具体实施方式

下面参考附图(若有)对本公开的各个实施方式进行详细描述。参考各个实施方式不限制本发明的范围，本发明的范围仅受所附权利要求书的范围限制。此外，在本说明书中列出的任何实例都不是限制性的，并且仅列出了要求保护的本发明的诸多可能的实施方式中的一些实施方式。

本公开的实施方式涉及细胞培养基材，以及包含所述基材的细胞培养或生物反应器系统，并且涉及使用所述基材和生物反应器系统培养细胞的方法。

在常规的大规模细胞培养生物反应器中，已经使用了不同类型的充填床生物反应器。通常，这些充填床包含多孔基质来保留贴壁或悬浮细胞，以及支持生长和增殖。充填床基质提供了高的表面积/体积比，因此细胞密度可以比其他系统中的高。然而，充填床常起到深层过滤器的作用，其中，细胞被物理捕获或缠结在基质的纤维中。因此，由于细胞接种物线性流动通过充填床，细胞在充填床内受到不均匀的分布，导致细胞密度在充填床的深度或宽度上变化。例如，细胞密度在生物反应器的进口区域处可能更高，并且在较靠近生物反应器的出口处而显著更低。细胞在充填床内的这种不均匀分布显著阻碍了此类生物反应器在生物工艺制造中的可放大性和可预测性，甚至可能导致每单位表面积或体积的充填床的细胞生长或病毒载体生产效率降低。

现有技术公开的充填床生物反应器中遇到的另一个问题是通道效应。由于充填的非织造纤维的随机性质，在充填床的任何给定截面处的局部纤维密度不均匀。培养基在低纤维密度(高的床渗透性)的区域中迅速流动，并且在高纤维密度(较低的床渗透性)的区域中流动得显著更慢。在整个充填床上得到的不均匀的培养基灌注产生了通道效应，这表现为显著的营养物和代谢物梯度，其对细胞培养和生物反应器整体性能产生负面影响。位于低培养基灌注区域中的细胞会因缺乏营养物或代谢物中毒而挨饿并经常死亡。当使用充填有非织造纤维骨架的生物反应器时，细胞收获是遇到的另一个问题。由于充填床起到深层过滤器的作用，因此在细胞培养过程结束时释放的细胞被滞留在充填床内，并且细胞回收率极低。这大大限制了这种生物反应器在以活细胞为产品的生物过程中的利用。因此，不均匀性导致各个区域不同程度地暴露于流动和剪切，有效地减少了可用的细胞培养面积，造成不均匀培养，并且干扰转染效率和细胞释放。

为了解决现有的细胞培养解决方案的这些问题和其他问题，本公开的实施方式提供了细胞生长基材，这些基材的基质，和/或使用这些基材的充填床系统，它们能够实现锚着依赖性细胞的有效且高收率的细胞培养，以及生产细胞产物(例如，蛋白质、抗体、病毒颗粒)。实施方式包括一种多孔细胞培养基质，其由有序且规则的多孔基材材料阵列制成，所述多孔细胞培养基质能够实现均匀的细胞接种和培养基/营养物灌注，以及有效的细胞收获。实施方式还能够实现可扩展的细胞培养解决方案，其中基材和生物反应器能够从工艺开发规模到全生产规模来接种和生长细胞和/或收获细胞产品，并且不会牺牲实施方式的均匀性能。例如，在一些实施方式中，生物反应器可以容易地从工艺开发规模放大到生产规模，并且在整个生产规模中具有相当的病毒基因组/基材的单位表面积(VG/cm²)。本文实施方式的可收获性和可扩展性使其能用于在同一细胞基材上以多种规模生长细胞群的有效种子驯养。此外，本文的实施方式提供了一种细胞培养基质，其具有高的表面积，该高的表面积结合所述的其他特征能够实现高收率的细胞培养解决方案。在一些实施方式中，例如，本文所述的细胞培养基材和/或生物反应器每批次可生产10¹⁶至10¹⁸个病毒基因组(VG)。

在一个实施方式中，基质具有结构限定的表面区域以供贴壁细胞粘附和增殖，当在充填床或其他生物反应器中组装时，该基质具有良好的机械强度并形成高度均匀的多重互连流体网络。在具体的实施方式中，机械稳定的不可降解的织造网可用作基材来支持贴壁细胞生产。本文公开的细胞培养基质支持锚着依赖性细胞以高的体积密度形式粘附和繁殖。这种基质可实现均匀的细胞接种，以及有效收获细胞或生物反应器的其他产物。此外，本公开的实施方式支持此细胞培养以在接种步骤期间提供均匀的细胞分布并在所公开的基质上实现融合的单层或多层贴壁细胞，并且可以避免形成营养物灌注有限且代谢物浓度增加的大型和/或不可控的3D细胞聚集体。因此，基质消除了生物反应器操作期间的扩散限制。此外，基质能够从生物反应器容易且有效地收获细胞。一个或多个实施方式的结构限定的基质能够从生物反应器的充填床完全回收细胞并实现一致的细胞收获。

根据一些实施方式，还提供了使用具有基质的生物反应器来进行细胞培养的方法，以用于治疗性蛋白质、抗体、病毒疫苗或病毒载体的生物工艺生产。

不同于目前用于细胞培养生物反应器的细胞培养基材(即，排列随机的纤维的非织造基材)，本公开的实施方式包括具有限定且有序结构的细胞培养基材。该限定且有序的结构允许具有一致且可预测的细胞培养结果。此外，基材具有开放的多孔结构，其防止了细胞滞留并且能够实现均匀地流动通过充填床。该构造能够改进细胞接种，营养物输送，细胞生长和细胞收获。根据一个或多个具体的实施方式，所述基质由基材材料形成，所述基材材料具有薄的片状构造，具有第一侧和第二侧，所述第一侧和第二侧通过相对较小的厚度分离，使得片的厚度相对于基材的第一侧和第二侧的宽度和/或长度较小。此外，形成了通过基材厚度的多个孔或开口。开口之间的基材材料的尺寸和几何结构允许细胞粘附于基材材料的表面，就好像其近似二维(2D)表面，同时还允许有足够的流体在基材材料周围流动并流动通过开口。在一些实施方式中，基材是基于聚合物的材料，并且可以形成为模制的聚合物片；具有穿透厚度的开口的聚合物片；熔合成网状层的多个纤丝；3D打印的基材；或者织造成网层的多个纤丝。基质的物理结构具有高的表面/体积比以用于培养锚着依赖性细胞。根据各个实施方式，基质可以本文所述的某些方式被布置或充填在生物反应器中，以用于均匀的细胞接种和生长，均匀的培养基灌注，以及有效的细胞收获。

本公开的实施方式可实现实用尺寸的病毒载体平台，其可以下述规模生产病毒基因组：每批次大于约10¹⁴个病毒基因组，每批次大于约10¹⁵个病毒基因组，每批次大于约10¹⁶个病毒基因组，每批次大于约10¹⁷个病毒基因组，或者每批次高至或大于约g 10¹⁶个病毒基因组。在一些实施方式中，生产率为每批次约10¹⁵至约10¹⁸或更多个病毒基因组。例如，在一些实施方式中，病毒基因组收率可以为每批次约10¹⁵至约10¹⁶个病毒基因组，或每批次约10¹⁶至约10¹⁹个病毒基因组，或每批次约10¹⁶-10¹⁸个病毒基因组，或每批次约10¹⁷至约10¹⁹个病毒基因组，或每批次约10¹⁸至约10¹⁹个病毒基因组，或每批次约10¹⁸或更多个病毒基因组。

此外，本文公开的实施方式不仅能够实现细胞粘附于细胞培养基材并生长，还能够活得收获所培养的细胞。不能够收获活细胞是现有平台的显著缺点，并且其导致难以构建和维持用于生产能力的足够数目的细胞。根据本公开的实施方式的一个方面，可从细胞培养基材收获活细胞，包括80％至100％的活细胞，或约85％至约99％的活细胞，或约90％至约99％的活细胞。例如，收获的细胞中至少80％是活的，至少85％是活的，至少90％是活的，至少91％是活的，至少92％是活的，至少93％是活的，至少94％是活的，至少95％是活的，至少96％是活的，至少97％是活的，至少98％是活的，或者至少99％是活的。可以使用例如胰蛋白酶、TrypLE或Accutase从细胞培养基材释放细胞。

图1A和1B根据本公开的一个或多个实施方式的实例，分别示出了细胞培养基材100的三维(3D)透视图和二维(2D)平面图。细胞培养基材100是织造网层，其由在第一方向上行进的第一多个纤维102和在第二方向上行进的第二多个纤维104制成。基材100的织造纤维形成多个开口106，所述多个开口106可由一个或多个宽度或直径(例如，D₁、D₂)限定。开口的尺寸和形状可基于编织的类型改变(例如，纤丝的数目、形状和尺寸；相交纤丝之间的角等)。织造网在宏观尺度上可表征为二维片或层。然而，仔细观察织造网发现，由于网的相交纤维的上升和下降，它具有三维结构。因此，如图1C所示，织造网100的厚度T可以比单个纤维的粗度(例如，t₁)厚。如本文所用，厚度T是织造网的第一侧108与第二侧110之间的最大厚度。不囿于理论，认为，结构100的三维结构是有利的，因为其为培养贴壁细胞提供了大的表面积，并且网的结构刚性可提供一致且可预测的细胞培养基质结构，其能够实现均匀的流体流动。

在图1B中，开口106具有直径D₁和直径D₂，直径D₁定义为相对的纤维102之间的距离，直径D₂定义为相对的纤维104之间的距离。取决于编织几何，D₁和D₂可相等或不相等。在D₁和D₂不相等的情况下，较大者可被称为主直径，而较小者可被称为次直径。在一些实施方式中，开口的直径可以指开口的最宽部分。除非另外规定，否则本文所用的开口直径应指在开口的相对侧上的平行纤维之间的距离。

多个纤维102中的给定纤维具有粗度t₁，并且多个纤维104中的给定纤维具有粗度t₂。在圆形截面的纤维情况中，如图1A或其他三维截面图所示，粗度t₁和t₂是纤维截面的最大直径或粗度。根据一些实施方式，多个纤维102均具有相同的粗度t₁，并且多个纤维104均具有相同的粗度t₂。此外，t₁和t₂可以相等。然而，在一个或多个实施方式中，t₁和t₂不相等，例如，当多个纤维102与多个纤维104不相同时。此外，多个纤维102和多个纤维104中的每一者可以包含两种或更多种不同粗度的纤维(例如，t_1a、t_1b等以及t_2a、t_2b等)。根据实施方式，粗度t₁和t₂相对于在其上培养的细胞的尺寸较大，因此，从细胞的角度出发，纤维提供了大致平坦的表面，相比于纤维尺寸小(例如，细胞直径的尺度)的一些其他解决方案，这能够实现更佳的细胞粘附和生长。由于织造网的三维性质，如图1A-1C所示，可用于细胞粘附和增殖的纤维的2D表面积超过了在相当的平面2D表面上粘附的表面积。

在一个或多个实施方式中，纤维的直径可以在以下范围内：约50μm至约1000μm；约100μm至约750μm；约125μm至约600μm；约150μm至约500μm；约200μm至约400μm；约200μm至约300μm；或约150μm至约300μm。在微观尺度级别上，由于纤维相比于细胞的尺度(例如，纤维直径大于细胞)，因此单纤丝纤维的表面作为大致2D表面存在以供贴壁细胞粘附和增殖。纤维可被编织成网，并且开口在约100μm x 100μm至约1000μm x 1000μm的范围内。在一些实施方式中，开口的直径o可以为约50μm至约1000μm；约100μm至约750μm；约125μm至约600μm；约150μm至约500μm；约200μm至约400μm；或约200μm至约300μm。这些纤丝直径和开口直径的范围是一些实施方式的实例，但是其不旨在限制所有实施方式的网的可能的特征尺寸。对纤维直径和开口直径的组合进行选择，以提供穿过基材的有效且均匀的流体流，例如，当细胞培养基质包括多个相邻的网层(例如，各个层的堆叠体或者成卷的网层)时。

诸如纤维直径、开口直径和编织类型/图案之类的因素将决定可用于细胞粘附和生长的表面积。此外，当细胞培养基质包括重叠基材的堆叠体、卷或其他布置时，细胞培养基质的充填密度将影响充填床基质的表面积。充填密度可随着基材材料的充填厚度(例如，基材的层所需的空间)而变化。例如，如果细胞培养基质的堆叠体具有某高度，则堆叠体的每个层可被说成具有充填厚度，该充填厚度通过将堆叠体的总高度除以堆叠体中的层数来确定。充填厚度将基于纤维直径和编织情况而改变，但是也可基于堆叠体中的相邻层的排列情况而改变。例如，由于织造层的三维性质，因此相邻层可基于它们彼此的排列情况而容纳一定量的互锁或重叠。在第一种排列中，相邻层可紧密地靠在一起，但是在第二种排列中，相邻层可具有零重叠，例如，当上层的最低点与下层的最高点直接接触时。对于某些应用，可能期望提供具有较低密度的层充填的细胞培养基质(例如，当较高渗透性是优先事项时)，或者可能期望提供具有较高密度的充填的细胞培养基质(例如，当最大程度地增大基材表面积是优先事项时)。根据一个或多个实施方式，充填厚度可以为约50μm至约1000μm；约100μm至约750μm；约125μm至约600μm；约150μm至约500μm；约200μm至约400μm；约200μm至约300μm。

上述结构因素可决定细胞培养基质的表面积，无论是具有单层的细胞培养基材的细胞培养基质，还是具有多个基材层的细胞培养基质。例如，在一个具体的实施方式中，具有圆形形状和6cm直径的织造网基材单层可具有约68cm²的有效表面积。如本文所用的“有效表面积”是可用于细胞粘附和生长的一部分基材材料中的纤维的总表面积。除非另外说明，否则“表面积”是指该有效表面积。根据一个或多个实施方式，直径为6cm的单个织造网基材层可以具有约50cm²至约90cm²；约53cm²至约81cm²；约68cm²；约75cm²；或约81cm²的有效表面积。这些有效表面积的范围仅是为了示例来提供，一些实施方式可以具有不同的有效表面积。细胞培养基质还可以就孔隙率来表征，如在本文的实施例中所讨论的。

基材网可以由在细胞培养应用中可相容的聚合物材料的单纤丝或多纤丝纤维制造，所述聚合物材料例如包括聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚环氧乙烷、聚吡咯和聚环氧丙烷。网基材可以具有不同的图案或编织形式，例如，包括针织、经向针织或织造(例如平纹编织、斜纹编织、荷兰编织、五针编织)。

可能需要对网纤丝的表面化学进行改性，以提供期望的细胞粘附性质。这些改性可通过网的聚合物材料的化学处理，或者通过将细胞粘附分子接枝到纤丝表面来实现。或者，可用显示细胞粘附性质的生物相容性水凝胶(例如，包括胶原或)薄层涂覆网。或者，可通过使用行业已知的各种类型的等离子体、工艺气体和/或化学品的处理过程，使网的纤丝纤维表面具有细胞粘附性质。然而，在一个或多个实施方式中，网能够提供有效的细胞生长表面而无需表面处理。

图2A-2C根据本公开的一些考虑的实施方式示出了织造网的不同实例。下表1中概括了这些网的纤维直径和开口尺寸，以及由相应的网的单层所提供的细胞培养表面积相对于相当的2D表面的增加的大致幅度。在表1中，网A是指图2A的网，网B是指图2B的网，并且网C是指图2C的网。表1的三种网几何结构仅是示例，本公开的实施方式不限于这些特定的示例。由于网C提供了最高的表面积，其可以有利于实现高密度的细胞粘附和增殖，并因此为细胞培养提供最有效的基材。然而，在一些实施方式中，可能有利的是，细胞培养基质包括表面积较低的网，例如网A或网B，或者不同表面积的网的组合，以例如在培养室内实现期望的细胞分布或流动特性。

表1：图2A-2C的网的比较，以及所得到的相比于2D表面的细胞培养表面积的增加。

如上表所示，相比于具有相当尺寸的平面2D表面，网的三维品质为细胞粘附和增殖提供了增加的表面积。这种增加的表面积有助于通过本公开的实施方式实现的可扩展的性能。对于工艺开发和工艺验证研究，常需要小规模的生物反应器以便节约试剂成本和增加实验通量。本公开的实施方式可应用于这种小规模的研究，但是也可以放大到工业或生产规模。例如，如果将2.2cm直径圆形式的100层网C充填到内直径为2.2cm的圆柱形充填床中，则可用于细胞粘附和增殖的总表面积等于约935cm²。为了将这种生物反应器放大十倍，可使用内直径为7cm的圆柱形充填床和100层相同的网的类似设置。在这种情况中，总表面积将等于9,350cm²。在一些实施方式中，可用的表面积等于或大于约99,000cm²/L。由于充填床中的堵塞型灌注流，在较小规模和较大规模的生物反应器形式中可使用相同的流速，其以ml/min/cm²(cm²为充填床截面表面积)表示。较大的表面积允许具有较高的接种密度和较高的细胞生长密度。根据一个或多个实施方式，本文所述的细胞培养基材显示出细胞接种密度高至22,000个细胞/cm²或更大。作为参考，康宁(Corning)的在二维表面上具有约20,000个细胞/cm²的接种密度。

较高的表面积和高的细胞接种或生长密度的另一个优点是本文公开的实施方式的成本可以与竞争性解决方案相同或更少。具体地，每个细胞产品的成本(例如，每个细胞或每个病毒基因组)可以等于或小于其他充填床生物反应器的细胞产品成本。

在下文所述的本公开的另外的实施方式中，织造网基材可以圆柱形卷的形式充填在生物反应器内(参见图8和9)。在这样的实施方式中，充填床生物反应器的可扩展性可通过增加网条带的总长度及其高度来实现。用于这种圆柱形卷构造的网的量可基于充填床的期望充填密度而变化。例如，圆柱形卷可以紧密卷致密充填，或者以疏松卷疏松充填。充填的密度将常由给定应用或规模需要的所需细胞培养基材表面积决定。在一个实施方式中，网的所需长度可根据充填床生物反应器直径，采用下式来计算：

其中，L是充填生物反应器所需的网的总长度(即，图8中的H)，R是充填床培养室的内半径，r是网围绕其卷绕的内部支承件(图9中的支承件366)的半径，并且t是一层网的厚度。在这样的构造中，通过增加充填床圆柱形卷的直径或宽度(即，图8中的W)和/或增加充填床圆柱形卷的高度H，可实现生物反应器的可扩展性，并因此提供更多的基材表面积供接种和生长贴壁细胞。

通过使用具有足够刚性的结构限定的培养基质，在基质或充填床上实现了高的流动阻力均匀性。根据各个实施方式，可以单层或多层形式部署基质。这种灵活性消除了扩散限制并且为粘附于基质的细胞提供了均匀的营养物和氧气输送。此外，开放的基质在充填床构造中没有任何细胞滞留区域，允许在培养结束时以高活力完成细胞收获。该基质还为充填床提供了充填均匀性，并实现了从工艺开发单元到大规模工业生物加工单元的直接可扩展性。从充填床直接收获细胞的能力消除了在搅拌或机械摇动的容器中重新悬浮基质的需要，后者会增加复杂性并可能对细胞造成有害的剪切应力。进一步地，细胞培养基质的高充填密度在工业规模可管理的体积中产生了高的生物工艺生产率。

图3A示出了具有多层基材200的基质的一个实施方式，并且图3B是相同的多层基材200的平面图。多层基材200包括第一网基材层202和第二网基材层204。尽管第一基材层202和第二基材层204重叠，但是网的几何结构(例如，开口直径与纤维直径的比值)使得第一基材层202和第二基材层204的开口重叠并且提供路径供流体流动通过多层基材200的整个厚度，如图3B中的无纤丝开口206所示。

图4示出了在图3B中的线B-B处的多层基材200的截面图。箭头208显示了通过第二基材层204中的开口，然后围绕第一基材层202中的纤丝的可能的流体流动路径。网基材层的几何结构被设计成允许有效且均匀地流动通过一个或多个基材层。此外，基质200的结构可允许流体以多个取向流动通过基质。例如，如图4所示，总的流体流动方向(如箭头208所示)垂直于第一基材层202和第二基材层204的主侧表面。然而，基质也可相对于所述流来取向，使得基材层的侧面平行于总体流动方向。图5示出了沿着图4的线C-C的多层基材200的截面图，基质200的结构允许流体流(箭头210)通过多层基材200中的流体路径。除了垂直或平行于网层的第一和第二侧面的流体流外，基质可被布置成使得多个基材片成中间角度，或者甚至相对于流体流随机布置。这种取向的灵活性是通过织造基材的基本各向同性流动行为实现的。相比之下，现有生物反应器中贴壁细胞的基材不表现出这种行为，相反，它们的充填床往往产生优先流动通道并具有具有各向异性渗透性的基材材料。本公开的基质的灵活性允许其用在各种应用和生物反应器或容器设计中，同时在整个生物反应器容器中实现更好和更均匀的渗透性。

如本文所讨论的，根据一种或多种实施方式，细胞培养基材可用于生物反应器容器内。例如，基材可用在充填床生物反应器构造中，或者三维培养室内的其他构造中。然而，实施方式不限于三维培养空间，并且预期基材可用于可被认为是二维培养表面构造的构造中，其中基材的一层或多层平放，例如，在平底培养皿中，以为细胞提供培养基材。由于污染问题，容器可以是一次性容器，并且在使用后可弃去。

根据一个或多个实施方式，提供了一种细胞培养系统，其中，在生物反应器容器的培养室内使用细胞培养基质。图6示出了细胞培养系统300的一个实例，细胞培养系统300包括生物反应器容器302，其具有在生物反应器容器302的内部中的细胞培养室304。在细胞培养室304内是细胞培养基质306，其由基材层308的堆叠体制成。基材层308是堆叠的，并且基材层的第一侧或第二侧面向相邻基材层的第一侧或第二侧。生物反应器容器300在一端具有进口310，其用于将培养基、细胞和/或营养物输入到培养室304中，在相对端具有出口312，其用于从培养室304去除培养基、细胞或细胞产物。通过使基材层以这种方式堆叠，系统可容易地放大，并且由于限定的结构以及流体有效地流动通过堆叠基材，因此系统对细胞粘附和增殖没有不利影响。虽然容器300一般可以描述成具有进口310和出口312，但是一些实施方式可使用进口310和出口312中的一者或两者来使培养基、细胞或其他内容物流入和流出培养室304。例如，进口310可用于在细胞接种、灌注或培养阶段期间使培养基或细胞流入培养室304，但是也可以用于在收获阶段中通过进口310移除培养基、细胞或细胞产物中的一种或多种。因此，术语“进口”和“出口”不旨在限制这些开口的功能。

在一个或多个实施方式中，通过交错的具有不同几何结构的基材层，可控制充填床的流动阻力和体积密度。具体地，网尺寸和几何结构(例如，纤维直径、开口直径和/或开口几何结构)限定了充填床形式中的流体流动阻力。通过交错的具有不同尺寸和几何结构的网，可在生物反应器的一个或多个特定部分中控制或改变流动阻力。这将能够在充填床中获得液体灌注的更好的均匀性。例如，可堆叠10层的网A(表1)，接着堆叠10层的网B(表1)，接着堆叠10层的网C(表1)，以实现期望的充填床特性。又例如，充填床可以起始于10层的网B，接着是50层的网C，接着是10层的网B。这种重复模式可继续直到整个生物反应器被网充填。这些仅是示例，并且用于说明的目的，而无意于限定可能的组合。实际上，具有不同尺寸的网的各种组合是可能的，以获得细胞生长表面的体积密度和流动阻力的不同分布。例如，具有变化的细胞体积密度的区(例如，产生低/高/低/高等等密度模式的一系列区)的充填床柱可通过交错的不同尺寸的网来组装。

在图6中，总体流动方向在从进口310到出口312的方向上，并且在该实例中，基材层308的第一主侧和第二主侧垂直于总体流动方向。相较之下，图7所示的实例是系统320包括生物反应器容器322以及在培养空间324内的基材328的堆叠体的实施方式，基材328具有平行于总体流动方向的第一侧和第二侧，总体流动方向对应于进入到进口330并离开出口332的流动路线所示的方向。因此，本公开实施方式的基质可以用于任何一种构造。在系统300和320各自中，基材308、328的尺寸和形状被调整成填充由培养室304、324限定的内部空间，使得每个容器中的培养空间得到填充以用于细胞生长表面，从而就细胞/单位体积而言，最大程度地增加效率。虽然图7示出了多个进口330和多个出口332，但应考虑系统320可以通过单个进口进料并且具有单个出口。然而，根据本文的各个实施方式，可使用分配板以帮助在充填床的截面上分配培养基、细胞或营养物，并因此提高流体流动通过充填床的均匀性。因此，多个进口330代表了分配板如何可在充填床截面上配备有多个孔以建立更均匀的流动。

图8示出了基质的一个实施方式，其中，基材形成为圆柱形卷350。例如，包括网基材352的基质材料片围绕中心纵轴y卷成圆柱体。圆柱形卷350具有沿着垂直于中心纵轴y的尺寸的宽度W以及沿着垂直于中心纵轴y的方向的高度H。在一个或多个优选的实施方式中，圆柱形卷350被设计成在生物反应器容器内，使得中心纵轴y平行于流体通过生物反应器或容纳圆柱形卷的培养室的总体流动方向F。图9示出了具有生物反应器容器362的细胞培养系统360，所述生物反应器容器362容纳了呈该圆柱形卷构造的细胞培养基质364。类似于图8中的圆柱形卷350，细胞培养基质364具有中心纵轴，在图9中，该中心纵轴延伸到页面中。系统360还包括中心支承构件366，细胞培养基质364围绕该中心支承构件366定位。根据一些实施方式，中心支承构件366可单纯提供物理支承和/或细胞培养基质364的排列，但是也可提供其他功能。例如，中心支承构件366可配备有一个或多个开口以沿着基质的长度H向细胞培养基质364供应培养基。在另一些实施方式中，中心支承构件366可以包括一个或多个附接位点，以用于将细胞培养基质364的一部分或多部分保持在圆柱形卷的内部。这些附接位点可以是钩子、扣子、端子(post)、夹子或将网片附接到中心支承构件366的其他方式。

图10A根据一个或多个实施方式示出了细胞培养系统400。系统400包括生物反应器402，其容纳了本文公开的一个或多个实施方式的细胞培养基质。生物反应器402可流体连接到培养基调节容器404，并且所述系统能够将调节容器404内的细胞培养基406供应给生物反应器402。培养基调节容器404可包括生物加工产业中使用的典型生物反应器中见到的传感器和控制部分，以用于悬浮批料，馈送批料或灌注培养。这些包括但不限于DO氧气传感器，pH传感器，氧合器/气体鼓泡单元，温度探针，以及营养物添加和碱添加端口。供应到鼓泡单元的气体混合物可通过用于N₂、O₂和CO₂气体的气体流量控制器来控制。培养基调节容器404还包含叶轮用于培养基混合。上文列出的传感器所测量的所有培养基参数可通过培养基调节控制单元418来控制，所述培养基调节控制单元418与培养基调节容器404连通，并且能够测量和/或调节细胞培养基406的条件以达到期望的水平。如图10A所示，培养基调节容器404作为与生物反应器容器402分开的容器来提供。在能够独立于培养细胞的区域调节培养基，然后将经过调节的培养基供应给细胞培养空间方面，这可以是有利的。然而，在一些实施方式中，可以在生物反应器容器402内进行培养基调节。

来自培养基406调节容器404的培养基通过进口408被输送到生物反应器402，其还可以包括注射端口以用于细胞接种，从而接种细胞并开始细胞培养。生物反应器容器402还可以包括一个或多个出口410，细胞培养基406通过该出口410离开容器402。此外，细胞或细胞产物可以通过出口410输出。为了分析来自生物反应器402的流出物的内容物，可以在线路中提供一个或多个传感器412。在一些实施方式中，系统400包括流量控制单元414，其用于控制进入到生物反应器402中的流量。例如，流量控制单元414可以接收来自所述一个或多个传感器412(例如，O₂传感器)的信号，并且基于该信号，通过将信号发送给在生物反应器402的进口408上游的泵416(例如，蠕动泵)，调整进入到生物反应器402中的流量。因此，基于传感器412所测得的一个因素或因素的组合，泵416可控制进入到生物反应器402中的流量，以获得期望的细胞培养条件。

培养基灌注速率由信号处理单元414控制，该信号处理单元414收集并比较来自培养基调节容器404以及位于充填床生物反应器出口410处的传感器的传感器信号。由于通过充填床生物反应器402的培养基灌注的充填流动性质，因此沿着充填床发展出了营养物、pH和氧气梯度。根据图11的流程图，生物反应器的灌注流速可通过操作性连接到蠕动泵416的流量控制单元414自动控制。

本公开的一个或多个实施方式提供了不同于常规方法的细胞接种步骤。在常规方法中，具有常规基质的充填床填充有培养基并且浓缩接种物被注射到培养基循环回路中。细胞悬浮液以增加的流速被泵送通过生物反应器，从而减少通过在常规充填床基质上捕获所进行的细胞接种的不均匀性。在这样的常规方法中，持续或许几小时以升高的流速将细胞泵送到循环回路中，直到在充填床生物反应器中捕获了大部分的细胞。然而，由于常规充填床生物反应器的不均匀的深层床过滤性质，细胞在充填床内不均匀地分布，并且在生物反应器的进口区域处有较高的细胞密度，而在生物反应器的出口区域处有较低的细胞密度。

相较之下，根据本公开的实施方式，体积与生物反应器的培养室的空隙体积相等的细胞接种物通过生物反应器402的进口408处的细胞接种物注射端口被直接注射到充填床中(图10A)。由于在本文所述的细胞培养基质中存在的均匀且连续的流体通道，细胞悬浮液接着在充填床内均匀分布。为了防止在初始接种阶段因为重力导致细胞沉降，在接种物注射之后可立即开始培养基灌注。灌注流速保持在低于预设的阈值，以平衡重力并避免细胞从充填床生物反应器中被洗掉。因此，在最初的细胞粘附阶段，细胞在充填床内被轻轻翻滚，并且实现了均匀的细胞分布并粘附在可用的基材表面上。

图10B根据一个或多个实施方式，示出了细胞培养系统420的更详细的示意图。系统420的基本构造类似于图10A的系统400，其中，充填床生物反应器422具有容器，其包含细胞培养材料(例如，PET织造网)的充填床，以及单独的培养基调节容器424。然而，相较于系统400，系统420显示了系统的细节，包括传感器，用户界面和控制，以及用于培养基和细胞的各种进口和出口。根据一些实施方式，通过控制器426来控制培养基调节容器424，以提供适当的温度、pH、O₂和营养物。虽然在一些实施方式中，生物反应器422也可通过控制器426来控制，但是在另一些实施方式中，生物反应器422在单独的灌注回路428中提供，其中，基于在生物反应器422的出口处或附近的O₂的检测，使用泵来控制通过灌注回路428的培养基流速。

图10A和10B的系统可根据一个或多个实施方式的工艺步骤来操作。如图11A所示，这些工艺步骤可包括工艺准备(S1)，接种和粘附细胞(S2a,S2b)，细胞扩增(S3)，转染(S4a,S4b)，病毒载体的生产(S5a,S5b)，以及收获(S6a,S6b)。

图11示出了用于控制灌注生物反应器系统(例如，图10A或10B的系统400)的流量的方法450的一个实例。根据方法450，在步骤S21处通过生物反应器优化运行来预先确定系统400的某些参数。根据这些优化运行，可确定pH₁、pO₁、[葡萄糖]₁、pH₂、pO₂、[葡萄糖]₂和最大流速的值。在步骤S22处，在生物反应器402的细胞培养室内测量pH₁、pO₁和[葡萄糖]₁的值，并且在步骤S23处，在生物反应器402的出口处由传感器412测量pH₂、pO₂和[葡萄糖]₂。基于S22和S23处的这些值，灌注泵控制单元在S24处做出决定，以维持或调整灌注流速。例如，如果满足pH₂≥pH_2最小、pO₂≥pO_2最小和[葡萄糖]₂≥[葡萄糖]_2最小中的至少一项，则细胞培养基到达细胞培养室的灌注流速可以继续处于当前速率(S25)。如果目前的流速小于或等于细胞培养系统的预定最大流速，则增加灌注流速(S27)。进一步地，如果目前的流速不小于或等于细胞培养系统的预定最大流速，则细胞培养系统的控制器可重新评估以下中的至少一项：(1)pH_2最小、pO_2最小和[葡萄糖]_2最小；(2)pH₁、pO₁和[葡萄糖]₁；以及(3)生物反应器容器的高度(S26)。

取决于期望的系统，细胞培养基质可以多种构造布置在培养室内。例如，在一个或多个实施方式中，系统包括一个或多个基材层，并且其宽度在培养室中的限定的细胞培养空间的整个宽度上延伸。多个基材层可以以这种方式堆叠到预定高度。如上所述，基材层可以被布置成使得一个或多个层的第一侧和第二侧垂直于培养基通过培养室内的限定培养空间的总体流动方向，或者一个或多个层的第一和第二侧可以平行于总体流动方向。在一个或多个实施方式中，细胞培养基质包括相对于总体流成第一取向的一个或多个基材层，以及处于与第一取向不同的第二取向的一个或多个其他层。例如，各个层可以具有第一侧和第二侧，它们平行或垂直于总体流动方向，或者处于平行与垂直之间的某个角度。

在一个或多个实施方式中，细胞培养系统包括在充填床构造中的多个离散的细胞培养基材片，其中，基材片的长度和/或宽度相对于培养室较小。如本文所用，当基材片的长度和/或宽度等于或小于50％的培养空间的长度和/或宽度时，基材片被认为具有相对于培养室较小的长度和/或宽度。因此，细胞培养系统可以包括以期望的布置充填到培养空间中的多个基材片。基材片的布置可以是随机或半随机的，或者可以具有预定顺序或排列形式，例如，基材片以基本上相似的取向来取向(例如，相对于总体流动方向水平，垂直，或者成0°至90°之间的角度)。

如本文所用的“限定的培养空间”是指在培养室中被细胞培养基质占据，并且将在其中发生细胞接种和/或培养的空间。限定的培养空间可填充大约整个培养室，或者可以占据培养室内的一部分空间。如本文所用的“总体流动方向”定义为在细胞培养期间，和/或在培养基流入或流出培养室期间，通过细胞培养基质或者在细胞培养基质上的流体或培养基的总体质量流的方向。

在一个或多个实施方式中，细胞培养基质通过固定机构被稳固在培养室内。固定机构可以将一部分细胞培养基质稳固到包围基质的培养室壁，或者在培养室的一端处稳固到室壁。在一些实施方式中，固定机构将一部分细胞培养基质粘附于行进通过培养室的构件，例如，平行于培养室的纵轴行进的构件，或者粘附于与纵轴垂直行进的构件。然而，在一个或多个其他实施方式中，细胞培养基质可以被包含在培养室内并且未固定地附接于室或生物反应器容器的壁。例如，基质可以通过培养室或其他结构构件的边界被包含在室内，以将基质保持在生物反应器容器的预定区域内并且不将基质固定地稳固于这些边界或结构构件。

一些实施方式的一个方面提供了成滚瓶构造的生物反应器容器。根据本公开所述的一个或多个实施方式，培养室能够包含细胞培养基质和基材。在滚瓶构造中，生物反应器容器可以操作性地附接于用于围绕容器的中心纵轴移动生物反应器容器的装置。例如，生物反应器容器可以围绕中心纵轴旋转。该旋转可以是连续的(例如，在一个方向上连续)，或者不连续的(例如，在单个方向或交替方向上间歇旋转，或者以来回旋转的方向振荡)。在操作时，生物反应器容器的旋转造成室内的细胞和/或流体移动。这种移动可以被认为是相对于室壁的移动。例如，当生物反应器容器围绕其中心纵轴旋转时，重力可以造成流体、培养基和/或未粘附的细胞维持向着室的下部。然而，在一个或多个实施方式中，细胞培养基质相对于容器基本是固定的，因此，随着容器一起旋转。在一个或多个其他的实施方式中，细胞培养基质可以是未附接的，并且当容器旋转时，其相对于容器自由移动到期望的程度。细胞可以粘附于细胞培养基质，同时，容器的移动使得细胞接受暴露于细胞培养基或液体，以及培养室中的氧气或其他气体。

通过使用本公开实施方式的细胞培养基质，例如，包括织造或网基材的基质，滚瓶容器具有可用于贴壁细胞粘附、增殖和功能化的增加的表面积。具体地，在滚瓶内使用单纤丝聚合物材料的织造网的基材，相比于标准滚瓶，表面积可以增加约2.4倍至约4.8倍，或者达到标准滚瓶的约10倍。如本文所述，网基材的每个单纤丝线股能够使其自身呈现2D表面以供贴壁细胞粘附。此外，在滚瓶中可以布置多个网层，使得相比于标准滚瓶，可用的总表面积增加约2至20倍。因此，通过添加本文公开的改进的细胞培养基质，可改变现有的滚瓶设施和加工(包括细胞接种、培养基交换和细胞收获)，并且对现有的操作基础设施和加工步骤的影响最小。

生物反应器容器任选地包括一个或多个出口，其能够附接于进口和/或出口装置。通过该一个或多个出口，可向室供应液体、培养基或细胞，或者从室移除液体、培养基或细胞。容器中的单个端口可以同时起到进口和出口的作用，或者可以提供多个端口以用于专门的进口和出口。

一个或多个实施方式的充填床细胞培养基质可由细胞培养织造网基材组成，并且在其中不设置任何其他形式的细胞培养基材或没有与细胞培养基质交错的任何其他形式的细胞培养基材。即，本公开的实施方式的细胞培养织造网基材是有效的细胞培养基材，并且不需要现有的解决方案中所用的不规则、非织造基材类型。这能够实现设计和构造得到简化的细胞培养系统，同时向高密度细胞培养基材提供本文关于流动均匀性、收获性等所述的其他优点。

如本文所述，细胞培养基材和生物反应器系统提供了多个优点。例如，本公开的实施方式可支持许多病毒载体(例如AAV(所有血清型)和慢病毒)中的任一种的生产，并且可面向体内和体外基因治疗应用来应用。均匀的细胞接种和分布最大程度地增加了每个容器的病毒载体收率，并且该设计能够收获活细胞，这对由使用相同平台的多个扩增阶段组成的种子驯养可以有用处。此外，本文的实施方式可从工艺开发规模扩展到生产规模，这最终节约了开发时间和成本。本文公开的方法和系统还允许实现细胞培养工艺的自动化和控制，以最大程度地增加载体收率和提高重现性。最后，相比于其他细胞培养解决方案，可以大大减小达到病毒载体的生产级别规模(例如，每批次10¹⁶至10¹⁸个AAV VG)所需的容器数目。

实施方式不限于围绕中心纵轴的容器旋转。例如，容器可以围绕相对于容器不位于中心的轴来旋转。此外，旋转轴可以是水平或垂直轴。

实施例

为了证明本公开的细胞培养基质、细胞培养系统和相关方法的功效，根据以下实施例进行关于细胞接种和培养的研究。

实施例1

在实施例1中，在静态细胞培养条件中测试具有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)织造网基材(参见图12)的细胞培养基质。在乙醇中洗涤PET网并且在氧RF等离子体中进行等离子体处理。使明胶吸附在网纤丝的表面上以促进细胞粘附。将网的盘形片放置到超低粘附(ULA)六孔板中。以不同的接种密度(50K/cm²、75K/cm²、100K/cm²)将HEK293T细胞接种到网盘上，并且进行三天的细胞培养。用荧光绿细胞跟踪染料对纤丝表面上的细胞进行染色。图12示出了纤丝表面上的细胞的这种可视化结果。网纤丝相对于细胞大小的尺寸使得单纤丝纤维能有效地用作二维表面以供细胞粘附和增殖。通过从网中收获细胞并且在来自贝克曼库尔特公司(Beckman Coulter)的细胞计数器上计数，测量细胞增殖。结果显示，在静态细胞培养条件下，在细胞培养基质上具有优异的细胞粘附和增殖。例如，图13A示出了在24、48和72小时后，每个接种的网的总细胞/孔。除了细胞数目外，在图13B中示出了细胞活力，其证明了在各接种密度下具有极高的活力。

实施例2

在实施例2中，根据本公开的一个实施方式的示例，在充填床生物反应器系统(例如，图6所示的系统)中培养细胞。充填床具有圆柱形状并且由细胞培养基材的堆叠体制成，每个细胞培养基材具有圆形或盘形。具体地，在实施例2中，充填床的高度为约25mm，并且包括一百个PET织造网基材盘，每个盘的直径为约20mm。所用的网对应于表1中的网C。估计可用于细胞粘附的总二维表面积为约760cm²。为了对生物反应器进行接种，将8ml的HEK293T细胞悬浮液(二百万个细胞/ml)直接注射到充填床中。在引入细胞悬浮液后立即开始培养基灌注，并且将灌注流速设置为3ml/min(毫升/分钟)。以该流速继续灌注24小时，然后将流速减小到1ml/min。在这之后，调整灌注流速以维持生物反应器出口处的pO₂≥50％饱和压，并且pH≥7。在两到三天后，用结晶紫来染色细胞，并且拆解生物反应器以证明基质内的细胞粘附均匀性。图14A和14B示出了每隔两个的充填床基质盘，并且附接的HEK293T细胞被结晶紫染色剂染色。图14A示出了来自生物反应器的在静态条件下接种的结果。基于染色的变化，可见在3天培养后具有不均匀的细胞粘附。具体来说，在充填床的底部处(对应于图14A的图像的底部处的盘)具有较高的细胞浓度，而在充填床的顶部部分处(对应于图14A的图像的顶部处的盘)具有较少的细胞。图14B示出了利用优选实施方式的接种方法接种的来自生物反应器的结果，其中，在初始粘附阶段期间，细胞在充填床内连续翻滚。结果，在两天的细胞培养后，在充填床的所有部位中均观察到均匀的细胞分布，这通过从反应器的顶部到顶部(以及从图14B的图像的顶部到底部)，在盘中有一致的细胞染色得到证明。这表明，当生物反应器在细胞接种阶段被连续灌注时，实现了均匀的细胞分布。

实施例3

在实施例3中，在充填床生物反应器系统中培养细胞，并且在生物反应器中进行HEK293T细胞的转染以用于腺相关病毒(AAV)生产。在实施例3中使用与实施例2相同的生物反应器设置(参见，例如图6)。充填床包含100个PET网(表1的网C)的盘。每个盘的直径为约20mm，并且床高度为约25mm，可用于细胞粘附和增殖的二维表面积总共为约760cm²。为了对生物反应器进行接种，将8ml的HEK293T细胞悬浮液(二百万个细胞/ml)直接注射到充填床中。使包含约50ml培养基的培养基储存容器流体连接到生物反应器容器。细胞在杜氏改良伊氏培养基(DMEM)培养基(具有+10％FBS和+6mM L-谷氨酰胺)中培养。当储存容器中的培养基的pH降到低于7时，用新鲜培养基供料替换培养基。相应地，调整灌注流速以维持生物反应器出口处的pO₂≥50％饱和压，并且pH≥7。在72小时后，用50ml的DMEM(15-018)(具有+10％FBS,+6mM L-谷氨酰胺)改变培养基，并且加入转染试剂以得到2ug/mlAAV2和PEIpro的比值为1:2的最终浓度。在接下去的72小时期间，如果储瓶中的pH降到低于7，则将培养基变成新鲜供料。相应地，调整灌注流速以维持生物反应器出口处的pO₂≥50％饱和压，并且pH≥7。使用5X TrypLE收获细胞。通过荧光流式细胞分析仪来分析转染效率，通过ELISA和PCR试验来分析病毒颗粒和病毒基因组滴度。表2中示出了细胞培养结果，其中，“VP”代表病毒蛋白，并且“GC”代表基因组拷贝。

表2：填充床生物反应器中的HEK 293T细胞的转染和AAV生产的结果。

实施例4

在实施例4中，测试滚瓶细胞培养系统的实施方式。使用滚瓶#430195，其中表面积为490cm²。为了防止细胞粘附于经组织培养处理的表面，在每次实验之前，用0.5％的BSA溶液处理滚瓶最少16小时，并用水洗涤。细胞在标准2D表面(T形瓶)上生长并使用标准方案收获，所述标准方案使用胰蛋白酶/EDTA溶液从表面释放细胞，随后通过添加含有胎牛血清(FBS)的完全培养基使胰蛋白酶/EDTA溶液失活。然后使用细胞计数器对细胞进行计数，并将细胞以约5×10⁴个细胞/cm²的浓度且总体积为200mL，接种到带有和不带有细胞培养网的滚瓶中。如图15和16所示，对于带有细胞培养网502的滚瓶500，网被卷成紧密的圆柱形卷503，以便其可以通过瓶的口部501插入，一旦插入到瓶的内部，则细胞培养网部分展开并朝向滚瓶壁扩展(如箭头504所示)。细胞培养网的长度足够长，使得在滚瓶内扩展后，在滚瓶的内圆周周围提供双层细胞培养网，如图15和16所示。在37℃并且具有5％CO₂和95％相对湿度的孵育器中，使细胞以各种旋转速度(0.5至4rpm)粘附于表面并持续16+小时。在细胞粘附后，将速度降到约1rpm以用于细胞在滚瓶中标准生长。周期性进行培养基测定以确定何时需要进行培养基更换。在滚瓶中使用包含甲醇和多聚甲醛的溶液中的结晶紫来使粘附于网表面的细胞可视化。在细胞染色后，从滚瓶移除网并进行成像。

图17A和17B示出了实施例4中的从滚瓶中移除的网，并且证明了存在粘附于滚瓶内的双层网的HEK293染色细胞。根据本公开的一个实施方式，在滚瓶中供贴壁细胞粘附的总的可用表面积为2450cm²，这与不具有网基材的常规滚瓶的490cm²形成对比。在图17A中，结晶紫染色的细胞粘附于PET网(对应于表1的网C)，该PET网在滚瓶内以双层结构自排列。在0.5rpm的滚瓶速度下接种细胞。注意，主要是面向瓶壁的网的外层被接种细胞。图17B示出了粘附于PET网(对应于表1的网C)的细胞的结晶紫染色，该PET网在滚瓶内以双层结构自排列。在4rpm的滚瓶速度下接种细胞。注意，两个网层均匀地接种了细胞。如从图17A和17B中可见到的，细胞接种的均匀性取决于接种步骤期间滚瓶的旋转速度。与常规滚瓶接种方案相反，为了在网的可用的粘附表面上均匀地接种细胞，需要快的旋转速度。

本文公开的实施方式相对于用于细胞培养和病毒载体生产的现有平台具有一些优点。应注意，本公开的实施方式可用于生产多种类型的细胞和细胞副产物，包括例如贴壁或半贴壁细胞，人胚胎肾(HEK)细胞(例如HEK23)，包括转染细胞，病毒载体，如慢病毒(干细胞，CAR-T)和腺相关病毒(AAV)。这些是如本文公开的生物反应器或细胞培养基材的一些常见应用的实施例，但它们不旨在限制所公开的实施方式的使用或应用，因为本领域普通技术人员会理解实施方式可应用于其他用途。

实施例5

如上所述，本公开实施方式的一个优点是通过细胞培养基材的流动均匀性。不囿于理论，认为细胞培养基材的规则且均匀的结构提供了培养基可从中通过的一致且均匀的主体。相较之下，现有的平台主要依赖于不规则或随机的基材，例如，毡状或非织造纤维状材料。本公开的基材的均匀性质可通过检查在基材上实现的均匀且一致的细胞接种来说明。例如，图18A根据本公开的一些实施方式示出了来自实施例5的基材材料的三个盘(1801,1802,1803)。图18A中的盘是如本文所述的PET织造网材料，并且每个盘的直径为约60mm。充填有10至300层类似盘的生物反应器的表面积将为约678至20,300cm²。在该实施例中，使用100个盘的堆叠体进行细胞培养。第一个盘1801是在生物反应器内的这些盘的堆叠体中的顶部盘，第二个盘1802是堆叠体的中间盘，并且第三个盘1803是堆叠体的底部盘。尽管位于堆叠体内的不同位置，但是图18A中的染色显示出了显著一致的细胞粘附。

在产生图18A和18B的图像的实验中，用细胞培养基预填充生物反应器，并且预调节系统过夜，以达到pH 7.2、D.O.100％和37℃的稳态。使用400ml的ATCC DMEM培养基+10％FBS+6mM L-谷氨酰胺来填充整个生物反应器系统。将悬浮的30ml的HEK293T细胞(五百万个细胞/ml)通过三通端口直接注射到充填床中以形成接种物。用预调节的培养基以30mL/min的速率灌注生物反应器并持续第一个48小时，以使得在充填床中具有均匀的细胞分布，粘附和初始生长。在培养48小时后，将200ml的新鲜完全ATCC DMEM培养基添加到系统中以维持高于1g/L的葡萄糖水平。自动调整灌注流速以维持生物反应器出口处的DO_外≥45％的培养基饱和。在接种后72小时，用500ml的康宁DMEM(15-018)+10％FBS+6mM L-谷氨酰胺更换培养基并允许灌注2小时。加入转染混合物(质粒DNA和PEI以1:2的比值的复合物；0.8ug的总DNA/百万个细胞)以在转染后24小时达到2μg的总DNA/ml培养基的最终浓度，用500ml新鲜完全康宁DMEM(15-018)培养基更换培养基，以补充消耗的营养物。自动调整灌注流速以维持生物反应器出口处的DO_外≥45％饱和。在随后的48小时培养期间监测葡萄糖水平，并根据需要通过培养基添加或交换进行补充，以保持高于0.3g/L的水平。在转染后72小时，用DPBS洗涤细胞并使用1X Accutase溶液收获细胞。通过荧光流式细胞计数仪来分析转染效率，通过ELISA和qPCR试验来分析病毒颗粒和病毒基因组滴度。

使用结晶紫染色来突出图18A中的盘的整个表面上细胞的均匀生长。尽管第一个盘1801、第二个盘1802和第三个盘1803散布在细胞培养基质的堆叠体中，但所有三个盘上的细胞生长都是一致的。图18A中的图像是在培养72小时后且从基材中收获细胞之前拍摄的。图18B显示出在收获了细胞之后的相同的三个盘(1801′、1802′和1803′)。如图18B中的结晶染色的相对缺失所示，细胞已经在每个盘的表面上和细胞培养基质堆叠体的三个盘上被均匀地收获。基于分析，从生物反应器中回收了超过95％的细胞。下表3示出了在这些总表面积为6780cm²的直径为60mm的基材堆叠体/容器中的AAV生产的细胞培养结果，其中显示了转染细胞收率、转染效率和每cm²的病毒基因组收率。再次，基材的均匀结构和均匀的流动特性被认为有助于这种有效且均匀的生长和收获能力。

表3：来自60mm生物反应器的转染细胞收率，转染效率和每cm²的病毒基因组收率。

下表4示出了在包括不同直径(29mm和60mm)的生物反应器容器的多个实验背景下的上述结果。数据显示了较小(例如，29mm直径，1600cm²表面积)和较大(例如，60mm直径，6780cm²表面积)容器和/或充填床基质之间的良好可扩展性。

表4：在生物反应器整个尺寸上的一致结果。

如上所述，本公开的实施方式可提供能够在相对小的和实用的占地面积中培养高密度细胞的充填床细胞培养基质和/或生物反应器。例如，上表3和4中的实施例中的60mm细胞培养基质具有约6870cm²的表面积。作为参考，康宁具有约1720cm²的表面积。表3和4的60mm直径的细胞培养基质可被容纳在比HYPER烧瓶小的生物反应器中，但是仍然可以在收获时得到更高的细胞计数、更高的总基因组拷贝数(GC或病毒基因组(VG))/容器。图19示出了与HYPER烧瓶相比，来自表3和4的具有60mm直径的基材的两个生物反应器容器的这些数目，并显示了GC/cm²，虽然低于HYPER烧瓶，但是通过更高的表面积进行了弥补。

实施例6

为了进一步检查本公开的基材的流动均匀性或渗透性，使用建模来了解三维细胞培养基质的孔隙率。以紧密充填构造和疏松充填构造来对PET织造网基材的片材进行建模，所述紧密充填构造和疏松充填构造代表了进行建模的具体网片材的基材堆叠体的充填密度的上限和下限。具体地，图20A示出了紧密充填构造的平面图，图20B示出了相同堆叠体的截面侧视图。图21A和21B分别示出了疏松充填构造的平面图和截面图。对于每种建模构造，定义样品单元600、602，其包封相同体积的网材料以分析每个样品单元600、602的体积中的孔隙率。每个单元内的开放空间的建模体积示于图22A(针对紧密充填的堆叠体)和图22B(针对疏松充填的堆叠体)。孔隙率就开放空间的百分比而言，对于疏松充填的单元，其为约40.8％，对于紧密充填的单元，其为61.4％。由于图20A-21B中的建模的堆叠体代表给定网材料的最紧密和最疏松充填的构造，因此40.8％和61.4％的孔隙率是这种具体的网材料的孔隙率的上限和下限。取决于使用这种网材料时的排列和真实的充填密度，孔隙率可以落在这些极限之间。然而，本公开的实施方式不限于该孔隙率范围，因为网尺寸的变化和基材在细胞培养容器内的布置可导致不同的孔隙率范围。

除了建模的孔隙率范围外，孔隙率使用具有PET织造网基材的真空的充填床来测量。使用以随机排列堆叠的100个盘来进行测量，每个盘的直径为22.4mm。该100个盘堆叠体的总重量为5.65±0.2g。假设PET密度为1.38g/cm³，使用下式计算堆叠体的PET材料的体积：

V_PET＝(堆叠体的总重量)/(PET的密度) 等式2

因此，计算出5.65g PET(100个直径为22.4mm的盘)的PET体积V_PET为4.1ml。然后使用下式计算堆叠体的总体积V_总——包括PET体积V_PET和堆叠体内的开放空间的体积：

V_总＝π×(0.5×盘直径)×(堆叠的床的高度) 等式3

100个盘的堆叠体的堆叠高度为25±1mm。因此，对于22.4mm的盘直径，发现V_总为9.85ml。因此，可以使用下式计算堆叠的床的孔隙率：

孔隙率＝(V_总–V_PET)/V_总 等式4

使用等式4和上述值，计算孔隙率为58.4％，其在模型预测的范围内。

实施例7

在实施例7中，比较各种PET织造网基材材料的渗透性。表5示出了用于该比较的PET网样品。

表5：用于渗透性比较的网基材。

图23示出了样品A-F的网样品的照片。图24示出了每个网样品A-F的渗透性结果。图25示出了样品A-C的压降测试结果，其中，以具有不同布置和充填密度的堆叠体，对样品A进行压降测试。点线代表网样品A的最紧和最松充填密度，其中，样品A₁是比样品A₂更疏松充填的堆叠体。绘制以每厘米的压力变化(Pa)而言的压降相对于Q/A的图。

实施例8

如本文所述，本公开的实施方式提供了可扩展并且可用于提供细胞种子驯养以逐渐增加细胞群的细胞培养基材、生物反应器系统以及培养细胞或细胞副产物的方法。现有的细胞培养解决方案的一个问题是给定的生物反应器系统技术不能成为种子驯养的部分。相反，细胞群常在各种细胞培养基材上放大。这可不利地影响细胞群，因为认为细胞变得适应于某些表面，并且被转移到不同类型的表面会导致效率低下。因此，期望最大程度地减少细胞培养基材或技术之间的转变。通过在整个种子驯养中使用相同的细胞培养基材，如通过本公开的实施方式能够实现的，增加了放大细胞群的效率。图26示出了一个或多个实施方式的实例，其中，本申请的织造细胞培养基材被用作种子驯养的部分，以允许较小的生物反应器接种较大的生物反应器。具体而言，如图26所示，种子驯养可以开始于小瓶的起始细胞，其被接种到第一容器(例如，来自康宁的T175烧瓶)中，然后接种到第二容器(例如，来自康宁的)中，然后接种到根据本发明实施方式所述的工艺开发规模的生物反应器系统中(基材的有效表面积为约20,000cm²)，接着接种到根据本发明实施方式所述的较大的生物反应器试验系统中(基材的有效表面积为约300,000cm²)。在该种子驯养结束时，可将细胞接种到根据本公开的实施方式所述的生产规模的生物反应器容器中，其中表面积例如为约5,000,000cm²。当细胞培养完成时，接着可进行收获和纯化步骤。如图26所示，收获可利用去垢剂(例如Triton X-100)经由原位细胞裂解完成，或者经由机械裂解完成；如果需要，可以进行进一步的下游加工。

在种子驯养(例如，从工艺开发水平到试验水平，或者甚至到生产水平)中使用相同的细胞培养基材的益处包括在种子驯养和生产阶段从习惯于相同表面的细胞中获得效率；减少种子驯养阶段的手动开放操作次数；由于均匀的细胞分布和流体流动，更有效地利用了充填床，如本文所述；以及在病毒载体收获期间使用机械或化学裂解的灵活性。

实施例9

为了了解本公开的基材的潜在增加的病毒生产收率，将PET织造网基材的性能与用于的基材的性能进行比较。表6概括了在简化的生物反应器中使用这些基材的总病毒颗粒生产。

表6：使用PET织造网基材材料和来自iCellis的基材材料生产的病毒颗粒。

根据表6中的结果，可计算生产一定数目的病毒颗粒所需的基材材料的体积。例如，如果生产规模的病毒载体生产的目标是3.00E+18个病毒颗粒，如表7所示，需要的PET织造网的体积是需要的iCellis基材的量的约七分之一。

表7：PET织造网基材和基材的比较

实施例10

为了证明通过本公开的开放网基材的均匀流动，对通过充填床生物反应器的流体流动速度进行建模。图27A示出了容器620的建模结果，所述容器620具有直径为6cm的PET织造网盘的充填床区域622，并且床高度为10cm，且由357个PET织造网基材的盘组成。根据所示尺度绘制流体速度大小。虽然流动速度在进口624和出口626附近高，但是速度在整个充填床区域622中是恒定的，包括沿着充填床的高度和横跨充填床的宽度都是恒定的。由点线628指示的区域在图27B中的放大图中示出，该图显示出一旦流体进入细胞培养基质的均匀、开放结构，速度相对较恒定。该实施例中的充填床相当于约24,214cm²的总表面。鉴于模型中显示的均匀流动，暴露于非均匀流动(定义为与平均速度的偏差>2.5％)的这种表面积百分比为0％。

为了证明这种均匀流动在容器的尺寸放大时持续存在的程度，进行类似于图27A的额外建模，但使用逐渐变宽的容器和更宽的充填床。这些较大容器的非均匀流动的百分比示于表8。如所示出的，即使当反应器放大到高至60cm的直径，非均匀流动的量保持约为基材表面积的0.5％或更小。这显示出不同于现有的细胞培养基材，本文所述的均匀、非织造网结构能够在整个充填床中实现均匀流动。

表8：具有各种直径的充填床的生物反应器的建模的流动均匀性。

实施例11

为了更好地理解本公开的织造网基材与现有市场上的非织造、不规则基材之间的渗透性差异，进行实验以测量这些材料的渗透性。具体地，将PET织造网与用于的非织造基材材料和商购的类似的非织造无序基材进行比较。对垂直于堆叠盘的充填床中的织造网基材层，通过非织造基材的无规则充填床，以及通过非织造基材材料的固定片材的流动进行渗透性测量。非织造网具有约20μm的纤维直径，约0.18mm的厚度，以及91％的孔隙率o。织造网基材的直径为约160μm并且开口直径为250μm。

对于网渗透性，使用水来模拟细胞培养基进行测试。使用蠕动泵将流速控制在15-50ml/cm²/min之间，以模拟基材通常在生物反应器中经历的流动条件。由于样品在测试条件下经历低的压降，使用压力计来测量样品上的压力差。由于不同的基材类型和充填方法，保持住基材的方式略有不同。

为了测量穿过非织造网的流量，将样品切成直径为12mm的盘，并将10层的网置于由O形环密封的两个开放的圆柱形室之间。将压力计直接连接到开放室以测量压降。

为了测量通过随机充填的非织造网的流量，将网切割成5mm x 25mm的条带并且充填到29mm直径的圆柱形室中。将总共3g的网条带充填到30ml中并且充填约45mm的床高度。在充填条带的每侧，使用两个开放的织造网的盘来限制充填床。在床的每侧具有约3mm厚的开放空间，然后使用两片厚度为10mm的多孔材料重新分配进口和出口处的流。

为了测量通过开放的织造网的流量，将网切割成29mm的盘以装到圆柱形室中。逐层充填总共170个盘形成45mm的床高度。每层网中的纤维取向彼此不对齐。流动穿过网盘(即，垂直于盘表面)。在床的每侧具有约3mm厚的开放空间，然后使用两片厚度为10mm的多孔材料重新分配进口和出口处的流。

使用等式(5)来计算渗透性：

其中：Q＝流速；K＝渗透性；A＝样品或充填床的截面积；dP＝测试样品或充填床上的压降；μ＝水的粘度；以及dL＝总的样品厚度或充填床高度。

最终计算出的渗透性概括在图28中。结果显示，非织造网具有约7.5x10^-12 m²的显著更低的渗透性，是穿过开放的织造网的渗透性的约1/50。当将非织造网切成小条带并随机充填时，其渗透性大大增加，变得与开放的织造网相似。该增加的渗透性被认为是由于上述通道效应导致流动主要绕过网条带的结果。

基于测量的渗透性，模拟通过以及围绕非织造网和开放的织造网的流动。使用ANSYS Fluent v19.2软件包来进行该模拟。出于说明的目的，研究了两种情况：基材材料表面相对于流动方向成(i)90°和(ii)45°排列，如图29A和29B所示。在两种情况中，当相同高度上的相邻网之间的间距为5mm时，流动主要围绕网进行，仅约0.02～0.005％的流动穿过网。这将在网的后面建立大的死区，并且导致不均匀地流动通过充填床。当非织造网片未完美垂直于流动方向排列时，非均匀性变得更加严重。

在开放的织造网的情况中，开放结构使得更易流动通过网，并且不在开放网层后面产生死区。认为织造网的规则结构也促进了穿过每个高度的均匀流动分布。这进而能够使整个充填床中的流动更加均匀。该比较清楚地显示在图30A(非织造网片)和图30B(开放的织造网基材)中，它们显示了靠近基材材料边缘的流动的放大视图。在图30A和30B的情况中，相邻网片之间的间隙在全部六个方向上缩短到1mm，并且仅模拟了一个这样的网片的周期域。图30A显示出非织造网具有非常低的渗透性，因为流动主要绕过基材，而通过基材本身的流动非常少。仅0.17％的总质量流通过非织造网。相较之下，开放的织造网具有显著更高的渗透性，因此有更多的流量穿过它，如图30B所示。比较两种情况下的颜色条时，通过间隙的捷径流变得更弱。对于开放的织造网，有高达10.7％的总质量流速通过基材，这证明了开放的织造网即使在充填有间隙时也具有优异的渗透性。

如本文所讨论的，多个织造网盘可以随机充填，盘之间的对齐方式有无数变化形式。然而，可能的排列范围可以减少到基于充填密度的两个理论极限(即，最紧密和最松散的充填)。这两个理想或边界条件允许将大型充填床简化为小的周期域。使用该模型，发现从最紧密到最松散的充填极限，穿过基材的渗透性相差约10倍。上文的实验测量的渗透性数据正好在这个范围内，这是一个很好的验证点。该模型还显示，在两种充填条件下，流动方向上的渗透性与横向方向的渗透性相似。这提示，不管基材取向如何，本公开的织造网将不太可能像在非织造基材中发现的那样改变流动方向并使流动更加均匀。本公开的基材改进的流动均匀性通过以下实施例中的停留时间分布(RTD)测量得到进一步的证明。

实施例12

停留时间分布(RTD)是研究容器中流动的有用工具。其理论、测量和分析可在下述教科书中找到：Levenspiel,O.Chemical Reaction Engineering(《化学反应工程》).第3版.1999.Wiley出版社，纽约。图5是测量RTD的设置的示意图。室为直径为29mm的圆柱形，总的充填床体积为36ml，并且在容器室中填充有3.6g非织造网或200层开放的织造网。1:2000稀释的味好美(McCormick)绿色食用色素用作测量的示踪剂。带有流通池的紫外-可见(UV-vis)(光度计)用于监测示踪剂浓度的变化。所有实验采用22.5ml/ml的流动速率。首先用水填充所述室。在切换到绿色染料后，记录OD变化。结果示于图32。

以下等式用于计算平均停留时间t(等式(6))和方差σ(等式(7))：

其中F是阶跃示踪剂响应的归一化浓度。表9概括了根据测量得到的计算的平均停留时间和方差。开放的织造网显示出更短的平均停留时间，这可能是由较低的孔隙率和减少的死区造成的。在开放的织造网的充填床中，孔隙率为约60％，而非织造网的孔隙率更高，约为93％。在非织造网的充填床中检测到的显著更高的归一化方差提示，非织造网中的流动不太均匀或不理想。

表9：根据测量的非织造网和开放的织造网的平均停留时间和方差。

根据上述渗透性和停留时间实验，显示出，当前的生物反应器中使用的非织造、不规则细胞培养基材类型具有比本公开的基材更低的渗透性。这些非织造基材还具有不同的渗透性或流速，这取决于相对于非织造基材的流动方向，而本公开的基材表现出基本上各向同性的流动行为。由于非织造基材的非均匀流动和较短的停留时间，与本公开的均匀的织造网基材相比，营养物和转染试剂可能需要更长的时间才能到达基材表面或基材层另一侧上的细胞。除此之外，随机充填的非织造基材具有更高的渗透性，这提示了很强的通道效应，因此细胞或营养物的输送不均匀。

示例性实施方案

以下是对所公开的主题的各个实施方案的各个方面的描述。每个方面可以包括所公开的主题的各种特征、特性或优点中的一种或多种。实施方案旨在例示所公开的主题的几个方面，并且不应被认为是对所有可能的实施方案的全面或详尽的描述。

方面1涉及一种细胞培养基质，其包括：基材，所述基材包括第一侧，与第一侧相对的第二侧，将第一侧和第二侧分离的厚度，以及形成于基材中并且穿过基材厚度的多个开口，其中，所述多个开口被构造成允许细胞培养基、细胞或细胞产物中的至少一种流动通过基材的厚度。

方面2涉及方面1的细胞培养基质，其中，基材包括聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚环氧乙烷、聚吡咯和聚环氧丙烷中的至少一种。

方面3涉及方面1或方面2的细胞培养基质，其中，基材包括模制的聚合物格状片、3D打印的格状片和织造网片中的至少一种。

方面4涉及方面3的细胞培养基质，其中，基材包括含有一种或多种纤维的织造网。

方面5涉及方面4的细胞培养基质，其中，所述一种或多种纤维包含截面形状，所述截面形状是扁形、圆形、矩形或多边形中的至少一种。

方面6涉及方面4或方面5的细胞培养基质，其中，所述一种或多种纤维包含单纤丝纤维和多纤丝纤维中的至少一种。

方面7涉及方面4-6中任一方面的细胞培养基质，其中，所述一种或多种纤维包含第一纤维，其具有第一纤维直径，所述第一纤维直径为约50μm至约1000μm，约50μm至约600μm，约50μm至约400μm，约100μm至约325μm，或约150μm至约275μm。

方面8涉及方面7的细胞培养基质，其中，所述一种或多种纤维还包含第二纤维，其具有第二纤维直径，所述第二纤维直径为约50μm至约1000μm，约50μm至约600μm，约50μm至约400μm，约100μm至约325μm，或约150μm至约275μm。

方面9涉及方面8的细胞培养基质，其中，第二纤维直径与第一纤维直径不同。

方面10涉及方面1-9中任一方面的细胞培养基质，其中，多个开口包括约100μm至约1000μm，约200μm至约900μm，或约225μm至约800μm的开口直径。

方面11涉及方面10的细胞培养基质，其中，纤维直径为约250μm至约300μm，并且开口直径为约750μm至约800μm，或者其中，纤维直径为约270μm至约276μm，并且开口直径为约785μm至约795μm。

方面12涉及方面10的细胞培养基质，其中，纤维直径为约200μm至约230μm，并且开口直径为约500μm至约550μm，或者其中，纤维直径为约215μm至约225μm，并且开口直径为约515μm至约530μm。

方面13涉及方面10的细胞培养基质，其中，纤维直径为约125μm至约175μm，并且开口直径为约225μm至约275μm，或者其中，纤维直径为约150μm至约165μm，并且开口直径为约235μm至约255μm。

方面14涉及方面10-13中任一方面的细胞培养基质，其中，开口直径与纤维直径的比值为约1.0至约3.5，约1.25至约3.25，约1.4至约3.0，约1.5至约2.9，约1.5至约2.4，或约2.4至约2.9。

方面15涉及方面1-14中任一方面的细胞培养基质，其中，所述多个开口包括形状为正方形、矩形、菱形、长斜方形、圆形或椭圆形的开口。

方面16涉及方面1-15中任一方面的细胞培养基质，其中，所述多个开口以规则图案排列。

方面17涉及方面1-16中任一方面的细胞培养基质，其中，细胞培养基质包括单层基材。

方面18涉及方面1-17中任一方面的细胞培养基质，其中，细胞培养基质包括多层基材，所述多层基材至少包括第一基材层和第二基材层，其中，第一基材层包括第一侧以及与第一侧相对的第二侧，并且第二基材层包括第三侧以及与第三侧相对的第四侧，第二侧面向第三侧。

方面19涉及方面18的细胞培养基质，其中，多层基材被构造成使得第一基材层相对于第二基材层具有预定的排列。

方面20涉及方面19的细胞培养基质，其中，多层基材被构造成使得第一基材层上的纤维相交处面向第二基材层中的开口。

方面21涉及方面19或方面20的细胞培养基质，其中，第一基材层中的开口与第二基材层中的开口至少部分重叠。

方面22涉及方面21的细胞培养基质，其中，第一基材层中的开口和第二基材层中的开口对齐。

方面23涉及方面28的细胞培养基质，其中，多层基材被构造成使得第一基材层相对于第二基材层具有随机的排列。

方面24涉及方面1-23中任一方面的细胞培养基质，其中，细胞培养基质包括多个基材，所述多个基材中的每个基材相对于所述多个基材中的其他基材成随机取向。

方面25涉及方面1-23中任一方面的细胞培养基质，其中，细胞培养基质包括成堆叠布置的多个基材。

方面26涉及方面25的细胞培养基质，其中，所述多个基材中的一个基材的第一侧和第二侧基本上平行于堆叠布置中的其他基材的第一侧和第二侧。

方面27涉及方面1-23中任一方面的细胞培养基质，其中，所述基材成圆柱形卷的构造。

方面28涉及方面27的细胞培养基质，其中，圆柱形卷被构造成当被设置在培养室内时，其通过圆柱形卷的部分解开而在生物反应器容器内扩展成培养室的形状。

方面29涉及方面28的细胞培养基质，其中，圆柱形卷被构造成当圆柱形卷处于收缩状态时被插入到培养空间中，并且当被设置在培养空间内时，其在培养空间内扩展。

方面30涉及方面1-29中任一方面的细胞培养基质，其中，细胞培养基质包括多个基材，所述多个基材包括具有不同几何结构的织造网，其中，不同几何结构在纤维直径、开口直径或开口几何结构中的至少一项上不同。

方面31涉及方面30的细胞培养基质，其中，具有不同几何结构的织造网基于生物反应器容器内的期望的流动特性以预定的布置排列。

方面32涉及方面31的细胞培养基质，其中，期望的流动特性包括以下中的至少一者：液体培养基均匀地灌注穿过细胞培养基质，和在整个细胞培养基质上分布着细胞生长。

方面33涉及方面31或方面32的细胞培养基质，其中，具有不同几何结构的织造网包括具有第一几何结构的第一网和具有第二几何结构的第二网，并且其中，预定的布置包括：相对于细胞培养基穿过细胞培养基质的期望的总体流动方向，第一网在第二网的上游。

方面34涉及方面33的细胞培养基质，其中，预定的布置包括第一网的堆叠体被设置在第二网的堆叠体的上游。

方面35涉及方面33或方面34的细胞培养基质，其中，预定的布置包括沿着总体流动方向成交替布置的第一网的堆叠体和第二网的堆叠体。

方面36涉及方面1-35中任一方面的细胞培养基质，其中，细胞培养基质被构造用于培养和/或收获细胞、蛋白质、抗体、病毒、病毒载体、病毒样颗粒(VLP)、微囊泡(microvessicles)、外泌体和多糖中的至少一种。

方面37涉及方面1-36中任一方面的细胞培养基质，其中，所述基材包括功能化表面，所述功能化表面经物理或化学改性以改进贴壁细胞对聚合物网材料的粘附。

方面38涉及方面1-37中任一方面的细胞培养基质，其中，所述细胞培养基质包括被构造成将培养基中的组分吸附或吸收到网表面上的表面。

方面39涉及方面1-38中任一方面的细胞培养基质，其中，所述细胞培养基质包括在聚合物网材料表面上的涂层，所述涂层被构造成促进贴壁细胞的粘附。

方面40涉及方面39的细胞培养基质，其中，细胞粘附于涂层。

方面41涉及方面39或方面40的细胞培养基质，其中，所述涂层是被构造成促进细胞粘附于细胞培养基质的生物或合成的生物活性分子。

方面42涉及方面39-41中任一方面的细胞培养基质，其中，所述涂层是水凝胶、胶原、生物活性分子或肽、以及生物蛋白质中的至少一种。

方面43涉及方面39-42中任一方面的细胞培养基质，其中，功能化表面是经过等离子体处理的。

方面44涉及方面1-43中任一方面的细胞培养基质，其中，所述细胞包括以下中的至少一种：贴壁细胞、悬浮细胞、和松散贴壁细胞，其粘附于织造网。

方面45涉及一种生物反应器系统，其包括：细胞培养容器，其包括至少一个储器；以及设置在所述至少一个储器中的细胞培养基质，所述细胞培养基质包括织造基材，所述织造基材具有多个交织纤维，并且纤维的表面被构造成供细胞粘附。

方面46涉及方面45的系统，其中，织造基材包括多个交织纤维的均匀布置。

方面47涉及方面45或方面46的系统，其中，织造基材包括设置在多个纤维之间的多个开口。

方面48涉及方面45-47中任一方面的系统，其中，所述多个纤维包括聚合物纤维。

方面49涉及方面48的系统，其中，聚合物纤维包括聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚环氧乙烷、聚吡咯和聚环氧丙烷中的至少一种。

方面50涉及方面45-49中任一方面的系统，其中，细胞培养基质包括多个织造基材。

方面51涉及方面50的系统，其中，所述多个基材中的每个基材包括第一侧，与第一侧相对的第二侧，将第一侧和第二侧分离的厚度，其中，所述多个开口穿过基材的厚度。

方面52涉及方面50或方面51的系统，其中，所述多个基材中的基材被布置成彼此相邻，使得基材的第一侧和第二侧中的一者与相邻基材的第一侧或第二侧中的另一者相邻。

方面53涉及方面50-52中任一方面的系统，其中，所述多个基材的至少一部分不被间隔材料或屏障分离。

方面54涉及方面50-53中任一方面的系统，其中，所述多个基材的至少一部分相互物理接触。

方面55涉及方面45-54中任一方面的系统，其中，所述细胞培养容器包括至少一个端口，所述端口被构造成通过所述至少一个端口向所述至少一个储器供应材料或者从所述至少一个储器移除材料。

方面56涉及方面55的系统，其中，所述至少一个端口包括用于向所述至少一个储器供应材料的至少一个进口，以及用于从所述至少一个储器移除材料的至少一个出口。

方面57涉及方面56的系统，其中，所述材料包括培养基、细胞或细胞产物中的至少一种。

方面58涉及一种细胞培养系统，其包括：生物反应器容器；以及细胞培养基质，所述细胞培养基质被设置在生物反应器容器中并且被构造用于培养细胞；其中，所述细胞培养基质包括基材，所述基材包括第一侧，与第一侧相对的第二侧，将第一侧和第二侧分离的厚度，以及形成于基材中并且穿过基材厚度的多个开口，并且其中，所述多个开口被构造成允许细胞培养基、细胞或细胞产物中的至少一种流动通过基材的厚度。

方面59涉及方面58的细胞培养系统，其中，基材包括聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚环氧乙烷、聚吡咯和聚环氧丙烷中的至少一种。

方面60涉及方面58或方面59的细胞培养系统，其中，基材包括模制的聚合物格状片、3D打印的格状片和织造网片中的至少一种。

方面61涉及方面60的细胞培养系统，其中，基材包括含有一种或多种纤维的织造网。

方面62涉及方面61的细胞培养系统，其中，所述一种或多种纤维包含截面形状，所述截面形状是扁形、圆形、矩形或多边形中的至少一种。

方面63涉及方面62或方面62的细胞培养系统，其中，所述一种或多种纤维包含单纤丝纤维和多纤丝纤维中的至少一种。

方面64涉及方面61-63中任一方面的细胞培养系统，其中，所述一种或多种纤维包含第一纤维，其具有第一纤维直径，所述第一纤维直径为约50μm至约1000μm，约50μm至约600μm，约50μm至约400μm，约100μm至约325μm，或约150μm至约275μm。

方面65涉及方面64的细胞培养系统，其中，所述一种或多种纤维还包含第二纤维，其具有第二纤维直径，所述第二纤维直径为约50μm至约1000μm，约50μm至约600μm，约50μm至约400μm，约100μm至约325μm，或约150μm至约275μm。

方面66涉及方面65的细胞培养系统，其中，第二纤维直径与第一纤维直径不同。

方面67涉及方面58-64中任一方面的细胞培养系统，其中，多个开口包括约100μm至约1000μm，约200μm至约900μm，或约225μm至约800μm的开口直径。

方面68涉及方面67的细胞培养系统，其中，纤维直径为约250μm至约300μm，并且开口直径为约750μm至约800μm，或者其中，纤维直径为约270μm至约276μm，并且开口直径为约785μm至约795μm。

方面69涉及方面67的细胞培养系统，其中，纤维直径为约200μm至约230μm，并且开口直径为约500μm至约550μm，或者其中，纤维直径为约215μm至约225μm，并且开口直径为约515μm至约530μm。

方面70涉及方面67的细胞培养系统，其中，纤维直径为约125μm至约175μm，并且开口直径为约225μm至约275μm，或者其中，纤维直径为约150μm至约165μm，并且开口直径为约235μm至约255μm。

方面71涉及方面67-70中任一方面的细胞培养系统，其中，开口直径与纤维直径的比值为约1.0至约3.5，约1.25至约3.25，约1.4至约3.0，约1.5至约2.9，约1.5至约2.4，或约2.4至约2.9。

方面72涉及方面58-71中任一方面的细胞培养系统，其中，所述多个开口包括形状为正方形、矩形、菱形、长斜方形、圆形或椭圆形的开口。

方面73涉及方面58-72中任一方面的细胞培养系统，其中，所述多个开口以规则图案排列。

方面74涉及方面58-73中任一方面的细胞培养系统，其中，细胞培养基质包括单层基材。

方面75涉及方面58-74中任一方面的细胞培养系统，其中，细胞培养基质包括多层基材，所述多层基材至少包括第一基材层和第二基材层，其中，第一基材层包括第一侧以及与第一侧相对的第二侧，并且第二基材层包括第三侧以及与第三侧相对的第四侧，第二侧面向第三侧。

方面76涉及方面75的细胞培养系统，其中，多层基材被构造成使得第一基材层相对于第二基材层具有预定的排列。

方面77涉及方面76的细胞培养系统，其中，多层基材被构造成使得第一基材层上的纤维相交处面向第二基材层中的开口。

方面78涉及方面76或方面77的细胞培养系统，其中，第一基材层中的开口与第二基材层中的开口至少部分重叠。

方面79涉及方面78的细胞培养系统，其中，第一基材层中的开口和第二基材层中的开口对齐。

方面80涉及方面75的细胞培养系统，其中，多层基材被构造成使得第一基材层相对于第二基材层具有随机的排列。

方面81涉及方面58-80中任一方面的细胞培养系统，其中，所述细胞培养基质被设置在生物反应器容器中，使得培养基通过生物反应器容器的总体流动方向平行于或垂直于第一侧和第二侧。

方面82涉及方面58-81中任一方面的细胞培养系统，其中，细胞培养基质包括被随机充填到生物反应器容器中的多个基材。

方面83涉及方面58-82中任一方面的细胞培养系统，其中，生物反应器容器是充填床生物反应器。

方面84涉及方面58-83中任一方面的细胞培养系统，其中，生物反应器容器包括：设置在生物反应器容器内并且容纳细胞培养基质的培养空间，一个或多个开口，所述一个或多个开口被构造成向培养空间提供流体或者从培养空间移除流体。

方面85涉及方面84的细胞培养系统，其中，所述一个或多个开口包括进口和出口，所述进口被构造成向培养空间的内部提供流体，所述出口被构造成从生物反应器容器的培养空间移除流体。

方面86涉及方面85的细胞培养系统，其中，生物反应器容器包括：包含进口的第一端，与第一端相对并且包含出口的第二端，被设置在第一端与第二端之间的培养空间。

方面87涉及方面86的细胞培养系统，其中，细胞培养基质具有与培养空间的形状对应的形状。

方面88涉及方面58-87中任一方面的细胞培养系统，其中，细胞培养基质包括成圆柱形卷的构造的聚合物网材料。

方面89涉及方面88的细胞培养系统，其中，圆柱形卷的中心纵轴平行于培养基的流动方向。

方面90涉及方面88或方面89的细胞培养系统，其中，圆柱形卷被构造成通过圆柱形卷的解开而在生物反应器容器中扩展成培养空间的形状。

方面91涉及方面88-90中任一方面的细胞培养系统，其中，圆柱形卷被构造成当圆柱形卷处于收缩状态时被插入到培养空间中，并且当被设置在培养空间内时，其在培养空间内扩展。

方面92涉及方面88-91中任一方面的细胞培养系统，其中，圆柱形卷和培养空间被构造成使得聚合物网材料与培养空间壁之间的摩擦力将聚合物网材料在培养空间内保持就位。

方面93涉及方面91的细胞培养系统，其中，圆柱形卷被构造成通过生物反应器容器中的开口被插入到培养空间中。

方面94涉及方面93的细胞培养系统，其中，所述开口是生物反应器容器的进口和出口中的一者。

方面95涉及方面88-94中任一方面的细胞培养系统，其中，生物反应器容器包括位于培养空间内的基材支承件，所述基材支承件被构造成将细胞培养基质引导、排列或稳固在培养空间内。

方面96涉及方面95的细胞培养系统，其中，基材支承件包括从第一或第二端中的一者延伸向第一或第二端中的另一者的支承构件，其中，圆柱形卷被构造成包围支承构件使得支承构件与圆柱形卷的中心纵轴平行。

方面97涉及方面58-96中任一方面的细胞培养系统，其中，生物反应器容器被构造成在细胞培养期间围绕生物反应器容器的中心纵轴旋转。

方面98涉及方面97的细胞培养系统，其中，在细胞培养期间，中心纵轴垂直于重力方向。

方面99涉及方面97或方面98的细胞培养系统，其中，所述细胞培养系统被构造成在生物反应器容器旋转期间，基材移动通过细胞培养流体。

方面100涉及方面97-99中任一方面的细胞培养系统，其中，细胞培养系统还包括旋转装置，其操作性地连接到生物反应器容器并且被构造成使生物反应器容器围绕中心纵轴旋转。

方面101涉及方面58-100中任一方面的细胞培养系统，其中，细胞培养基质包括多个基材，所述多个基材包括具有不同几何结构的织造网，其中，不同几何结构在纤维直径、开口直径或开口几何结构中的至少一项上不同。

方面102涉及方面101的细胞培养系统，其中，具有不同几何结构的织造网基于生物反应器容器内的期望的流动特性以预定的布置被设置在生物反应器容器中。

方面103涉及方面102的细胞培养系统，其中，期望的流动特性包括以下中的至少一者：液体培养基均匀地灌注穿过细胞培养基质，和在整个细胞培养基质上分布着细胞生长。

方面104涉及方面102或方面103的细胞培养系统，其中，具有不同几何结构的织造网包括具有第一几何结构的第一网和具有第二几何结构的第二网，并且其中，预定的布置包括：相对于总体流动方向，第一网在第二网的上游。

方面105涉及方面104的细胞培养系统，其中，预定的布置包括第一网的堆叠体被设置在第二网的堆叠体的上游。

方面106涉及方面104或方面105的细胞培养系统，其中，预定的布置包括沿着总体流动方向成交替布置的第一网的堆叠体和第二网的堆叠体。

方面107涉及方面58-106中任一方面的细胞培养系统，其还包括用于收获贴壁细胞或细胞副产物的装置。

方面108涉及方面107的细胞培养系统，其中，细胞副产物包括蛋白质、抗体、病毒、病毒载体、病毒样颗粒(VLP)、微囊泡、外泌体和多糖中的至少一种。

方面109涉及方面58-108中任一方面的细胞培养系统，其中，所述基材包括功能化表面，所述功能化表面经物理或化学改性以改进贴壁细胞对聚合物网材料的粘附。

方面110涉及方面58-109中任一方面的细胞培养系统，其中，所述细胞培养基质包括被构造成将培养基中的组分吸附或吸收到网表面上的表面。

方面111涉及方面58-110中任一方面的细胞培养系统，其中，所述细胞培养基质包括在聚合物网材料表面上的涂层，所述涂层被构造成促进贴壁细胞的粘附。

方面112涉及方面111的细胞培养系统，其中，细胞粘附于涂层。

方面113涉及方面111或方面112的细胞培养系统，其中，所述涂层是被构造成促进细胞粘附于细胞培养基质的生物或合成的生物活性分子。

方面114涉及方面111-113中任一方面的细胞培养系统，其中，所述涂层是水凝胶、胶原、生物活性分子或肽、以及生物蛋白质中的至少一种。

方面115涉及方面110-113中任一方面的细胞培养系统，其中，功能化表面是经过等离子体处理的。

方面116涉及方面58-115中任一方面的细胞培养系统，其中，所述细胞包括以下中的至少一种：贴壁细胞、悬浮细胞、和松散贴壁细胞，其粘附于织造网。

方面117涉及方面58-116中任一方面的细胞培养系统，其还包括培养基调节容器，所述培养基调节容器被构造成向生物反应器容器的进口供应培养基。

方面118涉及一种生物反应器系统，其包括：细胞培养容器，其包括第一端，第二端，以及在第一端与第二端之间的至少一个储器；和设置在所述至少一个储器中的细胞培养基质，所述细胞培养基质包括多个织造基材，每个织造基材包括多个交织纤维，并且所述纤维的表面被构造成供细胞粘附，其中，所述生物反应器系统被构造成使材料在从第一端到第二端的流动方向上流动通过所述至少一个储器，其中，所述多个织造基材中的基材被堆叠成使得每个织造基材基本上平行于其他织造基材中的每一者并且基本上垂直于流动方向。

方面119涉及方面118的系统，其中，所述基材中的每个基材包括第一侧，与第一侧相对的第二侧，将第一侧和第二侧分离的厚度，以及穿过基材厚度的多个开口。

方面120涉及方面118或方面119的系统，其中，基材包括聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚环氧乙烷、聚吡咯和聚环氧丙烷中的至少一种。

方面121涉及方面118-120中任一方面的系统，其中，所述多个交织纤维包含第一纤维，其具有第一纤维直径，所述第一纤维直径为约50μm至约1000μm，约50μm至约600μm，约50μm至约400μm，约100μm至约325μm，或约150μm至约275μm。

方面122涉及方面121的系统，其中，所述多个交织纤维还包含第二纤维，其具有第二纤维直径，所述第二纤维直径为约50μm至约1000μm，约50μm至约600μm，约50μm至约400μm，约100μm至约325μm，或约150μm至约275μm。

方面123涉及方面122的系统，其中，第二纤维直径等于或小于第一纤维直径。

方面124涉及方面119-123中任一方面的系统，其中，多个开口包括约100μm至约1000μm，约200μm至约900μm，或约225μm至约800μm的开口直径。

方面125涉及方面119-124中任一方面的系统，其中，开口直径与纤维直径的比值为约1.0至约3.5，约1.25至约3.25，约1.4至约3.0，约1.5至约2.9，约1.5至约2.4，或约2.4至约2.9。

方面126涉及方面119-125中任一方面的系统，其中，所述多个开口以规则图案排列。

方面127涉及方面118-126中任一方面的系统，其中，细胞培养基质包括多个基材，所述多个基材包括具有不同几何结构的织造网，其中，不同几何结构在纤维直径、开口直径或开口几何结构中的至少一项上不同。

方面128涉及方面127的系统，其中，具有不同几何结构的织造网基于生物反应器容器内的期望的流动特性以预定的布置排列。

方面129涉及方面118-128中任一方面的系统，其中，细胞培养基质被构造用于培养和/或收获细胞、蛋白质、抗体、病毒、病毒载体、病毒样颗粒(VLP)、微囊泡、外泌体和多糖中的至少一种。

方面130涉及方面118-129中任一方面的系统，其中，所述基材包括功能化表面，所述功能化表面经物理或化学改性以改进贴壁细胞对聚合物网材料的粘附。

方面131涉及方面118-130中任一方面的系统，其中，所述多个交织纤维相对于所述多个交织纤维中的每个其他的交织纤维以有序、非随机的布置来布置。

方面132涉及方面118-131中任一方面的系统，其中，所述多个基材的至少一部分不被间隔材料或屏障分离。

方面133涉及方面118-132中任一方面的系统，其中，所述多个基材的至少一部分相互物理接触。

方面134涉及在方面118-133中任一方面的生物反应器系统中培养细胞的方法，所述方法包括：在细胞培养基质上接种细胞；在细胞培养基质上培养细胞；以及收获细胞培养的产物，其中，基材中的多个开口被构造成使细胞培养基、细胞或细胞产物中的至少一种流动通过基材的厚度。

方面135涉及方面134的方法，其中，所述接种包括使细胞粘附于基材。

方面136涉及方面135的方法，其中，所述接种包括将细胞接种物直接注射到细胞培养基质中。

方面137涉及方面134-136中任一方面的方法，其还包括：在注射细胞接种物后，将细胞培养基灌注通过培养室。

方面138涉及方面134-137中任一方面的方法，其还包括：提供培养基调节容器，所述培养基调节容器与生物反应器容器流体连接，并且将细胞培养基从培养基调节容器供应到生物反应器容器。

方面139涉及方面138的方法，其中，在培养期间或之后，从生物反应器容器回收至少一部分的培养基并且返回到培养基调节容器。

方面140涉及方面134-139中任一方面的方法，其还包括：控制细胞培养基流动到细胞培养室，其中，所述细胞培养基包括细胞、细胞培养营养物或氧气中的至少一种。

方面141涉及一种生物反应器系统，其包括：细胞培养容器，其包括第一端，第二端，以及在第一端与第二端之间的至少一个储器；和设置在所述至少一个储器中的细胞培养基质，所述细胞培养基质包括多个织造基材，每个织造基材包括多个交织纤维，并且所述纤维的表面被构造成供细胞粘附，其中，所述生物反应器系统被构造成使材料在从第一端到第二端的流动方向上流动通过所述至少一个储器，其中，所述多个织造基材中的基材被堆叠成使得每个织造基材基本上平行于其他织造基材中的每一者并且基本上平行于流动方向。

方面142涉及方面141的系统，其中，所述基材中的每个基材包括第一侧，与第一侧相对的第二侧，将第一侧和第二侧分离的厚度，以及穿过基材厚度的多个开口。

方面143涉及方面141或方面119的系统，其中，基材包括聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚环氧乙烷、聚吡咯和聚环氧丙烷中的至少一种。

方面144涉及方面141-143中任一方面的系统，其中，所述多个交织纤维包含第一纤维，其具有第一纤维直径，所述第一纤维直径为约50μm至约1000μm，约50μm至约600μm，约50μm至约400μm，约100μm至约325μm，或约150μm至约275μm。

方面145涉及方面144的系统，其中，所述多个交织纤维还包含第二纤维，其具有第二纤维直径，所述第二纤维直径为约50μm至约1000μm，约50μm至约600μm，约50μm至约400μm，约100μm至约325μm，或约150μm至约275μm。

方面146涉及方面145的系统，其中，第二纤维直径等于或小于第一纤维直径。

方面147涉及方面142-146中任一方面的系统，其中，多个开口包括约100μm至约1000μm，约200μm至约900μm，或约225μm至约800μm的开口直径。

方面148涉及方面142-147中任一方面的系统，其中，开口直径与纤维直径的比值为约1.0至约3.5，约1.25至约3.25，约1.4至约3.0，约1.5至约2.9，约1.5至约2.4，或约2.4至约2.9。

方面149涉及方面142-148中任一方面的系统，其中，所述多个开口以规则图案排列。

方面150涉及方面141-149中任一方面的系统，其中，细胞培养基质包括多个基材，所述多个基材包括具有不同几何结构的织造网，其中，不同几何结构在纤维直径、开口直径或开口几何结构中的至少一项上不同。

方面151涉及方面150的系统，其中，具有不同几何结构的织造网基于生物反应器容器内的期望的流动特性以预定的布置排列。

方面152涉及方面141-151中任一方面的系统，其中，细胞培养基质被构造用于培养和/或收获细胞、蛋白质、抗体、病毒、病毒载体、病毒样颗粒(VLP)、微囊泡、外泌体和多糖中的至少一种。

方面153涉及方面141-152中任一方面的系统，其中，所述基材包括功能化表面，所述功能化表面经物理或化学改性以改进贴壁细胞对聚合物网材料的粘附。

方面154涉及方面141-153中任一方面的系统，其中，所述多个交织纤维相对于所述多个交织纤维中的每个其他的交织纤维以有序、非随机的布置来布置。

方面155涉及方面141-154中任一方面的系统，其中，所述多个基材的至少一部分不被间隔材料或屏障分离。

方面156涉及方面141-155中任一方面的系统，其中，所述多个基材的至少一部分相互物理接触。

方面157涉及在方面141-156中任一方面的生物反应器系统中培养细胞的方法，所述方法包括：在细胞培养基质上接种细胞；在细胞培养基质上培养细胞；以及收获细胞培养的产物，其中，基材中的多个开口被构造成使细胞培养基、细胞或细胞产物中的至少一种流动通过基材的厚度。

方面158涉及方面157的方法，其中，所述接种包括使细胞粘附于基材。

方面159涉及方面158的方法，其中，所述接种包括将细胞接种物直接注射到细胞培养基质中。

方面160涉及方面157-159中任一方面的方法，其还包括：在注射细胞接种物后，将细胞培养基灌注通过培养室。

方面161涉及方面157-160中任一方面的方法，其还包括：提供培养基调节容器，所述培养基调节容器与生物反应器容器流体连接，并且将细胞培养基从培养基调节容器供应到生物反应器容器。

方面162涉及方面161的方法，其中，在培养期间或之后，从生物反应器容器回收至少一部分的培养基并且返回到培养基调节容器。

方面163涉及方面157-162中任一方面的方法，其还包括：控制细胞培养基流动到细胞培养室，其中，所述细胞培养基包括细胞、细胞培养营养物或氧气中的至少一种。

方面164涉及一种生物反应器系统，其包括：细胞培养容器，其包括第一端，第二端，以及在第一端与第二端之间的至少一个储器；和设置在所述至少一个储器中的细胞培养基质，所述细胞培养基质包括织造基材，所述织造基材包括多个交织纤维，并且所述纤维的表面被构造成供细胞粘附，并且其中，所述织造基材以卷绕构造被设置在所述至少一个储器中，以提供圆柱形细胞培养基质，并且织造基材的表面平行于圆柱形细胞培养基质的纵轴。

方面165涉及方面164的系统，其中，织造基材作为圆柱形基材被设置在所述至少一个储器中，所述圆柱形基材至少部分包围生物反应器容器的中心纵轴。

方面166涉及方面164或方面265的系统，其中，生物反应器系统被构造成使材料在从第一端到第二端的流动方向上流动通过所述至少一个储器。

方面167涉及方面166的系统，其中，圆柱形基材的中心纵轴平行于培养基的流动方向。

方面168涉及方面164-167中任一方面的系统，其中，圆柱形基材包括成卷的织造基材，其被构造成通过使成卷的织造基材展开而扩展成接触所述至少一个储器的壁。

方面169涉及方面164-168中任一方面的系统，其中，成卷的织造基材被构造成在细胞培养容器中扩展成所述至少一个储器的内部的形状。

方面170涉及方面169的系统，其中，成卷的织造基材被构造成当成卷的织造基材处于收缩成卷状态时被插入到培养空间中，并且当被设置在储器内时，其在储器内扩展。

方面171涉及方面169或方面170的系统，其中，成卷的织造基材和储器被构造成使得织造基材与储器壁之间的摩擦力将织造基材在储器内基本上保持就位。

方面172涉及方面169-171中任一方面的系统，其中，成卷的织造基材被构造成通过细胞培养容器中的开口被插入到储器中。

方面173涉及方面172的系统，其中，所述开口是细胞培养容器的进口和出口中的一者。

方面174涉及方面164-173中任一方面的系统，其中，细胞培养容器包括位于储器内的基材支承件，所述基材支承件被构造成将织造基材引导、排列或稳固在培养空间内。

方面175涉及方面174的系统，其中，基材支承件包括从第一或第二端中的一者延伸向第一或第二端中的另一者的支承构件，其中，成卷的织造基材被构造成包围支承构件的周围的至少一部分，使得支承构件与成卷的织造基材的中心纵轴平行。

方面176涉及方面164-175中任一方面的系统，其中，在细胞培养期间，中心纵轴垂直于重力方向。

方面177涉及方面164-175中任一方面的系统，其中，储器和细胞培养基质中的至少一者被构造成在细胞培养期间围绕生物反应器容器的中心纵轴旋转。

方面178涉及方面177的系统，其中，生物反应器系统被构造成在细胞培养容器旋转期间，使基材移动通过细胞培养流体。

方面179涉及方面177或方面178的系统，其中，生物反应器系统还包括旋转装置，其操作性地连接到细胞培养容器并且被构造成使细胞培养容器围绕中心纵轴旋转。

方面180涉及方面164-179中任一方面的系统，其中，圆柱形细胞培养基质包括织造细胞培养基材，并且在细胞培养基材的相邻表面之间不具有任何其他固体材料。

方面181涉及一种在生物反应器中培养细胞的方法，所述方法包括：提供生物反应器容器，所述生物反应器容器包括：在生物反应器容器内的细胞培养室，以及细胞培养基质，所述细胞培养基质被设置在细胞培养室中并且被构造用于在其上培养细胞，所述细胞培养基质包括基材，所述基材包括第一侧，与第一侧相对的第二侧，将第一侧和第二侧分离的厚度，以及形成于基材中并且穿过基材厚度的多个开口；在细胞培养基质上接种细胞；在细胞培养基质上培养细胞；以及收获细胞培养的产物，其中，基材中的多个开口被构造成允许细胞培养基、细胞或细胞产物中的至少一种流动通过基材的厚度。

方面182涉及方面181的方法，其中，基材包括模制的聚合物格状片、3D打印的格状片和织造网片中的至少一种。

方面183涉及方面181或方面182的方法，其中，基材包括聚合物材料。

方面184涉及方面183的方法，其中，聚合物材料是聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚环氧乙烷、聚吡咯和聚环氧丙烷中的至少一种。

方面185涉及方面181-184中任一方面的方法，其中，所述接种包括使细胞粘附于基材。

方面186涉及方面181-185中任一方面的方法，其中，所述接种包括将细胞接种物直接注射到细胞培养基质中。

方面187涉及方面186的方法，其中，所述细胞接种物通过生物反应器容器中的细胞接种物注射端口来注射。

方面188涉及方面186或方面187的方法，其中，所述细胞接种物的体积约等于细胞培养室的空隙体积。

方面189涉及方面186-188中任一方面的方法，其还包括：在注射细胞接种物后，将细胞培养基灌注通过培养室。

方面190涉及方面181-189中任一方面的方法，其还包括：在培养期间，向细胞供应细胞培养基和氧气中的至少一种。

方面191涉及方面190的方法，其中，供应细胞培养基包括：使细胞培养基流动通过细胞培养室并在基材上流动。

方面192涉及方面190或方面191的方法，其中，供应细胞培养基包括：提供培养基调节容器，所述培养基调节容器与生物反应器容器流体连接，并且将细胞培养基从培养基调节容器供应到生物反应器容器。

方面193涉及方面192的方法，其中，在培养期间或之后，从生物反应器容器回收至少一部分的培养基并且返回到培养基调节容器。

方面194涉及方面181-193中任一方面的方法，其还包括：控制细胞培养基流动到细胞培养室，其中，所述细胞培养基包括细胞、细胞培养营养物或氧气中的至少一种。

方面195涉及方面181-194中任一方面的方法，其还包括：分析生物反应器容器内或者从生物反应器容器中输出的细胞培养基、细胞和/或细胞产物。

方面196涉及方面195的方法，其中，所述分析包括：测量pH₁、pO₁、[葡萄糖]₁、pH₂、pO₂、[葡萄糖]₂和流速中的至少一者，其中，pH₁、pO₁和[葡萄糖]₁在细胞培养室内测量，并且其中，pH₂、pO₂和[葡萄糖]₂在细胞培养室或生物反应器容器的出口处测量。

方面197涉及方面195或方面196的方法，其中，至少部分基于分析细胞培养基、细胞和/或细胞产物的结果，控制细胞培养基流动到细胞培养室。

方面198涉及方面196-197中任一方面的方法，其中，如果满足pH₂≥pH_2最小、pO₂≥pO_2最小和[葡萄糖]₂≥[葡萄糖]_2最小中的至少一项，则细胞培养基到达细胞培养室的灌注流速继续处于当前速率，其中pH_2最小、pO_2最小和[葡萄糖]_2最小是基于细胞培养系统的设计而预先确定的。

方面199涉及方面196-198中任一方面的方法，其中，如果目前的流速小于或等于细胞培养系统的预定最大流速，则增加灌注流速。

方面200涉及方面196-199中任一方面的方法，其中，如果目前的流速不小于或等于细胞培养系统的预定最大流速，则细胞培养系统的控制器重新评估以下中的至少一者：pH_2最小、pO_2最小和[葡萄糖]_2最小；pH₁、pO₁和[葡萄糖]₁；以及生物反应器容器的高度。

方面201涉及方面181-200中任一方面的方法，其中，在培养至少约24小时，至少约48小时，或者至少约72小时后，细胞具有超过约90％或者超过约95％的活力。

方面202涉及方面181-201中任一方面的方法，其中，所述细胞包括以下中的至少一种：贴壁细胞、悬浮细胞、和松散贴壁细胞，其粘附于细胞培养基质。

方面203涉及方面181-202中任一方面的方法，其中，细胞培养的产物包括细胞、蛋白质、抗体、病毒、病毒载体、病毒样颗粒(VLP)、微囊泡、外泌体和多糖中的至少一种。

方面204涉及方面203的方法，其中，细胞培养的产物包含细胞，所述细胞至少80％是活的，至少85％是活的，至少90％是活的，至少91％是活的，至少92％是活的，至少93％是活的，至少94％是活的，至少95％是活的，至少96％是活的，至少97％是活的，至少98％是活的，或者至少99％是活的。

方面205涉及一种细胞培养基质，其包括：织造基材，其包括交织的多个纤维以及设置在多个纤维之间的多个开口，其中，所述纤维各自包括被构造成供细胞粘附的表面。

方面206涉及方面205的基质，其中，纤维的表面被构造供细胞可释放地与其粘附。

方面207涉及方面205或方面206的基质，其中，所述多个纤维包括聚合物纤维。

方面208涉及方面207的基质，其中，聚合物纤维包括聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚环氧乙烷、聚吡咯和聚环氧丙烷中的至少一种。

方面209涉及方面205-208中任一方面的基质，其中，细胞培养基质还包括多个织造基材。

方面210涉及方面209的基质，其中，所述多个基材中的每个基材包括第一侧，与第一侧相对的第二侧，将第一侧和第二侧分离的厚度，其中，所述多个开口穿过基材的厚度。

方面211涉及方面209或方面210的基质，其中，所述多个基材中的基材被布置成彼此相邻，使得基材的第一侧和第二侧中的一者与相邻基材的第一侧或第二侧中的另一者相邻。

方面212涉及方面209-211中任一方面的基质，其中，所述多个基材的至少一部分不被间隔材料或屏障分离。

方面213涉及方面205-212中任一方面的基质，其中，所述多个基材的至少一部分相互物理接触。

定义

“完全合成”或“全合成”是指细胞培养制品(例如微载体或者培养容器的表面)完全由合成源材料组成，并且不具有任何源自动物的或者动物来源的材料。所公开的完全合成的细胞培养制品消除了异种污染的风险。

“包括”、“包含”或类似术语意为包括但不限于，即，内含而非排他。

根据本文的实施方式，“用户”是指使用本文公开的系统、方法、制品或试剂盒的人，包括培养细胞以收获细胞或细胞产物的人，或者使用所培养和/或收获的细胞或细胞产物的人。

用来描述本公开实施方式的修饰例如组合物中成分的量、浓度、体积、过程温度、过程时间、产量、流速、压力、粘度等数值及它们的范围或者组件尺寸等数值及它们的范围的“约”是指数量的变化，可发生在例如：用于制备材料、组合物、复合物、浓缩物、部件零件、制造制品或应用制剂的典型测定和处理步骤中；这些程序中的无意误差中；用来实施所述方法的起始材料或成分的制造、来源、或纯度方面的差异中；以及类似的考虑因素中。术语“约”还包括由于具有特定初始浓度或混合物的组合物或制剂陈化而不同的量，以及由于混合或加工具有特定初始浓度或混合物的组合物或制剂而不同的量。

“任选的”或“任选地”意为随后描述的事件或情形可能发生，也可能不发生，而且该描述包括事件或情形发生的情况和事件或情形不发生的情况。

除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其对应的定冠词“该(所述)”表示至少一(个/种)，或者一(个/种)或多(个/种)。

可采用本领域普通技术人员熟知的缩写(例如，表示小时的“h”或“hrs”；表示克的“g”或“gm”；表示毫升的“mL”；表示室温的“rt”；表示纳米的“nm”以及类似缩写)。

在组分、成分、添加剂、尺度、条件和类似方面公开的具体和优选的数值及其范围仅用于说明，它们不排除其他限定数值或限定范围内的其他数值。本公开的系统、试剂盒和方法可包括本文所述的任何数值或者各数值、具体数值、更具体的数值和优选数值的任何组合，包括显义或隐义的中间数值和中间范围。

除非另有表述，否则都不旨在将本文所述的任何方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此，当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，都不旨在暗示该任意特定顺序。

对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以进行各种修改和变动而不偏离公开的实施方式的精神或范围。因为本领域技术人员可以结合实施方式的精神和实质，对所公开的实施方式进行各种改良、组合、子项组合和变化，因此，应认为本公开的实施方式包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。