背景技术

氧气对生物有机体来说是十分重要的营养物质。对于细胞来说，许多种类的细胞生存都依赖其生存环境持续不断地提供氧气。对于动物组织器官来看，血液中缺乏氧气，甚至短期的缺氧，都可能导致非常灾难性的后果，例如大脑损伤，肺衰竭甚至是死亡。因此，对动物细胞培养来说，非常必要创造一个富氧的环境；并且对于治疗相关疾病来说，提供一个富氧的血液也是十分必要的。

发明概述

本申请涉及到细胞培养和血液溶氧的方法和系统。

本发明总体上是发明了一种细胞培养器，包括拥有特殊内壁的能够旋转的容器，该容器定义为培养室，培养室壁上有进液口能够使细胞培养室和外部液体交换。在某些情况下，细胞培养室壁表面有一个进口能促进容器气体接触。连接到培养室的制动器可以使容器围绕中心轴转动，以提高培养室中液体的溶解氧。

为了具体化这一方面，还包括下面一个或多个特征。

这个容器还有个出液口，能使液体在培养室和传感器之间传递信息。这个传感器是用来测量培养室中液体的环境，比如，可以测定培养室中液体的溶氧和pH水平。

该仪器使用了一个控制系统，它可以接收来自传感器的信号，根据此信号来决定转动的速度。

外部流动来源包括液体来源和气体来源。在系统中提供了一个阀门，可以选择性地将液体源和气体源和转动的容器进口连接。液体源包括培养液，气体包括一种或几种气体：空气、氧气、二氧化碳、及氮气。

该仪器使用了一个罐体来连接容器和驱动器。一个可以移动的平台连接罐体来使容器沿第二个轴转动。

容器内壁的表面是经过显微结构或纳米结构鉴定过的。

在至少部分封闭的环境中，如孵育器，可以控制温度或控制气体组成的环境中，容器能够处于健康的状态。

本发明另一个方面的特点在于其使培养液充氧的方法，如使用上面所介绍的细胞培养设备来实现。该方法包括把培养液引入至少部分含有气体的培养室，在其中培养室被定义为一个有壁的容器，并且内壁表面可以促使气体与内壁更多的接触。这种方法也包括容器的转动来产生一个培养液与容器内壁相对的运动，而提高培养液中的溶氧水平。

这个方法的具体表现包括以下一个或多个特征。

在转动的容器中，能够产生出微小的含有氧气分子的气泡。

这个方法同时也包括检测培养液的流动情况，根据检测的流动情况控制转速。

流体的情况包括以下一个或多个：pH水平、溶氧水平、二氧化碳水平和温度。

该发明的第三个特征是培养系统，它拥有一个可以使培养液增加更多溶氧的传氧设备。传氧设备包括一个容器，它带有一个进口可以接收培养液使其氧化，和一个出液口能输出富氧的培养液，一个内表面可以促使气体和内表面更多的接触；一个和容器连接的驱动器可以使容器转动来增加培养液中溶氧水平。培养设备还可以从传氧设备中获得溶过氧的培养液。培养设备包括一个可以接收生物材料进入培养设备内部的通道；和一个在培养设备内部进行液体交换的进口，它可以传输溶过氧的培养液更多的与生物材料接触。

具体表现包括以下一个或多个方面的特征。

培养设备所涉及到的生物材料包括细胞和组织。

培养设备包括灌注柱，这是一种适合细胞培养的具有生物相容性的基质。生物相容性基质包括，比如微载体和酯片载体。其中一些基质是包括聚合纤维的材料，它可以是纺织的也可以是无纺的。

灌注柱中培养液的流速控制是基于灌注柱子的高度的。培养液进入灌注柱的速度控制是与其流出灌注柱的速度相等。并且，灌注柱是安装在一个可以调节的支架上来调节灌注柱的高度。

系统还包括一个泵，它是用来推动富氧的培养液进入培养设备。

控制系统能够用来控制溶氧的培养液的流速，也可以进一步用来控制溶氧设备容器的转速。

在某些例子中，该设备容器有个倒置的圆锥形底部或锥形圆底。

该发明的第四个的特征是该培养细胞系统包括一个罐体，该罐体有个第一个终端和与第一个终端相反的第二个闭合的终端，第一个终端有个通路可以接收和排出培养液。在罐体内部有个管状部件；该管状部件有第一个开口末端，在罐体第二个终端有第二个闭口末端；圆盘膜与第一个开口末端相连接，这样至少可以部分套入第二个管状部件内部。第二个管状部件定义为细胞培养室，圆盘状部分至少包括一个开口，可以使得培养室和第二个管状部分的外部进行液体流通。驱动器与罐体连接来使罐体转动增加培养室中液体的溶氧水平。

这个方面的具体还包括下面一个或多个特点；

这个管状部件是可以在罐体中拆分的，通过其第一个开口末端可以接收适合细胞生长的生物相容性基质。管状部件的内壁可以促进气体和内表面的接触。

第五个有关该发明的特征是，该细胞培养设备包括管状部件，它具有第一个末端和与第一个末端是相反的第二个封闭末端，第一个末端有个通路可以进液和出液；生物相容性的基质可以放在管状部件的内部；管状部件内部有一个可拆卸的圆盘状部件，它是用来充分限制培养室中的这些生物相容性基质的圆盘状部件与管状部件第二个末端之间。圆盘状部件包括至少一个开口允许培养液进入培养室。

在一个具体表现中，一个帽可以连接管状部件的第一个末端用来堵住管状部件内部。

该发明的第六个特征是，该细胞培养系统包括一个可以延长的部件，它有第一个关闭终端和与第一个封闭末端相反的第二个封闭终端，培养室的内壁至少部分充满气体，并且壁上有个进口，能够获得培养液。在培养室里配置了一个杆，其第一个和第二个末端均位于延长的部件的通信末端。一套一个或多个圆盘状部件均同心地位于杆上。驱动器与杆是机械连接的，可以转动圆盘状部件围绕杆的经向转动，促进培养液与延长组件的内表面进行相对运动。传感器可以检测培养室中培养液的溶氧水平。

这一方面的具体表现包括以下一个或多方面：

生物相容性基质放置于延长组件内部的下部。生物相容性基质可包括聚合纤维。

控制系统是用来接收来自传感器的信号，可以显示培养液中的溶氧水平，并且根据收到的传感器信号进一步调整转速。

延长组件还包括了第二个进口，它是用来引入气体进入延长部分的内部。

控制系统同时也可以在延长组件的内部控制气体的组分。

该发明的第七个特征是，这个系统可以给血液传氧，并输送这些血液给实验对象。这个系统包括(1)适合输血的血液泵装置；(2)血液传氧装置与血液泵装置相连接；(3)传输装置；(4)控制装置。

血液传氧装置可以从血液泵装置中获取血液，并给血液传氧。例如，血液传氧装置有一个血液生物反应器/传氧器，它包括(a)含壁的容器；(b)在容器中第一个入口适合含氧气体的传输以使气体更多的接触到内壁；(c)容器的第二个进口是适用于输送血液更多的与第二个表面壁接触，在此血液生物反应器/传氧器可以使血液流动以便可以血液与第一层表面接触而产出含氧的血液；同时(d)第一个出口和第二个出口分别是用来排除含二氧化碳的气体的和输送溶氧过的血液。输送装置连接到第二个出口，并且它适合将输送溶过氧的血液给实验对象；控制装置是与血液传氧装置连接的。

一个具体表现是，血液生物反应器/产氧器，可以血液运动起来，因此，血液和含氧的气体重复不断的与第一表面接触。例如，这一运动是个循环运动。另一个体现，这个罐体定义为在下部分有一个含倒置圆锥的底部或圆锥形的圆形底部的容器。

在上述的系统中，血液生物反应器/传氧器进一步还包括pH电极、温度电极、及溶氧电极。一方面，这个系统同时还有一个治疗装置，它可以从血液中去除不需要的组分。这些组分包括化学试剂、生物分子、抗体、病毒或细胞。另外一个方面，该系统还包括光/辐射源，用来杀死血液中不需要的细胞。

利用以上所描述的系统，本发明进一步提供了一种给人类或动物血液传氧的方法和一种从实验对象的血液中去除不想要组分的方法。

本发明还发明了一种利用以上所描述的系统来治疗血液溶氧有缺陷的症状患者的方法。这些症状包括心血管紊乱(如心肌梗塞)、肺部衰竭、其他的呼吸性紊乱比如急性呼吸困难综合症。本发明也突出了用来治疗癌症和肿瘤转移患者的方法，比如白血病、淋巴瘤、恶性毒瘤等。本发明还突出一种治疗受微生物感染的方法，比如细菌、酵母细胞或病毒的感染。每一种方法都包括了利用上述系统从血液中去除不需要组分的步骤(比如癌细胞、细菌细胞、酵母细胞或病毒)。

其他关于本发明的特点和优势，从下面的描述和权利要求中详细介绍。

附图说明

图1是带转动生物反应器的细胞培养系统的第一个具体体现示意图。

图2A和2B是图1的生物反应器的一个具体实施例示意图。

图3是图2A的生物反应器内部表面的一张图片。

图4是带转动生物反应器的细胞培养系统第二个具体体现示意图。

图5是带转动生物反应器的细胞培养系统第三个具体体现照片。

图6带转动生物反应器的细胞培养系统第四个具体示意图。

图7A 7B是细胞培养系统的第五个具体的照片。

图8A-8C是带有溶氧装置(“人工肺”)的灌注细胞培养系统的三个具体体现和一个纸片载体包括柱体(A和B)或是有圆锥形底部(C)的培养容器的纸片载体示意图。

图9是安装在洁净细胞室内的带溶氧装置的细胞培养系统的另一个具体体现的照片。

图10是一个带纸片载体的柱子用来灌注生物反应器系统图9和图8A-8C的照片。

图11是一张容器内部一次性使用的塑料袋子的照片，这些袋子是用于图9和图8A-8C生物反应器的。

图12是图10中培养容器内部的纸片载体的电子显微照片。

图13是一个以经典搅拌浆和鼓泡为溶氧装置的细胞培养灌注系统第二具体体现的照片。

图14是带有一个氧气传递转轮的细胞培养系统的一个具体体现示意图。

图15是一个带有氧气传递转轮的细胞培养系统和容器内部堆有纸片载体的培养容器的第二个具体体现示意图。

图16是血液传氧系统第一个具体体现的结构图。

图17是图16血液传氧、培养、再循环系统的第一个具体体现的示意图。

图18是图16血液传氧、培养、再循环系统的第二个具体体现的示意图。

图19是血液传氧使用的第二个具体体现的照片。

图20是在溶氧环境中，微载体与CHO细胞粘附一起的照片。

图21是在溶氧环境中，微载体与VERO细胞粘附一起的照片。

图22A和B是在图8细胞培养系统中CHO-S(A)和CHO-K1(B)细胞生长的照片。

图23A和B是在图8A或8B的细胞培养系统中MDCK(A)和VERO(B)细胞生长的照片。

图24A和B是在图8A或B细胞培养系统中BHK-21(A)和MARC145(B)细胞生长的照片。

发明详述

1总述

氧气是细胞生长必需的营养成份，短暂的缺氧状态都可能导致细胞损伤，这会导致器官紊乱或出现故障。比如心脏病和中风患者都是经历了血管堵塞或转换，这种变化阻止了氧气输送到致病组织的细胞中。同时，由于缺氧，心脏和大脑会出现日益增多的恶化反应。严重缺氧会导致器官完全衰竭，甚至死亡。较轻的，也需要住院专家，专门治疗，需要很长时间才能复原。在许多生物临床情况中，在培养液或血液中的氧气水平是通过检测其中的溶氧(DO)浓度来反映的，DO就是说媒介中含有或携带有氧的一个相对值。

本申请中，发现多种不同的系统和技术来提供溶氧的细胞培养环境和/或血液，比如不采用传统的鼓泡或搅拌技术提高液体中的溶氧水平。这些系统和技术在生物医学应用中相当广泛。

2细胞培养系统

该部分描述了各种各样具体的细胞培养系统，这些系统能够提供溶氧过的培养液，并且可以用于很多种细胞的培养。

2.1带有摇床的生物反应器系统

图1显示了采用转动的生物反应器的细胞培养系统110的第一个具体体现。这个生物反应器可以用来培养悬浮或贴壁细胞。为了提高贴壁细胞的生长，可以在生物反应器110中安装基质，使得细胞粘附在基质的表面生长。这些基质可以包括微载体(如用明胶制作的基质、胶原、纤维素或其他的一些材料)和纸片载体(如有聚合纤维和丙烯酸胶)。

在这个具体体现中，生物反应器110包括一个壁112，是用来培养的，培养室114，细胞或组织在其中生长。进口116是在壁112中的，允许培养液122或气体124通过一个三通管126进入培养室114中。根据不同的情况，气体124包括空气、氧气、氮气、二氧化碳或是某些气体的混合气。出口116，也是设计在壁112中的，是允许培养液进入培养室114的，也可以选择性的连接到废液袋132上，传感器134进行检测(包括PH，溶氧和温度电极)。

生物反应器110能够连接到罐体140上，罐体通过机械方法接到平台150上。驱动器160连接到罐体140上，来使得生物反应器110绕轴142以一定速度旋转，这个过程可以由控制系统170来控制。平台150可以固定的或沿XY轴运动(在图中有说明)，这样就可以使得生物反应器110沿两个方向轮流循环运动了。

关于图2A和2B，当生物反应器110绕轴142转动或滚动，或沿x和y轴移动，培养室114中的培养液不停的冲刷壁的内表面，比如在162和164之间的表面。在许多例子中，由于生物反应器110的运动产生的培养液与表面的循环相互作用，能产生出更多的微小的含有氧分子的气泡。当这些氧分子融入到培养液中，就可以得到高水平的溶氧了。在许多实验中，采用上述的技术可以有效的提高培养液中溶氧，并且这种方法比直接鼓泡(传统的搅拌技术)更有效。

在许多例子中，生物反应器110是由玻璃或塑料制造的，有一个光滑的内部表面。生物反应器可以做成一次性的也可以做成能重复使用的。如，生物反应器110包括了一次性的容器111(塑料袋子)安装在一个可承受压力和一定热的容器内(例如，一个玻璃的罐体)。

在许多实验方案中，为了进一步增加溶氧效果，或为了支持高密度的细胞培养，生物反应器110是由微米或纳米级的材料做表面的。比如，图2B中的生物反应器有一个不平的内表面(有一系列不同维数和形状的凹面)，是为了提高气体与表面的接触。在第一个半圈循环中，当培养液升到内表面的一端的时候，另一端暴露在空气中，在内表面就会形成一层微小的氧气泡。然后，在第二个半循环中，这些小泡层又被冲进入培养液中，这样就导致了一个快速的溶氧过程。在一些实验中，这种效果同样可以用内壁光滑的生物反应器来得到。

图3表明一种适合高密度细胞培养和增加溶氧的内表面的照片。

在许多实验中，生物反应器110的壁被认为是像山一样的微观表面，具体的可以通过纳米手段来辨别的(通过电子显微镜)。这样的结构或许在某些应用中可以提供更高的氧气转换特征。比如，微观的凸凹，直径在1-2000纳米之间(5、10、50、100、200、500、1000或1500纳米)，与内壁接触，可以破坏培养液的表面张力，因此可以产生出微小的气泡。生物反应器的内壁可以由各种材料制作而成，包括玻璃、硅玻璃、钢铁、铝和不同型号的塑料。必须得注意在反应器转动过程中即使产生出了气泡，但他们的大小及空间分布也是不同的，只有那些含有溶氧的气泡才能提高培养液中的氧的含量。

要注意反应器旋转和滚动的速度是能够根据培养液中的溶氧水平进行调整的。如，溶氧感应器134可以用来实时监测溶氧水平，然后将测定结果反馈给电脑180。电脑180对比DO实测值与设定值，来决定是否增加或减少传动器160的转速。在一些试验中，反应器的转动是被控制的，这样内部的培养液看起来是相对静止的，因此减少了或限制了机械应力对粘附在支架上的细胞的影响。这是一种在某些应用中想要得到的特征，基于搅拌浆的反应器会产生剪切力或搅动力，这样会伤害到悬浮细胞。在进一步实验中，反应器的转动和滚动速度是取决于想得到的冲刷力的大小(或基于内部培养室的中液体的流动速度)这样可能符合反应器特殊的表面特征。

图4给出细胞培养系统400的第二个特征，该系统采用了一个可以旋转的生物反应器410.与第一个特征相似，生物反应器410是连接到容器440上的，通过发动机460，该容器可以进行转动或滚动。机器410包括壁412定义为细胞培养室414，细胞可以在培养室中生长。进口416是在壁上的，可以使培养液，气体，或生物材料(包括细胞和组织)通过，进入培养室414.

图5给出了细胞培养系统500的第三个特征，就是它能使一套完整的转动生物反应器510进入单一的系统。在这个特征中，每个生物反应器是由塑料制成的。生物反应器安装在外罩上并连接到起动机，这样反应器既可以单独运行也可以同时一起运行。整个系统可以放置于至少一个特殊的封闭环境中，(如孵育器)，同时可以控制温度，气体组分和湿度。

图6给出了一个细胞培养系统600的第四个特征，它采用了一个可转动的生物反应器610.这个反应器610采用了一个两层的结构，包括620的外罩，它有第一个终点622和第二个闭合终点624，管子630处于外罩620的内部。管子630包括一个开口末端632，一个闭合末端634，圆盘636连接到开口末端632上，为了在里面进行细胞培养。圆盘636包括至少一个开口能够用来在培养室和外面交换培养液。

在许多实验中，管子630可以从外罩620上拆卸下来，让细胞和组织进入管子630的里面。在其他实验中，管子630固定在外罩620的里面，这样的话，细胞和组织能够通过内部的通道650注射进入其中.培养液也能够通过内部通道650注射到培养室中，在一些实验中，随着反应器610的转动和滚动，培养室内的培养液可以保持相对的水平。

图7A和7B，给出了细胞培养系统700的第五个特征，它采用的三个可转动的反应器710，连接到单一发动机760上。在此，生物反应器710包括了一个管子730(塑料材质)，在它的里面是生物相容性基质740。生物相容性基质包括微载体和纸片载体，这些在之前部分已经讲到过。圆盘部分720是可拆卸的，处于管子内部的，这样圆盘部分720可以确保生物相容性基质处于培养室内部。根据不同的操作，细胞或生物组织可以通过圆盘720的开口注射进入培养室。一些试验中，随着生物反应器710的转动和滚动，培养室内部的培养液可以保持相对水平。

注意，以上所述的特征，能够放置于一个与图5相似的可控环境中。

2.2“人工肺”系统

图8A给出了细胞培养系统800的第一个特征，它采用了溶氧装配(“人工肺”)820，可以产生溶过氧的培养液输送给细胞培养设备840。

溶氧装配820包括有一个进口824的反应器822，可以获得由储水池810提供的培养液，这些培养液经溶氧过进入反应器。反应器822安装了一个马达828，这个可以提高反应器的转速，因此可以提高培养液中的溶氧。反应器822的结构和它的操作在2006年9月递交的国际申请公开号为WO2007/142664A1、发明名称为“一种提高培养容器溶氧的方法”和2006年6月8日递交的国际申请公开号为WO2006/138143A1、发明名称为“悬浮培养容器”中有详细的介绍，这些内容在此作为参考文献。比如反应器822可以由塑料容器制成一个倒置的圆锥底部或锥形圆底的。在其他的例子中，反应器822可以作为一个经典的基于推动作用的深层反应器。

一旦反应器822中的培养液被充氧了，就可以通过泵进行循环(蠕动泵)，通过一个出口826来提供给细胞培养设备840。如，细胞培养设备840包括灌注柱子42，其中含有生物相容性基质(微载体或纸片微载体)，可以促进细胞生长。最初的细胞来源可以来自生物反应器(比如图1所示)，或来自不同的培养容器、瓶子、或细胞代理。细胞可以通过传统的技术进行接种(如注射)，为了大规模细胞培养(疫苗生产细胞VERO、MDCK)，灌注柱可以转变成更大的尺寸以适应培养要求。

充氧过的培养液从反应器822流入灌注的柱子842的进口844，经过粘附有细胞的基质，由出口846流出灌注842进入到储液池810，或经由进口824进入反应器822。就这样，培养液不断的循环经过系统。在另一个特征中，培养液可以存在于出口846，和收液袋850(或废液袋)。在许多情况下，灌注842中的流速是由重力引起的流体静压所控制。如，由于灌注的相对高度的作用所致。灌注842的位置越高，相对丰收袋850来说，穿过灌注的速度就越快。为了保持柱子在灌注中的相对稳定，泵830的速度设置在一个合适的转速，这样液体通过进口844进入灌注的速度基本与液体通过出口846流出灌注的速度一致，柱内部的压力可以与反应器822内部的压力相平衡。

以上所述灌注的方法是可以升级的，比如，培养液可以控制均匀的进入灌注中的纸片载体，而不管柱子的大小。在某些案例中，这个特点是被期望的，尤其是与传统的NBS灌注生物反应器来对比，具有推动力的培养液进入纸片载体内部是不容易的。

在一些例子中，控制系统860，与检测器相连，可以控制溶氧水平、pH水平和培养液的温度，包括反应器822的和灌注842的。控制系统860也能调整马达828的旋转和泵830的速度，从而达到一个理想的介质环境，和理想的合适细胞培养的流速。

在某些例子中，有时候，培养液从灌注842流出，没有必要进入丰收袋850，取而代之的是，这些流出的液体也可以再循环进入储液池810，再一次由人工肺重新溶氧过，再次利用。

图8B给出了，带有人工肺的细胞培养系统的另一个特征。在此，灌注放在一个可以调节高度的架子上，可以获得一定的高度。灌注的高度决定了培养液流出灌注的流速，基于此可以控制泵的速度来调节溶氧过的培养液流入灌注的速度，基本是与流出速度一致的。

图8C给出了，细胞培养系的进一步的特征，细胞可以在人工肺中培养，而不需要另外使用灌注。人工肺的轨道运动会带来提高培养液溶氧水平，这对细胞有十分有利的。在一些例子中，纸片载体也被放入人工肺中，这样可以让细胞粘附在其上生长。

如图9所示，图8A是整个细胞培养系统800，可以放置在一个部分或完全封闭的环境中(如孵育器)，其中，温度，湿度，和气体组分是可以控制的(95％的空气和5％的二氧化碳)。

图10给出了，一个细胞培养容器的例子，它能用作细胞培养设备840的灌注842中，这个培养容器是由塑料做成的袋子，其中充满了纸片载体，可以培养高密度的细胞。这些纸片载体是由聚合纤维和丙烯酸胶做成的，其形状和厚度和密度与无纺布一样，适合在培养液循环和灌注中细胞粘附和生长。这样的系统可以用来培养CHO-K1细胞而获得重组蛋白或抗体，也可以培养VERO和MDCK细胞来获得疫苗。

图11给出了用于反应器822中的塑料袋反复利用的例子。这个塑料袋子有个进口和出口是用来交换和放置一系列的传感器，(如pH、DO电极等)这些电极放置于不同的位置上，来检测袋内的介质环境。

图12给出了在图11中的这个塑料袋内培养细胞的密度分布，该塑料袋中装满了纸片载体。

图13给出了细胞培养系统900的第二个特征，包括一个溶氧装置。这个溶氧装置，是基于一个有推动力的深层罐，并将其连接到一个可以喷射氧的装置上。溶过氧的培养液通过一个泵进行循环进入装满纸片载体的灌注中。

2.3带转轮的系统

图14给出了细胞培养系统1400的第一个特点，它采用的是一个旋转的轮子的装置来使培养液溶氧。这样的系统既可以用于小规模的培养，也可以用于大规模培养。

系统1400包括培养器1410，至少部分充满气体(一种或多种氧气、二氧化碳、氮气和空气的混合气)。这种培养容器可以是有两个封闭末端1412或1414的圆柱型，或者是做成其他几何图形，适合滞留培养液的结构。一个可旋转的杆1416放在培养器1410内部。比如，沿一个长轴，带两个封闭末端的培养容器。一套或多套圆盘1418放置与杆1416的中间。杆1416能够由一个动力1420推动，沿它的经度方向旋转，相反，也导致了圆盘1418以相同的动作旋转。在这个案例中，当圆盘1418部分浸泡在培养液中的时候，它们的旋转导致培养液与容器1410内部表面的相对运动，加速了氧气分子进入培养液。

细胞可以在溶过氧的培养液中生长，比如，悬浮培养。培养液的流动环境，如温度、溶氧水平、pH水平，是用一套被放入容器1410中的传感器进行实时检测，如，贴附在1412的一个末端。由感应器获得的测量数据是能被传递的，比如，以电子信号的形式传给控制台1430.控制台利用这些测量的数据来决定是否达到系统理想的参数，比如杆1416的旋转速度，培养室中的气体成份，空气流入的速度(如氧气)是否为所需。

图15给出了第三个和与1500相似的特征，它也采用了这个转轮来使培养液溶氧化。在这个特征中，细胞接种并在生物相容性基质(纸片载体)上生长，这些基质是放在培养容器的底部。这个系统于图14给出的操作相似。

2009年4月13日递交的美国临时专利申请号为61/168740、发明名称为“生物反应器和其应用”，提供了进一步讨论关于旋转轮形式的细胞培养细胞的不同的特征，该专利也被列为这里的参考文献。

在一些具体实施例中，培养器1410的壁是由微观表面构成的(如与图1中的生物反应器110所描述的表面特征类似)，这样的结构在某些应用中具有能够提高氧气的转化特点。壁可以由不同的材料做成，包括玻璃、硅玻璃、钢铁、铝、array和不同类型的塑料。一个例子为，每一个圆盘都包括了三层材料，包括一层钢铁片(可旋转有机玻璃或塑料片)，三层中间的两层是塑料或铁网。

3血溶氧系统

接下来的部分讲述一个血液培养生物反应器的特点，这个反应器用来使血溶氧来治疗人类疾病。

图16是个溶氧血液体外循环系统的举例。这个系统包括一个血液泵装置20、一个血液溶氧装置30和一个气体供应装备40，这是连接到溶氧装置30上操作的。其他组成可以包括血液温度控制器、鼓泡检测设备、压力/温度电极或感应器、pH电极或溶氧电极(图17，18)。不同系统组成是连接到一个处理和控制装置80上操作的，包括能够发出和接收信号的电路，或在一个或多个不同系统组成中的控制命令。显示器连接到处理和控制设备80上，这样可以用作独立的用户界面，来输入数据或处理控制命令，及系统状态和处理输出数据的显示器。这个系统也包括一个传输装置70，其包括一个消泡器(图17，18).从医学角度来看，这个系统还包括一个光/辐射源50和处理装备60。图19给出了该系统的一个应用.

3.1血液溶氧装备

血液的溶氧是发生在血液生物反应器中/血液溶氧装备30的产氧器中，各种各样的溶氧方法，在PCT/US06/37468(WO2007/142664)中有详细介绍。在此该专利将其作为参考文献。

该方法既不是基于鼓泡的，也不是基于传统的膜来传氧的方法。它是基于溶氧，即在水分子之间产生微小气泡。它利用了材料表面和水流或其他液体流动带来的摩擦来产生溶氧或微小的气泡的。这种作用在纳米水平破坏了水或其他液体表面张力，并产生出微小的空气气泡。利用这种方法，可以重复的提高血液中的溶氧，使得血液以一定的力度冲刷或接触暴露在空气中的材料表面。

在容器里面能够反复冲刷，就像图17中给出的：一个有倒置圆锥形的一部分或在较低处是圆锥体圆底的培养室。溶氧装置的大小是取决于一个具体应用情况。

在冲刷过程中，氧气分散并溶解在液相中(如血液)并且来自液体(血液)的气体，如二氧化碳和氮气可以分散进入气相。气体通过一个出口或其他液体出口管道脱离血液生物反应器/产氧器。其中一个特征，出口或其他液体管道出口是闭合的，以防止大量气体从溶氧装备中逃脱出来。

3.2供气装置

控制氧气流动或提供氧气的装置(如供气装置40)包括一个常规的氧气来源，以致氧气以比大气压力更大的压力输送到溶氧设备中。更好的是，以比大气压强大，比50psia小的压力将氧气输送到溶氧设备中，大约商品化能够提供的最大压力即能够使血液泵输送血液。提供控制氧气流动和来源的装备可以是已经商品化的和临床上能够接受的适合用于人类病人的氧气传输系统。(标准瓶装氧气)。

3.3血液供给

提供控制血液流动和来源的装备(血液供应装备10)包括血液来源同时包括提供血液溶氧装置的方法。要溶氧的血液可能是来自于病人的，这样血液来源设备包括血液进口，这样有利于血液沿导管或其他类似装备至少是可移动的，可插入病人身体。在血液进口和溶氧设备之间，形成一个混合导管或其他装置的连续液体通道的泵循环；通过泵循环，用来控制血液流动的血液泵，如控制提供给溶氧设备的血液流速。血液泵可以是已经商品化的和临床上能够接受的适合用于病人使用的血液泵。

溶氧血液在溶氧装置30中的流动性将要取决于特定的周围环境。典型的，例如溶氧血液通过导管灌输进入病人体内，这通过被观察者选择的流动参数来控制流动。在一个关于溶氧血选择性输送来治疗组织缺血或阻止缺血，流速在大约25-100ml/min是十分有利的。决定血流特性的影响因子，可以包括一个或多个临床参数或提供给管道的溶氧血中的变量，或病人的体形，要提供全部循环的比例，所用血液容器的大小、溶血、血液稀释、聚集流动的速率、体积流动的速率、温度、血红蛋白浓度和pH。

3.4传输装置

传输装置包括一个延长的、通常是的导管装置。她包括一个中空的并且一段植入病人体内临近治疗的组织位置，末端包括一个溶解氧血液的输出口。传输装置包括一个定义为液体通路的导管，它包括一个临近端口适合连接溶解氧血液供给装置，和一个定义为可移除的植入病人体内的液体通路的远侧端口，这可以将溶氧的血液输入预设位点。此外，传输装置还有一个输入导线、套管或其它类型用于病人输液的相似的介入装置。

3.5其他组分

以上所述的系统可以包括一个或多个气泡检测器，至少他们中的一个能够检测到微小气泡的存在，比如那些直径为100微米到1000微米的小气泡。另外，这个系统可以包括一个或多个大气泡检测器来检测比较大的气泡，如直径有1000微米的，或者更大的。这样的大气泡检测器可以包括任何已商品化应用的检测器(如美国超音速公司的)，比如一个外置的、安装在试管上的气泡检测器包括两个交换器，测定一个来自试管一侧到另一侧的声波的衰减。

微小气泡和大气泡的检测器提供给医生或观察者一个医学上重要的气泡产生潜在预警。这些预警也可以通过利用经胸腔的二维回声获得(如，寻找心肌组织增强的回声)，与检测其他病人的数据。

气泡检测系统能够区分不同大小的气泡。进一步说，气泡检测系统不停的运转，并且连接到整个系统，这样可以在检测到巨大气泡的时候立即关闭系统。这个系统也可以包括各种各样的传统术语，如传感器、流量计(也可以作为一种检测巨大气泡的双功能检测器)，或其他的临床检测设备参数；水力组成，比如蓄水池，控制流动的阀门；允许液体流回的入口；滤器，或其他确保无菌的安全设施；或系统中，其他用来控制一种或多种液体流动的设备。这些设备安装在系统内部，用来防止在液体流动的管路中形成临床上重要的气泡，或防止液体流动带来的破坏，如毛细血管的阻塞或其他通路的阻塞。进一步说，这个系统包括一个生物相容性的系统，可以用于病人的临床治疗。

3.6在治疗人类或动物疾病方面的应用

正如以上所提到的，氧气是动物细胞的重要营养成份，细胞损失也可能来自于一段时间的缺氧，这可以引起器官功能失调或紊乱。

比如，那些患有心肌梗塞疾病的病人，如果病人的心肌层在一段拖延时间内不能得到足够的溶氧血液，就会对心脏造成不可挽回的损失。只要梗塞形成在心脏中，冠状动脉就不能提供足够的血液流回心脏肌肉内。闭塞血管的血管修复术或血管之架术，经常用来治疗急性心肌梗塞或心肌坏死。然而，这个过程会导致组织的损失，对于某些病人来说并不是一个好的选择。为了减少典型的与治疗急性心肌梗塞或心肌坏死带来组织损伤，输送溶过氧的血液或含氧丰富的血液给损失组织是一种理想的治疗方法。血液或体液中溶氧的扩散到组织或会将组织损伤最小化或阻止损伤的发生。血液灌注可以消除新陈代谢物，并提供了其他的化学营养物质。在一些案例中，急性心肌梗塞或心肌坏死的治疗包括了溶氧血液的灌注或含氧丰富的体液。

以上所述的系统，能够用来制备和输送溶氧血液，比如，hyperoxemic或高比重的含氧血液，到病人体内特定的位置。该系统包括一个为血溶氧提供的体外通路，比如，增加血液中的含氧水平，其中需要溶氧的血液来自病人体内。这个系统也可以用来局部或定点输送溶氧血。比如，抽提病人的血液，然后将其在上述的系统中循环，来增加血液中氧的浓度，最后输送回病人内体。

以上所述的系统和方法能够用来治疗或防止中风。影响决定血液体外循环流动的特点的因素可以包括一个或多个临床参数或提供给病人的溶氧血的变量，比如病人身体的大小、整个循环覆盖的比例、目标的大小、溶血、血液稀释、溶氧、质量流速、体积流速率、温度、血红蛋白浓度和pH。

以上所述的系统和方法能够用来治疗患有肺部衰竭或其他呼吸疾病，如急性呼吸疾病综合征，这能干扰血液的溶氧。为了达到这个目的，一个要找到一个有这种症状的实验对象(人或动物)，并采用这里所述的方法治疗。

这个系统可以与血管形成术或引导导管、动脉套管和其他用于血管形成术的设备一起连用，还可用于其他介入心血管操作的过程。这个系统可以用于有一个或多个动脉血管的开口的治疗，比如，可以是对测也可以是同测的程序。

在对测程序中，血液是来自于病人的第一个位置的，比如，左腿动脉。溶过氧的血液被重新送回病人体内在另一个接近需要治疗的部位。血液溶氧是在血液在体外循环或循环通过溶氧装置的过程中发生的。在实际应用中，这个系统包括带有一个可以在另外地方插入病人体内末端的导管，比如病人的右侧大腿动脉。导管的末端包括至少一个开口可以与空腔内的液体进行交换，借此溶氧血可流出。进一步说，导管的末端能够与一个与其形状吻合的末端连接，这样就可以使仪器更容易插入其中，比如通过同一个用于植入程序比如血管形成术的套管，可以提前在病人体内定位。使用的末端的形状包括标准临床上可以接受的末端结构，如用于提供通路的设备，和固定用的冠状口等结构。因此，这种方法进一步包括布置导管末端的位置的步骤，包括体液提前在病人体内定位处流出位置，该位置接近需要治疗的组织。

在同测治疗过程中，这个系统可以与众多合适的、标准尺寸的、临床上可以接受的导管或引入鞘中一个或多个一起使用。比如这个系统可以包括一个导管、一个导管和一个引导导管、或一个导管和一个鞘，用于最初植入过程中的一个引导导管或引入鞘中。

本发明目前可以在其他医学领域中有所应用，比如癌症的治疗(在放射治疗和化疗中，将富含氧的体液直接输送到血管瘤部位)，神经和血管中(如治疗中风或大脑损伤的病人)，肺呼吸困难，和肺部疾病的病人，及伤口护理等。同时，尽管目前的发明可以用来提升氧气水平，比如在静脉和动脉血管中，在血液的替代物，全氟碳化物，及其制品，为了清楚和方便参考，这次仅仅是指动脉血液。

进一步，目前的发明也可以与流体药物的注射一起治疗来防治中风或其他另外的可以提高这治疗的效果。例如用于心血管和神经治疗的过程的流体药物，该过程可以灌输(与溶氧血一起或在其之前或之后)与目前的发明一起包括在内，没有限制的有，血管扩张神经(如硝化甘油和硝普盐)，血小板沉积作用，(如RelPro和Orbofiban)，溶解血栓的，(如tPA，溶栓酶，尿激酶)，抗心律失常的(利多卡因，普鲁卡因胺)，贝塔阻滞药(esmolol，inderal)，钙离子通道阻滞药物(diltiazem，戊脉胺)，镁，影响肌肉收缩的应变试剂(肾上腺素，多巴胺)，全氟碳化物(fluosol)，晶体(如常规盐，乳酸盐)，胶体(白蛋白，羟乙基淀粉)，血液产品(袋装血细胞，血小板，整个血液)，Na离子/H离子交换抑制剂，自由基清除剂，利尿剂(甘露醇)。抗癫痫药物(镇静安眠剂，安定)和神经保护剂(lubeuzole)。流体药物可以单独灌输或根据实际情况进行联合使用，并且进一步可以与其他非特定试剂联合使用，比如腺苷(Adenocard，Adenoscan，Fujisawa)，减少梗塞面积或达到理想的理疗反应。

图17给出了一个血液在其中溶氧的系统，比如治疗组织中风和中风之后的组织，将血液运送到预先在病人体内确定的部位。如图17所示，这个系统包括血液泵装备20，是用来接收来自血液供给装备10的血液。血液供给装备10可以包括一个用于灌输给病人提供的血液或输送给特定目标位置。所提供的血液可以来自于一个袋子或其他的血液容器；可以来自于一个血液转换设备，比如心脏旁路系统，血液溶氧器，血液过滤装备，人工心脏和类似物，来自另一个个体，或来自于一个病人。

泵装备20将血液提供给血液溶氧装备30。这个溶氧装备30有个提高血中氧气含量的设备，有利于达到血酸过多或高压下施氧水平。溶氧设备30从泵装备20获得溶氧血液。溶氧血通过传输设备70被传送到制定位置。血液溶氧的发生在至少有部分压力下会比大气压强下更容易，溶氧血被输送的过程中，压力是逐渐下降的，所以这样就可以防止临床上有重要影响的气泡的产生，比如血液溶氧和传送是无气泡的。

在具体实际应用中，无气泡传送的组成根据不同情况是不同的。更有利地来说，无气泡传送是在完全无气泡时发生的。然而，在某些无气泡传送中，一个或多个(甚至成千上万的)，临床上无重要意义的气泡可能被传送，特别是含有氧气的气泡，这些气泡比其他气体气泡更容易被人体接受。另外，在一项应用中，可以被医学上接受的(如冠状程序)被证明是不能在其他应用中使用的(如神经学程序)。

如图17中，包括一个光源，它可以用来提供电离辐射的系统。因此上面所述的系统能够用于医疗或辅助性的放射治疗。对于这样的治疗和相关的方法，可以采用结合无线电通信的电离辐射，紫外线辐射结合补骨脂素S-59，可见光结合光敏剂(亚甲基蓝)，过滤除去白血细胞和经碘酒处理后去除碘酒，或采用其他已知方法。这些方法能够用来杀死抗抗生素、抗病毒的病原体或恶性的细胞。利用该系统和相关方法能够用来去除非特异性的免疫细胞，因此减少了没必要的免疫反应。在某些例子中，辐射或紫外线治疗可以用来毁坏或杀死微生物和血液中的有害细胞。放射治疗之后，含有毁坏的或被杀死的微生物和细胞能够再一次循环到体内，那些不想要的物质通过脾和肝脏来清除。一个代表性的体现为，放射之后的血液能够首先利用传统的实验室技术进行处理(如离心)除去不想要的物质，如碎片。之后，这样干净的血液能够再次循环回体内。

图18中给出的系统，也包括了一个治疗装置。这个装置能够从血液中清除各种各样不想要的组分，比如抗生素或化学试剂去除剂。在工艺上这去除这类试剂的方法是十分清楚的。一个具体表现为，治疗装置包括一个透析设备，一个人工肾脏，或人工肝，像US专利中NOS.5744027，7128836和7318892和US申请号码：200819321和20080045877。

溶过氧的血液更适合于在37℃提供给病人。例如，给溶过氧的血液降温是理想的，减少局部体温(例如，温度在35℃以下)，比如在神经学上应用，这样的降温可以达到理想的神经保护作用。降低温度也可以被认为是一种有效的治疗或保存技术，比如用于中风器官，器官捐赠或在减少的灌注中减少新陈代谢的需要。

这里所描述的系统可以包括一个热交换装备，在一个相关的特殊的应用中可以如期的进行维持，增加或降低溶氧血液的温度。溶氧血液在35度到37度的范围内是比较理想的，但是在特殊情况下，血液温度是不在那个范围内的(大约29度)，如果病人体温仍然在安全水平，这个温度是更有利的。温度监测器可以出是一个或多个热电偶，电热调节器或整合有反馈电路的温度传感器。这样操作者可以输入一个理想的灌注温度，和一个期望的系统反应时间，分或秒取决于液体的流速和其他与冷却溶氧血相关的参数。热交换器装备适合与目前的系统连用，或者单独使用，或者与一个系统部件整合一起使用，包括任何已经商业应用的、临床上可以接受的热交换系统，都可以用于今天的血液输送系统，比如热交换器、发热设备，对流的降温设备和封闭的制冷设备，这些设备还包括如热传递的试管，它是由无菌的铁或高浓度的聚合物所制得，一端与血液接触，另一端与制冷剂相连。

下面的具体实施例是仅仅用来作为例证性的解释，而不是本发明仅仅局限于此。没有进一步详细说明，基于这里的描述，一个本领域熟练的技术人员能够充分利用现有的发明。本文引用的出版物都以其全篇内容作为参考。

4具体实施例

4.1实施例1

CHO细胞分批培养过程是采用了图1的细胞培养系统。特定的有，适应悬浮的CHOK1细胞系，表达HbsAg，是在生产阶段，无血清的环境中，采用微载体进行培养。图20给出了，在合适的溶氧水平下，粘附有CHOK1细胞的微载体的完整性和密度。结果是这些细胞生长密度高并没有丢失其完整性。

利用同样的细胞培养系统，VERO细胞的分批培养过程也被测试了。这些细胞培养在一个无血清的微载体的悬浮培养液中，来假定病毒生产的阶段。图21给出了在一个合适溶氧水平下，粘附有VERO细胞的微载体的完整性和密度。与上述CHO细胞相似，VERO细胞也可以粘附在微载体上培养达到一个高密度同时能够保持其完整性。

4.2实施例2

体外血液氧的传递和安全培养对拯救生命来说都是十分重要的医疗器械。在此案例中，一个5升的激流悬浮生物反应器用来提供羊的溶氧全血。激流反应器与图17，18给出的十分相似。简单的说，在第0天，通过一个血管收集羊的血液，然后培养在以上所描述的系统中，其中氨基酸和葡萄糖都是最低含量的。在第6天的时候，培养的血液通过血管输回同一只羊体内。红血细胞，白血细胞，血小板的数量，分别在第0，3，6天根据标准方法进行计数。所得数据分别列在表格1中。

表格1羊全血的体外培养和回输

  37℃培养(天)   0天   3天   6天   红血细胞(个/ml)   3.85±0.2×107   4.91±0.3×107   3.93±0.2×107   白血细胞(个/ml)   9.45±0.4×106   9±0.7×106   1.3±0.1×106   血小板(个/ml)   9.6±0.8×106   7.6±0.3×106   7.2±0.3×106   溶氧   100±1.5％   100±2.3％   100±2.1％   培养血液的回输   重要迹象正常

图6和7A给出了类似的，利用生物反应器对兔子进行的实验。更确切的说，来自兔子的血，经过一个塑料的倒置圆锥底瓶子，或经过一个转瓶培养后，再次输送回兔子体内。收集血细胞数，白血细胞数，和血小板数，并检测重要的信号。结果与从氧实验中获得的结果相似。这表明了被培养的血液是安全的，并且安全的重新输入到兔子体内。

总结，结果显示出，以上所述激流悬浮培养生物反应器能够制作成人工肺在体外进行溶氧的全血培养，并能够将溶氧血输送回动物体内。

4.3实施例3

图8A灌注生物反应器，可以用来培养CHOK1和CHOS细胞。生物反应器的大小有5L，50L，或150L.细胞可以在安普的B001培养液中高密度生长，B001中添加了F001培养液。如图22所示，CHOK1和CHOS可以成功进行高密度培养同时保持活率。部分结果列在表格2中。

表格2在灌注生物反应器中细胞的高密度培养

  细胞系   5L灌注生物反应器(细  胞#/g纸片×纸片载体  总重150g)   50L灌注生物反应器(细  胞#/g纸片×纸片载体  总重1200g)   50L灌注生物反应器(细  胞#/g纸片×纸片载体  总重3600g)   CHO-K1   13.7×108个细胞/g×150g   16.4×108个细胞  /g×1200g   N/A   CHO-S   21.0×108个细胞/g×150g   25.0×108个细胞  /g×1200g   18.0×108个细胞  /g×3600g

表格2给出了，细胞高密度培养，同样细胞总产量也高。比如，结果表明一个150L纸片载体灌注的生物反应器的产量相对于一个1500L分批培养深层罐的生物反应器，结果表明，该反应器提供了一个能够稳定生产的一次性使用系统。

4.4实施例4

以上所述的5L灌注反应器可以用来培养VERO、MDCK、BHK21、Marc145和其他的细胞，培养液是DMEM/F12，添加10％FBS。图23、24给出了，以高密度在灌注生物反应器中成功培养的细胞。部分结果列在表格3中。

表格3在5L灌注生物反应器中培养细胞的密度和产量

  细胞系   5L灌注生物反应器(细胞#/g纸片×纸  片载体总重150g)   VERO   6.0×108个细胞/g×150g   MDCK   5.0×108个细胞/g×150g   Marc145   3.5×108个细胞/g×150g   ST1   4.0×108个细胞/g×150g   DF-1(鸡)   2.5×108个细胞/g×150g   CIK(鱼)   10×108个细胞/g×150g   EPC(鱼)   1.2×108个细胞/g×150g

一个类似的实验是利用一个50L的灌注生物反应器来进行的，其中VERO细胞的密度可以到达6.5×108个细胞/g纸片，总共有1200g纸片载体。结果表明，对于工业生产疫苗来说，50L纸片载体的灌注反应器是一个20L传统转瓶的1200倍。这个生物反应器的一个优势是由于高密度细胞培养带来的强生长力和细胞分泌的生长因子的相互支持。

4.5实施例5

为了测试以上所述的用于生产重组蛋白的细胞培养系统，进行了一系列实验。

我们发现，对于蛋白生产来说，灌注生物反应器系统可以用于高密度的灌注细胞培养，这个系统能够培养高滴定度的细胞系，而不用太多的进行细胞系和工业的开发。同时也发现，在这个系统中，灌注培养的细胞要比悬浮培养的细胞更快一步到达生产阶段。

在某些实验中，采用一个悬浮驯化过的CHOK1细胞系，在生产阶段它能够在无血清的培养液中，表达EPO的类似物(EPO-hywerG)。结果非常清楚地表明CHOK1细胞在细胞柱中有一个十分合适的溶氧水平，细胞密度，及产量(表格4)。

表格4

  细胞系   产物   培养方式   产量   CHO-K1   EPO-hyperG   灌注   300mg/L

另外，为了测试图1给出的旋转式生物反应器的细胞培养系统，也进行了实验，纸片上粘附的CHO细胞，表达重组蛋白EGFR-6xHis。简单的说，50g的纸片载体加入到旋转式的反应器中(图1)。CHO细胞以2×106个/ml接种，培养7天。然后用新鲜的DMED/F12培养液更换条件培养液。24小时培养之后，即可从培养液中纯化得到EGFR-6xHis，产量通过标准的方法来测定。结果发现EGFR-6xHis的产量为53mg/L.相反，在传统的转瓶中培养，纯化只能得到4mg/L的EGFR-6xHis。

类似的实验如用一个工作体积为5L的悬浮培养反应器(图8C)。简单的说，50g纸片载体加入5L悬浮培养反应器中，将其置于一个轨道旋转的摇床上(图8C)。CHO细胞生产人类EGFR6His，以2×106个/ml的密度接种，培养7天。新鲜培养液替换条件培养液，24小时培养之后，纯化重组的EGFR-6xHis，并用以上同样的方法进行测定。结果发现产量为50mg/l，这也比传统的转瓶培养(4mg/L)高很多。

4.6实施例6

图18和19的血液溶氧系统用来溶氧全血。更确切的说，一只羊按照每千克500个单位给予肝素。来自羊的全血在体外利用此系统进行溶氧，然后再通过颈静脉和动脉循环回体内18小时。血液泵的速度为50ml/min。在这个实验中，在反应器系统中，血的pH稳定在7.35-7.45之间。每一个小时，添加200单位的肝素。结果发现，血液中的溶氧可以稳定在60-80％。温度稳定在37度。在循环之后，羊是活着的，并且可以恢复到健康状态，并没有发现不良反应。

4.7实施例7

与案例6相似的实验用来研究以上所述血液溶氧系统是否能够用作人工肺来治疗部分肺功能衰竭。

简单说，图18和19是采用血液溶氧系统。血液的pH控制在7.35-7.45之间，溶氧控制在50-80％。温度控制在37度。羊血首先以50ml/min的速度进行循环4小时。然后速度增加到120ml/min，羊的呼吸完全被使用一个通过静脉注射的呼吸抑制剂所停止。为了确保呼吸停止，羊的呼吸系统是完全被屏蔽的。十分惊讶的是，羊仍能够保持呼吸45分钟。这个结果说明血液溶氧系统能够有效的作为一个人工肺的仪器来治疗有肺部衰竭的或呼吸紊乱的病人。

4.8实施例8

羊血培养与大肠杆菌一起在血溶氧系统中进行。同时，灌输培养接受低剂量的γ射线治疗来去除大肠杆菌细胞。结果发现，在经过γ射线治疗之后，继续培养，在培养的血液中，没有明显的大肠杆菌繁殖现象出现。在显微镜下观察，血红细胞和血小板形态正常。结果表明血液培养生物反应器，在混有低剂量的γ射线治疗的时候，能够治疗在人体或动物体内细菌和病毒感染。

4.9实施例9

进行了与案例8相似的实验。简单说，大肠杆菌通过静脉注射到羊的体内。在每天循环羊血9L后，共三天，同时进行γ射线治疗，在血液中没有明显的大肠杆菌的繁殖现象出现。相反，对照组的羊，也同样注射了大肠杆菌，除了没有进行γ射线治疗外，其他方法都与之前相同。结果是对照组的羊两天死亡。这些结果表明血液培养反应器，当在混合γ射线治疗时，能够用来治疗感染了细菌或病毒的人或动物。

4.10实施例10

上述的血循环和低剂量的γ射线处理(图18)可以用来治疗严重烧伤的羊。实验对象为全部身体的20％以上皮肤烧伤的羊。在经过7天无抗生素处理之后，发现这样处理过的羊活了7天，但没有经过处理的仅仅活了5天死于严重感染。

4.11实施例11

该实验从羊的循环学中去除白血细胞。

简单说，获得羊血后培养在以上所述的系统中。在血溶氧反应器中(图18)，在紫外线照射下，给予液体甲氧沙林。甲氧沙林是一种光敏的，可以共价结合到DNA嘧啶碱基，细胞表面分子，及暴露的白细胞的细胞质组分，而导致一个致死作用。这些循环进入羊体内后一到两周的时间，羊会死亡。在这个间隔中，他们刺激一个类似物来阻遏反应，部分是T细胞调节的，目标是非辐射过的类似克隆的T细胞。这个成功的结果能够帮助人类进行器官移植包括骨髓移植。这种方法与经典的体外光分离置换法是不同的，并且该方法可以用于人类器官的移植或治疗严重自身免疫疾病。

4.12实施例12

图18的血液溶氧系统与伽玛射线连用来去除羊循环血内的有核细胞。

简单说，采用以上所述同样的血液溶氧系统，将实验对象羊放置于一个体外血溶氧和循环的过程中。来自羊的血液与CHO细胞一起培养在容器中，然后给予低剂量的伽玛射线，这是为了除去CHO细胞。在循环9L羊血后，没有明显的CHO生长迹象出现，同时，在没有接种CHO细胞的血液培养中，可以观察到非CHO细胞的生长。

结果表面，这个过程可以用来除去血液中有核细胞(如白血病的细胞)，这样能够用来治疗人类癌症和肿瘤转移比如白血病、淋巴瘤或恶性毒瘤等。值得注意的是，低剂量的伽玛射线不会损害红血细胞和血小板，因为他们不含有核酸DNA。

4.13实施例13

带转轮子反应器(图14)可以用来从空气到二氧化碳饱和的PBS溶液中(溶氧＝5％)进行传氧。轮子的转速是50rpm。发现仅仅五分钟，在PBS中的溶氧从5％增加到100％。这个结果表明带有旋转轮子生物反应器有显著的传氧能力。

0161带有转轮的生物反应器可以用于悬浮细胞的培养。特别是，一个150L工作体积的旋转反应器(图14)可以用来悬浮(分批)培养CHO细胞、大肠杆菌细胞和酵母细胞。非常惊讶的是，高细胞密度是指每株CHO细胞都能达到1.7×107个细胞/ml、150mg湿重/ml的大肠杆菌、和42％PCV的酵母细胞。当使用氧气源时，在这些细胞密度下，溶氧水平是在10-30％之间。

4.14实施例14

旋转生物反应器(图15)可以用来培养粘附在纸片上的细胞。特别是用于培养粘附在纸片载体上的CHO细胞、大肠杆菌细胞和酵母细胞。出乎意料的是，对CHO细胞来说细胞密度最高可达7×107个/ml，对大肠杆菌来说，可达350mg湿重/ml，对酵母细胞来说可到62％PCV.当使用氧气时，这些细胞密度下的溶氧水平能保持在10-15％。在灌注培养中，CHO细胞密度可以达到38×107个/g纸片。在灌注培养中，溶氧水平能很容易地控制在20-80％。

其他具体体现

在这个说明中所给出的特点可以进行各种各样的组合。在这个说明中给出的每一个特征可以被一个可选的特征替代，来说明同一个、相当的或相似的目的。

从以上所述来看，一个有经验的技术人员，可以很容易的确定目前发明的基本特征，在不脱离这种精髓和范围内，可以对这个发明进行适当的调整和改变，使其应用到更多的情况下。这样，其他特征都在以下声明范围之内的。

相关申请的交叉参考

本项申请是得益于美国临时申请号码61/183,387(2009年6月2日立案的题为新型生物反应器)，美国临时申请号码61/216,193(2009年5月14日立案的题为血液培养生物反应器)，美国临时申请号码61/192,515(2008年9月19日立案，题为新型生物反应器)，和美国临时申请号码61/132,190(2008年6月16日立案，题为新型反应器)等。每一个申请均以参考文献的形式出现在整个文章中。