罐23頂部側(cè)壁接入， 管口伸在上儲液罐23近頂部，另--端自下過濾儲液罐32的頂部接入，穿過過濾網(wǎng)33 直伸到罐底。下過濾儲液罐32通過下回液管40與各個(gè)培養(yǎng)床上一次性無菌封膜G下 方的排液管20相連接，回液管40經(jīng)高溫瞬時(shí)殺菌裝置39，由下過濾儲液罐32頂部 接入，管口伸在過濾網(wǎng)33的上方，讓回流液經(jīng)殺菌過濾后回流進(jìn)下過濾儲液罐32。
通過空氣加壓泵26給上儲液罐23實(shí)施無菌加壓來將其中的培養(yǎng)液壓送到各培養(yǎng)床， 并通過調(diào)控其中壓力的大小來調(diào)控供養(yǎng)量。通過真空泵37使下過濾儲液罐32中產(chǎn)生 負(fù)壓，以促使流經(jīng)床內(nèi)腔10后未被吸收的培養(yǎng)液回流進(jìn)下過濾儲液罐32。通過真空 泵37使上儲液罐23中產(chǎn)生負(fù)壓，以使下過濾儲液罐32中的培養(yǎng)液通過連通管27回 流進(jìn)上儲液罐23。上儲液罐23和下過濾儲液罐32分別與空氣加壓泵26和真空泵37 相連接的管道29、 30、 36均裝有氣閥和空氣過濾滅菌器。兩罐頂部分別裝有帶空氣 過濾滅菌器和空氣閥的上空氣連通管25和下空氣連通管35,使上儲液罐23和下過濾 儲液罐32必要時(shí)能與罐外進(jìn)行空氣交換。連通管27近上儲液罐23端用三通接有一 補(bǔ)料管28，備給上儲液罐23補(bǔ)充培養(yǎng)液用。上儲液罐23和下過濾儲液罐32的底均 為圓錐形，且在錐底部分別裝有上排液管31、上排液管閥72和下排液管38、下排液 管閥73，供清洗罐體排放污水和高溫蒸汽消毒后排放冷凝水之用。下過濾儲液罐32 的內(nèi)上部、位于下回液管40的下方有兩塊分別焊固在下過濾儲液罐32側(cè)壁上、向中 間傾斜、中間一塊可活動(dòng)、能向下翻轉(zhuǎn)的過濾網(wǎng)33，以對來自下回液管40的殘余培 養(yǎng)基進(jìn)行過濾，中間一片濾網(wǎng)能活動(dòng)，操作過濾網(wǎng)操作手柄34可使其向下翻轉(zhuǎn)，便 于清洗滯留在網(wǎng)上的殘余物。
如圖2—圖6所示，簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床A,具有床體E、復(fù)合流注補(bǔ)料器F 和一次性無菌封膜G,床體E為一整體厚度約2cm左右的窗式簾狀結(jié)構(gòu)，具有兩層支 持網(wǎng)7，支持網(wǎng)7附著有絨黏附層6,支持網(wǎng)7和絨黏附層6壓嵌安裝在邊框3內(nèi)， 邊框3設(shè)有限厚框2，兩層支持網(wǎng)7正對限厚框2豎直邊框之間夾有間隙調(diào)控板8。 床體E上方二面的2根承重連接橫梁l用絲桿和螺母安裝在床體E上，是床體E像窗 簾一樣懸掛時(shí)的承重梁，上有供套鉚復(fù)合流注補(bǔ)料器F的預(yù)留孔9，在床體E灌注培 養(yǎng)基、高壓蒸汽滅菌后才在無菌條件下安裝，其大小、厚薄、材料、力學(xué)特性及其上 預(yù)留孔的大小和多少均因床的大小、重量而定。限厚框2、絨黏附層6、支持網(wǎng)7和 夾在兩支持網(wǎng)間的間隙調(diào)控板8各層被用螺絲、螺帽緊密固定在一起，也可以壓鉚固 定在一起，使各層固定在一起時(shí)都必須將絨黏附層6和支持網(wǎng)7足夠繃緊，保證在間 隙調(diào)控板8的間隔作用下兩支持網(wǎng)7之間保持一定間隔空間。間隙調(diào)控板8厚1.2 mnT2.3mm，與限厚框2的豎直邊框3等寬、長，夾在兩支持網(wǎng)7之間，使兩支持網(wǎng) 間間隔形成一 1. 2 mnT2. 3mm的薄層補(bǔ)料通道床內(nèi)腔10,補(bǔ)料通過此床內(nèi)腔10流下時(shí) 穿過支持網(wǎng)7滲進(jìn)絨黏附層6，通過絨黏附層6的纖毛絨將培養(yǎng)液導(dǎo)流傳質(zhì)給粘附在 簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床A上的植物細(xì)胞、組織、器官等培養(yǎng)體。在間隙調(diào)控板8的 兩面各有一與限厚框2豎直邊框內(nèi)表面凹槽相對應(yīng)的條狀突起，且二者能互相嵌合， 以嵌壓固定絨黏附層6和支持網(wǎng)7，阻止培養(yǎng)液從床的兩邊滲出。絨黏附層6是利用
具有極強(qiáng)親水性的纖維所制成的纖維網(wǎng)絨，其朝床內(nèi)的一面為網(wǎng)狀，朝床外的一面有 約5 mm厚的纖毛絨，起粘附固化培養(yǎng)基和導(dǎo)流培養(yǎng)液給培養(yǎng)體傳質(zhì)供給營養(yǎng)的作用， 是粘附培養(yǎng)基、植物細(xì)胞、組織和器官的關(guān)鍵構(gòu)件，其上邊緣與限厚框2上邊框5的 上邊緣相平齊，自其上邊緣向下正對承重連接梁1上鉚閂預(yù)留孔9處也相應(yīng)地打有預(yù) 留孔，以有利復(fù)合流注補(bǔ)料器F套裝。支持網(wǎng)7是被壓固在間隙調(diào)控板8 二面的一種 高強(qiáng)度網(wǎng)，起保護(hù)絨黏附層6、防止床內(nèi)腔10阻塞的作用，其上邊緣與絨黏附層6 相平齊，在與絨黏附層6上預(yù)留孔相對應(yīng)的位置也打有預(yù)留孔。
如圖3、圖7、圖8所示，復(fù)合流注補(bǔ)料器F由流注補(bǔ)料槽11和槽套12及其附 屬的鉚閂13、鉚孔14、進(jìn)液管15和吊環(huán)16所組成，是專為簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng) 床A補(bǔ)注分配營養(yǎng)的部件，無菌安裝在被灌注固化培養(yǎng)基、高壓蒸汽滅菌、無菌安裝 承重橫梁1后的床體E上。其除吊環(huán)為不銹鋼制成外，其余均為高強(qiáng)度、耐高溫工程 塑料制成，且制成后經(jīng)滅菌處理為無菌制品、無菌包裝備用，可高溫高壓蒸汽滅菌、 反復(fù)使用。所述流注補(bǔ)料槽11其實(shí)是槽套12夾在最內(nèi)層的一橫截面形狀為一長方形 加等腰三角形所組成五邊形長槽，五邊形的底朝上為槽頂，五邊形的頂朝下為槽底， 槽頂上裝有一進(jìn)液管15，槽底三角形楔尖部開有1.0 mm 1.8 mm窄縫，安裝時(shí)伸入 到床體E兩支持網(wǎng)7間的床內(nèi)腔10中，補(bǔ)料培養(yǎng)液由進(jìn)液管15,經(jīng)補(bǔ)料槽11底部的 縫隙注流入床體E的床內(nèi)腔10中。槽套12帶有懸掛吊環(huán)16，懸掛吊環(huán)16下有鉚閂 預(yù)留孔14。流注補(bǔ)料槽11與床體E裝有承重連接梁1的一端等厚，槽套12內(nèi)腔與床 體E裝有承重連接梁1的一端等大，組裝時(shí)將床體E裝有承重連接梁1的一端插入槽 套12、在鉚閂預(yù)留孔M中閂上鉚閂13即可。簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床A懸掛到懸掛 裝置C上時(shí)，其全部重量均由槽套12上的懸掛吊環(huán)16承載，故復(fù)合流注補(bǔ)料器F又 是簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床A懸掛承重的關(guān)鍵構(gòu)件之一。
如圖2、圖9所示， 一次性無菌封膜G實(shí)際就是一個(gè)由耐高溫塑料薄膜18制成的 塑料膜袋，其上有待粘結(jié)帶17、空氣連通管19和排液管20,具有良好的透光性，不 透氣，起將所述簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床A與外界有菌環(huán)境隔開、保持內(nèi)部無菌的作 用。制成后經(jīng)消毒滅菌成無菌制品備用，為一次性消耗品，即每當(dāng)一個(gè)培養(yǎng)周期結(jié)束、 收獲培養(yǎng)體時(shí)， 一次性無菌封膜G便被撕下?lián)Q成新膜?？諝膺B通管19熱壓鉚固在膜 袋正面或背面上部靠邊緣處，是床內(nèi)與床外進(jìn)行空氣交換的通道，其上裝有過濾器， 可濾掉空氣中的有害菌，確保床內(nèi)空氣與床外空氣進(jìn)行安全交換。流經(jīng)床內(nèi)腔未被吸 收的剩余培養(yǎng)液經(jīng)排液管20回流進(jìn)循環(huán)供養(yǎng)系統(tǒng)B。 一次性無菌封膜G的下方傾斜設(shè) 置，排液管20被熱壓密封固定在膜袋最下方的頂端部,且向內(nèi)伸進(jìn)約3 cm,頂部封 住，內(nèi)納液口開在管頂部的側(cè)面，以防落下的培養(yǎng)體堵塞管口。安裝前，膜較長的一
側(cè)和膜的下部傾斜邊緣為已密封帶，剩余兩方為待密封帶，待密封帶邊緣為涂有粘膠 的待粘結(jié)帶17,其上有一層保護(hù)膜，安裝時(shí)撕開保護(hù)膜即可實(shí)施粘結(jié)封膜。被灌注培 養(yǎng)基、消毒滅菌、接種、無菌安裝承重橫梁1和復(fù)合流注補(bǔ)料器F后的床體E再被套 上一次性無菌封膜G封固后即可懸掛就位，打開排液管20與循環(huán)給養(yǎng)系統(tǒng)B實(shí)施無 菌對接。
如圖5、圖12所示，床體E的限厚框2的豎直邊框3和下邊框4的外邊緣較薄約 0.3cm 0.5cm,內(nèi)邊緣較厚約0. 5 cm 0. 8 cm，相當(dāng)于所粘附固化培養(yǎng)基的厚度，起 限制床面所灌注固化培養(yǎng)基厚度的作用。其平的一面朝床內(nèi)層，不平的一面朝床外， 框外表面較厚側(cè)邊框平直而嚴(yán)格在同一平面內(nèi)，以便于其在榨式滅菌柜H中能與緩沖 隔板44間無縫搾緊，使所灌注固化培養(yǎng)基在注入和高壓滅菌時(shí)不會泄漏。框的上邊 框5較薄，其他邊框較后厚，上邊框5與內(nèi)層的絨黏附層6間有一約3 mm 5 mm縫 隙，在榨式滅菌柜H中給床面灌注固化培養(yǎng)基時(shí)便由此縫注入。
如圖10所示，懸掛裝置C由帶吊鉤的球形懸掛滑吊21和球形滑軌22所組成， 二者均用不銹鋼或高強(qiáng)度塑料制成，球形滑軌22被用螺絲、螺帽安裝固定在培養(yǎng)室 頂?shù)墓ぷ咒摿荷希湓O(shè)計(jì)強(qiáng)度依簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床A的大小尺寸和整體重量而 定，以足以懸掛任意數(shù)量的該培養(yǎng)床且可以滑動(dòng)自如為準(zhǔn)。所述球形懸掛滑吊21為 帶有吊鉤的實(shí)心球，球形滑軌22的斷面為圓形，球形懸掛滑吊21恰好能嵌合在滑槽 內(nèi)沿球形滑軌22自由滑動(dòng)。球形滑軌22被安裝固定在簾狀錨固培養(yǎng)床A轉(zhuǎn)移路徑的 室內(nèi)天花頂面的工字鋼梁上。球形懸掛滑吊21可沿球形滑軌22做90'直角或其它任 意角度的轉(zhuǎn)彎。球形懸掛滑吊21、球形滑軌22直徑的大小，完全視簾式網(wǎng)狀雙面錨 固培養(yǎng)床A的大小和重量對材料強(qiáng)度和力學(xué)要求而定。
如圖1所示，陽光收集傳輸照明系統(tǒng)D由陽光收集器41、傳輸光纜42和發(fā)光末 端43所組成，發(fā)光末端43可以伸入簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床A兩兩之間。陽光收集 傳輸照明系統(tǒng)D是一獨(dú)立光照系統(tǒng)，多個(gè)巨大的陽光收集器41安裝在培養(yǎng)室的房頂 上，通過傳輸光纜42將其所收集的室外自然光傳輸給夾在己安裝就位培養(yǎng)床之間的 發(fā)光末端43，為床上的植物培養(yǎng)體提供光照。
如圖12、圖13所示，搾式滅菌柜H是一個(gè)獨(dú)立的床體E專用的輔助消毒設(shè)備， 實(shí)際是一個(gè)由固定前擋板44、固定后擋板45、活動(dòng)榨板46、手輪48、榨底板49和 框梁50所組成。活動(dòng)榨板46上裝有1 2根粗絲桿47,絲桿47從固定后擋板45中 穿出后再裝上帶內(nèi)絲的手輪48,只要轉(zhuǎn)動(dòng)手輪48,就可帶動(dòng)活動(dòng)榨板鄰前后移動(dòng)， 從而將夾在搾框內(nèi)還未裝上承重連接橫梁1的床體E擠緊或放松。固定后擋板45中 絲桿47穿過處的孔，用孔套加梁進(jìn)行加固，以滿足利用螺旋壓榨法將榨框中的各構(gòu)
件榨緊時(shí)相關(guān)材料所應(yīng)有的力學(xué)性能。榨底板49下裝有四個(gè)萬向輪52,便于整個(gè)榨 式滅菌柜H能自由移動(dòng)。榨式滅菌柜H的高寬大小均取決于床體E，且整體可被高溫 高壓蒸汽滅菌。其附屬的緩沖隔板51和床內(nèi)腔填充板53僅在滅菌時(shí)使用，前者插在 床體E兩兩之間，后者插入床體E的床內(nèi)腔10中。所述緩沖隔板51是一中間墊有--圈橡膠墊的方正平直的雙層不銹鋼板，在高壓蒸汽滅菌期間，由其與床體E的限厚框 2、絨黏附層6及床內(nèi)腔填充板53臨時(shí)圍合成一前、后、下方及兩側(cè)密閉的薄層空間， 以供填充固化培養(yǎng)基，其間的橡膠墊起緩沖熱脹冷縮、防止高溫高壓滅菌后冷卻收縮 時(shí)床體E的限厚框2與不銹鋼緩沖隔板51之間出現(xiàn)縫隙、導(dǎo)致培養(yǎng)基泄漏的作用。 一種利用上述簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器進(jìn)行植物細(xì)胞、組織和器官培養(yǎng)的方法， 具體步驟是-
1、 循環(huán)供養(yǎng)系統(tǒng)B消毒滅菌。
關(guān)閉空壓管閥59、真空泵總閥63，打開空氣連通管閥54、節(jié)流閥56、支管調(diào)節(jié) 閥57、空壓支管閥60、上真空管閥62、蒸汽進(jìn)氣閥64、下真空管閥65、補(bǔ)料管閥 67、連通管閥68、空氣連通管閥69、下回液管閥71、回流支管閥78、上排液管閥72 和下排液管閥73，蒸汽從蒸汽進(jìn)氣管77進(jìn)入，經(jīng)過下真空管36、上真空管30分別 進(jìn)入儲液罐23、下過濾儲液罐32后分別從輸液管24、上空氣連通管25、連通管27、 補(bǔ)料管28、空壓管29、空壓支管閥60、上排液管31、下空氣連通管35、下排液管 38、下回液管40排出，后按操作規(guī)程完成循環(huán)供養(yǎng)系統(tǒng)B的消毒工序，然后關(guān)閉蒸 汽進(jìn)氣閥64，蒸汽冷凝水經(jīng)上排液管31和下排液管38排出后關(guān)閉上排液管閥72和 下排液管閥73，封好輸液管24和下回液管40與簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器無菌對接的 相關(guān)接頭，后通過補(bǔ)料管28給上儲液罐23注入培養(yǎng)液到規(guī)定的液位。
2、 床體E消毒滅菌、灌注固化培養(yǎng)基。
將還未安裝承重連接橫梁L的床體E插入事先裝在搾式滅菌柜H榨框中的耐高溫 高壓蒸汽滅菌袋中，同時(shí)在床兩兩之間插一緩沖隔板51，在床的兩支持網(wǎng)7之間再插 入一塊大小、厚薄與該間隙相當(dāng)?shù)拇矁?nèi)腔填充板53，后轉(zhuǎn)動(dòng)榨式滅菌柜H活動(dòng)搾板 46上固定絲桿47上的手輪48，將插入搾式滅菌柜H中的各構(gòu)件擠緊后，將預(yù)先配制 好未凝固的固化培養(yǎng)基灌注入床體E的絨黏附層6與插入的不銹鋼緩沖隔板51之間， 使所注入培養(yǎng)基稍高于將要安裝的承重連接橫梁1的下緣，后將耐高壓滅菌袋扎緊， 推入高壓蒸汽滅菌室進(jìn)行滅菌。
3、 壓嵌或植板接種。
將己滅好菌的床體E推入無菌操作間，待固化培養(yǎng)基充分冷卻凝固后在無菌條件 下將床體E取出平放在無菌操作臺上，其下用同時(shí)取出的緩沖隔板51墊好，后將待
培養(yǎng)材料以合適的密度接種在床體E的固化培養(yǎng)基上，然后用緩沖隔板51平壓在床 上，使待培養(yǎng)材料深嵌入固化培養(yǎng)基中直到與絨黏附層6充分接觸，以使培養(yǎng)材料能 通過絨黏附層6持續(xù)獲得其生長所需的養(yǎng)料，以同樣方法給另一面也接上種。也可以 先用榨式滅菌柜H或其他方法將床體E進(jìn)行高壓蒸汽滅菌后再在無菌操作間內(nèi)無菌灌 注固化培養(yǎng)基，或用無菌低熔點(diǎn)瓊脂培養(yǎng)基將較高密度懸浮培養(yǎng)細(xì)胞植板固定于床體 E的絨黏附層6上植板厚度在3 mm以內(nèi)，使細(xì)胞長成愈傷組織后能與絨黏附層3充分 接觸，以獲得持續(xù)生長所需要的營養(yǎng)。
4、 組裝一封袋一懸掛一對接一培養(yǎng)一收獲一再培養(yǎng)
接種后，同樣在無菌條件下，依次無菌安裝承重連接橫梁1、復(fù)合流注補(bǔ)料器F 和一次性無菌封膜G，然后將已無菌組裝完畢、接完種的簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床A 的復(fù)合流注補(bǔ)料器F上的吊環(huán)16掛入懸掛裝置C的球形懸掛滑吊21的吊鉤，將床沿 球形滑軌22推入培養(yǎng)室預(yù)定的位置，將其上的進(jìn)液管15和排液管20分別與循環(huán)供 養(yǎng)系統(tǒng)B的輸液管24、回液管40實(shí)施無菌對接。然后將室溫調(diào)至25'C土5-C、濕度 調(diào)至80%±5%，待其培養(yǎng)20天左右后，關(guān)閉上真空管閥62、空氣連通管閥54、補(bǔ)料 管閥67、連通管閥68和空壓支管閥60,打開節(jié)流閥56、支管調(diào)節(jié)閥57和空壓管閥 59，啟動(dòng)空氣加壓泵26，開始向培養(yǎng)床內(nèi)補(bǔ)充營養(yǎng)，調(diào)節(jié)空氣連通管閥54和支管調(diào) 節(jié)閥57，使儲液罐中的壓力能維持培養(yǎng)床E的床內(nèi)腔10的下部有營養(yǎng)液滴間歇流出， 開始補(bǔ)料培養(yǎng)，直至培養(yǎng)體長出床面，體積增加3.5倍以上，生長逐漸減緩幾近停滯 時(shí)為一個(gè)培養(yǎng)周期(以南方紅豆杉愈傷組織為例，該周期約為70 80天)。然后關(guān)閉 支管調(diào)節(jié)閥57和回流支管閥78，無菌拆卸掉進(jìn)液管15、排液管20與循環(huán)供養(yǎng)系統(tǒng)B 的輸液管24、回液管40間的連接，將簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床A沿球形滑軌22自培 養(yǎng)室中移出，移入無菌操作室，撕開套在其上的一次性無菌封膜G，用一鋒利的無菌 長刀，緊靠簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床A的兩豎直邊框3平削下長出邊框的培養(yǎng)體，余 下部分仍保留在床面上，后換一新的一次性無菌封膜G重新將培養(yǎng)床套封起來，再沿 球形滑軌22推回培養(yǎng)室，開始新一輪培養(yǎng)。
5、 培養(yǎng)液循環(huán)
培養(yǎng)過程中自床內(nèi)腔10下部間歇滴流出的剩余營養(yǎng)液經(jīng)高溫瞬時(shí)殺菌器39再殺 菌后回流進(jìn)下過濾儲液罐32的過濾網(wǎng)33上，經(jīng)過濾后被儲存在罐內(nèi)備用。若下過濾 儲液罐32的位置較高，回流液不能依靠自身重力作用流進(jìn)下過濾儲液罐(32)，則可 關(guān)閉空氣連通管閥69、連通管閥68、上真空管閥62、蒸汽進(jìn)氣閥64,打開下真空管 閥65、真空泵總閥63，啟動(dòng)真空泵37,使下過濾儲液罐32中產(chǎn)生負(fù)壓，以促使回流 液回流進(jìn)下過濾儲液罐32。
當(dāng)下過濾儲液罐32中的回流液積累到--定量、液面己快接近過濾網(wǎng)的高度時(shí)， 關(guān)閉節(jié)流閥56,空氣加壓泵26停止運(yùn)轉(zhuǎn)，打開空氣連通管閥54,使上儲液罐23降 壓至與空氣平衡后再關(guān)閉空氣連通管閥54、空壓管閥59、下真空管閥65、蒸汽進(jìn)氣 閥64、空壓支管閥60和補(bǔ)料管閥67，打開真空泵總閥63、上真空管閥62、空氣連 通管閥69、下回液管閥71、連通管閥68，啟動(dòng)真空泵37，使上儲液罐23中產(chǎn)生負(fù) 壓，下過濾儲液罐32中的回流培養(yǎng)液便會通過連通管27回流進(jìn)上儲液罐23，待下過 濾儲液罐32中的回流培養(yǎng)液轉(zhuǎn)移完成后便使整個(gè)循環(huán)供養(yǎng)系統(tǒng)B重新回到供養(yǎng)狀態(tài)， 如此反復(fù)循環(huán)，培養(yǎng)得以周而復(fù)始地持續(xù)進(jìn)行。若回流進(jìn)下過濾儲液罐32的回流液 中積累了過多的培養(yǎng)體的有害代謝物，則可將回流液自下排液管38排出到有關(guān)處理 系統(tǒng)中除去或萃取出其中的有害代謝物，經(jīng)凈化了的回流培養(yǎng)液又可進(jìn)入循環(huán)供養(yǎng)系 統(tǒng)B再利用。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果-
① 非生產(chǎn)過程短。以愈傷組織培養(yǎng)為例，由三角瓶種，或培養(yǎng)皿種、塑料袋種--步就到生產(chǎn)接種，免去了繁瑣的梯級放大接種。
② 可一次接種多批次培養(yǎng)收獲。由于采用了粘附錨固、循環(huán)補(bǔ)料培養(yǎng)和半保留收 獲技術(shù)，因而接種一次后只要未被污染，便可多批次的培養(yǎng)、多批次的收獲，不需每 批次接種，使生產(chǎn)過程得以簡化而大大縮短。
③ 設(shè)備制造簡單，成本低。 一單面5M2有效培養(yǎng)面積的培養(yǎng)床，制造成本價(jià)不會 超過1000元，但其擁有的培養(yǎng)空間卻相當(dāng)于300 L，而現(xiàn)有一個(gè)300 L任意類型的生 物反應(yīng)器，其造價(jià)都在10萬元以上。
④ 操作控制簡單，較易實(shí)現(xiàn)智能化全自動(dòng)控制。因本發(fā)明中的培養(yǎng)床為一相對獨(dú) 立的無菌體系，且其培養(yǎng)生長的過程是一個(gè)全仿生的過程，因此不需要各種復(fù)雜的生 物傳感器采集信息，實(shí)施調(diào)控，而只需對培養(yǎng)室的溫、濕度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)控。整個(gè)操作 工藝流程只有消毒、接種、組裝、就位、培養(yǎng)、收獲、再培養(yǎng)7個(gè)節(jié)點(diǎn)，且不需要反 復(fù)繼代、多級擴(kuò)培，所以較易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、智能化全自動(dòng)控制。
⑤ 生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)成本低。由于本發(fā)明中所采用簾式懸掛培養(yǎng)床只有兩個(gè)培養(yǎng)面，且每 兩個(gè)培養(yǎng)面構(gòu)成一相對獨(dú)立的培養(yǎng)體系，所以萬一某床培養(yǎng)過程中出現(xiàn)問題，其只會 造成單床失敗，而不會影響其他，所造成的損失極小，相對整個(gè)大規(guī)模培養(yǎng)而言，其 幾乎可以忽略不計(jì)。
⑥ 能耗低，運(yùn)營成本低。由于整個(gè)培養(yǎng)過程中培養(yǎng)液采用了循環(huán)利用方式，循環(huán) 動(dòng)力采用了氣壓式，所以整個(gè)培養(yǎng)過程除培養(yǎng)室的溫、濕度維護(hù)需要耗能外，其它方 面耗能極低。培養(yǎng)所需光照，若考慮陽光收集傳輸照明系統(tǒng)的造價(jià)，則可采用玻璃棚 自然光照培養(yǎng)。
⑦ 易于任意規(guī)模的工業(yè)化放大。由于本發(fā)明簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器是一個(gè)個(gè)懸 掛疊垛在培養(yǎng)室內(nèi)窗簾樣相對獨(dú)立的培養(yǎng)單元所組成的系統(tǒng)，培養(yǎng)室每10 cm橫切空 間便至少可以容納本發(fā)明中的一簾培養(yǎng)床，擴(kuò)大規(guī)模只要增加簾數(shù)即可。所以，培養(yǎng) 室的規(guī)模有多大，培養(yǎng)生產(chǎn)的規(guī)模就可以有多大。
⑧ 可一器多用。由于本發(fā)明簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器的培養(yǎng)單元是一個(gè)中空的簾 狀床，所以其對細(xì)胞、組織、器官、植物、動(dòng)物和微生物應(yīng)都較適合。
⑨ 易于在線實(shí)施調(diào)控。由于本發(fā)明實(shí)行的是補(bǔ)料連續(xù)培養(yǎng)方法，所以可在培養(yǎng)的 任意階段添加特殊的添加劑實(shí)施有針對性地調(diào)控。
⑩ 較為獨(dú)特的仿生學(xué)原理。本發(fā)明簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器中的簾式網(wǎng)狀雙面錨 固培養(yǎng)床A，是基于對植物子房中胎座的仿生，培養(yǎng)體粘附錨固在簾式網(wǎng)狀雙面錨固 培養(yǎng)床A的絨黏附層6上進(jìn)行培養(yǎng)，也是基于植物果實(shí)中種子著生于胎座的仿生，將 培養(yǎng)體與培養(yǎng)生物反應(yīng)器視為整體來考慮，是本發(fā)明最具價(jià)值之所在。
現(xiàn)已用本發(fā)明進(jìn)行了長達(dá)1年共6個(gè)批次的南方紅豆杉c力/z7e/^/s var 歷ar/e/愈傷組織實(shí)體培養(yǎng)，愈傷組織產(chǎn)量可達(dá)392 g干重/日 M2，紫杉醇含量最高 可達(dá)愈傷組織干重的0. 0465%，是天然植株中含量的40倍。
權(quán)利要求
1、一種簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包括簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)、供養(yǎng)系統(tǒng)(B)、懸掛裝置(c)，簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)懸掛于懸掛裝置(c)上，所述簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)具有床體(E)、復(fù)合流注補(bǔ)料器(F)和一次性無菌封膜(G)，床體(E)具有雙層支持網(wǎng)(7)，支持網(wǎng)(7)安裝在邊框(3)內(nèi)，兩支持網(wǎng)(7)間有空隙形成床內(nèi)腔(10)，在支持網(wǎng)上附著有絨黏附層(6)，復(fù)合流注補(bǔ)料器(F)安裝在床體(E)的頂部，具有流注補(bǔ)料槽(11)，流注補(bǔ)料槽(11)連通床體(E)的床內(nèi)腔(10)和設(shè)置在復(fù)合流注補(bǔ)料器(F)上的進(jìn)液管，床體(E)外套裝有一次性無菌封膜(G)，一次性無菌封膜(G)上設(shè)有排液管和空氣連通管；供養(yǎng)系統(tǒng)(B)具有輸液管(24)和儲液罐(23)，簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器通過進(jìn)液管(15)和輸液管(24)與儲液罐(23)連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的供養(yǎng) 系統(tǒng)(B)為循環(huán)供養(yǎng)系統(tǒng)，具有儲液罐(23)和下過濾儲液罐(32),儲液罐(23)通過 輸液管(24)與復(fù)合流注補(bǔ)料器(F)上的進(jìn)液管(15)連通，通過空氣加壓泵(26)可以 將儲液罐(23)中的培養(yǎng)液注入簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)，下過濾儲液罐(32)通過 回液管(40)與一次性無菌封膜(G)下的排液管(20)連通，回流管(40)與f過 濾儲液罐(32)之間設(shè)有瞬時(shí)殺菌器，儲液罐(23)和下過濾儲液罐(32)之間有連通管(27)，通過真空泵(37)可以將下過濾儲液罐(32)中的回流培養(yǎng)液打入儲液罐(23) 中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于，所述懸掛裝 置(C)具有球形滑軌(22),球形滑軌(22)內(nèi)設(shè)有多個(gè)球形懸掛滑吊(21)，多個(gè) 簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)可以懸掛在球形懸掛滑吊(21)上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于，所述床體(E) 的兩支撐網(wǎng)(7)之間有間隙調(diào)控板(8)，邊框(3)上設(shè)有限厚框(2)，邊框(3) 的上邊框(5)外配置有承重連接橫梁(1)，絨黏附層(6)為具有強(qiáng)親水性的纖維制 成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于，所述復(fù)合流 注補(bǔ)料器(F)具有鉚閂(13)和鉚孔(14)、通過鉚閂(i3)和鉚孔(14)將復(fù)合流 注補(bǔ)料器(F)安裝于床體(E)的頂部，復(fù)合流注補(bǔ)料器(F)的頂部安裝有吊環(huán)(16)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于，所述一次性 無菌封膜(G)為耐高溫塑料薄膜(18)制成的塑料膜袋，其至少一邊具有待粘結(jié)帶(17)，其余邊封閉，下邊傾斜設(shè)置，排液管(20)設(shè)在下邊較低邊角處。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于，其還具有照 明系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)是陽光收集傳輸照明系統(tǒng)(D),由陽光收集器(41)、傳輸光 纜(42)和發(fā)光末端(43)組成，陽光收集器(41)安裝在培養(yǎng)室的房頂上，發(fā)光末 端(43)安裝在簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)兩兩之間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于，其還具有榨 式滅菌柜(H)，搾式滅菌柜(H)具有方體柜形框架，內(nèi)設(shè)有活動(dòng)榨板(46)，框外安 裝有手輪(48)，通過操作手輪(48)可以移動(dòng)控制活動(dòng)搾板(46)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于，所述搾式滅 菌柜(H)配有與床體(e)長寬相適應(yīng)的緩沖隔板(51)和與床內(nèi)腔(10)長寬相適 應(yīng)的床內(nèi)腔填充板(53)，緩沖隔板(51)是中間夾有橡膠墊的雙層平板。
10、 一種利用權(quán)利要求1所述的簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器進(jìn)行植物細(xì)胞、組織和 器官培養(yǎng)的方法，其特征在于，包括以下步驟a、 給床體(E)注入固化培養(yǎng)基并進(jìn)行高壓蒸汽消毒滅菌；b、 將待培養(yǎng)材料通過固化培養(yǎng)基接種錨固在床體(E)的絨黏附層(6)上；c、 床體(E)接種后，在無菌條件下，各自分別依次無菌安裝承重連接橫梁(1)、 復(fù)合流注補(bǔ)料器(F)和一次性無菌封膜(G)組裝成簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)， 然后將每個(gè)簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)懸掛在懸掛裝置(C)上，推入培養(yǎng)室預(yù)定 的位置，并將每個(gè)簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)上的進(jìn)液管(15)和排液管(20) 與供養(yǎng)系統(tǒng)(B)連通；d、 調(diào)節(jié)培養(yǎng)室溫、濕度到所需的值，根據(jù)所需培養(yǎng)一定時(shí)間后，啟動(dòng)供養(yǎng)系統(tǒng)(B)， 開始向床體(E)內(nèi)補(bǔ)充營養(yǎng)，直至培養(yǎng)體生長達(dá)到具有收獲價(jià)值的生長量，關(guān)閉與 供養(yǎng)系統(tǒng)(B)間的連接閥，無菌拆卸簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)與供養(yǎng)系統(tǒng)(B) 之間的連接；e、 將待收獲的簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)移入無菌操作室，撕開套在其上的 一次性無菌封膜(G)，沿簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)的邊框(3)無菌平削或平剪 下長出邊框的培養(yǎng)體，余下部分保留在床面上作為下一周期培養(yǎng)的種子；f、 換一新的一次性無菌封膜(G)重新將培養(yǎng)床套封起來，推回培養(yǎng)室，開始新一輪培養(yǎng)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的進(jìn)行植物細(xì)胞、組織和器官培養(yǎng)的方法，其特征在 于，步驟a中，所述將固化培養(yǎng)基注入床體(E)及滅菌消毒的方法是將還未安裝承 重連接橫梁(1)的床體(E)插入事先裝在榨式滅菌柜(H)內(nèi)的滅菌袋中，在床體 (E)兩兩之間插一緩沖隔板(51),在兩支持網(wǎng)(7)之間的床內(nèi)腔(10)中再插入 一塊床內(nèi)腔填充板(53);轉(zhuǎn)動(dòng)榨式滅菌柜(H)上的手輪(48)移動(dòng)活動(dòng)搾板(46)，將插入榨式滅菌柜(H)中的各構(gòu)件擠緊；將預(yù)先配制好未凝固的固化培養(yǎng)基自床體(E)的上邊框(5)與絨黏附層(6)之間的縫隙灌注入床體(E)，使培養(yǎng)基充滿絨 黏附層(6)與插入的緩沖隔板(51)之間；將滅菌袋扎緊后將榨式滅菌柜(H)推入 高壓蒸汽滅菌室進(jìn)行滅菌即可。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的進(jìn)行植物細(xì)胞、組織和器官培養(yǎng)的方法，其特征在 于，步驟b中，將待培養(yǎng)材料接種在床體(E)的固化培養(yǎng)基上后，用緩沖隔板(51) 平壓在床體(E)上，使待培養(yǎng)材料深嵌入固化培養(yǎng)基中直到與絨黏附層(6)充分接 觸，以使培養(yǎng)材料能通過絨黏附層(6)持續(xù)獲得其生長所需的養(yǎng)料。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的進(jìn)行植物細(xì)胞、組織和器官培養(yǎng)的方法，其特征在 于，步驟c之前給床體(E)注入固化培養(yǎng)基、高壓蒸汽消毒滅菌和接種的方法是， 先將床體(E)進(jìn)行高壓蒸汽滅菌，然后將培養(yǎng)基連同培養(yǎng)細(xì)胞同時(shí)植板錨固于床體(E)的絨黏附層(6)上，植板厚度以使細(xì)胞長成愈傷組織后能與絨黏附層(3)充 分接觸為準(zhǔn)。
全文摘要
一種簾狀錨固培養(yǎng)生物反應(yīng)器及利用該反應(yīng)器進(jìn)行植物細(xì)胞、組織或器官培養(yǎng)的方法，屬于生物技術(shù)植物細(xì)胞培養(yǎng)工程領(lǐng)域。該反應(yīng)器包括簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)、供養(yǎng)系統(tǒng)(B)、懸掛裝置(C)，簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)懸掛于懸掛裝置(C)上，簾式網(wǎng)狀雙面錨固培養(yǎng)床(A)具有床體(E)、安裝在床體(E)頂部的復(fù)合流注補(bǔ)料器(F)，床體(E)外套裝有一次性無菌封膜(G)。本發(fā)明適用于長期連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)培養(yǎng)，其具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、能耗低、易于工業(yè)化放大、無規(guī)模限制、可連續(xù)培養(yǎng)反復(fù)收獲等優(yōu)點(diǎn)，可極大地降低生物反應(yīng)器的制造成本和植物離體培養(yǎng)的規(guī)?；a(chǎn)成本，分散化解規(guī)模風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號C12M3/00GK101100641SQ20071003515
公開日2008年1月9日 申請日期2007年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月13日
發(fā)明者杜亞填 申請人:湖南省林產(chǎn)化工工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室