EP1222247A1 - Reacteur pour la realisation de cultures cellulaires ou de micro-organismes ou pour la mise en solution ou en suspension de poudre dans un milieu liquide - Google Patents

Reacteur pour la realisation de cultures cellulaires ou de micro-organismes ou pour la mise en solution ou en suspension de poudre dans un milieu liquide

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Publication number
EP1222247A1
EP1222247A1 EP00967959A EP00967959A EP1222247A1 EP 1222247 A1 EP1222247 A1 EP 1222247A1 EP 00967959 A EP00967959 A EP 00967959A EP 00967959 A EP00967959 A EP 00967959A EP 1222247 A1 EP1222247 A1 EP 1222247A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reactor
internal
external
envelope
compartment
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00967959A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Rousseau
Jean-Pascal Zambaux
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Bioaccess SA
Original Assignee
Bioaccess SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Bioaccess SA filed Critical Bioaccess SA
Publication of EP1222247A1 publication Critical patent/EP1222247A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/14—Bags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/28—Constructional details, e.g. recesses, hinges disposable or single use
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/34—Internal compartments or partitions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/14—Pressurized fluid

Definitions

  • the present invention relates to a reactor for producing cultures of cells or microorganisms, or dissolving or suspending powder in a liquid medium.
  • the invention finds a particularly advantageous application in the field of biotechnology, and more particularly in the field of the pharmaceutical industry where cell cultures, as well as cultures of microorganisms are regularly used as means of production of therapeutic molecules. .
  • the invention also finds a particularly advantageous application in the field of pharmacy for the manufacture of drugs or also in the fields of food and cosmetics.
  • Cultures of microorganisms such as bacteria, fungi and yeasts are usually carried out in large-volume bio-reactors allowing mass industrial production.
  • Plant cell cultures are carried out rather in small volume devices and are still currently in the development stage because the cost of production hinders their extension.
  • these cell cultures are used either as an essence of the drug in the context of cell therapy, or as a means of producing the viral vectors used in gene therapy.
  • Cell therapy consists in taking certain cell populations from a patient in order to cultivate them and to reinject them in order to restore or accentuate a particular activity.
  • the aim of gene therapy is to restore a deficient biological function in the tissues of a patient by introducing therapeutic genes using appropriate viral vectors.
  • reactors whose capacities vary between 1 and 5,000 liters.
  • known reactors include a glass or stainless steel tank, glass being used more for small volumes, and stainless steel for larger volumes. They also include a propeller mounted at the bottom of the tank to agitate the culture medium and keep the cells continuously in suspension.
  • the oxygenation of the culture medium in these known reactors is preferably done with air, or else with pure oxygen, which is more difficult to regulate and which presents the risk of oxidizing the culture medium. Oxygenation can also be carried out with air enriched with 30% oxygen.
  • these reactors must be washed, decontaminated and rinsed. They are sterilized before each new culture, either in an autoclave for the reactors of small volumes, or by an injection of water vapor for the reactors of larger volumes.
  • the invention provides a new reactor for carrying out cell or microorganism culture which is simple, easy to use, the manufacturing cost of which is relatively low and which is disposable. .
  • the invention proposes a disposable reactor which comprises an external envelope and at least one internal envelope made of plastic material, placed one inside the other so that it is defined on the one hand inside said internal envelope an internal compartment, and on the other hand between the internal and external envelopes at least one external compartment, said compartments being intended to contain a liquid medium, said envelopes being closed in a sealed manner with respect to the environment exterior and communicating with each other, and which is provided with means for supplying pressurized gas into said internal compartment as well as means for discharging said gas from said external compartment in order to agitate the liquid medium by circulating it between said compartments.
  • the liquid medium is advantageously a culture medium.
  • this single-use reactor makes it possible to dispense the user from any washing and maintenance operation, which represents a very significant saving of time and money.
  • each internal envelope has an opening in its bottom and at least two lateral openings capable of establishing communication between the internal and external compartments, the opening provided in the bottom of said internal envelope having a section much greater than that of said lateral openings.
  • the diameter of the side openings is determined so that said openings can allow the culture medium to pass at a rate sufficient to break the medium ascent flow between the two envelopes, during the agitation of said medium.
  • the diameter of the bottom opening is determined so that the opening is large enough for the flow of liquid to pass mainly through it and for the particles of the culture medium to be completely resuspended.
  • each internal envelope comprises a strip of perforations extending substantially transversely to the longitudinal direction of said envelope, said perforations promoting the transfer of gas from one compartment to another,
  • the gas inlet means comprise a tube made of plastic material, connected in leaktight manner to said internal envelope so that one of its ends opens into the internal compartment, the other end opening out of said reactor,
  • the gas inlet and outlet means comprise plastic pipes connected in leaktight manner respectively to said internal and external envelopes so that one of their ends opens into one of said internal and external compartments, the other end opening out to outside the reactor,
  • each gas inlet and outlet is provided with an absolute filter so as to avoid possible contamination by contaminating agents conveyed by said gas of the liquid medium contained in said reactor casings
  • the external envelope of the reactor comprises at least laterally a nozzle for the introduction of the culture medium into said compartments
  • said internal and external envelopes are made of flexible material, preferably in flexible polyvinyl chloride film, or in polyurethane film, and - the reactor comprises a sampling bag made of flexible plastic material, tightly connected to said external envelope so that it communicates with the external compartment so that during the stirring of the liquid medium, part of it pours into said sampling bag.
  • FIG. 1 represents a front view of a preferred embodiment of the reactor according to the invention.
  • FIG. 1 is a table of values of volumes of the reactor according to the invention.
  • Figure 1 there is shown a disposable reactor 100, for the production of cell cultures or microorganisms.
  • this reactor can be used for the suspension or solution of solid particles in a liquid medium.
  • This reactor 100 comprises an external envelope 101 and an internal envelope 102 made of flexible plastic material and placed one inside the other, so that it is defined on the one hand inside said internal envelope 102 a compartment internal, and on the other hand between the internal 102 and external envelopes
  • the inner 102 and outer 101 envelopes constitute flexible pockets inserted one inside the other.
  • the reactor 100 here has a useful volume of approximately 20 liters, which represents an outer casing 101 of 360 mm in width, and an inner casing 102 of 260 mm in width.
  • the two external and internal envelopes 101, 102 are positioned relative to one another so as to be concentric with respect to a longitudinal axis X.
  • reactors of the same type with larger volumes ranging at least up to 400-500 liters.
  • Said envelopes 101, 102 are preferably made of flexible polyvinyl chloride film which is weldable at high frequency, inexpensive and which has good mechanical strength.
  • the external and internal envelopes are made of polyurethane which is resistant to heat and has great mechanical resistance.
  • the internal envelopes 102 and external envelopes 101 are closed in a sealed manner vis-à-vis the external environment and communicate with each other.
  • the envelopes 101, 102 are closed at their upper edges 101 a, 102 a, preferably by high-frequency welding so that the welding binds them to each other.
  • the internal envelope 102 has an opening 104 in its bottom and at least two lateral openings 105 capable of establishing communication between the internal and external compartments, the opening 104 provided in the bottom of said internal envelope having a section much greater than that side openings.
  • the opening 104 provided in the bottom of the internal envelope 102 here has a flat width of 60 mm. This width has been judiciously determined so that the opening 104 is large enough for the flow of the liquid culture medium to pass mainly through this opening, and for the particles decanted in the culture medium to be
  • the diameter of the lateral openings 105 of the internal envelope 102 has been determined so that the latter can allow a sufficient flow of liquid to pass so as to break the upflow of the liquid medium between the two envelopes, and to avoid that the flexible internal envelope 102 folds during the ascent of said liquid medium in the internal compartment, which makes it possible to obtain good homogenization of said culture medium.
  • Stirring of the liquid medium is carried out in the reactor 100 using means for supplying a pressurized gas into said internal compartment, as well as means for discharging said gas from said external compartment so as to make circulating the culture medium between said compartments, via said openings 104, 105.
  • pressurized gas is understood here to mean a gas under slight overpressure relative to atmospheric pressure (a few mbar is sufficient).
  • the gas inlet and outlet means comprise pipes 103, 103 'connected in a sealed manner respectively to said internal envelopes 102 and external 101, so that one of their ends opens into one of said compartments internal and external, and the other end opens to the outside of the reactor.
  • Tubing 103 is intended to be connected to a pressurized gas distributor (not shown), preferably pressurized air.
  • a pressurized gas distributor not shown
  • the stirring of the reactor medium according to the invention is based on the mechanics of the fluids so as to make the culture medium perfectly homogeneous.
  • the pressure exerted in the internal compartment of the reactor causes an increase in the culture medium in the external compartment defined between the two envelopes, the supernatant decanted materials being therefore immediately resuspended.
  • the pressure is released, the level of the liquid medium returns to its initial state in the internal compartment, which also induces agitation of the medium.
  • the sealed connection of the plastic pipes 103, 103 'to said envelopes 102, 101 is carried out during the welding of the two envelopes to each other.
  • the reactor 100 also includes gas inlet means, here pure oxygen in the internal compartment for the oxygenation of the culture medium.
  • the arrival of pressurized gas in the internal compartment takes place simultaneously with the arrival of pure oxygen through the same pipes 103.
  • the internal casing 102 of the reactor comprises a strip of perforations 106 extending substantially transversely to the longitudinal direction X of the envelope 102, said perforations 106 promoting the transfer of pure oxygen from one compartment to another.
  • the density of the perforations is determined as a function of the oxygenation rate provided for the culture medium contained in said envelopes.
  • the thermoplastic material used to make the internal and external envelopes of the reactor is permeable to gas, and in particular to oxygen so as to increase the surface area for exchange between the culture medium and the atmosphere and therefore optimize the oxygenation of the medium.
  • the outer casing 101 laterally has a nozzle, here a sealed stopper 107 for introducing and extracting the culture medium. This nozzle 107 is protected by a suitable tamper-evident adhesive tab and can be opened by perforating the outer envelope in a perfectly sterile manner.
  • the reactor also comprises at least one plastic pipe 108 connected in leaktight manner to said external casing (in the same way as the other pipes) and which leads to a end at the bottom of the internal compartment, and at another end outside the reactor for the introduction of various measurement probes.
  • a pH probe or an oxygen probe can be introduced to check whether the oxygen transfer is sufficient during the cultivation of the medium contained in the reactor compartments.
  • This duct is made of thermoplastic material and is welded to the internal and external envelopes in a perfectly sealed manner, preferably by high frequency welding.
  • the temperature regulation in the reactor 100 is advantageously carried out using a Vortex tube connected in leaktight manner to the external envelope and which opens at one end to the bottom of the external compartment at the other end to the outside the reactor.
  • the Vortex tube converts an ordinary compressed air supply into two air streams: one hot and the other cold, at a pressure slightly above atmospheric pressure.
  • a throttle valve on the hot outlet of the tube (not shown), allows to regulate, on a continuous range, the flows and the temperatures.
  • This heating or cooling system is regulated by a temperature probe (not shown), inserted in the conduit 108.
  • the reactor 100 may comprise a sampling bag (not shown) made of flexible thermoplastic material and connected by welding in leaktight manner to said external envelope so that it communicates with the external compartment. Therefore, during the stirring of the liquid medium, part of it pours into said sampling bag and the taking of samples can be carried out at any time during the cultivation of the medium, using forceps which heat seal and cut a pocket of samples from the sampling pocket to recover a determined quantity of samples from the liquid medium. This allows a sample to be taken in a chain.
  • a sampling bag made of flexible thermoplastic material and connected by welding in leaktight manner to said external envelope so that it communicates with the external compartment. Therefore, during the stirring of the liquid medium, part of it pours into said sampling bag and the taking of samples can be carried out at any time during the cultivation of the medium, using forceps which heat seal and cut a pocket of samples from the sampling pocket to recover a determined quantity of samples from the liquid medium. This allows a sample to be taken in a chain.
  • this reactor does not include such a sampling bag and that the medium is recovered after culture by opening the envelopes.
  • the reactor is drained using a pump (not shown) provided with an upstream filter, which can be connected to the pipe 103 ′ shown in FIG. 1.
  • This pump is associated with a plunger rod (not shown) which allows the medium to be taken from the bottom of the reactor 100.
  • the minimum height of the internal envelope 102 has been fixed at 260 mm and the maximum height of the liquid medium in said envelopes is fixed here at 900 mm.
  • the difference between the two widths of the two envelopes 101, 102 has been determined by tests so that the internal envelope is sufficiently wide and allows a large exchange surface between the liquid medium and the air or oxygen.
  • the volume of the external compartment that is to say the space provided between the two envelopes, must be large enough to allow good evacuation of the liquid medium from the internal envelope and make the culture medium perfectly homogeneous.
  • the range of volumes for this type of reactor 100 is between 11 and 20 liters, knowing that the homogenization of the medium contained in the reactor is complete even at 20 liters.
  • the different volumes appear in Table 1 shown in Figure 2.
  • the reactor 100 is advantageously delivered ready for use, perfectly sterile and optionally equipped with all the probes necessary for its use. It can be pre-filled with the culture medium.
  • a rigid retention tank can be provided, in which said flexible external and internal envelopes are suspended using conventional suspension means. This retention tank is then perfectly sealed and provides security in the event of inadvertent drilling of the external envelope.
  • the reactor according to the invention comprises a number greater than 2 envelopes nested one inside the other, so as to define an internal compartment at the center of the reactor and a plurality of concentric external compartments surrounding said internal compartment, all of the compartments communicating with each other to establish a circulation of the culture medium between said compartments.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un réacteur (100) jetable pour la réalisation de cultures de cellules ou de micro-organismes ou pour la mise en solution ou en suspension de particules solides dans un milieu liquide, qui comprend une enveloppe externe (101) et au moins une enveloppe interne (102) réalisées en matière plastique, placées l'une dans l'autre, lesdites enveloppes étant fermées de manière étanche vis-à-vis de l'environnement extérieur et communicant entre elles, et qui est pourvu de moyens d'arrivée d'un gaz sous pression dans lesdites enveloppes ainsi que de moyens d'évacuation dudit gaz vers l'extérieur pour agiter le milieu liquide contenu dans lesdites enveloppes en le faisant circuler d'une enveloppe à l'autre.

Description

« Réacteur pour la réalisation de cultures cellulaires ou de micro-organismes ou pour la mise en solution ou en suspension de poudre dans un milieu liquide »
La présente invention concerne un réacteur pour la réalisation de cultures de cellules ou de micro-organismes, ou de mise en solution ou en suspension de poudre dans un milieu liquide.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la biotechnologie, et plus particulièrement dans le domaine de l'industrie pharmaceutique où les cultures de cellules, ainsi que les cultures de micro-organismes sont utilisées régulièrement comme moyens de production de molécules thérapeutiques.
L'invention trouve également une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la pharmacie pour la fabrication de médicaments ou encore dans les domaines de l'agro-alimentaire et de la cosmétique. Les cultures de micro-organismes telles que les bactéries, champignons et levures sont habituellement réalisées dans des bio-réacteurs de gros volumes autorisant une production industrielle de masse.
Les cultures de cellules végétales sont réalisées plutôt dans des appareils de petits volumes et restent encore actuellement au stade de développement car le coût de production entrave leur extension.
Les cultures de cellules animales et humaines constituent actuellement un des enjeux majeurs de l'industrie pharmaceutique, car elles permettent de mettre en œuvre des nouvelles approches thérapeutiques, telles que la thérapie génique.
En effet, ces cultures cellulaires sont utilisées, soit comme une essence même du médicament dans le cadre de la thérapie cellulaire, soit comme un moyen de production des vecteurs viraux utilisés en thérapie génique.
La thérapie cellulaire consiste à prélever certaines populations cellulaires d'un patient afin de les cultiver et de les réinjecter de manière à rétablir ou à accentuer une activité particulière. La thérapie génique a quant à elle comme objectif de restaurer dans les tissus d'un patient une fonction biologique déficiente par l'introduction de gènes thérapeutiques à l'aide de vecteurs viraux appropriés.
Actuellement, les cultures de cellules et de micro-organismes sont réalisées dans des réacteurs dont les contenances varient entre 1 et 5 000 litres. Les réacteurs actuellement connus comprennent une cuve en verre ou en inox, le verre étant utilisé plutôt pour les petits volumes, et l'inox pour les plus gros volumes. Ils comprennent également une hélice montée au fond de la cuve pour agiter le milieu de culture et maintenir en suspension en continu les cellules. L'oxygénation du milieu de culture dans ces réacteurs connus se fait préférentiellement avec de l'air, ou bien avec de l'oxygène pur, qui est plus difficile à réguler et qui présente le risque d'oxyder le milieu de culture. L'oxygénation peut également être réalisée avec de l'air enrichi à 30% en oxygène. Après chaque culture de cellule ou de micro-organisme, ces réacteurs doivent être lavés, décontaminés et rincés. Ils sont stérilisés avant chaque nouvelle culture, soit dans un autoclave pour les réacteurs de petits volumes, ou par une injection de vapeur d'eau pour les réacteurs de plus gros volumes.
Les opérations de lavage, de maintenance et de stérilisation de ces réacteurs sont des étapes longues mais essentielles dans leur fonctionnement.
En termes de coût, de temps et de moyens humains, elles peuvent représenter jusqu'à 30% de l'exploitation du réacteur, ce qui est très élevé.
Par rapport à l'état de la technique précité, l'invention propose un nouveau réacteur pour la réalisation de culture de cellules ou de micro-organismes qui est simple, facile à utiliser, dont le coût de fabrication est relativement faible et qui est jetable.
Plus particulièrement, l'invention propose un réacteur jetable qui comprend une enveloppe externe et au moins une enveloppe interne réalisée en matière plastique, placées l'une dans l'autre de sorte qu'il est défini d'une part à l'intérieur de ladite enveloppe interne un compartiment interne, et d'autre part entre les enveloppes interne et externe au moins un compartiment externe, lesdits compartiments étant destinés à contenir un milieu liquide, lesdites enveloppes étant fermées de manière étanche vis-à-vis de l'environnement extérieur et communicant entre elles, et qui est pourvu de moyens d'arrivée de gaz sous pression dans ledit compartiment interne ainsi que de moyens d'évacuation dudit gaz à partir dudit compartiment externe pour agiter le milieu liquide en le faisant circuler entre lesdits compartiments.
Le milieu liquide est avantageusement un milieu de culture.
Ainsi selon l'invention, ce réacteur à usage unique, permet de dispenser l'utilisateur de toute opération de lavage et de maintenance, ce qui représente un gain de temps et d'argent très important.
Selon une caractéristique avantageuse du réacteur selon l'invention, chaque enveloppe interne comporte une ouverture dans son fond et au moins deux ouvertures latérales aptes à établir la communication entre les compartiments internes et externes, l'ouverture prévue dans le fond de ladite enveloppe interne présentant une section très supérieure à celles desdites ouvertures latérales. Le diamètre des ouvertures latérales est déterminé de façon à ce que lesdites ouvertures puissent laisser passer le milieu de culture à un débit suffisant pour casser le flux de remontée du milieu entre les deux enveloppes, lors de l'agitation dudit milieu.
Le diamètre de l'ouverture du fond est déterminé de façon à ce que l'ouverture soit suffisamment grande pour que le flux de liquide passe principalement au travers de celle-ci et que les particules du milieu de culture soient totalement remises en suspension. Selon d'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du réacteur selon l'invention :
- il comprend des moyens d'arrivée de gaz dans le compartiment interne. Le gaz est avantageusement de l'oxygène pur pour l'oxygénation du milieu de culture, ou de l'azote pour éviter l'oxydation du milieu, - chaque enveloppe interne comporte une bande de perforations s'étendant sensiblement transversalement à la direction longitudinale de ladite enveloppe, lesdites perforations favorisant le transfert du gaz d'un compartiment à l'autre,
- les moyens d'arrivée du gaz comprennent une tubulure en matière plastique, raccordée de manière étanche à ladite enveloppe interne de sorte qu'une de ses extrémités débouche dans le compartiment interne, l'autre extrémité débouchant à l'extérieur dudit réacteur,
- les moyens d'arrivée et de sortie de gaz comprennent des tubulures en matière plastique raccordées de manière étanche respectivement auxdites enveloppes interne et externe de sorte qu'une de leurs extrémités débouche dans un desdits compartiments interne et externe, l'autre extrémité débouchant à l'extérieur du réacteur,
- chaque arrivée et sortie de gaz est pourvue d'un filtre absolu de façon à éviter une éventuelle contamination par des agents contaminants véhiculés par ledit gaz du milieu liquide contenu dans lesdites enveloppes du réacteur, - l'enveloppe externe du réacteur comporte latéralement au moins un piquage pour l'introduction du milieu de culture dans lesdits compartiments,
- lesdites enveloppes interne et externe sont réalisées en matière souple, préférentiellement en film de Polychlorure de vinyle souple, ou en film de Polyuréthanne, et - le réacteur comporte une poche de prélèvement réalisée en matière plastique souple, raccordée de manière étanche à ladite enveloppe externe de manière qu'elle communique avec le compartiment externe afin que lors de l'agitation du milieu liquide, une partie de celui-ci se déverse dans ladite poche de prélèvement.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera mieux comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
- la figure 1 représente une vue de face d'un mode de réalisation préférentiel du réacteur selon l'invention, et
- la figure 2 est un tableau de valeurs de volumes du réacteur selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté un réacteur 100 jetable, pour la réalisation de cultures cellulaires ou de micro-organismes.
Bien entendu, on peut prévoir que ce réacteur soit utilisée pour la mise en suspension ou en solution de particules solides dans un milieu liquide.
Ce réacteur 100 comporte une enveloppe externe 101 et une enveloppe interne 102 réalisées en matière plastique souple et placées l'une dans l'autre, de sorte qu'il est défini d'une part à l'intérieur de ladite enveloppe inteme 102 un compartiment interne, et d'autre part entre les enveloppes interne 102 et externe
101 un compartiment externe.
Les enveloppes interne 102 et externe 101 constituent des poches souples insérées l'une dans l'autre.
Le réacteur 100 comporte ici un volume utile d'environ 20 litres, ce qui représente une enveloppe externe 101 de 360 mm de laize, et une enveloppe interne 102 de 260 mm de laize environ.
Les deux enveloppes externe et interne 101,102 sont positionnées l'une par rapport à l'autre de manière à être concentriques par rapport à un axe longitudinal X.
Bien entendu, on pourra prévoir des réacteurs du même type présentant de plus gros volume allant au moins jusqu'à 400-500 litres.
Lesdites enveloppes 101 ,102 sont préférentiellement réalisées en film de Polychlorure de vinyle souple qui est soudable à haute fréquence, peu coûteux et qui présente une bonne tenue mécanique.
On peut également prévoir que les enveloppes externe et interne soient réalisées en Polyuréthanne qui résiste bien à la chaleur et présente une grande résistance mécanique. Les enveloppes inteme 102 et externe 101 sont fermées de manière étanche vis-à-vis de l'environnement extérieur et communique entre elles. La fermeture des enveloppes 101,102 est réalisée au niveau de leurs bords supérieurs 101 a, 102a préférentiellement par soudure à haute fréquence de telle sorte que la soudure les lie l'une à l'autre.
L'enveloppe interne 102 comporte une ouverture 104 dans son fond et au moins deux ouvertures latérales 105 aptes à établir la communication entre les compartiments interne et externe, l'ouverture 104 prévue dans le fond de ladite enveloppe interne présentant une section très supérieure à celle des ouvertures latérales.
Plus particulièrement, l'ouverture 104 prévue dans le fond de l'enveloppe interne 102 présente ici une largeur à plat de 60 mm. Cette largeur a été judicieusement déterminée de façon à ce que l'ouverture 104 soit suffisamment grande pour que le flux du milieu de culture liquide passe principalement au travers de cette ouverture, et que les particules décantées dans le milieu de culture soient
- totalement remises en suspension. Le diamètre des ouvertures latérales 105 de l'enveloppe interne 102 a été déterminé de façon à ce que ces dernières puissent laisser passer un débit suffisant de liquide de manière à casser le flux de remontée du milieu liquide entre les deux enveloppes, et à éviter que l'enveloppe interne 102 souple se plie lors de la remontée dudit milieu liquide dans le compartiment interne, ce qui permet d'obtenir une bonne homogénéisation dudit milieu de culture.
L'agitation du milieu liquide est réalisée dans le réacteur 100 à l'aide de moyens d'arrivée d'un gaz sous pression dans ledit compartiment interne, ainsi que de moyens d'évacuation dudit gaz à partir dudit compartiment externe de façon à faire circuler le milieu de culture entre lesdits compartiments, via lesdites ouvertures 104,105.
On entend ici par gaz sous pression, un gaz en légère surpression par rapport à la pression atmosphérique (quelques mbars suffisent).
Selon l'exemple représenté, les moyens d'arrivée et de sortie de gaz comprennent des tubulures 103,103' raccordées de manière étanche respectivement aux dites enveloppes inteme 102 et externe 101, de sorte qu'une de leur extrémité débouche dans l'un desdits compartiments interne et externe, et l'autre extrémité débouche à l'extérieur du réacteur.
Les tubulures 103 sont destinées à être raccordées à un distributeur de gaz sous pression (non représenté), préférentiellement de l'air sous pression. Ainsi, l'agitation du milieu du réacteur selon l'invention est basée sur la mécanique des fluides de façon à rendre le milieu de culture parfaitement homogène. La pression exercée dans le compartiment interne du réacteur provoque une montée du milieu de culture dans le compartiment externe défini entre les deux enveloppes, les matières décantées surnageantes étant donc immédiatement remises en suspension. Lorsque la pression est relâchée, le niveau du milieu liquide revient à son état initial dans le compartiment interne, ce qui induit également une agitation du milieu.
Le raccordement étanche des tubulures 103,103' en matière plastique auxdites enveloppes 102,101 s'effectue lors du soudage des deux enveloppes entre elles. Le réacteur 100 comprend également des moyens d'arrivée de gaz, ici d'oxygène pur dans le compartiment interne pour l'oxygénation du milieu de culture.
Ces moyens d'arrivée d'oxygène pur peuvent comprendre une tubulure en matière plastique, indépendante des tubulures 103,103', raccordée de manière étanche à l'enveloppe interne du réacteur, de sorte qu'une de ses extrémités débouche dans le compartiment interne, l'autre extrémité débouchant à l'extérieur du réacteur pour son raccordement à un distributeur d'oxygène pur.
Selon le mode de réalisation représenté, l'arrivée du gaz sous pression dans le compartiment inteme s'effectue simultanément à l'arrivée de l'oxygène pur par les mêmes tubulures 103. Avantageusement, l'enveloppe interne 102 du réacteur comporte une bande de perforations 106 s'étendant sensiblement transversalement à la direction longitudinal X de l'enveloppe 102, lesdites perforations 106 favorisant le transfert de l'oxygène pur d'un compartiment à l'autre.
La densité des perforations est déterminée en fonction du taux d'oxygénation prévu pour le milieu de culture contenu dans lesdites enveloppes. En outre, la matière thermoplastique utilisée pour réaliser les enveloppes interne et externe du réacteur est perméable au gaz, et notamment à l'oxygène de manière à augmenter la surface d'échange entre le milieu de culture et l'ambiance et donc optimiser l'oxygénation du milieu. L'enveloppe externe 101 comporte latéralement un piquage, ici un bouchon étanche 107 permettant d'introduire et d'extraire le milieu de culture. Ce piquage 107 est protégé par un onglet adhésif adapté inviolable et peut être ouvert par perforation de l'enveloppe externe de façon parfaitement stérile.
Comme le montre la figure 1 , le réacteur comporte en outre au moins un conduit en matière plastique 108 raccordé de manière étanche à ladite enveloppe externe (de la même manière que les autres tubulures) et qui débouche à une extrémité au fond du compartiment inteme, et à une autre extrémité à l'extérieur du réacteur pour l'introduction de diverses sondes de mesure.
En particulier, on pourra introduire une sonde pH ou encore une sonde à oxygène pour contrôler si le transfert en oxygène est suffisant lors de la mise en culture du milieu contenu dans les compartiments du réacteur. Ce conduit est en matière thermoplastique et est soudé aux enveloppes interne et externe de façon parfaitement étanche, préférentiellement par soudure à haute fréquence.
La régulation de la température dans le réacteur 100 s'effectue avantageusement à l'aide d'un tube Vortex raccordé de manière étanche à l'enveloppe externe et qui débouche à une extrémité au fond du compartiment externe à l'autre extrémité à l'extérieur du réacteur. Le tube Vortex convertit une alimentation d'air comprimé ordinaire en deux courants d'air : l'un chaud et l'autre froid, à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Une valve d'étranglement sur la sortie chaude du tube (non représentée), permet de régler, sur une plage continue, les débits et les températures. Ce système de chauffage ou de refroidissement est régulé par une sonde de température (non représentée), glissée dans le conduit 108.
Avantageusement, le réacteur 100 peut comporter une poche de prélèvement (non représentée) réalisée en matière thermoplastique souple et raccordée par soudure de manière étanche à ladite enveloppe externe de manière qu'elle communique avec le compartiment externe. De ce fait, lors de l'agitation du milieu liquide, une partie de celui-ci se déverse dans ladite poche de prélèvement et la prise d'échantillons peut être réalisée à n'importe quel moment lors de la mise en culture du milieu, à l'aide d'une pince qui thermosoude et découpe une poche d'échantillons à partir de la poche de prélèvement pour récupérer une quantité déterminée d'échantillons du milieu liquide. Cela permet d'effectuer un prélèvement en chapelet.
On peut toutefois prévoir que ce réacteur ne comporte pas une telle poche de prélèvement et que l'on récupère le milieu après culture par ouvertures des enveloppes.
La vidange du réacteur s'effectue à l'aide d'une pompe (non représentée) pourvue d'un filtre en amont, qui peut être raccordée à la tubulure 103' représentée sur la figure 1. Cette pompe est associée à une canne plongeante (non représentée) qui permet de prélever le milieu par le fond du réacteur 100. Selon l'exemple représenté, la hauteur minimale de l'enveloppe interne 102 a été fixée à 260 mm et la hauteur maximale du milieu liquide dans lesdites enveloppes est fixée ici à 900 mm.
La différence entre les deux laizes des deux enveloppes 101,102 a été déterminée par des essais de façon à ce que l'enveloppe interne soit suffisamment large et permette une grande surface d'échange entre le milieu liquide et l'air ou l'oxygène.
Le volume du compartiment externe, c'est à dire l'espace prévu entre les deux enveloppes, doit être suffisamment grand pour permettre une bonne évacuation du milieu liquide de l'enveloppe interne et rendre le milieu de culture parfaitement homogène.
La gamme de volumes pour ce type le réacteur 100 est comprise entre 11 et 20 litres sachant que l'homogénéisation du milieu contenu dans le réacteur est totale même à 20 litres. Les différents volumes apparaissent sur le tableau 1 représenté sur la figure 2.
Le réacteur 100 est avantageusement livré prêt à l'emploi, parfaitement stérile et équipé éventuellement de l'ensemble des sondes nécessaires à son utilisation. Il peut être prérempli avec le milieu de culture.
En outre, il peut être prévu un bac de rétention rigide, dans lequel sont suspendues à l'aide de moyens de suspension usuels lesdites enveloppes externe et interne souples. Ce bac de rétention est alors parfaitement étanche et assure une sécurité en cas de perçage malencontreux de l'enveloppe externe.
La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.
En particulier, il pourra être prévu que les enveloppes interne et externe soient réalisées en matière plastique rigide.
On pourra également prévoir que le réacteur selon l'invention comprenne un nombre supérieur à 2 enveloppes imbriquées l'une dans l'autre, de manière à définir un compartiment interne au centre du réacteur et une pluralité de compartiments externes concentriques entourant ledit compartiment interne, l'ensemble des compartiments communiquant entre eux pour établir une circulation du milieu de culture entre lesdits compartiments.

Claims

REVENDICATIONS
1. Réacteur (100) jetable pour la réalisation de cultures de cellules ou de micro-organismes ou pour la mise en solution ou en suspension de poudre dans un milieu liquide, qui comprend une enveloppe externe (101) et au moins une enveloppe interne (102) réalisées en matière plastique, placées l'une dans l'autre de sorte qu'il est défini d'une part à l'intérieur de ladite enveloppe interne un compartiment interne et d'autre part entre les enveloppes interne et externe au moins un compartiment externe, les compartiments étant destinés à contenir un milieu liquide, lesdites enveloppes étant fermées de manière étanche vis-à-vis de l'environnement extérieur et communicant entre elles, et qui est pourvu de moyens d'arrivée d'un gaz sous pression dans ledit compartiment interne ainsi que de moyens d'évacuation dudit gaz à partir dudit compartiment externe pour agiter le milieu liquide en le faisant circuler entre lesdits compartiments.
2. Réacteur (100) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque enveloppe interne comporte une ouverture (104) dans son fond et au moins deux ouvertures latérales (105) aptes à établir la communication entre les compartiments interne et externe, l'ouverture prévue dans le fond de ladite enveloppe interne présentant une section très supérieure à celle desdites ouvertures latérales.
3. Réacteur (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'arrivée de gaz tel que de l'oxygène pur ou de l'azote dans le compartiment inteme.
4. Réacteur (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque enveloppe interne comporte une bande de perforations (106) s'étendant sensiblement transversalement à la direction longitudinale de ladite enveloppe, lesdites perforations favorisant le transfert du gaz d'un compartiment à l'autre.
5. Réacteur (100) selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'arrivée de gaz comprennent une tubulure en matière plastique raccordée de manière étanche à ladite enveloppe interne de sorte qu'une de ses extrémités débouche dans le compartiment interne, l'autre extrémité débouchant à l'extérieur dudit réacteur.
6. Réacteur (100) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens d'arrivée et de sortie de gaz comprennent des tubulures (103,103') en matière plastique raccordées de manière étanche respectivement auxdites enveloppes interne et externe de sorte qu'une de leurs extrémités débouche dans un desdits compartiments interne et externe, l'autre extrémité débouchant à l'extérieur dudit réacteur. 10
7. Réacteur (100) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'arrivée de gaz sous pression et d'oxygène pur dans ledit compartiment interne s'effectue par la même tubulure (103).
8. Réacteur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un conduit (108) en matière plastique raccordé de manière étanche à ladite enveloppe externe et qui débouche à une extrémité au fond du compartiment exteme et à l'autre extrémité à l'extérieur du réacteur pour l'introduction d'une sonde de mesure.
9. Réacteur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un tube Vortex raccordé de manière étanche à ladite enveloppe externe et qui débouche à une extrémité au fond du compartiment externe et à l'autre extrémité à l'extérieur du réacteur pour la régulation de la température du milieu liquide.
10. Réacteur (100) selon la revendication 5 à 9, caractérisé en ce que chaque arrivée et sortie de gaz est pourvue d'un filtre absolu.
11. Réacteur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite enveloppe externe comporte latéralement un piquage (107) pour l'introduction du milieu de culture dans lesdits compartiments.
12. Réacteur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites enveloppes externe et interne sont réalisées en matière souple.
13. Réacteur (100) selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdites enveloppes sont réalisées en film de Polychlorure de vinyle souple.
14. Réacteur (100) selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdites enveloppes sont réalisées en film de Polyuréthanne.
15. Réacteur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une poche de prélèvement réalisée en matière plastique souple et raccordée de manière étanche à ladite enveloppe exteme de manière qu'elle communique avec le compartiment externe afin que lors de l'agitation du milieu liquide une partie de celui-ci se déverse dans ladite poche de prélèvement.
16. Réacteur (100) selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que les enveloppes interne et externe (102,101) sont suspendues dans un bac de rétention rigide.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4398125B2 (ja) 2001-12-05 2010-01-13 高木産業株式会社 細胞・組織培養装置
DE10260690B4 (de) * 2002-12-23 2006-10-12 Technische Universität München Abdeckung für eine Vorrichtung, damit abgedeckte Vorrichtung und Verfahren zur parallelen, automatisierten Kultivierung von Zellen unter technischen Bedingungen
JP2007522801A (ja) 2004-01-07 2007-08-16 リーブテック，インコーポレイテッド 一体のスパージャーとセンサー受け器を有する混合用袋
ES2306010T3 (es) * 2004-06-02 2008-11-01 Millipore Corporation Biorreactor desechable.
WO2005118771A2 (fr) 2004-06-04 2005-12-15 Xcellerex, Inc. Systemes de bioreacteurs jetables et procedes associes
US8603805B2 (en) 2005-04-22 2013-12-10 Hyclone Laboratories, Inc. Gas spargers and related container systems
US9109193B2 (en) * 2007-07-30 2015-08-18 Ge Healthcare Bio-Sciences Corp. Continuous perfusion bioreactor system
US9376655B2 (en) 2011-09-29 2016-06-28 Life Technologies Corporation Filter systems for separating microcarriers from cell culture solutions
CN106635740B (zh) 2011-09-30 2019-03-15 生命科技股份有限公司 具有膜喷洒器的容器
US9339026B2 (en) 2012-06-14 2016-05-17 Therapeutic Proteins International, LLC Pneumatically agitated and aerated single-use bioreactor
US9079690B1 (en) 2014-06-26 2015-07-14 Advanced Scientifics, Inc. Freezer bag, storage system, and method of freezing
WO2018102566A1 (fr) 2016-12-01 2018-06-07 Life Technologies Corporation Ensembles sacs filtrants de microporteurs et leurs procédés d'utilisation

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3328712C2 (de) * 1983-08-09 1986-04-17 Herbert Dr.-Ing. 8047 Karlsfeld Märkl Folienfermenter
GB2202549A (en) * 1987-03-20 1988-09-28 Philip John Whitney Foldable fermenter
IL86442A (en) * 1988-05-19 1992-02-16 Plant Biotec Ltd Air lift fermenter formed from flexible plastic sheets
US5350080A (en) * 1993-02-10 1994-09-27 Hyclone Laboratories Multi-access port for use in a cell culture media system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0125394A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
ZA200202454B (en) 2003-04-30
CA2388882A1 (fr) 2001-04-12
WO2001025394A1 (fr) 2001-04-12
BR0014554A (pt) 2002-06-04
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