CN111050887A - 用于制造生物学地产生之产物的中空纤维膜过滤系统和方法 - Google Patents
用于制造生物学地产生之产物的中空纤维膜过滤系统和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本公开内容的一些方面涉及用于产生生物学地产生之产物的过滤系统和方法，所述生物学地产生之产物可包含药物和/或蛋白质产物。本文中描述的某些生物制造系统包含生物反应器(例如，灌注生物反应器、恒化器)以及含有滤器束的滤器探头，所述滤器束包含多条中空纤维(例如，纵向排列的中空纤维)。根据一些实施方案，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，所述纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离是相对大的(例如，大于或等于所述纤维束的所述中空纤维的平均外径，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍)。在一些实施方案中，所述纤维束内的所述中空纤维以阵列(例如，六边形、线性、环形或正方形阵列)布置。
Description
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2017年8月31日提交的标题为“FiltrationSystems and Methods for Manufacturing Biologically-Produced Products”的美国临时专利申请序列号62/553,104的优先权，其出于所有目的通过引用整体并入本文。
政府资助
本发明是在由空间和海战系统(Space and Naval Warfare Systems)授予的基金号N66001-13-C-4025的政府支持下完成的。政府拥有本发明中的某些权利。
技术领域
本发明一般地涉及用于制造生物学地产生之产物 (biologically-producedproduct)的过滤系统和方法。
背景技术
生物学地产生之产物(包括由生物有机体(biological organism)产生的治疗药物)已彻底改变了制药工业。生物有机体是治疗药物的有吸引力的来源，因为它们通常能够产生对于化学合成而言会具有挑战性(如果不是不可能的话)的分子。例如，一些生物有机体可被工程化以产生复杂的蛋白质，例如抗体和信号传导蛋白，其可用于治疗或预防从癌症到类风湿性关节炎的疾病。
制造生物学地产生之产物的某些方法涉及基本上连续操作的生物反应器(例如，灌注生物反应器、恒化器)。在生物反应器的基本连续操作下，可通过一个或更多个滤器将生物反应器的一部分内容物泵出生物反应器。然而，常规的滤器可以不利地影响细胞的生物学健康状况(biological health)，可以在过滤高密度细胞培养物中无效，和/或可以易受膜污染(membrane fouling)。因此，需要用于连续操作的生物反应器的改进的过滤系统。
发明概述
本发明一般地涉及用于制造生物学地产生之产物的过滤系统和方法。在一些情况下，本发明的主题涉及相关的产物，针对特定问题的替代解决方案，和/或一个或更多个系统和/或物品的多种不同用途。
某些方面涉及滤器探头(filter probe)。在一些实施方案中，滤器探头包含纤维束(fiber bundle)，该纤维束包含多条纵向排列的中空纤维。在某些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离(center-to-center distance)大于或等于纤维束的中空纤维的平均外径。
在一些实施方案中，滤器探头包含纤维束，该纤维束包含多条纵向排列的中空纤维。在某些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍。
在一些实施方案中，滤器探头包含纤维束，该纤维束包含多条中空纤维。在某些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于纤维束的中空纤维的平均外径。
在一些实施方案中，滤器探头包含纤维束，该纤维束包含多条中空纤维。在某些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍。
在一些实施方案中，滤器探头包含结构化区段(structured segment)，该结构化区段包含至少第一区和第二区。在某些实施方案中，每个区包含中空纤维束或中空纤维束长度上的一部分。在某些实施方案中，位于结构化区段的第一区中的中空纤维束的至少第一中空纤维不与位于结构化区段的第一区或第二区中的中空纤维束的第二中空纤维纵向排列。
在一些实施方案中，滤器探头包含纤维束，该纤维束包含多条中空纤维。在一些实施方案中，滤器探头还包含次级滤器(secondary filter)。在某些实施方案中，纤维束内的至少一条中空纤维流体连接(fluidically connected)至次级滤器。
在一些实施方案中，滤器探头包含纤维束，该纤维束包含多条中空纤维。在某些实施方案中，滤器探头配置成以至少约10RPM的速度旋转。
某些方面涉及系统。在一些实施方案中，该系统包含含有反应室的生物反应器。在一些实施方案中，系统包含滤器探头。在某些实施方案中，滤器探头包含纤维束，该纤维束包含多条纵向排列的中空纤维。在某些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于纤维束的中空纤维的平均外径。
在一些实施方案中，系统包含含有反应室的生物反应器。在一些实施方案中，系统包含滤器探头。在某些实施方案中，滤器探头包含纤维束，该纤维束包含多条纵向排列的中空纤维。在某些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍。
某些方面涉及产生至少一种生物学地产生之产物的方法。在一些实施方案中，该方法包括以第一流量(flow rate)将包含至少一种细胞培养基的至少一个进料流(feedstream)供应至生物反应器。在一些实施方案中，该方法包括在生物反应器内产生悬液(suspension)，该悬液包含至少一种细胞培养基和表达至少一种生物学地产生之产物的至少第一类型生物细胞。在一些实施方案中，该方法包括使悬液的至少一部分以第二流量流过滤器探头，以产生至少一个滤液流(filtrate stream)。在某些实施方案中，滤器探头包含纤维束，该纤维束包含多条纵向排列的中空纤维。在某些实施方案中，第二流量为每天至少约0.5个反应器容积。
某些方面涉及从生物反应器收获至少一种生物学地产生之产物的方法。在一些实施方案中，该方法包括在生物反应器内产生悬液。在一些实施方案中，该方法包括使包含在生物反应器内并且包含至少一种细胞培养基和表达至少一种生物学地产生之产物的至少第一类型生物细胞的悬液的至少一部分以每天至少约0.5个反应器容积的流量流过中空纤维滤器探头，以产生其中第一类型生物细胞贫乏(lean)的至少一个滤液流。在某些实施方案中，滤器探头的直径为约25mm或更小。
在一些实施方案中，方法包括使包含至少一种生物学地产生之产物和生物细胞的细胞悬液流过中空纤维的第一区，以在中空纤维的腔中产生第一滤液流，所述第一滤液流包含至少一种生物学地产生之产物，并且与细胞悬液相比生物细胞贫乏。在一些实施方案中，该方法还包括引导第一滤液流通过中空纤维的腔从第一区流至第二区。在一些实施方案中，该方法还包括引导第一滤液流通过中空纤维的第二区从腔流至滤器壳体 (housing)的内部区，以产生第二滤液流。
某些方面涉及套件。在一些实施方案中，套件包含滤器探头(kit)，该滤器探头包含纤维束，该纤维束包含多条纵向排列的中空纤维，其中在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，该纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于纤维束的中空纤维的平均外径。在一些实施方案中，套件包含储存容器。
在一些实施方案中，套件包含滤器探头，该滤器探头包含纤维束，该纤维束包含多条纵向排列的中空纤维，其中在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，该纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍。在一些实施方案中，套件包含储存容器。
当结合附图考虑时，从本发明的多种非限制性方案的以下详细描述中，本发明的其他优点和新特征将变得明显。在本说明书和通过引用并入的文件包含矛盾和/或不一致的公开内容的情况下，以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多文件包含相互冲突和/或不一致的公开内容，则以生效日期较晚的文件为准。
附图简述
将参考附图通过示例的方式描述本发明的非限制性方案，这些附图是示意性的并且不意图按比例绘制。在附图中，所举例说明的每个相同或几乎相同的组件通常由单个数字表示。为了清楚起见，并非在每个附图中对每个组件均进行了标记，在举例说明对于使本领域的普通技术人员理解本发明而言不必要的情况下，也没有示出本发明的每个实施方案方案的每个组件。在图中：
图1是根据一些实施方案的示例性滤器探头的示意性截面图。
图2是根据一些实施方案的包含生物反应器和滤器探头的系统的示意图。
图3A是根据一些实施方案的滤器探头的有效过滤区域(active filtering aera)的示意图。
图3B是根据一些实施方案的示例性间隔元件(spacing element)的示意图。
图3C是根据一些实施方案的示例性端件(end piece)的组件的示意图。
图3D是根据一些实施方案的示例性滤器探头的一部分的示意图。
图4是根据一些实施方案的示例性系统的示意图，该系统包含生物反应器、搅拌器和滤器探头，该滤器探头包含沿着滤器探头的结构化区段具有可变排列的多条中空纤维；
图5是根据一些实施方案的示例性系统的示意图，该系统包含生物反应器和含有多条中空纤维的滤器探头，所述多条中空纤维沿着滤器探头的结构化区段具有可变排列。
图6是根据一些实施方案的示例性滤器探头的示意图，该滤器探头包含与次级滤器缔合的中空纤维。
图7A是根据一些实施方案的包含第一部分和第二部分的示例性滤器探头的示意图。
图7B是根据一些实施方案的示例性滤器探头的第一部分和第二部分的一部分的示意图；
图7C是根据一些实施方案的连接示例性滤器探头的第一部分与第二部分的示例性第一步的示意图；
图7D是根据一些实施方案的连接示例性滤器探头的第一部分与第二部分的示例性第二步的示意图；
图7E是根据一些实施方案的连接示例性滤器探头的第一部分与第二部分的示例性第三步的示意图；
图7F是根据一些实施方案的示例性系统的示意图，该系统包含生物反应器和含有第一部分和第二部分的示例性滤器探头；
图8是根据一些实施方案的示例性系统的示意图，该系统包含生物反应器、滤器探头、调整模块(adjustment module)、纯化模块(purification module)和制定模块(formulation module)；
图9A是根据一些实施方案的示例性滤器探头的示意图，该滤器探头包含倒钩配件(barbed fitting)、PG13.5螺纹(thread)、立管(riser)、中空纤维段(hollow fibersection)和底盖(lower cap)。
图9B是根据一些实施方案的示出在示例性滤器探头中围绕六边形中心支撑件的中空纤维的间隔和布置(arrangement)的示意图；
图9C是根据一些实施方案的包含生物反应器和安装的滤器探头的示例性系统的示意图，其中滤器探头的纤维跨越生物反应器内的液体的高度；
图10A是根据一些实施方案的在巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris) G-CSF生物反应器运行期间作为时间(小时)的函数的在抽吸期间在滤器探头上的真空压力(psi)的示例性图；
图10B是根据一些实施方案的在巴斯德毕赤酵母G-CSF生物反应器运行期间作为时间(小时)的函数的对滤器探头的清洁段(clean section) 增压期间的反冲洗压力(backwash pressure)(psi)的示例性图；
图10C是根据一些实施方案的在巴斯德毕赤酵母G-CSF生物反应器运行期间作为时间(小时)的函数的泵工作比(pump duty cycle)(出口泵运行的时间分数)(％)的示例性图；
图11A是根据一些实施方案的在具有巴斯德毕赤酵母的生物反应器的基本连续操作期间随时间推移获得的湿细胞重量的示例性图；以及
图11B是根据一些实施方案的在具有巴斯德毕赤酵母的生物反应器的基本连续操作期间随时间推移获得的发酵图(fermentogram)的示例性图。
发明详述
本公开内容的一些方面涉及用于产生生物学地产生之产物的过滤系统和方法，所述生物学地产生之产物可包含药物和/或蛋白质产物。本文中描述的某些生物制造系统包含生物反应器(例如，灌注生物反应器、恒化器)和滤器探头，所述滤器探头包含含有多条中空纤维(例如，纵向排列的中空纤维)的滤器束(filter bundle)。根据一些实施方案，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离是相对大的(例如，大于或等于纤维束的中空纤维的平均外径，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍)。在一些实施方案中，纤维束内的中空纤维以阵列(例如，六边形、线性、环形或正方形阵列) 布置。
在一些情况下，在基本连续或半连续的条件下(例如，在暂时被非操作周期中断的连续条件下)操作生物反应器可以是有利的。例如，与分批补料反应器(fed-batchreactor)(例如，其中细胞、培养基和生物学地产生之产物保留在生物反应器中直到运行结束的生物反应器)相比，连续操作的生物反应器可导致较高的细胞浓度和产物产量、较低的累积废物水平、立即可用性和降低的目标生物学地产生之产物的降解(例如，氧化、聚集、脱酰胺、蛋白水解)，以及更一致的表达谱。为了促进生物反应器的基本连续或半连续操作，可将生物反应器流体连接(例如，直接流体连接)至配置为过滤生物反应器的至少一部分内容物的滤器探头。
然而，正如发明人已经认识到的，常常存在与过滤生物反应器内容物相关的挑战。例如，生物反应器可包含高密度细胞培养物，其可变得具有黏性并且难以循环。通过严格搅拌来提高循环(从而促进通过滤器的流动) 的常规努力可不利地影响细胞的生物学健康，甚至可诱导目标生物学地产生之产物的裂解和/或不希望的转化。另外，常规的单个膜滤器和常规的中空纤维滤器还具有其他缺点。例如，常规的单个膜滤器可具有较低的流量和/或可由于细胞碎片而易受膜污染的影响，而常规的中空纤维滤器在内部区中的循环性差，这可降低该滤器的有效表面积。还已知一些传统的中空纤维滤器的暴露的中空纤维在试图使它们的表面去垢(de-foul)的过程中在高搅拌下剪切，从而使它们作为滤器无效。
本发明人已经出乎意料地认识到，通过包含纤维束的滤器探头可克服这些挑战中的一些，在所述纤维束中多条中空纤维(例如，纵向排列的中空纤维)是间隔开的，以使得任意两条中空纤维之间的中心间距离相对大 (例如，大于或等于纤维束的中空纤维的平均外径，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍)。与占据一定体积的单个膜滤器探头相比，占据相同体积的中空纤维滤器探头通常具有更高的有效表面积，因此具有更高的流量。另外，纤维束的中空纤维之间的相对大的中心间距离可有利地促进滤器探头的内部区内的循环。
在一些情况下，包含多条具有相对大的中心间距离的中空纤维的滤器探头可与广泛范围的生物反应器(例如，具有顶部端口的生物反应器、具有侧端口的生物反应器)兼容。在一些情况下，滤器探头的至少一部分可具有足够小的直径以穿过生物反应器端口。因此，滤器探头可允许广泛范围的生物反应器适于以灌注和/或恒化器模式操作(例如，通过将滤器探头添加入标准端口并结合泵)。
在某些情况下，与外部滤器(例如，在探头的一端包含大量纤维环的外部安装的中空纤维探头)相比，位于生物反应器内的滤器探头可具有某些优点。作为举例说明性实例，生物反应器通常使用搅拌器和/或叶轮以在细胞培养物中维持足够高的溶解氧水平，并且在一些情况下，由这些搅拌器和/或叶轮产生的剪切力可使容器中的滤器探头去垢。在一些情况下，通过这些剪切力使容器中的滤器探头去垢的能力可有利地避免需要额外的系统组件(例如，泵)或者能源或其他资源的额外支出。另外，外部滤器可能需要生物反应器外部的延长的停留时间，这可导致细胞的生存力和 /或裂解降低(例如，由于缺乏氧气)。组装一个或更多个外部滤器也可产生额外的潜在污染点。另外，尽管某些类型的外部滤器(例如，交替的切向流膜滤器、切向流过滤膜滤器)可试图通过在过滤膜上产生大量的错流(crossflow)来使膜的结垢最小化，但产生错流的泵内的高剪切力可导致生物学地产生之产物降解。
图1中举例说明了示例性滤器探头的截面示意图。如图1所示，滤器探头100包含纤维束，该纤维束包含多条纵向排列的中空纤维110。除中空纤维110之外，滤器探头100还可包含中心轴(central shaft)120、第一间隔元件130A、第二间隔元件130B和端件140。在一些实施方案中，间隔元件130A和130B可配置成在中空纤维110之间保持一定距离。例如，间隔元件130A和130B中的每一个可包含中空纤维110可穿过的多个隔离孔(clearancehole)。在一些情况下，结构化区段150(例如，滤器探头100的片段，在其上中空纤维110暴露于外部环境并且具有相对大的中心间距离)可从第一间隔元件130A延伸到第二间隔元件130B。在一些实施方案中，延伸超过第二间隔元件130B的中空纤维110的任何部分可被密封(例如，通过灌封(potting))，以防止流体通过中空纤维110的端部进入所述中空纤维的中心腔(即，腔)。在结构化区段150内，任意两条中空纤维110之间的中心间距离可大于或等于中空纤维110的平均外径 (OD)和/或可大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍。
图2中示出了包含滤器探头100和生物反应器210的示例性系统200 的示意图。如图2所示，生物反应器210包含反应室220，反应室220包含悬液230。在一些实施方案中，生物反应器210可配置成促进配置成表达至少一种生物学地产生之产物的第一类型生物细胞的生长和维持。在一些情况下，悬液230包含细胞培养基(例如，配置成促进第一类型生物细胞生长的生长细胞培养基、配置成促进至少一种生物学地产生之产物的表达的生产细胞(production cell)培养基)和第一类型生物细胞。
在一些实施方案中，滤器探头100可流体连接(例如，直接流体连接) 至生物反应器210。例如，如图2所示，滤器探头100可至少部分地浸没在悬液230中。在一些情况下，滤器探头100可定位在悬液230中，使得沿着结构化区段150的长度的中心点与沿着悬液230的高度的中心点(在图2中用“HC”表示)对准。在一些实施方案中，滤器探头100可配置成允许悬液230的至少一部分流过滤器探头100。在某些情况下，细胞培养基的至少一部分可作为滤液流过滤器探头100，而同时至少一部分生物细胞可作为渗余物(retentate)保留在反应室220中。
为了进一步说明多种滤器探头组件，图3A-D提供了滤器探头的示例性实施方案的详细视图。特别地，图3A举例说明了示例性滤器探头300 的有效过滤区域。在图3A中，滤器探头300包含多条纵向排列的中空纤维310。此外，滤器探头300还包含第一间隔元件320A、第二间隔元件 320B、第三间隔元件320C和端件330。在图3A中，结构化区段340从第一间隔元件320A延伸到第二间隔元件320B。在一些实施方案中，延伸超过第二间隔元件320B的中空纤维310的任何部分可被密封(例如，通过灌封)以防止流体通过中空纤维310的端部进入所述中空纤维的中心腔 (即，腔)。图3B是示例性间隔元件320的示意图。图3C是示例性毂(hub) 330A和示例性安装轴环(mounting collar)330B的示意图，它们共同形成端件330。图3D提供了滤器探头300的有效过滤区域的顶部的附加视图。
在一些实施方案中，滤器探头包含纤维束，该纤维束包含多条中空纤维。中空纤维膜是通常已知并且可商购的，并且本领域普通技术人员将理解“中空纤维”是指围绕中心腔(也被称为腔)的膜(例如，多孔或半多孔膜)。中空纤维通常具有外表面(例如，膜的外表面)，所述外表面具有外径(即，所述外表面的最大截面尺寸)。另外，中空纤维通常具有内表面(例如，限定腔的膜的内表面)，所述内表面具有内径(即，所述内表面的最大截面尺寸)。中空纤维的内表面和外表面可限定任何合适的形状。在一些情况下，中空纤维的内表面和/或外表面可具有基本为圆形、基本为六边形、基本为椭圆形、基本为正方形、基本为矩形或基本为三角形的截面。中空纤维通常还具有纵轴。纤维束的中空纤维的特征在于外周界和内周界(界定腔)的特定周界形状，如针对垂直于其纵轴截取的纤维的截面所测量的。通常来说，外周界形状和内周界形状基本上相同，使得膜的截面壁厚将在纤维圆周上基本均匀。特定的周界形状通常基本为圆形的，但是在一些实施方案中可以是例如基本为六边形、基本为椭圆形、基本为正方形、基本为矩形或基本为三角形。在某些情况下，纤维束的每条中空纤维具有基本上相同的周界形状。
在一些实施方案中，纤维束包含多条纵向排列的中空纤维。鉴于本说明书的教导，本领域的普通技术人员将理解纵向排列的中空纤维在普通制造工艺的限制内被排列成彼此基本平行。在一些实施方案中，布置多条纵向排列的中空纤维，使得至少约50％，至少约60％，至少约70％，至少约80％，至少约90％，至少约95％，至少约99％或基本上所有的中空纤维基本上沿着其长度的至少一部分(例如，在滤器探头的结构化区段内) 彼此平行(例如，偏离绝对平行性约10°或更小，约5°或更小，约2°或更小或约1°或更小)。在某些情况下，布置多条纵向排列的中空纤维，使得至少约50％，至少约60％，至少约70％，至少约80％，至少约90％，至少约95％，至少约99％或基本上所有的中空纤维沿着其长度的至少一部分(例如，在滤器探头的结构化区段内)不与任何相邻的纤维相交。在一些情况下，布置多条纵向排列的中空纤维，使得至少约50％，至少约60％，至少约70％，至少约80％，至少约90％，至少约95％，至少约99％或基本上所有的中空纤维沿着其长度的任何部分不与任何相邻的纤维相交。
在一些实施方案中，纤维束包含多条中空纤维，所述中空纤维沿着其长度的至少一部分(例如，在滤器探头的结构化区段内)具有可变排列。在某些情况下，滤器探头的结构化区段包含由一个或更多个间隔元件界定的一个或更多个区(例如，第一和第二间隔元件之间的第一区、第二和第三间隔元件之间的第二区、第三和第四间隔元件之间的第三区等)。在一些实施方案中，在结构化区段的两个或更多个区中的多条中空纤维的排列可相同或不同。在某些情况下，例如，在结构化区段的一个或更多个区中的多条中空纤维可纵向排列。在一些情况下，结构化区段的一个或更多个区中的多条中空纤维可相对于彼此和/或相对于一个或更多个相邻的间隔元件成角度。在某些实施方案中，结构化区段的第一区中的任意两条中空纤维之间的最小中心间距离可与结构化区段的第二区中的任意两条中空纤维之间的最小中心间距离相同或不同。在一些情况下，结构化区段的第一区中的中空纤维之间的平均中心间距离可与结构化区段的第二区中的中空纤维之间的平均中心间距离相同或不同。区中的中空纤维之间的平均中心间距离通常是指每条中空纤维与其最近的近邻之间的中心间距离的数字平均。
图4中示出了示例性滤器探头的示意图，该滤器探头包含纤维束，该纤维束包含沿其长度的至少一部分(例如，在滤器探头的结构化区段内) 具有可变排列的多条中空纤维。在图4中，系统400包含生物反应器402，其包含叶轮404和滤器探头406。滤器探头406包含结构化区段，该结构化区段包含界定中空纤维416的三个区(第一区418、第二区420、第三区422)的四个间隔元件(第一间隔元件408、第二间隔元件410、第三间隔元件412、第四间隔元件414)。如图4所示，第二间隔元件410和第三间隔元件412的直径小于第一间隔元件408和第四间隔元件414的直径。结果是，第一区418和第三区422中的中空纤维416相对于同一区中的其他纤维的至少一部分或相对于相邻间隔元件成角度。在第二区420 中，中空纤维416纵向排列。在一些情况下，这样的实施方案使得其他组件(例如叶轮(impeller)、pH探头、一个或更多个挡板(baffle)和/或鼓泡器(sparger))能够容纳在生物反应器内。例如，中空纤维416的可变排列可有利地防止滤器探头406与叶轮404接触。
图5中示出了另一示例性滤器探头的示意图，该滤器探头包含纤维束，该纤维束包含沿着其长度的至少一部分(例如，在滤器探头的结构化区段内)具有可变排列的多条中空纤维。在图5中，系统500包含生物反应器 502，其包含滤器探头504。滤器探头504包含第一部分506，第一部分 506配置成通过端口至少部分地插入至生物反应器502中。滤器探头504还包含结构化区段，该结构化区段包含由第一部分506和第一间隔元件 508界定的第一区514和由第一间隔元件508和第二间隔元件510界定的第二区516。如图5所示，第一间隔元件508和第二间隔元件510均具有比第一部分506更大的直径。在第一区514中，中空纤维512相对于该区中的其他纤维的至少一部分以及相对于第一部分506和第一间隔元件508 成角度。在第二区516中，中空纤维512在纵向上排列。在一些情况下，中空纤维的这种构造可有利地允许结构化区段的至少一部分中的中空纤维间隔不受生物反应器端口尺寸的限制。
在一些实施方案中，滤器探头的一个或更多个间隔元件可在滤器探头的中空纤维之间保持期望的中心间距离。例如，间隔元件可包含多个隔离孔(例如，中空纤维可穿过的隔离孔)，该隔离孔具有平均的中心间距离 (例如，每个孔与其最近近邻之间的中心间距离的数字平均)。
在某些实施方案中，滤器探头的间隔元件的多个孔的平均中心间距离大于或等于所述多个孔的最小孔直径(hole diameter)，大于或等于所述多个孔的最小孔直径的1.1倍，大于或等于所述多个孔的最小孔直径的1.2 倍，大于或等于所述多个孔的最小孔直径的1.3倍，大于或等于所述多个孔的最小孔直径的1.4倍，大于或等于所述多个孔的最小孔直径的1.5倍，大于或等于所述多个孔的最小孔直径的2倍，大于或等于所述多个孔的最小孔直径的2.5倍，大于或等于所述多个孔的最小孔直径的3倍，大于或等于所述多个孔的最小孔直径的3.5倍，大于或等于所述多个孔的最小孔直径的4倍，大于或等于所述多个孔的最小孔直径的4.5倍，或大于或等于所述多个孔的最小孔直径的5倍。在一些实施方案中，滤器探头的间隔元件的多个孔的平均中心间距离是所述多个孔的最小孔直径的1至1.5 倍，所述多个孔的最小孔直径的1至2倍，所述多个孔的最小孔直径的1 至2.5倍，所述多个孔的最小孔直径的1至3倍，所述多个孔的最小孔直径的1至3.5倍，所述多个孔的最小孔直径的1至4倍，所述多个孔的最小孔直径的1至4.5倍，所述多个孔的最小孔直径的1至5倍，所述多个孔的最小孔直径的1.1至1.5倍，所述多个孔的最小孔直径的1.1至2倍，所述多个孔的最小孔直径的1.1至2.5倍，所述多个孔的最小孔直径的1.1 至3倍，所述多个孔的最小孔直径的1.1至3.5倍，所述多个孔的最小孔直径的1.1至4倍，所述多个孔的最小孔直径的1.1至4.5倍，所述多个孔的最小孔直径的1.1至5倍，所述多个孔的最小孔直径的2至2.5倍，所述多个孔的最小孔直径的2至3倍，所述多个孔的最小孔直径的2至 3.5倍，所述多个孔的最小孔直径的2至4倍，所述多个孔的最小孔直径的2至4.5倍，所述多个孔的最小孔直径的2至5倍，所述多个孔的最小孔直径的2.5至3倍，所述多个孔的最小孔直径的2.5至3.5倍，所述多个孔的最小孔直径的2.5至4倍，所述多个孔的最小孔直径的2.5至4.5 倍，所述多个孔的最小孔直径的2.5至5倍，所述多个孔的最小孔直径的 3至3.5倍，所述多个孔的最小孔直径的3至4倍，所述多个孔的最小孔直径的3至4.5倍，所述多个孔的最小孔直径的3至5倍，所述多个孔的最小孔直径的3.5至4倍，所述多个孔的最小孔直径的3.5至4.5倍，所述多个孔的最小孔直径的3.5至5倍，所述多个孔的最小孔直径的4至4.5 倍，所述多个孔的最小孔直径的4至5倍，或所述多个孔的最小孔直径的 4.5至5倍。多个孔的最小孔直径是指所述多个孔的最小截面尺寸。
在某些实施方案中，滤器探头的间隔元件的多个孔的平均中心间距离大于或等于所述多个孔的平均孔直径，大于或等于所述多个孔的平均孔直径的1.1倍，大于或等于所述多个孔的平均孔直径的1.2倍，大于或等于所述多个孔的平均孔直径的1.3倍，大于或等于所述多个孔的平均孔直径的1.4倍，大于或等于所述多个孔的平均孔直径的1.5倍，大于或等于所述多个孔的平均孔直径的2倍，大于或等于所述多个孔的平均孔直径的 2.5倍，大于或等于所述多个孔的平均孔直径的3倍，大于或等于所述多个孔的平均孔直径的3.5倍，大于或等于所述多个孔的平均孔直径的4倍，大于或等于所述多个孔的平均孔直径的4.5倍，或大于或等于所述多个孔的平均孔直径的5倍。在一些实施方案中，滤器探头的间隔元件的多个孔的平均中心间距离是所述多个孔的平均孔直径的1至1.5倍，所述多个孔的平均孔直径的1至2倍，所述多个孔的平均孔直径的1至2.5倍，所述多个孔的平均孔直径的1至3倍，所述多个孔的平均孔直径的1至3.5倍，所述多个孔的平均孔直径的1至4倍，所述多个孔的平均孔直径的1至 4.5倍，所述多个孔的平均孔直径的1至5倍，所述多个孔的平均孔直径的1.1至1.5倍，所述多个孔的平均孔直径的1.1至2倍，所述多个孔的平均孔直径的1.1至2.5倍，所述多个孔的平均孔直径的1.1至3倍，所述多个孔的平均孔直径的1.1至3.5倍，所述多个孔的平均孔直径的1.1 至4倍，所述多个孔的平均孔直径的1.1至4.5倍，所述多个孔的平均孔直径的1.1至5倍，所述多个孔的平均孔直径的2至2.5倍，所述多个孔的平均孔直径的2至3倍，所述多个孔的平均孔直径的2至3.5倍，所述多个孔的平均孔直径的2至4倍，所述多个孔的平均孔直径的2至4.5倍，所述多个孔的平均孔直径的2至5倍，所述多个孔的平均孔直径的2.5至 3倍，所述多个孔的平均孔直径的2.5至3.5倍，所述多个孔的平均孔直径的2.5至4倍，所述多个孔的平均孔直径的2.5至4.5倍，所述多个孔的平均孔直径的2.5至5倍，所述多个孔的平均孔直径的3至3.5倍，所述多个孔的平均孔直径的3至4倍，所述多个孔的平均孔直径的3至4.5 倍，所述多个孔的平均孔直径的3至5倍，所述多个孔的平均孔直径的3.5至4倍，所述多个孔的平均孔直径的3.5至4.5倍，所述多个孔的平均孔直径的3.5至5倍，所述多个孔的平均孔直径的4至4.5倍，所述多个孔的平均孔直径的4至5倍，或所述多个孔的平均孔直径的4.5至5倍。多个孔的平均孔直径是指所述多个孔的直径的数字平均。
在一些实施方案中，滤器探头的间隔元件的多个孔的平均中心间距离为至少约0.5mm，至少约1mm，至少约1.5mm，至少约2mm，至少约 2.5mm，至少约3mm，至少约3.5mm，至少约4mm，至少约4.5mm，或至少约5mm。在一些实施方案中，滤器探头的间隔元件的多个孔的平均中心间距离为约0.5mm至约1mm，约0.5mm至约1.5mm，约0.5mm 至约2mm，约0.5mm至约2.5mm，约0.5mm至约3mm，约0.5mm至约3.5mm，约0.5mm至约4mm，约0.5mm至约4.5mm，约0.5mm至约5mm，约1mm至约2mm，约1mm至约2.5mm，约1mm至约3mm，约1mm至约3.5mm，约1mm至约4mm，约1mm至约4.5mm，约1mm 至约5mm，约2mm至约3mm，约2mm至约3.5mm，约2mm至约4mm，约2mm至约4.5mm，约2mm至约5mm，约3mm至约5mm，或约4mm 至约5mm。
纤维束可包含任何数量的中空纤维。在一些实施方案中，纤维束包含至少约2条中空纤维，至少约5条中空纤维，至少约10条中空纤维，至少约15条中空纤维，至少约20条中空纤维，至少约50条中空纤维，至少约100条中空纤维，至少约200条中空纤维，至少约500条中空纤维，至少约1000条中空纤维，至少约1500条中空纤维，至少约2000条中空纤维，至少约2200条中空纤维，或至少约2500条中空纤维。在一些实施方案中，纤维束包含约2500条或更少的中空纤维，约2200条或更少的中空纤维，约2000条或更少的中空纤维，约1500条或更少的中空纤维，约 1000条或更少的中空纤维，约500条或更少的中空纤维，约200条或更少的中空纤维，约100条或更少的中空纤维，约50条或更少的中空纤维，约20条或更少的中空纤维，约15条或更少的中空纤维，约10条或更少的中空纤维，约5条或更少的中空纤维，或约2条中空纤维。在一些实施方案中，纤维束包含2至10条中空纤维，2至20条中空纤维，2至50条中空纤维，2至100条中空纤维，2至500条中空纤维，2至1000条中空纤维，2至1500条中空纤维，2至2000条中空纤维，2至2200条中空纤维，2至2500条中空纤维，10至20条中空纤维，10至50条中空纤维， 10至100条中空纤维，10至500条中空纤维，10至1000条中空纤维， 10至1500条中空纤维，10至2000条中空纤维，10至2200条中空纤维， 10至2500条中空纤维，50至100条中空纤维，50至500条中空纤维， 50至1000条中空纤维，50至1500条中空纤维，50至2000条中空纤维， 50至2200条中空纤维，50至2500条中空纤维，100至500条中空纤维， 100至1000条中空纤维，100至1500条中空纤维，100至2000条中空纤维，100至2200条中空纤维，100至2500条中空纤维，500至1000条中空纤维，500至1500条中空纤维，500至2000条中空纤维，500至2200 条中空纤维，500至2500条中空纤维，1000至1500条中空纤维，1000 至2000条中空纤维，1000至2200条中空纤维，1000至2500条中空纤维， 1500至2000条中空纤维，1500至2200条中空纤维，1500至2500条中空纤维，或2000至2500条中空纤维。
纤维束的每条中空纤维可具有外径。中空纤维的直径(例如，外径) 可根据本领域已知的任何方法来测量。例如，可使用卡尺来测量直径(例如，外径)。纤维束的中空纤维的平均外径可通过计算所述纤维束中的中空纤维的外径的数字平均来获得。在一些实施方案中，纤维束的中空纤维的平均外径为至少约0.5mm，至少约0.6mm，至少约0.7mm，至少约0.8mm，至少约0.9mm，至少约1mm，至少约1.1mm，至少约1.2mm，至少约1.3mm，至少约1.4mm，至少约1.5mm，至少约2.0mm，至少约 3.0mm，至少约4.0mm，或至少约5.0mm。在一些实施方案中，纤维束的中空纤维的平均外径为约5.0mm或更小，约4.0mm或更小，约3.0mm 或更小，约2.0mm或更小，约1.5mm或更小，约1.4mm或更小，约1.3 mm或更小，约1.2mm或更小，约1.1mm或更小，约1mm或更小，约 0.9mm或更小，约0.8mm或更小，约0.7mm或更小，约0.6mm或更小，或约0.5mm或更小。在一些实施方案中，纤维束的中空纤维的平均外径为约0.5mm至约0.6mm，约0.5mm至约0.7mm，约0.5mm至约0.8mm，约0.5mm至约0.9mm，约0.51mm至约1mm，约0.5mm至约1.1mm，约0.5mm至约1.2mm，约0.5mm至约1.3mm，约0.5mm至约1.4mm，约0.5rnm至约1.5mm，约0.5mm至约2.0mrn，约0.5mm至约3.0mm，约0.5mm至约4.0mm，约0.5mm至约5.0mm，约0.8mm至约0.9mm，约0.8mm至约1mm，约0.8mm至约1.1mm，约0.8mm至约1.2mm，约0.8mm至约1.3mm，约0.8mm至约1.4mm，约0.8mm至约1.5mm，约1.0mm至约1.1mm，约1.0mm至约1.2mm，约1.0mm至约1.3mm，约1.0mm至约1.4mm，约1.0mm至约1.5mm，约1.0mm至约2.0mm，约1.0mm至约3.0mm，约1.0mm至约4.0mm，约1.0mm至约5.0mm，约2.0mm至约5.0mm，约3.0mm至约5.0mm，或约4.0mm至约5.0mm。
纤维束的每条中空纤维也可具有内径。纤维束的中空纤维的平均内径可通过计算纤维束内的中空纤维的内径的数字平均来获得。在一些实施方案中，纤维束的中空纤维的平均内径为至少约0.5mm，至少约0.6mm，至少约0.7mm，至少约0.8mm，至少约0.9mm，至少约1mm，至少约 1.1mm，至少约1.2mm，至少约1.3mm，至少约1.4mm，至少约1.5mm，至少约2.0mm，至少约3.0mm，至少约4.0mm，或至少约5.0mm。在一些实施方案中，纤维束的中空纤维的平均内径为约5.0mm或更小，约4.0 mm或更小，约3.0mm或更小，约2.0mm或更小，约1.5mm或更小，约1.4mm或更小，约1.3mm或更小，约1.2mm或更小，约1.1mm或更小，约1mm或更小，约0.9mm或更小，约0.8mm或更小，约0.7mm 或更小，约0.6mm或更小，或约0.5mm或更小。在一些实施方案中，纤维束的中空纤维的平均内径为约0.5mm至约0.6mm，约0.5mm至约0.7 mm，约0.5mm至约0.8mm，约0.5mm至约1mm，约0.5mm至约1.1mm，约0.5mm至约1.2mm，约0.5mm至约1.3mm，约0.5mm至约1.4mm，约0.5mm至约1.5mm，约0.5mm至约2.0mm，约0.5mm至约3.0mm，约0.5mm至约4.0mm，约0.5mm至约5.0mm，约0.8mm至约0.9mm，约0.8mm至约1mm，约0.8mm至约1.1mm，约0.8mm至约1.2mm，约0.8mm至约1.3mm，约0.8mm至约1.4mm，约0.8mm至约1.5mm，约1.0mm至约1.1mm，约1.0mm至约1.2mm，约1.0mm至约1.3mm，约1.0mm至约1.4mm，约1.0mm至约1.5mm，约1.0mm至约2.0mm，约1.0mm至约3.0mm，约1.0mm至约4.0mm，约1.0mm至约5.0mm，约2.0mm至约5.0mm，约3.0mm至约5.0mm，或约4.0mm至约5.0mm。
在一些实施方案中，纤维束的中空纤维可包含多个孔。根据某些实施方案，纤维束内的至少一条中空纤维包含多个孔，所述孔的平均孔径(pore size)为至少约0.025微米(μm)，至少约0.05μm，至少约0.08μm，至少约0.1μm，至少约0.2μm，至少约0.3μm，至少约0.4μm，至少约0.5 μm，至少约0.8μm，至少约1μm，至少约1.5μm或至少约2.0μm。在某些情况下，纤维束内的至少一条中空纤维包含多个孔，所述孔的平均孔径为约2.0μm或更小，约1.5μm或更小，约1μm或更小，约0.8μm或更小，约0.5μm或更小，约0.4μm或更小，约0.3μm或更小，约0.2μm 或更小，约0.1μm或更小，约0.08μm或更小，约0.05μm或更小，或约 0.025μm或更小。在一些实施方案中，纤维束内的至少一条中空纤维包含多个孔，所述孔的平均孔径为约0.025μm至约0.05μm，约0.025μm至约 0.1μm，约0.025μm至约0.5μm，约0.025μm至约1μm，约0.025μm至约1.5μm，约0.025μm至约2.0μm，约0.05μm至约0.1μm，约0.05μm 至约0.5μm，约0.05μm至约1μm，约0.05μm至约1.5μm，约0.05μm 至约2.0μm，约0.1μm至约0.5μm，约0.1μm至约1μm，约0.1μm至约1.5μm，约0.1μm至约2.0μm，约0.2μm至约0.5μm，约0.2μm至约 1μm，约0.2μm至约1.5μm，约0.2μm至约2.0μm，约0.5μm至约1μm，约0.5μm至约1.5μm，约0.5μm至约2.0μm，或约1.0μm至约2.0μm。中空纤维的平均孔径可根据本领域已知的任何方法来测量。例如，平均孔径可通过测孔术(porometry)(例如，毛细管流动测孔术(capillary flow porometry))获得。
在一些实施方案中，纤维束内的每条中空纤维的平均孔径为至少约 0.025μm，至少约0.05μm，至少约0.08μm，至少约0.1μm，至少约0.2μm，至少约0.3μm，至少约0.4μm，至少约0.5μm，至少约0.8μm，至少约1 μm，至少约1.5μm，或至少约2.0μm。在一些实施方案中，纤维束内的每条中空纤维的平均孔径为约2.0μm或更小，约1.5μm或更小，约1μm 或更小，约0.8μm或更小，约0.5μm或更小，约0.4μm或更小，约0.3μm 或更小，约0.2μm或更小，约0.1μm或更小，约0.08μm或更小，约0.05 μm或更小，约0.025μm或更小。在一些实施方案中，纤维束内的每条中空纤维的平均孔径为约0.025μm至约0.05μm，约0.025μm至约0.1μm，约0.025μm至约0.5μm，约0.025μm至约1μm，约0.025μm至约1.5μm，约0.025μm至约2.0μm，约0.05μm至约0.1μm，约0.05μm至约0.5μm，约0.05μm至约1μm，约0.05μm至约1.5μm，约0.05μm至约2.0μm，约0.1μm至约0.5μm，约0.1μm至约1μm，约0.1μm至约1.5μm，约 0.1μm至约2.0μm，约0.2μm至约0.5μm，约0.2μm至约1μm，约0.2μm 至约1.5μm，约0.2μm至约2.0μm，约0.5μm至约1μm，约0.5μm至约1.5μm，约0.5μm至约2.0μm或约1.0μm至约2.0μm。
在一些情况下，中空纤维的多个孔的特征在于分子量截留孔径。中空纤维的分子量截留孔径通常是指90％的溶质被中空纤维滤去(reject)的最低分子量的溶质。中空纤维的分子量截留孔径可通过本领域公知的标准方法来确定。例如，可通过使用具有不同分子量的溶质进行渗透测试来获得分子量截留孔径。在一些实施方案中，纤维束内的至少一条中空纤维的分子量截留孔径为至少约1kDa，至少约5kDa，至少约10kDa，至少约 20kDa，至少约50kDa，至少约100kDa，至少约150kDa，至少约200kDa，至少约250kDa，至少约300kDa，至少约350kDa，至少约400kDa，至少约450kDa，至少约500kDa，至少约1,000kDa，至少约5,000kDa，至少约10,000kDa，至少约20,000kDa，至少约50,000kDa，或至少约100,000 kDa。在一些实施方案中，纤维束内的至少一条中空纤维的分子量截留孔径为约100,000kDa或更小，约50,000kDa或更小，约20,000kDa或更小，约10,000kDa或更小，约5,000kDa或更小，约1,000kDa或更小，约500 kDa或更小，约450kDa或更小，约400kDa或更小，约350kDa或更小，约300kDa或更小，约250kDa或更小，约200kDa或更小，约150kDa 或更小，约100kDa或更小，约50kDa或更小，约20kDa或更小，约10 kDa或更小，约5kDa或更小，或约1kDa或更小。在一些实施方案中，纤维束内的至少一条中空纤维的分子量截留孔径为约1kDa至约5kDa，约1kDa至约10kDa，约1kDa至约20kDa，约1kDa至约50kDa，约1 kDa至约100kDa，约1kDa至约200kDa，约1kDa至约300kDa，约1kDa 至约400kDa，约1kDa至约500kDa，约1kDa至约1,000kDa，约1kDa至约5,000kDa，约1kDa至约10,000kDa，约1kDa至约20,000kDa，约 1kDa至约50,000kDa，约1kDa至约100,000kDa，约10kDa至约50kDa，约10kDa至约100kDa，约10kDa至约200kDa，约10kDa至约300kDa，约10kDa至约400kDa，约10kDa至约500kDa，约10kDa至约1,000kDa，约10kDa至约5,000kDa，约10kDa至约10,000kDa，约10kDa至约20,000 kDa，约10kDa至约50,000kDa，约10kDa至约100,000kDa，约100kDa 至约200kDa，约100kDa至约300kDa，约100kDa至约400kDa，约100 kDa至约500kDa，约100kDa至约1,000kDa，约100kDa至约5,000kDa，约100kDa至约10,000kDa，约100kDa至约20,000kDa，约100kDa至约50,000kDa，约100kDa至约100,000kDa，约500kDa至约1,000kDa，约500kDa至约5，000kDa，约500kDa至约10,000kDa，约500kDa至约 20，000kDa，约500kDa至约50,000kDa，约500kDa至约100,000kDa，约1,000kDa至约5,000kDa，约1,000kDa至约10,000kDa，约1,000kDa 至约20,000kDa，约1,000kDa至约50,000kDa，约1,000kDa至约100,000 kDa，约5,000kDa至约10,000kDa，约5,000kDa至约20,000kDa，约5,000 kDa至约50,000kDa，约5，000kDa至约100,000kDa，约10,000kDa至约 20,000kDa，约10,000kDa至约50,000kDa，约10,000kDa至约100,000 kDa，或约50,000kDa至约100,000kDa。
在一些实施方案中，纤维束内的每条中空纤维的分子量截留孔径为至少约1kDa，至少约5kDa，至少约10kDa，至少约20kDa，至少约50kDa，至少约100kDa，至少约150kDa，至少约200kDa，至少约250kDa，至少约300kDa，至少约350kDa，至少约400kDa，至少约450kDa，至少约500kDa，至少约1,000kDa，至少约5,000kDa，至少约10,000kDa，至少约20,000kDa，至少约50,000kDa或至少约100,000kDa。在一些实施方案中，纤维束内的每条中空纤维的分子量截留孔径为约100,000kDa 或更小，约50,000kDa或更小，约20,000kDa或更小，约10,000kDa或更小，约5,000kDa或更小，约1,000kDa或更小，约500kDa或更小，约450kDa或更小，约400kDa或更小，约350kDa或更小，约300kDa 或更小，约250kDa或更小，约200kDa或更小，约150kDa或更小，约 100kDa或更小，约50kDa或更小，约20kDa或更小，约10kDa或更小，约5kDa或更小，或约1kDa或更小。在一些实施方案中，纤维束内的每条中空纤维的分子量截留孔径为约1kDa至约5kDa，约1kDa至约10 kDa，约1kDa至约20kDa，约1kDa至约50kDa，约1kDa至约100kDa，约1kDa至约200kDa，约1kDa至约300kDa，约1kDa至约400kDa，约1kDa至约500kDa，约1kDa至约1,000kDa，约1kDa至约5,000kDa，约1kDa至约10,000kDa，约1kDa至约20,000kDa，约1kDa至约50,000 kDa，约1kDa至约100,000kDa，约10kDa至约50kDa，约10kDa至约100kDa，约10kDa至约200kDa，约10kDa至约300kDa，约10kDa至约400kDa，约10kDa至约500kDa，约10kDa至约1,000kDa，约10kDa 至约5,000kDa，约10kDa至约10,000kDa，约10kDa至约20,000kDa，约10kDa至约50,000kDa，约10kDa至约100,000kDa，约100kDa至约 200kDa，约100kDa至约300kDa，约100kDa至约400kDa，约100kDa 至约500kDa，约100kDa至约1,000kDa，约100kDa至约5,000kDa，约100kDa至约10,000kDa，约100kDa至约20,000kDa，约100kDa至约50,000kDa，约100kDa至约100,000kDa，约500kDa至约1,000kDa，约500kDa至约5,000kDa，约500kDa至约10,000kDa，约500kDa至约 20,000kDa，约500kDa至约50,000kDa，约500kDa至约100,000kDa，约1,000kDa至约5,000kDa，约1,000kDa至约10,000kDa，约1,000kDa 至约20,000kDa，约1,000kDa至约50,000kDa，约1,000kDa至约100,000 kDa，约5,000kDa至约10,000kDa，约5,000kDa至约20,000kDa，约5,000 kDa至约50,000kDa，约5,000kDa至约100,000kDa，约10,000kDa至约 20,000kDa，约10,000kDa至约50,000kDa，约10,000kDa至约100,000 kDa，或约50,000kDa至约100,000kDa。
在一些实施方案中，纤维束内的任意两条中空纤维(例如，包含直接相邻的中空纤维)之间的中心间距离相对大。在某些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述纤维束的中空纤维的平均外径，大于或等于平均外径的1.5倍，大于或等于平均外径的2倍，大于或等于平均外径的2.5 倍，大于或等于平均外径的3倍，大于或等于平均外径的3.5倍，大于或等于平均外径的4倍，大于或等于平均外径的4.5倍，或大于或等于平均外径的5倍。在一些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离为平均外径的1至 1.5倍，平均外径的1至2倍，平均外径的1至2.5倍，平均外径的1至3 倍，平均外径的1至3.5倍，平均外径的1至4倍，平均外径的1至4.5 倍，平均外径的1至5倍，平均外径的2至2.5倍，平均外径的2至3倍，平均外径的2至3.5倍，平均外径的2至4倍，平均外径的2至4.5倍，平均外径的2至5倍，平均外径的2.5至3倍，平均外径的2.5至3.5倍，平均外径的2.5至4倍，平均外径的2.5至4.5倍，平均外径的2.5至5倍，平均外径的3至3.5倍，平均外径的3至4倍，平均外径的3至4.5倍，平均外径的3至5倍，平均外径的3.5至4倍，平均外径的3.5至4.5倍，平均外径的3.5至5倍，平均外径的4至4.5倍，平均外径的4至5倍，或平均外径的4.5至5倍。可根据本领域中已知的任何方法来测量纤维束内的中空纤维之间的中心间距离。例如，可使用卡尺来测量中心间距离。
在某些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述两条中空纤维的最小直径，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.2倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.3倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.4 倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.5倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的2倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的2.5倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的3倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的3.5倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的4倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的4.5倍，或大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的5倍。在一些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离是所述两条中空纤维的最小直径的1至1.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1至2倍，所述两条中空纤维的最小直径的1至 2.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1至3倍，所述两条中空纤维的最小直径的1至3.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1至4倍，所述两条中空纤维的最小直径的1至4.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的 1至5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至1.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至2倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至2.5 倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至3倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至3.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至4倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至4.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至5倍，所述两条中空纤维的最小直径的2至2.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的2至3倍，所述两条中空纤维的最小直径的2至 3.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的2至4倍，所述两条中空纤维的最小直径的2至4.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的2至5倍，所述两条中空纤维的最小直径的2.5至3倍，所述两条中空纤维的最小直径的 2.5至3.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的2.5至4倍，所述两条中空纤维的最小直径的2.5至4.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的2.5至5 倍，所述两条中空纤维的最小直径的3至3.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的3至4倍，所述两条中空纤维的最小直径的3至4.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的3至5倍，所述两条中空纤维的最小直径的3.5 至4倍，所述两条中空纤维的最小直径的3.5至4.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的3.5至5倍，所述两条中空纤维的最小直径的4至4.5倍，或所述两条中空纤维的最小直径的4.5至5倍。中空纤维的最小直径通常是指中空纤维的最小截面尺寸。两条中空纤维(例如，第一中空纤维、第二中空纤维)的最小直径通常是指第一中空纤维的最小直径和第二中空纤维的最小直径中的较小值。
在一些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离为至少约0.5mm，至少约1 mm，至少约1.5mm，至少约2mm，至少约2.5mm，至少约3mm，至少约3.5mm，至少约4mm，至少约4.5mm或至少约5mm。在一些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离为约0.5mm至约1mm，约0.5mm至约1.5 mm，约0.5mm至约2mm，约0.5mm至约2.5mm，约0.5mm至约3mm，约0.5mm至约3.5mm，约0.5mm至约4mm，约0.5mm至约4.5mm，约0.5mm至约5mm，约1mm至约2mm，约1mm至约2.5mm，约1mm 至约3mm，约1mm至约3.5mm，约1mm至约4mm，约1mm至约4.5 mm，约1mm至约5mm，约2mm至约3mm，约2mm至约3.5mm，约2mm至约4mm，约2mm至约4.5mm，约2mm至约5mm，约3mm 至约5mm，或约4mm至约5mm。
在一些实施方案中，纤维束的中空纤维的平均中心间距离(例如，每条中空纤维与其最近近邻之间的距离的数字平均)相对大。在某些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束的中空纤维的平均中心间距离大于或等于纤维束的中空纤维的平均外径，大于或等于平均外径的1.5倍，大于或等于平均外径的2倍，大于或等于平均外径的2.5 倍，大于或等于平均外径的3倍，大于或等于平均外径的3.5倍，大于或等于平均外径的4倍，大于或等于平均外径的4.5倍，或大于或等于平均外径的5倍。在一些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束的中空纤维的平均中心间距离为纤维束的中空纤维的平均外径的1至1.5倍，平均外径的1至2倍，平均外径的1至2.5倍，平均外径的1至3倍，平均外径的1至3.5倍，平均外径的1至4倍，平均外径的 1至4.5倍，平均外径的1至5倍，平均外径的2至2.5倍，平均外径的2 至3倍，平均外径的2至3.5倍，平均外径的2至4倍，平均外径的2至 4.5倍，平均外径的2至5倍，平均外径的2.5至3倍，平均外径的2.5至 3.5倍，平均外径的2.5至4倍，平均外径的2.5至4.5倍，平均外径的2.5 至5倍，平均外径的3至3.5倍，平均外径的3至4倍，平均外径的3至 4.5倍，平均外径的3至5倍，平均外径的3.5至4倍，平均外径的3.5至 4.5倍，平均外径的3.5至5倍，平均外径的4至4.5倍，平均外径的4至 5倍，或平均外径的4.5至5倍。
在某些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束的中空纤维的平均中心间距离大于或等于中空纤维的最小直径，大于或等于中空纤维的最小直径的1.1倍，大于或等于中空纤维的最小直径的1.2 倍，大于或等于中空纤维的最小直径的1.3倍，大于或等于中空纤维的最小直径的1.4倍，大于或等于中空纤维的最小直径的1.5倍，大于或等于中空纤维的最小直径的2倍，大于或等于中空纤维的最小直径的2.5倍，大于或等于中空纤维的最小直径的3倍，大于或等于中空纤维的最小直径的3.5倍，大于或等于中空纤维的最小直径的4倍，大于或等于中空纤维的最小直径的4.5倍，或大于或等于中空纤维的最小直径的5倍。在一些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束的中空纤维的平均中心间距离是中空纤维的最小直径的1至1.5倍，中空纤维的最小直径的1至2倍，中空纤维的最小直径的1至2.5倍，中空纤维的最小直径的1至3倍，中空纤维的最小直径的1至3.5倍，中空纤维的最小直径的1至4倍，中空纤维的最小直径的1至4.5倍，中空纤维的最小直径的1至5倍，中空纤维的最小直径的1.1至1.5倍，中空纤维的最小直径的1.1至2倍，中空纤维的最小直径的1.1至2.5倍，中空纤维的最小直径的1.1至3倍，中空纤维的最小直径的1.1至3.5倍，中空纤维的最小直径的1.1至4倍，中空纤维的最小直径的1.1至4.5倍，中空纤维的最小直径的1.1至5倍，中空纤维的最小直径的2至2.5倍，中空纤维的最小直径的2至3倍，中空纤维的最小直径的2至3.5倍，中空纤维的最小直径的2至4倍，中空纤维的最小直径的2至4.5倍，中空纤维的最小直径的2至5倍，中空纤维的最小直径的2.5至3倍，中空纤维的最小直径的2.5至3.5倍，中空纤维的最小直径的2.5至4倍，中空纤维的最小直径的2.5至4.5倍，中空纤维的最小直径的2.5至5倍，中空纤维的最小直径的3至3.5倍，中空纤维的最小直径的3至4倍，中空纤维的最小直径的3至4.5倍，中空纤维的最小直径的3至5倍，中空纤维的最小直径的3.5至4倍，中空纤维的最小直径的3.5倍至4.5倍，中空纤维的最小直径的3.5倍至5倍，中空纤维的最小直径的4倍至4.5倍，中空纤维的最小直径的4至5倍，或中空纤维的最小直径的4.5至5倍。
在一些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束的中空纤维的平均中心间距离为至少约0.5mm，至少约1mm，至少约 1.5mm，至少约2mm，至少约2.5mm，至少约3mm，至少约3.5mm，至少约4mm，至少约4.5mm或至少约5mm。在一些实施方案中，在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，纤维束的中空纤维的平均中心间距离为约0.5mm至约1mm，约0.5mm至约1.5mm，约0.5mm至约2mm，约0.5mm至约2.5mm，约0.5mm至约3mm，约0.5mm至约3.5mm，约0.5mm至约4mm，约0.5mm至约4.5mm，约0.5mm至约5mm，约 1mm至约2mm，约1mm至约2.5mm，约1mm至约3mm，约1mm 至约3.5mm，约1mm至约4mm，约1mm至约4.5mm，约1mm至约5mm，约2mm至约3mm，约2mm至约3.5mm，约2mm至约4mm，约2mm至约4.5mm，约2mm至约5mm，约3mm至约5mm，或约4mm 至约5mm。
在一些实施方案中，滤器探头具有相对较小的直径。如本文所用，滤器探头的直径是指所述滤器探头的最大截面尺寸。在某些情况下，滤器探头的直径为约50mm或更小，约45mm或更小，约40mm或更小，约35 mm或更小，约30mm或更小，约25mm或更小，约20mm或更小，约 15mm或更小，约13.4mm或更小，约10mm或更小，或者约5mm或更小。在一些实施方案中，滤器探头的直径为约5mm至约10mm，约5mm 至约13.4mm，约5mm至约20mm，约5mm至约30mm，约5mm至约40mm，约5mm至约50mm，约10mm至约20mm，约10mm至约 30mm，约10mm至约40mm，约10mm至约50mm，约20mm至约30 mm，约20mm至约40mm，约20mm至约50mm，约30mm至约40mm，约30mm至约50mm，或约40mm至约50mm。
在一些实施方案中，具有一定直径的滤器探头包含相对少量的中空纤维。在一些情况下，滤器探头的直径为至少约5mm，至少约10mm，至少约13.4mm，至少约15mm，至少约20mm，或至少约25mm。在某些实施方案中，直径为至少约5mm，至少约10mm，至少约15mm，至少约20mm或至少约25mm的滤器探头包含2500条或更少的纤维，2200 条或更少的纤维，2000条或更少的纤维，1500条或更少的纤维，1000条或更少的纤维，500条或更少的纤维，100条或更少的纤维，50条或更少的纤维，10条或更少的纤维，5条或更少的纤维，或2条或更少的纤维。在一些实施方案中，直径为至少约5mm，至少约10mm，至少约13.4mm，至少约15mm，至少约20mm或至少约25mm的滤器探头包含2至5条纤维，2至10条纤维，2至50条纤维，2至100条纤维，2至500条纤维， 2至1000条纤维，2至1500条纤维，2至2000条纤维，2至2200条纤维， 2至2500条纤维，10至50条纤维，10至100条纤维，10至500条纤维， 10至1000条纤维，10至1500条纤维，10至2000条纤维，10至2200条纤维，10至2500条纤维，50至100条纤维，50至500条纤维，50至1000 条纤维，50至1500条纤维，50至2000条纤维，50至2200条纤维，50 至2500条纤维，100至500条纤维，100至1000条纤维，100至1500条纤维，100至2000条纤维，100至2200条纤维，100至2500条纤维，500 至1000条纤维，500至1500条纤维，500至2000条纤维，500至2200 条纤维，500至2500条纤维，1000至1500条纤维，1000至2000条纤维， 1000至2200条纤维，1000至2500条纤维，1500至2000条纤维，1500 至2200条纤维，1500至2500条纤维，或2000至2500条纤维。
滤器探头可具有任何合适的长度(例如，滤器探头的最长尺寸)。在某些实施方案中，滤器探头的长度与生物反应器的高度(例如，生物反应器的反应室的最大垂直尺寸)相比相对大。在一些实施方案中，滤器探头的长度为生物反应器之高度的至少约10％，至少约20％，至少约30％，至少约40％，至少约50％，至少约60％，至少约70％，至少约80％，至少约90％或至少约95％。在一些实施方案中，滤器探头的长度为生物反应器的高度的约10％至约50％，生物反应器的高度的约10％至约60％，生物反应器的高度的约10％至约70％，生物反应器的高度的约10％至约 80％，生物反应器的高度的约10％至约90％，生物反应器的高度的约10％至约95％，生物反应器的高度的约20％至约50％，生物反应器的高度的约20％至约60％，生物反应器的高度的约20％至约70％，生物反应器的高度的约20％至约80％，生物反应器的高度的约20％至约90％，生物反应器的高度的约20％至约95％，生物反应器的高度的约50％至约60％，生物反应器的高度的约50％至约70％，生物反应器的高度的约50％至约 80％，生物反应器的高度的约50％至约90％，生物反应器的高度的约50％至约95％，生物反应器的高度的约60％至约70％，生物反应器的高度的约60％至约80％，生物反应器的高度的约60％至约90％，生物反应器的高度的约60％至约95％，生物反应器的高度的约70％至约80％，生物反应器的高度的约70％至约90％，生物反应器的高度的约70％至约95％，生物反应器的高度的约80％至约90％。生物反应器的高度的约80％至约 95％，生物反应器的高度的约90％至约95％，或生物反应器的高度的约 95％至约100％。
滤器探头可具有任何合适的形状。在一些实施方案中，滤器探头的截面基本为圆形、基本为六边形、基本为椭圆形、基本为正方形、基本为矩形或基本为三角形。在某些实施方案中，滤器探头基本上是圆柱体、六棱柱、矩形棱柱或三角棱柱。
在一些实施方案中，滤器探头的滤器束包含结构化区段。如本文所用，滤器束的结构化区段是指包含有效过滤长度的大部分的段，在使用过程中，多条中空纤维在其上暴露于外部环境(例如，生物反应器流体)，并且其中中空纤维具有相对大的中心间距离(与中空纤维通常以较小的中心间距离更密集地填充的入口和出口区相比)。在一些情况下，例如，结构化区段内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于平均外径，大于或等于平均外径的1.5倍，大于或等于平均外径的2倍，大于或等于平均外径的2.5倍，大于或等于平均外径的3倍，大于或等于平均外径的3.5 倍，大于或等于平均外径的4倍，大于或等于平均外径的4.5倍，或大于或等于平均外径的5倍。在一些实施方案中，结构化区段内的任意两条中空纤维之间的中心间距离是平均外径的1至1.5倍，平均外径的1至2倍，平均外径的1至2.5倍，平均外径的1至3倍，平均外径的1至3.5倍，平均外径的1至4倍，平均外径的1至4.5倍，平均外径的1至5倍，平均外径的2至2.5倍，平均外径的2至3倍，平均外径的2至3.5倍，平均外径的2至4倍，平均外径的2至4.5倍，平均外径的2至5倍，平均外径的2.5至3倍，平均外径的2.5至3.5倍，平均外径的2.5至4倍，平均外径的2.5至4.5倍，平均外径的2.5至5倍，平均外径的3至3.5倍，平均外径的3至4倍，平均外径的3至4.5倍，平均外径的3至5倍，平均外径的3.5至4倍，平均外径的3.5至4.5倍，平均外径的3.5至5倍，平均外径的4至4.5倍，平均外径的4至5倍，或平均外径的4.5至5倍。
在某些实施方案中，结构化区段内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述两条中空纤维的最小直径，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.2 倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.3倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.4倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.5倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的2倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的2.5倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的3倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的3.5倍，大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的4倍，大于或等于两条中空纤维的最小直径的4.5倍，或大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的5 倍。在一些实施方案中，结构化区段内的任意两条中空纤维之间的中心间距离是所述两条中空纤维的最小直径的1至1.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1至2倍，所述两条中空纤维的最小直径的1至2.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1至3倍，所述两条中空纤维的最小直径的1 至3.5倍，所述两条中空纤维的最小直径1至4倍，所述两条中空纤维的最小直径的1至4.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1至5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至1.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至2倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至2.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至3倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1 至3.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至4倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至4.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的1.1至5 倍，所述两条中空纤维的最小直径的2至2.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的2至3倍，所述两条中空纤维的最小直径的2至3.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的2至4倍，所述两条中空纤维的最小直径的2至 4.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的2至5倍，所述两条中空纤维的最小直径的2.5至3倍，所述两条中空纤维的最小直径的2.5至3.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的2.5至4倍，所述两条中空纤维的最小直径的2.5至4.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的2.5至5倍，所述两条中空纤维的最小直径的3至3.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的3 至4倍，所述两条中空纤维的最小直径的3至4.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的3至5倍，所述两条中空纤维的最小直径的3.5至4倍，所述两条中空纤维的最小直径的3.5至4.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的3.5至5倍，所述两条中空纤维的最小直径的4至4.5倍，所述两条中空纤维的最小直径的4至5倍，或所述两条中空纤维的最小直径的4.5 至5倍。中空纤维的最小直径通常是指中空纤维的最小截面尺寸。两条中空纤维(例如，第一中空纤维、第二中空纤维)的最小直径通常是指第一中空纤维的最小直径和第二中空纤维的最小直径中的较小值。
在一些实施方案中，结构化区段内的任意两条中空纤维之间的中心间距离为至少约0.5mm，至少约1mm，至少约1.5mm，至少约2mm，至少约2.5mm，至少约3mm，至少约3.5mm，至少约4mm，至少约4.5mm 或至少约5mm。在一些实施方案中，结构化区段内的任意两条中空纤维之间的中心间距离为约0.5mm至约1mm，约0.5mm至约1.5mm，约0.5 mm至约2mm，约0.5mm至约2.5mm，约0.5mm至约3mm，约0.5mm 至约3.5mm，约0.5mm至约4mm，约0.5mm至约4.5mm，约0.5mm 至约5mm，约1mm至约2mm，约1mm至约2.5mm，约1mm至约3mm，约1mm至约3.5mm，约1mm至约4mm，约1mm至约4.5mm，约1mm 至约5mm，约2mm至约3mm，约2mm至约3.5mm，约2mm至约4mm，约2mm至约4.5mm，约2mm至约5mm，约3mm至约5mm，或约4mm 至约5mm。
结构化区段可具有任何合适的长度。在一些实施方案中，结构化区段的长度为至少约10mm，至少约20mm，至少约50mm，至少约100mm，至少约150mm，至少约200mm，至少约250mm，至少约300mm，至少约350mm，至少约400rnm，至少约450mm或至少约500mm。在一些实施方案中，结构化区段的长度为约500mm或更短，约450mm或更短，约400mm或更短，约350mm或更短，约300mm或更短，约250mm或更短，约200mm或更短，约150mm或更短，约100mm或更短，约50mm 或更短，约20mm或更短，或约10mm或更短。在一些实施方案中，结构化区段的长度为约10mm至约20mm，约10mm至约50mm，约10mm 至约100mm，约10mm至约150mm，约10mm至约200mm，约10mm 至约250mm，约10mm至约300mm，约10mm至约350mm，约10mm 至约400mm，约10mm至约450mm，约10mm至约500mm，约50mm 至约100mm，约50mm至约150mm，约50mm至约200mm，约50mm 至约250mm，约50mm至约300mm，约50mm至约350mm，约50mm 至约400mm，约50mm至约450mm，约50mm至约500mm，约100mm 至约150mm，约100mm至约200mm，约100mm至约250mm，约100 mm至约300mm，约100mm至约350mm，约100mm至约400mm，约 100mm至约450mm，约100mm至约500mm，约200mm至约250mm，约200mm至约300mm，约200mm至约350mm，约200mm至约400mm，约200mm至约450mm，约200mm至约500mm，约300mm至约500mm 或约400Bm至约500nm。
在一些实施方案中，结构化区段的长度与生物反应器的高度(例如，生物反应器的反应室的最大垂直尺寸)相比相对大。在一些实施方案中，结构化区段的长度为生物反应器的高度的至少约10％，至少约20％，至少约30％，至少约40％，至少约50％，至少约60％，至少约70％，至少约 80％，至少约90％或至少约95％。在一些实施方案中，结构化区段的长度为生物反应器的高度的约10％至约50％，生物反应器的高度的约10％至约60％，生物反应器的高度的约10％至约70％，生物反应器的高度的约 10％至约80％，生物反应器的高度的约10％至约90％，生物反应器的高度的约10％至约95％，生物反应器的高度的约20％至约50％，生物反应器的高度的约20％至约60％，生物反应器的高度的约20％至约70％，生物反应器的高度的约20％至约80％，生物反应器的高度的约20％至约90％，生物反应器的高度的约20％至约95％，生物反应器的高度的约50％至约 60％，生物反应器的高度的约50％至70％，生物反应器的高度的约50％至 80％，生物反应器的高度的约50％至约90％，生物反应器的高度的约50％至约95％，生物反应器的高度的约60％至约70％，生物反应器的高度的约60％至约80％，生物反应器的高度的约60％至约90％，生物反应器的高度的约60％至约95％，生物反应器的高度的约70％至约80％，生物反应器的高度的约70％至约90％，生物反应器的高度的约70％至约95％，生物反应器的高度的约80％至约90％，生物反应器的高度的约80％至约 95％，生物反应器的高度的约90％至约95％，或生物反应器的高度的约95％至约100％。
结构化区段可具有任何合适的直径。在一些实施方案中，结构化区段的直径为至少约5mm，至少约10mm，至少约15mm，至少约20mm，至少约25mm，至少约30mm，至少约35mm，至少约40mm，至少约 45mm，或至少约50mm。在一些实施方案中，结构化区段的直径为约50 mm或更小，约45mm或更小，约40mm或更小，约35mm或更小，约 30mm或更小，约25mm或更小，约20mm或更小，约15mm或更小，约10mm或更小，或者约5mm或更小。在一些实施方案中，结构化区段的直径为约5mm至约10mm，约5mm至约20mm，约5mm至约30mm，约5mm至约40mm，约5mm至约50mm，约10mm至约20mm，约 10mm至约30mm，约10mm至约40mm，约10mm至约50mm，约20 mm至约30mm，约20mm至约40mm，约20mm至约50mm，约30mm 至约40mm，约30mm至约50mm，或约40mm至约50mm。
在一些实施方案中，纤维束在结构化区段内具有相对较高的表面积。在一些实施方案中，纤维束在结构化区段内的表面积为至少约20cm2，至少约50cm2，至少约100cm2，至少约150cm2，至少约200cm2，至少约 250cm2，至少约300cm2，至少约350cm2，至少约400cm2，至少约450cm2，至少约500cm2，至少约1000cm2，至少约5000cm2，至少约10,000cm2，至少约15,000cm2，或至少约20,000cm2，至少约30,000cm2，至少约40,000 cm2，或至少约50,000cm2。在一些实施方案中，纤维束在结构化区段内的表面积为约20cm2至约50cm2，约20cm2至约100cm2，约20cm2至约 150cm2，约20cm2至约200cm2，约20cm2至约250cm2，约20cm2至约300cm2，约20cm2至约350cm2，约20cm2至约400cm2，约20cm2至约 450cm2，约20cm2至约500cm2，约20cm2至约1000cm2，约20cm2至约5000cm2，约20cm2至约10,000cm2，约20cm2至约15,000cm2，约 20cm2至约20,000cm2，约20cm2至约30,000cm2，约20cm2至约40,000 cm2，约20cm2至约50,000cm2，约100cm2至约200cm2，约100cm2至约250cm2，约100cm2至约300cm2，约100cm2至约350cm2，约100cm2至约400cm2，约100cm2至约450cm2，约100cm2至约500cm2，约100 cm2至约1000cm2，约100cm2至约5000cm2，约100cm2至约10,000cm2，约100cm2至约15,000cm2，约100cm2至约20,000cm2，约100cm2至约 30,000cm2，约100cm2至约40,000cm2，约100cm2至约50,000cm2，约 500cm2至约1000cm2，约500cm2至约5000cm2，约500cm2至约10,000 cm2，约500cm2至约15,000cm2，约500cm2至约20,000cm2，约500cm2至约30,000cm2，约500cm2至约40,000cm2，约500cm2至约50,000cm2，约1000cm2至约5000cm2，约1000cm2至约10,000cm2，约1000cm2至约15,000cm2，约1000cm2至约20,000cm2，约1000cm2至约30,000cm2，约1000cm2至约40,000cm2，约1000cm2至约50,000cm2，约5000cm2至约10,000cm2，约5000cm2至约15,000cm2，约5000cm2至约20,000cm2，约5000cm2至约30,000cm2，约5000cm2至约40,000cm2，约5000cm2至约50,000cm2，约10,000cm2至约20,000cm2，约10,000cm2至约30,000 cm2，约10,000cm2至约40,000cm2，约10,000cm2至约50,000cm2，或约 10,000cm2至约50,000cm2。
纤维束的中空纤维可以以任何合适的布置定位。在一些实施方案中，纤维束的中空纤维以阵列布置。根据某些实施方案，所述阵列可以是六边形、线性、环形或正方形的阵列。
纤维束的中空纤维可包含任何合适的材料。在一些实施方案中，纤维束内的至少一条中空纤维包含聚合物。在一些情况下，纤维束内的每条中空纤维均包含聚合物。合适的聚合物的一些非限制性实例包括聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride， PVDF)和聚醚砜(polyethersulfone，PES)和其他聚砜。在一些实施方案中，纤维束内的至少一条中空纤维包含陶瓷和/或金属(例如，多孔金属)。在一些情况下，纤维束内的每条中空纤维包含陶瓷和/或金属(例如，多孔金属)。合适的陶瓷的一个非限制性实例是氧化铝。合适的金属的一些实例包括但不限于钢、铂、铝、钛、金，及其合金。在一些情况下，纤维束的中空纤维包含在存在细胞培养基的情况下化学稳定的材料。在一些情况下，纤维束的中空纤维在存在甲醇和/或甘油的情况下化学稳定。
在一些实施方案中，纤维束的至少一条中空纤维与次级滤器(例如，配置成进一步过滤流过中空纤维的腔的滤液流的装置)缔合(例如，流体连接至次级滤器)。在一些情况下，在纤维故障(例如，完整性的损失会导致细胞流入中空纤维的腔)的情况下，与中空纤维缔合(例如，流体连接至中空纤维)的次级滤器的存在可有利地保持中空纤维的过滤能力。这在其中来自单独中空纤维的滤液流在离开滤器探头之前被合并的系统中特别有利，因为在这样的系统中单一中空纤维的故障可导致整体过滤能力和/或将细胞引入至少一个滤液流中的损失。
在一些实施方案中，纤维束的至少约10％，至少约25％，至少约50％，至少约75％，至少约90％，至少约95％，至少约99％或约100％的中空纤维与次级滤器缔合(例如，流体连接至次级滤器)。在一些实施方案中，与次级滤器缔合的一条或更多条中空纤维与不同的次级滤器缔合。在某些实施方案中，与次级滤器缔合的每条中空纤维与不同的次级滤器缔合。在一些情况下，将每条中空纤维与不同的次级滤器缔合可有利地使由任何单一中空纤维的故障而导致的任何过滤能力损失最小化。在一些情况下，与次级滤器缔合的一条或更多条中空纤维与相同的次级滤器缔合。在一些情况下，与次级滤器缔合的每条中空纤维都与相同的次级滤器(例如，位于滤器探头下游的单一次级滤器)缔合。
在一些实施方案中，与中空纤维缔合(例如，流体连接至中空纤维) 的次级滤器位于中空纤维的外部。在这样的实施方案中，外部次级滤器可以是任何合适类型的滤器(例如，膜滤器)。在一些实施方案中，与中空纤维缔合的次级滤器位于中空纤维的内部。在一些情况下，次级滤器可形成中空纤维的整体部分。在某些情况下，例如，中空纤维可包含暴露于生物反应器的内容物的第一区(例如，至少部分地在滤器探头的结构化区段内的区)和与生物反应器的内容物隔离的第二区(例如，通过滤器壳体和/或灌封区)。在某些情况下，中空纤维的第二区可用作次级滤器。
与次级滤器缔合的示例性中空纤维的示意图在图6中举例说明。如图 6中所示，滤器探头600包含中空纤维610和滤器壳体620。在一些实施方案中，滤器探头600还包含在中空纤维610的第一端的第一灌封区680 和/或在中空纤维610的(第二)另一端的第二灌封区690。第一灌封区680和/或第二灌封区690可防止流体流(例如，细胞悬液流)通过中空纤维610的一个或更多个端进入中空纤维610的中央腔(即腔)。中空纤维 610包含暴露于生物反应器的内容物的第一区630(例如，包含结构化的区段)，以及第二区640。如图6中所示，第二区640通过滤器壳体620、第一灌封区680和第二灌封区690与生物反应器的内容物隔离。在一些情况下，中空纤维610流体密封至滤器壳体620使得中空纤维610与滤器壳体620之间不存在间隙，所述间隙可通过流体。
在操作中，包含生物细胞，至少一种生物学地产生之产物和细胞培养基的细胞悬液流可被引导流过中空纤维610的第一区630(如由箭头650 所示)以产生第一滤液流。根据一些实施方案，第一滤液流包含至少一种生物学地产生之产物，并且与细胞悬液流相比生物细胞贫乏。在一些实施方案中，第一滤液流被引导流过中空纤维610的腔从第一区630流至第二区640，如由箭头660所示。然后，第一滤液流可被引导从第二区640流至滤器壳体620的内部(如由箭头670所示)以产生第二滤液流。因此，第一区630用作初级滤器，以及第二区640用作与中空纤维610缔合的次级滤器。在第一区630的完整性损失的情况下，细胞悬液流中的生物质(例如，生物细胞)可被允许进入第一区630并沿着中空纤维610的腔流动，但是可被防止通过第二区640离开中空纤维610。
在一些实施方案中，中空纤维的第二区可具有相对高的表面积，以减轻孔结垢和浓度极化(例如，由于缺乏对生物反应器流场的暴露)的作用。在某些实施方案中，纤维束的至少一条中空纤维包含第二区，所述第二区的表面积为至少约10cm2，至少约50cm2，至少约100cm2，至少约200cm2，至少约500cm2，至少约800cm2，至少约1000cm2，至少约5000cm2，至少约8000cm2，至少约10,000cm2，至少约20,000cm2，至少约50,000cm2，至少约80,000cm2或至少约100,000cm2。在一些实施方案中，纤维束的至少一条中空纤维包含第二区，所述第二区的表面积为约10cm2至约50 cm2，约10cm2至约100cm2，约10cm2至约200cm2，约10cm2至约500cm2，约10cm2至约800cm2，约10cm2至约1000cm2，约10cm2至约5000 cm2，约10cm2至约8000cm2，约10cm2至约10,000cm2，约10cm2至约 20,000cm2，约10cm2至约50,000cm2，约10cm2至约80,000cm2，约10 cm2至约100,000cm2，约50cm2至约100cm2，约50cm2至约200cm2，约50cm2至约500cm2，约50cm2至约800cm2，约50cm2至约1000cm2，约50cm2至约5000cm2，约50cm2至约8000cm2，约50cm2至约10,000 cm2，约50cm2至约20,000cm2，约50cm2至约50,000cm2，约50cm2至约80,000cm2，约50cm2至约100,000cm2，约100cm2至约500cm2，约 100cm2至约1000cm2，约100cm2至约5000cm2，约100cm2至约8000cm2，约100cm2至约10,000cm2，约100cm2至约20,000cm2，约100cm2至约 50,000cm2，约100cm2至约80,000cm2，约100cm2至约100,000cm2，约500cm2至约1000cm2，约500cm2至约5000cm2，约500cm2至约8000cm2，约500cm2至约10,000cm2，约500cm2至约20,000cm2，约500cm2至约 50,000cm2，约500cm2至约80,000cm2，约500cm2至约100,000cm2，约 1000cm2至约5000cm2，约1000cm2至约8000cm2，约1000cm2至约10,000 cm2，约1000cm2至约20,000cm2，约1000cm2至约50,000cm2，约1000 cm2至约80,000cm2，约1000cm2至约100,000cm2，约5000cm2至约10,000 cm2，约5000cm2至约20,000cm2，约5000cm2至约50,000cm2，约5000 cm2至约80,000cm2，约5000cm2至约100,000cm2，约10,000cm2至约 20,000cm2，约10,000cm2至约50,000cm2，约10,000cm2至约80,000cm2，约10,000cm2至约100,000cm2或约50,000cm2至约100,000cm2。
在某些实施方案中，纤维束的每条中空纤维包含第二区，所述第二区的表面积为至少约10cm2，至少约50cm2，至少约100cm2，至少约200cm2，至少约500cm2，至少约800cm2，至少约1000cm2，至少约5000cm2，至少约8000cm2，至少约10,000cm2，至少约20,000cm2，至少约50,000cm2，至少约80,000cm2或至少约100,000cm2。在一些实施方案中，纤维束的每条中空纤维包含第二区，所述第二区的表面积为约10cm2至约50cm2，约 10cm2至约100cm2，约10cm2至约200cm2，约10cm2至约500cm2，约 10cm2至约800cm2，约10cm2至约1000cm2，约10cm2至约5000cm2，约10cm2至约8000cm2，约10cm2至约10,000cm2，约10cm2至约20,000 cm2，约10cm2至约50,000cm2，约10cm2至约80,000cm2，约10cm2至约100,000cm2，约50cm2至约100cm2，约50cm2至约200cm2，约50cm2至约500cm2，约50cm2至约800cm2，约50cm2至约1000cm2，约50cm2至约5000cm2，约50cm2至约8000cm2，约50cm2至约10,000cm2，约 50cm2至约20,000cm2，约50cm2至约50,000cm2，约50cm2至约80,000 cm2，约50cm2至约100,000cm2，约100cm2至约500cm2，约100cm2至约1000cm2，约100cm2至约5000cm2，约100cm2至约8000cm2，约100 cm2至约10,000cm2，约100cm2至约20,000cm2，约100cm2至约50,000 cm2，约100cm2至约80,000cm2，约100cm2至约100,000cm2，约500cm2至约1000cm2，约500cm2至约5000cm2，约500cm2至约8000cm2，约 500cm2至约10,000cm2，约500cm2至约20,000cm2，约500cm2至约50,000 cm2，约500cm2至约80,000cm2，约500cm2至约100,000cm2，约1000cm2至约5000cm2，约1000cm2至约8000cm2，约1000cm2至约10,000em2，约1000cm2至约20,000em2，约1000cm2至约50,000em2，约1000cm2至约80,000cm2，约1000cm2至约100,000cm2，约5000cm2至约10,000 cm2，约5000cm2至约20,000cm2，约5000cm2至约50,000cm2，约5000 cm2至约80,000cm2，约5000cm2至约100,000cm2，约10,000cm2至约 20,000cm2，约10,000cm2至约50,000cm2，约10,000cm2至约80,000cm2，约10,000cm2至约100,000cm2或约50,000cm2至约100,000cm2。
在一些实施方案中，中空纤维的第二区包含多个孔。中空纤维的第二区的多个孔的平均孔径可与中空纤维的第一区的多个孔的平均孔径相同或不同。在一些实施方案中，纤维束内的至少一条中空纤维包含第二区，所述第二区包含平均孔径为以下的多个孔：至少约0.025μm，至少约0.05 μm，至少约0.08μm，至少约0.1μm，至少约0.2μm，至少约0.3μm，至少约0.4μm，至少约0.5μm，至少约0.8μm，至少约1μm，至少约1.5 μm或至少约2.0μm。在一些情况下，纤维束内的至少一条中空纤维包含第二区，所述第二区包含平均孔径为以下的多个孔：约2.0μm或更小，约1.5μm或更小，约1μm或更小，约0.8μm或更小，约0.5μm或更小，约0.4μm或更小，约0.3μm或更小，约0.2μm或更小，约0.1μm或更小，约0.08μm或更小，约0.05μm或更小或约0.025μm或更小。在一些实施方案中，纤维束内的至少一条中空纤维包含第二区，所述第二区包含平均孔径为以下的多个孔：约0.025μm至约0.05μm，约0.025μm至约 0.1μm，约0.025μm至约0.5μm，约0.025μm至约1μm，约0.025μm 至约1.5μm，约0.025μm至约2.0μm，约0.05μm至约0.1μm，约0.05μm 至约0.5μm，约0.05μm至约1μm，约0.05μm至约1.5μm，约0.05μm 至约2.0μm，约0.1μm至约0.5μm，约0.1μm至约1μm，约0.1μm至约1.5μm，约0.1μm至约2.0μm，约0.2μm至约0.5μm，约0.2μm至约1μm，约0.2μm至约1.5μm，约0.2μm至约2.0μm，约0.5μm至约 1μm，约0.5μm至约1.5μm，约0.5μm至约2.0μm或约1.0μm至约2.0 μm。
在一些实施方案中，纤维束内的每条中空纤维包含第二区，所述第二区的平均孔径为至少约0.025μm，至少约0.05μm，至少约0.08μm，至少约0.1μm，至少约0.2μm，至少约0.3μm，至少约0.4μm，至少约0.5 μm，至少约0.8μm，至少约1μm，至少约1.5μm或至少约2.0μm。在一些实施方案中，纤维束内的每条中空纤维包含第二区，所述第二区的平均孔径为约2.0μm或更小，约1.5μm或更小，约1μm或更小，约0.8μm 或更小，约0.5μm或更小，约0.4μm或更小，约0.3μm或更小，约0.2μm 或更小，约0.1μm或更小，约0.08μm或更小，约0.05μm或更小，或约0.025μm或更小。在一些实施方案中，纤维束内的每条中空纤维包含第二区，所述第二区的平均孔径为约0.025μm至约0.05μm，约0.025μm至约0.1μm，约0.025μm至约0.5μm，约0.025μm至约1μm，约0.025μm 至约1.5μm，约0.025μm至约2.0μm，约0.05μm至约0.1μm，约0.05μm 至约0.5μm，约0.05μm至约1μm，约0.05μm至约1.5μm，约0.05μm 至约2.0μm，约0.1μm至约0.5μm，约0.1μm至约1μm，约0.1μm至约1.5μm，约0.1μm至约2.0μm，约0.2μm至约0.5μm，约0.2μm至约1μm，约0.2μm至约1.5μm，约0.2μm至约2.0μm，约0.5μm至约 1μm，约0.5μm至约1.5μm，约0.5μm至约2.0μm或约1.0μm至约2.0 μm。
中空纤维的第二区的多个孔的分子量截留孔径可与中空纤维的第一区的分子量截留孔径相同或不同。在一些实施方案中，纤维束内的至少一条中空纤维包含第二区，所述第二区的分子量截留孔径为至少约1kDa，至少约5kDa，至少约10kDa，至少约20kDa，至少约50kDa，至少约 100kDa，至少约150kDa，至少约200kDa，至少约250kDa，至少约300 kDa，至少约350kDa，至少约400kDa，至少约450kDa，至少约500kDa，至少约1,000kDa，至少约5,000kDa，至少约10,000kDa，至少约20,000 kDa，至少约50,000kDa，或至少约100,000kDa。在一些实施方案中，纤维束内的至少一条中空纤维包含第二区，所述第二区的分子量截留孔径为约100,000kDa或更小，约50,000kDa或更小，约20,000kDa或更小，约 10,000kDa或更小，约5,000kDa或更小，约1,000kDa或更小，约500kDa 或更小，约450kDa或更小，约400kDa或更小，约350kDa或更小，约 300kDa或更小，约250kDa或更小，约200kDa或更小，约150kDa或更小，约100kDa或更小，约50kDa或更小，约20kDa或更小，约10kDa 或更小，约5kDa或更小或约1kDa或更小。在一些实施方案中，纤维束内的至少一条中空纤维包含第二区，所述第二区的分子量截留孔径为约1 kDa至约5kDa，约1kDa至约10kDa，约1kDa至约20kDa，约1kDa 至约50kDa，约1kDa至约100kDa，约1kDa至约200kDa，约1kDa 至约300kDa，约1kDa至约400kDa，约1kDa至约500kDa，约1kDa 至约1,000kDa，约1kDa至约5,000kDa，约1kDa至约10,000kDa，约 1kDa至约20,000kDa，约1kDa至约50,000kDa，约1kDa至约100,000 kDa，约10kDa至约50kDa，约10kDa至约100kDa，约10kDa至约200 kDa，约10kDa至约300kDa，约10kDa至约400kDa，约10kDa至约 500kDa，约10kDa至约1,000kDa，约10kDa至约5,000kDa，约10kDa 至约10,000kDa，约10kDa至约20,000kDa，约10kDa至约50,000kDa，约10kDa至约100,000kDa，约100kDa至约200kDa，约100kDa至约 300kDa，约100kDa至约400kDa，约100kDa至约500kDa，约100kDa 至约1,000kDa，约100kDa至约5,000kDa，约100kDa至约10,000kDa，约100kDa至约20,000kDa，约100kDa至约50,000kDa，约100kDa至约100,000kDa，约500kDa至约1,000kDa，约500kDa至约5,000kDa，约500kDa至约10,000kDa，约500kDa至约20,000kDa，约500kDa至约50,000kDa，约500kDa至约100,000kDa，约1,000kDa至约5,000kDa，约1,000kDa至约10,000kDa，约1,000kDa至约20,000kDa，约1,000kDa 至约50,000kDa，约1,000kDa至约100,000kDa，约5,000kDa至约10,000 kDa，约5,000kDa至约20,000kDa，约5,000kDa至约50,000kDa，约5,000 kDa至约100,000kDa，约10,000kDa至约20,000kDa，约10,000kDa至约50,000kDa，约10,000kDa至约100,000kDa或约50,000kDa至约 100,000kDa。
在一些实施方案中，纤维束内的每条中空纤维包含第二区，所述第二区的分子量截留孔径为至少约1kDa，至少约5kDa，至少约10kDa，至少约20kDa，至少约50kDa，至少约100kDa，至少约150kDa，至少约200kDa，至少约250kDa，至少约300kDa，至少约350kDa，至少约400 kDa，至少约450kDa，至少约500kDa，至少约1,000kDa，至少约5,000 kDa，至少约10,000kDa，至少约20,000kDa，至少约50,000kDa或至少约100,000kDa。在一些实施方案中，纤维束内的每条中空纤维包含第二区，所述第二区的分子量截留孔径为约100,000kDa或更小，约50,000kDa 或更小，约20,000kDa或更小，约10,000kDa或更小，约5,000kDa或更小，约1,000kDa或更小，约500kDa或更小，约450kDa或更小，约400 kDa或更小，约350kDa或更小，约300kDa或更小，约250kDa或更小，约200kDa或更小，约150kDa或更小，约100kDa或更小，约50kDa 或更小，约20kDa或更小，约10kDa或更小，约5kDa或更小，或约1kDa 或更小。在一些实施方案中，纤维束内的每条中空纤维包含第二区，所述第二区的分子量截留孔径为约1kDa至约5kDa，约1kDa至约10kDa，约1kDa至约20kDa，约1kDa至约50kDa，约1kDa至约100kDa，约 1kDa至约200kDa，约1kDa至约300kDa，约1kDa至约400kDa，约 1kDa至约500kDa，约1kDa至约1,000kDa，约1kDa至约5,000kDa，约1kDa至约10,000kDa，约1kDa至约20,000kDa，约1kDa至约50,000 kDa，约1kDa至约100,000kDa，约10kDa至约50kDa，约10kDa至约100kDa，约10kDa至约200kDa，约10kDa至约300kDa，约10kDa至约400kDa，约10kDa至约500kDa，约10kDa至约1,000kDa，约10kDa 至约5,000kDa，约10kDa至约10,000kDa，约10kDa至约20,000kDa，约10kDa至约50,000kDa，约10kDa至约100,000kDa，约100kDa至约 200kDa，约100kDa至约300kDa，约100kDa至约400kDa，约100kDa 至约500kDa，约100kDa至约1,000kDa，约100kDa至约5,000kDa，约100kDa至约10,000kDa，约100kDa至约20,000kDa，约100kDa至约50,000kDa，约100kDa至约100,000kDa，约500kDa至约1,000kDa，约500kDa至约5,000kDa，约500kDa至约10,000kDa，约500kDa至约 20,000kDa，约500kDa至约50,000kDa，约500kDa至约100,000kDa，约1,000kDa至约5,000kDa，约1,000kDa至约10,000kDa，约1,000kDa 至约20,000kDa，约1,000kDa至约50,000kDa，约1,000kDa至约100,000 kDa，约5,000kDa至约10,000kDa，约5,000kDa至约20,000kDa，约5,000 kDa至约50,000kDa，约5,000kDa至约100,000kDa，约10,000kDa至约 20,000kDa，约10,000kDa至约50,000kDa，约10,000kDa至约100,000kDa 或约50,000kDa至约100,000kDa。
在一些实施方案中，滤器探头能够承受相对高的压差(pressure differential)。本领域中普通技术人员将理解压差是指滤器探头的中空纤维的腔中的压力与生物反应器中的压力之间的差。在一些情况下，由于生物反应器增压高于大气压(即，约1巴(bar))和/或对中空纤维的腔施加真空，压差可能为负。在一些实施方案中，滤器探头能够承受为以下的压差：至少约-5巴，至少约-4巴，至少约-3巴，至少约-2巴，至少约-1巴，至少约-0.5巴，至少约0巴，至少约0.5巴，至少约1巴，至少约2巴，至少约3巴，至少约4巴或至少约5巴。在一些实施方案中，滤器探头能够承受为以下的压差：约5巴或更小，约4巴或更小，约3巴或更小，约2 巴或更小，约1巴或更小，约0.5巴或更小，约0巴或更小，约-0.5巴或更小，约-1巴或更小，约-2巴或更小，约-3巴或更小，约-4巴或更小，或约-5巴或更小。在一些实施方案中，滤器探头能够承受为以下的压差：约-5巴至约-1巴，约-5巴至约0巴，约-5巴至约1巴，约-5巴至约5巴，约-1巴至约0巴，约-1巴至约1巴，约-1巴至约5巴，约0巴至约1巴，约0巴至约5巴，约1巴至约2巴，约1巴至约3巴，约1巴至约4巴，约1巴至约5巴，约2巴至约5巴，约3巴至约5巴或约4巴至约5巴。
在一些实施方案中，滤器探头能够承受灭菌。在一些情况下，例如，滤器探头能够承受暴露于辐射(例如，γ辐射)、蒸汽、干热和/或灭菌化学品(例如，环氧乙烷、二氧化氮、臭氧、过氧化氢)。在一些实施方案中，滤器探头能够承受相对高的γ辐射。在一些情况下，滤器探头承受相对较高的γ辐射的能力可能至少部分是有利的，因为这将允许使用γ辐射对滤器探头进行安全灭菌。在一些实施方案中，滤器探头能够承受至少约 10kGy，至少约20kGy，至少约30kGy，至少约40kGy，至少约50kGy 或至少约100kGy的γ辐射。在一些实施方案中，滤器探头能够承受约10 kGy至约50kGy，约10kGy至约100kGy，约20kGy至约50kGy，约20kGy至约100kGy或50kGy至约100kGy的γ辐射。可使用本领域中已知的任何方法来确定滤器探头是否能够承受某些量的γ辐射。例如，可进行辐照后测试以确保完整性。
在一些实施方案中，滤器探头还包含中心轴(例如，图1中的轴120)。中心轴可具有任何合适的尺寸和形状。在一些情况下，例如，中心轴是基本上圆柱形的。在一些实施方案中，滤器探头还包含一个或更多个间隔元件(例如，图1中的间隔元件130A至130B)。在一些情况下，一个或更多个间隔元件环绕中心轴。在一些情况下，例如，一个或更多个间隔元件包含中心隔离孔(例如，从间隔元件的第一表面延伸至间隔元件的第二相对表面的孔)，通过所述隔离孔可插入轴。在一些情况下，一个或更多个间隔元件还包含用于纤维束的至少一条中空纤维的隔离孔。在一些情况下，一个或更多个间隔元件包含用于纤维束的每条中空纤维的隔离孔。在一些情况下，一个或更多个间隔元件可在中空纤维之间保持期望的间隔 (例如，大于多个中空纤维的平均外径的间隔)。在某些情况下，一个或更多个间隔元件还可提供机械稳定性。示例性间隔元件的示意性举例说明在图3B中示出。
滤器探头可包含任何数目的间隔元件。在一些实施方案中，滤器探头包含以下个间隔元件：至少1个，至少2个，至少3个，至少4个，至少 5个，至少10个，至少15个，至少20个或至少50个。在一些实施方案中，滤器探头包含以下个间隔元件：1个至2个，1个至3个，1个至4 个，1个至5个，1个至10个，1个至15个，1个至20个，1个至50个， 2个至3个，2个至4个，2个至5个，2个至10个，2个至15个，2个至20个，2个至50个，3个至4个，3个至5个，3个至10个，3个至 15个，3个至20个，3个至50个，4个至5个，4个至10个，4个至15 个，4个至20个，4个至50个，5个至10个，5个至15个，5个至20 个，5个至50个，10个至15个，10个至20个，10个至50个，或20个至50个。
在一些实施方案中，滤器探头还包含端块。端块可包含一个或更多个分开的块。在一些实施方案中，端块包含毂和/或安装轴环。图3C示出了示例性毂330A和示例性安装轴环330B的示意性举例说明。在一些情况下，毂330A包含中心隔离孔，通过所述中心隔离孔可插入滤器探头的中心轴。在一些情况下，毂330A还包含用于中空纤维通过的开口区。在一些实施方案中，穿过毂的中空纤维可具有相对高的堆积密度。
在一些情况下，毂330A可物理地连接(例如，直接物理地连接)至安装轴环330B。例如，毂330A可被焊接或经环氧树脂黏合至安装轴环 330B。在一些情况下，毂330A将来自施加到中空纤维和滤器探头的轴的流体的力分配到安装轴环330B。在某些实施方案中，安装轴环330B接受毂330A并且在中空纤维的下方颈缩以用于灌封。颈缩可有利地避免对双壁特征的需要，其可提高中空纤维计数而不提高滤器探头的外径。在安装轴环的顶部，可将中空纤维灌封并劈开。在一些情况下，安装轴环可带有螺纹并连接至另一轴，以允许在生物反应器流体内以所期望深度放置。
在一些实施方案中，可将完全组装的滤器探头(例如，不需要进一步组装的滤器探头)插入生物反应器中(例如，通过生物反应器的端口)。在某些另一些实施方案中，可将滤器探头的第一部分插入生物反应器中 (例如，通过生物反应器的端口)，并且可将滤器探头的一个或更多个另外的部分分别安装在生物反应器中(例如，通过生物反应器的底部)。在一些实施方案中，可能需要一个或更多个步骤(例如，将一部分的部分插入另一部分的部分中，转动一部分的部分)以完成滤器探头的组装。在一些情况下，存在与将滤器探头的两个或更多个部分分别插入生物反应器有关的优势。例如，小规模生物反应器可具有具有小截面积的端口，这可能需要严格的公差(例如，为了使纤维面积最大化而在滤器探头的直径上)。在一些情况下，具有直径的严格公差的滤器探头可受到人为误差的影响。例如，在通过生物反应器的端口插入滤器探头(例如，具有直径的严格公差的完全组装的滤器探头)期间的人为误差可能导致滤器探头的一条或更多条纤维物理地接触生物反应器组件，这可导致损坏一条或更多条纤维，并导致滤器完整性的损失。在一些情况下，包含两个或更多个部分的滤器探头，可以以不同于通过生物反应器的端口(例如，生物反应器的顶板中的端口)插入的方式安装其中的一个或更多个，可有利地使将滤器探头插入生物反应器中期间由人为误差引起的损坏最小化。
图7A是包含第一部分(例如，上部)710和第二部分(例如，下部) 720的示例性滤器探头的示意性举例说明。图7B提供了第一部分710和第二部分720的某些组件，特别是与将第一部分710连接至第二部分720 的机构有关的那些组件的部分的详细视图。如图7B中所示，第一部分710 包含波形弹簧(wave spring)730、O形环(O-ring)740和四个止动销(retention pin)750。在一些实施方案中，滤器探头的第一部分可配置成插入生物反应器的端口(例如，PG13.5端口)中。第一部分可由任何合适的材料，包括但不限于金属、金属合金(例如，不锈钢)或聚合物形成。如图7B中所示，第二部分720包含中空纤维760、四个狭槽(slot)770 和保险杠(bumper)780。
图7C至7E举例说明了用于将第一部分710连接至第二部分720的示例性步骤。如图7C中所示，第一部分710的四个止动销750可与区段 720的四个狭槽770对准。如图7D中所示，然后可将第一部分710插入第二部分720中，并且O形环740可提供流体密封，所示流体密封将流过滤器探头700的任何流体与生物反应器的环境(例如，生物反应器的顶部空间)分开。如图7E中所示，第一部分710和/或第二部分720可至少部分地转动(例如，以四分之一转动接合)以连接两个区段。在一些实施方案中，保险杠780可减少在组装过程期间外部对象(例如，组装第一部分 710与第二部分720的人的附属物)接触并潜在地损坏第二部分720的中空纤维760的可能性。
图7F示出了包含安装在生物反应器790中的完全组装的滤器探头700 的系统。滤器探头700可根据任何合适的组装过程来组装。
在一个示例性过程中，第一部分710和第二部分720可安装在生物反应器790中，并且随后可对生物反应器790进行灭菌。
在另一个示例性过程中，第一部分710可安装在生物反应器790中。生物反应器790可随后经受灭菌。然后可在洁净室环境中打开生物反应器 790，并且可安装第二部分720。
在又一个示例性过程中，第二部分720可安装在生物反应器790中。随后可将第一部分710插入生物反应器790中(例如，通过生物反应器 790的端口)。
在一些情况下，第一部分710可通过图7C至7E中所示的步骤连接至第二部分720(例如，对准止动销和狭槽并转动第一部分710和/或第二部分720的至少一部分)。在一些实施方案中，波形弹簧730、止动销750 和/或狭槽770可允许第二部分720保持在适当的位置中，并避免被任何振动(例如，通过流体流和/或生物反应器的组件传递的振动)驱出。
在一些实施方案中，滤器探头配置成旋转(例如，围绕其纵轴旋转)。在一些情况下，滤器探头的旋转(例如，围绕其纵轴旋转)可有利地防止结垢和/或促进滤器探头的中空纤维的去结垢(例如，通过提高剪切率)。在一些实施方案中，滤器探头包含一个或更多个轴承以促进旋转。滤器探头可由任何类型的合适的驱动器(例如，磁性驱动器、直接驱动器)驱动，并且可配置成沿顺时针方向和/或逆时针方向旋转。在一些实施方案中，滤器探头可以以以下的速度旋转：至少约每分钟10转(RPM)，至少约 20RPM，至少约50RPM，至少约100RPM，至少约150RPM，至少约 200RPM，至少约300RPM，至少约400RPM，至少约500RPM，至少约600RPM，至少约700RPM，至少约800RPM，至少约900RPM，至少约 1,000RPM，至少约2,000RPM或至少约5,000RPM。在一些实施方案中，滤器探头可以以以下的速度旋转：约10RPM至约50RPM，约10RPM 至约100RPM，约10RPM至约500RPM，约10RPM至约1,000RPM，约10RPM至约2,000RPM，约10RPM至约5,000RPM，约100RPM至约500RPM，约100RPM至约1,000RPM，约100RPM至约2,000RPM，约100RPM至约5,000RPM，约500RPM至约1,000RPM，约500RPM 至约2,000RPM，约500RPM至约5,000RPM或约1,000RPM至约5,000 RPM。
本文中所述的某些实施方案涉及套件。在一些实施方案中，套件包含本文中所述的滤器探头和容器(例如，储存容器)。储存容器可以是足够大以容纳滤器探头的任何容器。
本文中所述的某些实施方案涉及包含生物反应器和滤器探头的系统。在一些情况下，本文中所述的滤器探头可用于包含生物反应器的系统。包含生物反应器的合适系统包括在2017年4月1日提交的美国临时专利申请序列号No.62/480,428，并且其标题为“Process/Equipment for High Concentration/Throughput Rapid Perfusion BasedProduction of Biotherapeutics”，以及在同一日期以代理人案卷号No.M0925.70563US01提交的标题为“Level Sensing Systems for Perfusion-Based Systems and Methodsfor Manufacturing Biologically-Produced Products”的美国专利申请中描述的系统，将其二者出于所有目的通过引用其整体并入本文中。
在一些实施方案中，生物反应器是灌注生物反应器。灌注生物反应器通常是指连续运作(例如，输入流(input stream)和输出流(output stream) 在指定的时间时期内具有非零流量)的生物反应器，使得至少一部分的细胞保留在生物反应器的反应室中，但至少一部分的细胞培养基被连续去除 (并补充)。在一些情况下，与分批补料生物反应器(例如，这样的生物反应器，其中细胞、培养基和产物保留在生物反应器中直至运行结束)相比，灌注生物反应器可与某些优势相关，所述优势例如更高的细胞浓度和产物产量、较低水平的累积废物、立即可得性以及用于纯化的生物学地产生之产物(例如，表达的蛋白质)的降低的降解(例如，氧化、聚集、脱酰胺、蛋白酶解)，以及更一致的表达谱。在一些情况下，生物学地产生之产物的立即可得性可允许在污染的情况下拯救所期望的产物。另外，由于在灌注生物反应器中可达到更高的细胞浓度，具有一定水平的生产率的灌注生物反应器的物理尺寸可基本上小于具有相同水平的生产率的相应分批补料反应器的物理尺寸。在一些情况下，灌注生物反应器的较小物理尺寸可使其成为一次性使用的一次性生物制造系统的有吸引力的候选物。
在一些实施方案中，生物反应器是恒化器。恒化器通常是指连续运作的生物反应器，使得连续供应包含细胞培养基的输入流，并连续去除包含细胞培养基和生物细胞的至少一部分的输出流，使得生物细胞的湿细胞重量保持在基本上恒定的值。在一些实施方案中，生物反应器是连续搅拌釜式反应器(continuous stirred tank reactor，CSTR)。
在一些实施方案中，生物反应器包含反应室。在某些实施方案中，反应室的内体积(即，能够包含流体例如细胞悬液的体积)为至少约50mL，至少约100mL，至少约200mL，至少约500mL，至少约1L，至少约2L，至少约5L，至少约10L，至少约50L，至少约100L，至少约150L或至少约200L。在一些实施方案中，反应室的内体积为约200L或更小，约150L或更小，约100L或更小，约50L或更小，约10L或更小，约5 L或更小，约2L或更小，约1L或更小，约500mL或更小，约200mL 或更小，约100mL或更小或约50mL或更小。在一些实施方案中，反应室的内体积为约50mL至约100mL，约50mL至约500mL，约50mL 至约1L，约50mL至约5L，约50mL至约10L，约50mL至约50L，约50mL至约100L，约50mL至约200L，约100mL至约500mL，约 100mL至约1L，约100mL至约5L，约100mL至约10L，约100mL 至约50L，约100mL至约100L，约100mL至约200L，约500mL至约1L，约500mL至约5L，约500mL至约10L，约500mL至约50L，约500mL至约100L，约500mL至约200L，约1L至约10L，约1L 至约50L，约1L至约100L，约1L至约200L，约10L至约50mL，约10L至约100L，约10L至约200L，约50L至约100L，约50L至约200L或约100L至约200L。
生物反应器的反应室可具有任何合适的形状。根据一些实施方案，例如，反应室可以是基本上圆柱形的。反应室也可由任何合适的材料形成。合适的材料的一些非限制性实例包括不锈钢、玻璃和塑料。在一些实施方案中，反应室包含一个或更多个内部组件，例如搅拌器。搅拌器可例如促进细胞在细胞培养基内的混悬。在一些实施方案中，生物反应器流体连接 (例如，直接流体连接)至气体浓缩装置。在某些情况下，气体浓缩装置是氧浓缩器。
在一些实施方案中，生物反应器在至少两个阶段中运作：细胞生长阶段和生物学地产生之产物的产生阶段。根据某些实施方案，在细胞生长阶段中，生物反应器接收配置成表达至少一种生物学地产生之产物的第一类型的生物细胞(即，用第一类型的生物细胞“接种”生物反应器)并接收包含配置成促进第一类型生物细胞的生长的生长细胞培养基的进料流。在一些实施方案中，将第一类型的生物细胞在生长细胞培养基中孵育以下的时期：至少约1小时，至少约6小时，至少约12小时，至少约24小时，至少约32小时，至少约36小时，至少约2天，至少约3天，至少约4天，至少约5天，至少约6天，至少约7天。在一些实施方案中，将第一类型的生物细胞在生长细胞培养基中孵育以下的时期：约1小时至约12小时，约1小时至约24小时，约1小时至约32小时，约1小时至约36小时，约1小时至约48小时，约1小时至约72小时，约1小时至约4天，约1 小时至约5天，约1小时至约6天，约1小时至约7天，约12小时至约 24小时，约12小时至约36小时，约12小时至约48小时，约12小时至约72小时，约12小时至约4天，约12小时至约5天，约12小时至约6 天，约12小时至约7天，约24小时至约36小时，约24小时至约48小时，约24小时至约72小时，约24小时至约4天，约24小时至约5天，约24小时至约6天，约24小时至约7天，约36小时至约72小时，约3 天至约4天，约3天至约5天，约3天至约6天，约3天至约7天，约4 天至约7天或约5天至约7天。
在一些实施方案中，将第一类型的生物细胞在生长细胞培养基中孵育直至其达到为以下的湿细胞重量：至少约150g/L，至少约200g/L，至少约250g/L，至少约300g/L，至少约350g/L，至少约400g/L，至少约450 g/L，至少约500g/L，至少约550g/L，至少约600g/L，至少约650g/L 或至少约700g/L。在一些实施方案中，将第一类型的生物细胞在生长细胞培养基中孵育直至其达到为以下的湿细胞重量：约150g/L至约200g/L，约150g/L至约300g/L，约150g/L至约400g/L，约150g/L至约500g/L，约150g/L至约550g/L，约150g/L至约600g/L，约150g/L至约660g/L，约150g/L至约700g/L，约200g/L至约300g/L，约200g/L至约400g/L，约200g/L至约500g/L，约200g/L至约550g/L，约200g/L至约600g/L，约200g/L至约660g/L，约200g/L至约700g/L，约300g/L至约500g/L，约300g/L至约550g/L，约300g/L至约600g/L，约300g/L至约660g/L，约300g/L至约700g/L，约400g/L至约500g/L，约400g/L至约550g/L，约400g/L至约600g/L，约400g/L至约660g/L，约400g/L至约700g/L，约500g/L至约600g/L，约500g/L至约700g/L或约600g/L至约700g/L。湿细胞重量可通过质量平衡来测量。
根据一些实施方案，细胞生长阶段通过从生物反应器的反应室去除生长细胞培养基来结束。在一些实施方案中，生物学地产生之产物的产生阶段通过将配置成促进至少一种生物学地产生之产物的表达的生产细胞培养基引入反应室中来启动。根据一些实施方案，在生物学地产生之产物的产生阶段中，生物反应器接收包含生产细胞培养基的进料流。
在一些实施方案中，混悬在生产细胞培养基中的第一类型的生物细胞产生至少一种生物学地产生之产物，持续以下的时期：至少约1天，至少约2天，至少约3天，至少约4天，至少约5天，至少约6天，至少约7 天，至少约2周，至少约4周，至少约6周或至少约10周。在一些实施方案中，混悬在生产细胞培养基中的第一类型的生物细胞产生至少一种生物学地产生之产物，持续以下的时期：约1天至约7天，约1天至约2周，约1天至约4周，约1天至约6周，约1天至约10周，约7天至约2周，约7天至约4周，约7天至约6周，约7天至约10周，约4周至约6周或约4周至约10周。
在一些实施方案中，混悬在生产细胞培养基中的第一类型的生物细胞的湿细胞重量为至少约150g/L，至少约200g/L，至少约250g/L，至少约 300g/L，至少约350g/L，至少约400g/L，至少约450g/L，至少约500g/L，至少约550g/L，至少约600g/L，至少约650g/L或至少约700g/L。在一些实施方案中，混悬在生产细胞培养基中的第一类型的生物细胞的湿细胞重量为约150g/L至约200g/L，约150g/L至约300g/L，约150g/L至约 400g/L，约150g/L至约500g/L，约150g/L至约550g/L，约150g/L至约600g/L，约150g/L至约660g/L，约150g/L至约700g/L，约200g/L 至约300g/L，约200g/L至约400g/L，约200g/L至约500g/L，约200g/L 至约550g/L，约200g/L至约600g/L，约200g/L至约660g/L，约200g/L 至约700g/L，约300g/L至约500g/L，约300g/L至约550g/L，约300g/L 至约600g/L，约300g/L至约660g/L，约300g/L至约700g/L，约400g/L 至约500g/L，约400g/L至约550g/L，约400g/L至约600g/L，约400g/L至约660g/L，约400g/L至约700g/L，约500g/L至约600g/L，约500g/L 至约700g/L或约600g/L至约700g/L。
在一些实施方案中，至少一部分的悬液(例如，混悬在细胞培养基中的第一类型的生物细胞)以相对高的流量流过滤器探头以产生滤液流。在一些实施方案中，流量为至少约0.1mL/分钟，至少约0.5mL/分钟，至少约1mL/分钟，至少约2mL/分钟，至少约3mL/分钟，至少约4mL/分钟，至少约5mL/分钟，至少约6mL/分钟，至少约7mL/分钟，至少约8mL/ 分钟，至少约9mL/分钟，至少约10mL/分钟，至少约15mL/分钟，至少约20mL/分钟，至少约50mL/分钟，至少约100mL/分钟，至少约150mL/ 分钟，至少约200mL/分钟，至少约250mL/分钟或至少约300mL/分钟。在一些实施方案中，流量在指定的时间时期内为约0.1mL/分钟至约1mL/ 分钟，约0.1mL/分钟至约5mL/分钟，约0.1mL/分钟至约10mL/分钟，约0.1mL/分钟至约15mL/分钟，约0.1mL/分钟至约20mL/分钟，约0.1 mL/分钟至约50mL/分钟，约0.1mL/分钟至约100mL/分钟，约0.1mL/ 分钟至约150mL/分钟，约0.1mL/分钟至约200mL/分钟，约0.1mL/分钟至约250mL/分钟，约0.1mL/分钟至约300mL/分钟，约1mL/分钟至约5 mL/分钟，约1mL/分钟至约10mL/分钟，约1mL/分钟至约15mL/分钟，约1mL/分钟至约20mL/分钟，约1mL/分钟至约50mL/分钟，约1mL/ 分钟至约100mL/分钟，约1mL/分钟至约150mL/分钟，约1mL/分钟至约200mL/分钟，约1mL/分钟至约250mL/分钟，约1mL/分钟至约300mL/ 分钟，约5mL/分钟至约10mL/分钟，约5mL/分钟至约15mL/分钟，约 5mL/分钟至约20mL/分钟，约5mL/分钟至约50mL/分钟，约5mL/分钟至约100mL/分钟，约5mL/分钟至约150mL/分钟，约5mL/分钟至约200mL/分钟，约5mL/分钟至约250mL/分钟，约5mL/分钟至约300mL/分钟，约10mL/分钟至约20mL/分钟，约10mL/分钟至约50mL/分钟，约 10mL/分钟至约100mL/分钟，约10mL/分钟至约150mL/分钟，约10mL/ 分钟至约200mL/分钟，约10mL/分钟至约250mL/分钟，约10mL/分钟至约300mL/分钟，约50mL/分钟至约100mL/分钟，约50mL/分钟至约 150mL/分钟，约50mL/分钟至约200mL/分钟，约50mL/分钟至约250mL/ 分钟，约50mL/分钟至约300mL/分钟，约100mL/分钟至约200mL/分钟或约100mL/分钟至约300mL/分钟。可使用本领域中已知的任何合适的流量测量装置来测量系统内的任何流体流的流量。合适的流量测量装置的一些非限制性实例包括超声流量计、桨轮流量计、转子流量计、涡流流量计、磁流量计、涡轮流量计和光流传感器(例如，微粒或气泡检测装置)。
在一些实施方案中，特定时间段为至少约1小时、至少约2小时、至少约5小时、至少约10小时、至少约1天、至少约2天、至少约3天、至少约4天、至少约5天、至少约6天、至少约7天、至少约2周，至少约5周，或至少约10周。
在一些实施方案中，至少一部分滤液流可以以相对高的流量反冲 (backflush)通过滤器探头以使滤器探头去垢。在一些实施方案中，流速为至少约1mL/分钟、至少约2mL/分钟、至少约3mL分钟、至少约4mL 分钟、至少约5mL/分钟、至少约6mL/分钟、至少约7mL/分钟、至少约 8mL/分钟、至少约9mL/分钟、至少约10mL/分钟、至少约11mL/分钟、至少约12mL/分钟、至少约13mL/分钟、至少约14mL/分钟、至少约15 mL/分钟、至少约20mL/分钟、至少约30mL/分钟、至少约40mL/分钟、至少约50mL/分钟、至少约100mL/分钟、至少约150mL/分钟、至少约 200mL/分钟、至少约250mL/分钟、至少约300mL/分钟、至少约350mL/ 分钟、至少约400mL/分钟、至少约450mL/分钟、至少约500mL/分钟、至少约550mL/分钟，或至少约600mL/分钟。在一些实施方案中，在特定时间段内流速为约1mL/分钟至约5mL/分钟、约1mL/分钟至约10mL/ 分钟、约1mL/分钟至约15mL/分钟、约1mL/分钟至约20mL/分钟、1mL/ 分钟至约30mL/分钟、约1mL/分钟至约40mL/分钟、约1mL/分钟至约50mL/分钟、约1mL/分钟至约100mL/分钟、约1mL/分钟至约200mL/ 分钟、约1mL/分钟至约300mL/分钟、约1mL/分钟至约400mL/分钟、约1mL/分钟至约500mL/分钟、约1mL/分钟至约600mL/分钟、约5mL/ 分钟至约10mL/分钟、约5mL/分钟至约15mL/分钟、约5mL/分钟至约 20mL/分钟、5mL/分钟至约30mL/分钟、约5mL/分钟至约40mL/分钟、约5mL/分钟至约50mL/分钟、约5mL/分钟至约100mL/分钟、约5mL/ 分钟至约200mL/分钟、约5mL/分钟至约300mL/分钟、约5mL/分钟至约400mL/分钟、约5mL/分钟至约500mL/分钟、约5mL/分钟至约600mL/ 分钟、约10mL/分钟至约20mL/分钟、10mL/分钟至约30mL/分钟、约 10mL/分钟至约40mL/分钟、约10mL/分钟至约50mL/分钟、约10mL/ 分钟至约100mL/分钟、约10mL/分钟至约200mL/分钟、约10mL/分钟至约300mL/分钟、约10mL/分钟至约400mL/分钟、约10mL/分钟至约 500mL/分钟、约10mL/分钟至约600mL/分钟、20mL/分钟至约30mL/ 分钟、约20mL/分钟至约40mL/分钟、约20mL/分钟至约50mL/分钟、约20mL/分钟至约100rnL/分钟、约20mL/分钟至约200mL/分钟、约20 mL/分钟至约300mL/分钟、约20rnL/分钟至约400mL/分钟、约20mL/ 分钟至约500mL/分钟、约20mL/分钟至约600mL/分钟、约50mL/分钟至约100mL/分钟、约50mL/分钟至约200mL/分钟、约50mL/分钟至约 300mL/分钟、约50mL/分钟至约400mL/分钟、约50mL/分钟至约500mL/ 分钟、约50mL/分钟至约600mL/分钟、约100mL/分钟至约200mL/分钟、约100mL/分钟至约300mL/分钟、约100mL/分钟至约400mL/分钟、约 100mL/分钟至约500mL/分钟、约100mL/分钟至约600mL/分钟、约200 mL/分钟至约600mL/分钟、约300mL/分钟至约600mL/分钟、约400mL/ 分钟至约600mL/分钟、或约500mL/分钟至约600mL/分钟。
在一些实施方案中，特定时间段为至少约1秒、至少约5秒、至少约 10秒、至少约30秒、至少约1分钟、至少约2分钟、至少约3分钟、至少约4分钟、至少约5分钟、至少约6分钟、至少约7分钟、至少约8分钟、至少约9分钟，或至少约10分钟。在一些实施方案中，特定时间段为约1秒至约10秒、约1秒至约30秒、约1秒至约1分钟、约1秒至约 5分钟、约1秒至约10分钟、约1分钟至约5分钟、约1分钟至约10分钟，或约5分钟至约10分钟。
在一些实施方案中，相对大部分的悬液(例如，悬浮在细胞培养基中的第一类型生物细胞)每天流过滤器探头。在某些实施方案中，流量为每天至少约0.5反应器容积(RV/天)、至少约1RV/天、至少约1.5RV/天、至少约2RV/天、至少约2.5RV/天、至少约3RV/天、至少约3.5RV/天、至少约4RV/天、至少约4.5RV/天，或至少约5RV/天。在一些实施方案中，流量为约0.5RV/天至约1RV/天、约0.5RV/天至约1.5RV/天、约0.5 RV/天至约2RV/天、约0.5RV/天至约2.5RV/天、约0.5RV/天至约3RV/ 天、约0.5RV/天至约3.5RV/天、约0.5RV/天至约4RV/天、约0.5RV/ 天至约4.5RV/天、约0.5RV/天至约5RV/天、约1RV/天至约1.5RV/天、约1RV/天至约2RV/天、约1RV/天至约2.5RV/天、约1RV/天至约3RV/ 天、约1RV/天至约3.5RV/天、约1RV/天至约4RV/天、约1RV/天至约 4.5RV/天、约1RV/天至约5RV/天、约2RV/天至约2.5RV/天、约2RV/ 天至约3RV/天、约2RV/天至约3.5RV/天、约2RV/天至约4RV/天、约 2RV/天至约4.5RV/天、约2RV/天至约5RV/天、约3RV/天至约3.5RV/ 天、约3RV/天至约4RV/天、约3RV/天至约4.5RV/天、约3RV/天至约 5RV/天、约4RV/天至约4.5RV/天，或约4RV/天至约5RV/天。如本文中使用的，反应器容积是指生物反应器的反应室的容积。
在一些实施方案中，相对大部分的悬液(例如，悬浮在细胞培养基中的第一类型生物细胞)每天流经直径相对小的滤器探头。在某些实施方案中，直径为约25mm或更小、约20mm或更小、约15mm或更小、约10 mm或更小，或约5mm或更小的滤器探头的流量为至少约0.5RV/天、至少约1RV/天、至少约1.5RV/天、至少约2RV/天、至少约2.5RV/天、至少约3RV/天、至少约3.5RV/天、至少约4RV/天、至少约4.5RV/天，或至少约5RV/天。在一些实施方案中，直径为约25mm或更小、约20mm 或更小、约15mm或更小、约10mm或更小，或约5mm或更小的滤器探头的流量为约0.5RV/天至约1RV/天、约0.5RV/天至约1.5RV/天、约 0.5RV/天至约2RV/天、约0.5RV/天至约2.5RV/天、约0.5RV/天至约3RV/ 天、约0.5RV/天至约3.5RV/天、约0.5RV/天至约4RV/天、约0.5RV/ 天至约4.5RV/天、约0.5RV/天至约5RV/天、约1RV/天至约1.5RV/天、约1RV/天至约2RV/天、约1RV/天至约2.5RV/天、约1RV/天至约3RV/ 天、约1RV/天至约3.5RV/天、约1RV/天至约4RV/天、约1RV/天至约 4.5RV/天、约1RV/天至约5RV/天、约2RV/天至约2.5RV/天、约2RV/ 天至约3RV/天、约2RV/天至约3.5RV/天、约2RV/天至约4RV/天、约 2RV/天至约4.5RV/天、约2RV/天至约5RV/天、约3RV/天至约3.5RV/ 天、约3RV/天至约4RV/天、约3RV/天至约4.5RV/天、约3RV/天至约5RV/天、约4RV/天至约4.5RV/天，或约4RV/天至约5RV/天。
在一些实施方案中，滤液流与包含在生物反应器中的细胞悬液相比第一类型生物细胞贫乏。在某些实施方案中，例如，滤液流中第一类型生物细胞的湿细胞重量为约1μg/L或更少、约0.5μg/L或更少、约0.1μg/L或更少、约0.05μg/L或更少，或约0.01μg/L或更少。在一些实施方案中，生物反应器中生长培养基中第一类型生物细胞的湿细胞重量与滤液流中第一类型生物细胞的湿细胞重量的比为至少约1×106、至少约1×107、至少约1×108，或至少大约1×109。
在一些实施方案中，第一类型生物细胞配置成表达至少一种生物学地产生之产物。例如，可对第一类型生物细胞进行基因工程化以表达至少一种生物学地产生之产物(例如，经由定点诱变、基因插入、病毒载体、显微注射、质粒、重组DNA、金属纳米颗粒、电穿孔、化学造孔)。在一些实施方案中，生物学地产生之产物是蛋白质产物和/或药物产物。合适的生物学地产生之产物的非限制性实例包含细胞因子、抗体、抗体片段、纳米体、激素、酶、生长因子、血液因子、重组免疫原，和融合蛋白。在一些实施方案中，抗体是单链抗体、双特异性抗体，和/或单克隆抗体。在一些实施方案中，细胞因子是干扰素。根据某些实施方案，至少一种生物学地产生之产物包含人生长激素(human growth hormone，hGH)、粒细胞集落刺激因子(granulocyte-colony stimulating factor，G-CSF)，和/或干扰素-α2b(interferon-α2b，IFN-α2b)。
第一类型生物细胞可以是任何合适类型的细胞。在一些实施方案中，第一类型生物细胞是原核细胞。合适的原核细胞的非限制性实例包含蓝细菌藻类和细菌。细菌可以是革兰氏阴性菌，包括但不限于包含埃希菌属 (Escherichia)、沙门菌属(Salmonella)、志贺菌属(Shigella)、假单胞菌属(Pseudomonas)、奈瑟菌属(Neisseria)、衣原体属(Chlamydia)、耶尔森菌属(Yersinia)、莫拉菌属(Moraxella)、嗜血杆菌属(Haemophilus)、螺杆菌属(Helicobacter)、不动杆菌属(Acinetobacter)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、蛭弧菌属(Bdellovibrio)、军团菌属(Legionella) 和醋酸细菌(acetic acid bacteria)。在另一些实施方案中，细菌可以是革兰氏阳性菌，包括但不限于链球菌属(Streptococcus)、葡萄球菌属 (Staphylococcus)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、李斯特菌属(Listeria)、芽孢杆菌属(Bacillus)、梭菌属(Clostridium)、乳杆菌属(Lactobacillus) 和分枝杆菌属(Mycobacterium)。
在一些实施方案中，第一类型生物细胞是低等真核细胞。低等真核生物包含酵母、真菌、领鞭毛虫类、微孢子虫、囊泡虫类(例如，沟鞭藻类)、原生藻菌类(例如，褐藻、原生动物)、红藻类(例如，红藻)、植物(例如，绿藻、植物细胞、苔藓)和其他原生生物。在一些实施方案中，第一类型生物细胞是微藻细胞。微藻细胞的非限制性实例是莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)细胞。在一些实施方案中，第一类型生物细胞是硅藻细胞。硅藻细胞的非限制性实例是三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)细胞。在一些实施方案中，第一类型生物细胞是植物细胞(例如，胡萝卜细胞)。
在一些实施方案中，第一类型生物细胞是酵母细胞。酵母细胞的实例包括但不限于Arxula adeninivorans、出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)、产黑色素短梗霉(Aureobasidium melanogenum)、Aureobasidium namibiae、Aureobasidium subglaciale、布鲁氏酒香酵母(Brettanomyces bruxellensis)、克劳森酒香酵母(Brettanomycesclaussenii)、白假丝酵母 (Candida albicans)、Candida auris、Candida bracarensis、Candida bromeliacearum、杜氏假丝酵母(Candida dubliniensis)、光滑假丝酵母(Candida glabrata)、矮小假丝酵母(Candida humilis)、Candida keroseneae、克柔假丝酵母(Candida krusei)、葡萄牙假丝酵母(Candida lusitaniae)、喜橄榄假丝酵母(Candida oleophila)、近平滑假丝酵母 (Candida parapsilosis)、Candidarhizophoriensis、Candida sharkiensis、 Candida stellate、Candida theae、Candidatolerans、热带假丝酵母(Candida tropicalis)、Candida ubatubensis、维斯假丝酵母(Candida viswanathii)、泽普林假丝酵母(Candida zemplinina)、格特隐球菌(Cryptococcus gattii)、新型隐球酵母(Cryptococcus neoformans)、汉逊德巴利酵母(Debaryomyces hansenii)、多形汉逊酵母(Hansenula polymorpha)、柠檬形克勒克酵母(Hanseniaspora guilliermondii)、乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis) 及类似种类、马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)、 Leucosporidium frigidum、Macrorhabdus ornithogaster、羊马拉色菌 (Malassezia caprae)、皮肤马拉色菌(Malassezia dermatis)、马马拉色菌 (Malassezia equine)、日本马拉色菌(Malasseziajaponica)、娜娜马拉色菌(Malassezia nana)、合轴马拉色菌(Malassezia sympodialis)、甲醇绪方酵母(Ogataea methanolica)、拟多形绪方酵母(Ogataea polymorpha)、嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)、异常毕赤酵母(Pichia anomala)、季也蒙毕赤酵母(Pichia guilliermondii)、巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)、 Pichia stipites、Pichia finlandica、Pichia trehalophila、Pichia koclamae、膜璞毕赤酵母(Pichiamembranaefaciens)、微小毕赤酵母(Pichia minuta) (微小绪方酵母(Ogataea minuta)、Pichia lindneri)、Pichia opuntiae、Pichia thermotolerans、Pichia salictaria、Pichia guercuum、Pichia pijperi、Pichia stiptis、Pichia methanolica、Rhodotorulacladiensis、Rhodotorula evergladiensis、贝酵母(Saccharomyces bayanus)、Saccharomyces boulardii、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、奇异酿酒酵母(Saccharomyces paradoxus)、粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)、解脂耶氏酵母 (Yarrowia lipolytica)，和拜耳接合酵母(Zygosaccharomyces bailii)。在一个实施方案中，酵母是巴斯德毕赤酵母。
在一些实施方案中，第一类型生物细胞是丝状真菌。丝状真菌的非限制性实例包括木霉(Trichoderma)，例如来自里氏木霉(Trichoderma reesei)；脉孢菌(Neurospora)，例如来自粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)；粪壳(Sordaria)，例如来自Sordariamacrospora；曲霉(Aspergillus)，例如来自黑曲霉(Aspergillus niger)、构巢曲霉(Aspergillus nidulans)、米曲霉(Aspergillus oryzae)，或来自酱油曲霉(Aspergillussojae)；着色霉 (Fonsecaea)，例如来自裴氏着色霉(Fonsecaea pedrosoi)；枝孢菌(Cladosporium)，例如来自Cladosporium carrionii；Chrysosporium luchiowense；镰刀菌属(Fusarium sp.)(例如，禾谷镰刀菌(Fusarium gramineum)、Fusarium venenatum)；小立碗藓类(Physcomitrella patens)；或瓶霉(Phialophora)，例如来自疣状瓶霉(Phialophora verrucosa)。
在设计和操作某些实施方案的集成系统(integrated system)的情况下，较小分泌蛋白质组(secretome)的生物体(例如巴斯德毕赤酵母和类似细胞)是出乎意料地有利的。例如，巴斯德毕赤酵母是一种甲醇营养型酵母，其包含蛋白质折叠、糖基化和分泌所必需的细胞机制，因此其可用于产生用作治疗剂的复杂异源蛋白质。然而，与较高的真核细胞相比，其较小的分泌蛋白质组使下游(例如，纯化)过程更加简化。
在一些实施方案中，第一类型生物细胞是高等真核细胞。高等真核细胞包含哺乳动物细胞。合适的哺乳动物细胞的非限制性实例包括牛细胞、猪细胞、绵羊细胞、人细胞、小鼠细胞、中国仓鼠卵巢(Chinese hamster ovary，CHO)细胞、犬细胞、猫细胞和杂交瘤。在一些实施方案中，高等真核细胞是昆虫细胞。
在一些实施方案中，反应室包含配置成促进第一类型生物细胞生长的生长细胞培养基。合适的生长细胞培养基的非限制性实例包含缓冲甘油复合物培养基(bufferedglycerol-complex medium，BMGY)、基础盐培养基、FM22，和d'Anjou培养基。合适的细胞培养基的另一些实例描述于以下申请中：2018年3月30日提交的题为“Media forMicroorganism Culture and Related Compositions and Methods，”的PCT申请No.PCT/US2018/025406； 2018年3月19日提交的题为“Media for Microorganism Culture andRelated Compositions and Methods，”的美国临时专利申请序列No.62/644,820；以及2017年4月1日提交的题为“Media for Microorganism Culture and RelatedCompositions and Methods，”的美国临时专利申请序列No. 62/480,416，其所有内容为了所有目的通过引用其整体并入本文。在一些实施方案中，生长细胞培养基的pH为至少约4.0、至少约5.0、至少约5.5、至少约6.0、至少约6.5、至少约7.0、至少约7.5、至少约8.0，或至少约 8.5。在一些实施方案中，生长细胞培养基的pH为约8.5或更低、约8.0 或更低、约7.5或更低、约7.0或更低、约6.5或更低、约6.0或更低、约 5.5或更低、约5.0或更低，或约4.0或更低。在一些实施方案中，生长细胞培养基的pH为约4.0至约6.0、约4.0至约7.0、约4.0至约8.0、约4.0 至约8.5、约5.0至约7.0、约5.0至约8.0、约5.0至约8.5、约6.0至约7.0、约6.0至约8.0、约6.0至约8.5、约7.0至约8.0，或约7.0至约8.5。生长细胞培养基的pH可根据本领域已知的任何方法测量。例如，可使用数字pH计测量pH。
在一些实施方案中，反应室包含配置成促进通过第一类型生物细胞的表达至少一种生物学地产生之产物的生产细胞培养基。合适的生产细胞培养基的非限制性实例包含缓冲甲醇复合物培养基(buffered methanol-complex medium，BMMY)、具有甲醇的基础盐培养基、具有甲醇的FM22，和具有甲醇的d'Anjou培养基。在一些实施方案中，生产细胞培养基的pH为至少约4.0、至少约5.0、至少约5.5、至少约6.0、至少约6.5、至少约7.0、至少约7.5、至少约8.0，或至少约8.5。在一些实施方案中，生产细胞培养基的pH为约8.5或更低、约8.0或更低、约7.5或更低、约7.0或更低、约6.5或更低、约6.0或更低、约5.5或更低、约 5.0或更低，或约4.0或更低。在一些实施方案中，生产细胞培养基的pH 为约4.0至约6.0、约4.0至约7.0、约4.0至约8.0、约4.0至约8.5、约 5.0至约7.0、约5.0至约8.0、约5.0至约8.5、约6.0至约7.0、约6.0至约8.0、约6.0至约8.5、约7.0至约8.0，或约7.0至约8.5。
在一些实施方案中，系统除生物反应器和滤器探头之外还包含另外的组件。例如，图8是示例性系统800的示意图，其包含生物反应器802、滤器探头804、调整模块806、纯化模块808，和制定模块810。根据一些实施方式，调整模块806流体连接(例如，直接流体连接)至滤器探头 804和/或生物反应器802。调整模块806可配置成调整(例如，提高、降低)滤器探头804和/或生物反应器802流出的一种或更多种特性(例如， pH、电导率(conductivity)、稳定性)。在一些实施方案中，纯化模块808 流体连接(例如，直接流体连接)至生物反应器802、滤器探头804，和/ 或调整模块806。在一些实施方案中，纯化模块808可配置成除去来自调整模块806、滤器探头804，和/或生物反应器802的输出的至少一种类型的杂质。在一些情况下，纯化模块808包含配置成除去至少一种类型的杂质的一个或更多个分隔单元。在一些实施方案中，制定模块810流体连接 (例如，直接流体连接)至纯化模块808、调整模块806、滤器探头804，和/或生物反应器802。在一些情况下，制定模块810配置成进一步处理生物反应器802、滤器探头804、调整模块806，和/或纯化模块808的输出以产生经配制的产物。在一些情况下，制定模块810包含过滤单元(例如，切向流过滤装置)、病毒除去/灭活单元、产品包装单元，和/或稀释调整单元。
在运行中，根据一些实施方案，生物反应器802接收配置成表达至少一种生物学地产生之产物的第一类型生物细胞812。在一些实施方案中，生物反应器802还接收包含细胞培养基的进料流824。细胞培养基可以是例如配置成促进第一类型生物细胞生长的生长细胞培养基和/或配置成促进至少一种生物学地产生之产物表达的生产细胞培养基。在一些实施方案中，将第一类型生物细胞悬浮在细胞培养基中，使得生物反应器802的反应室包含含有第一类型生物细胞和细胞培养基的悬液。根据一些实施方案，悬液中的第一类型生物细胞增殖和/或表达至少一种生物学地产生之产物。在某些实施方案中，第一类型生物细胞将至少一种生物学地产生之产物分泌到悬液的细胞培养基中。
在一些实施方案中，引导悬液的至少一部分作为细胞悬液流814流经滤器探头804以产生第一滤液816。根据一些实施方案，第一滤液816包含至少一种生物学地产生之产物并且与细胞悬液流814相比第一类型生物细胞贫乏。
在一些实施方案中，引导第一滤液816流向调整模块806，其可调整 (例如，提高、降低)第一滤液816的一个或更多个特性(例如，pH、电导率、稳定性)以产生经调整的滤液818。在一些实施方案中，引导经调整的滤液818流向纯化模块808以产生纯化的滤液820。根据某些实施方案，经调整的滤液818的一种或更多种特性可与由纯化模块808应用的分开技术(partitioning technique)和相关条件兼容。在一些实施方案中，引导纯化的滤液820流向制定模块810，以产生经配置的产物流822。
在一些实施方案中，生物制造系统800(如图8中所示)是集成系统。集成系统通常是指这样的系统，其中每个系统组件直接流体连接至至少一个其他系统组件，使得存在从系统的第一组件至最后一个组件的流体路径 (例如，封闭的流体路径)。根据一些实施方案，例如，生物制造系统800 的每个组件直接流体连接至生物制造系统800的至少一个其他组件。在某些实施方案中，生物反应器802直接流体连接至滤器探头804，并且滤器探头804直接流体连接至调整模块806。在某些另一些实施方案中，生物反应器802直接流体连接至滤器探头804，滤器探头804直接流体连接至调整模块806，调整模块806直接流体连接至纯化模块808，以及纯化模块808直接流体连接至制定模块810。在一些实施方案中，系统800包含从第一模块(例如，生物反应器802)至系统800的末端模块(例如，纯化模块808、制定模块810)的流体路径。
如本文中使用的，当第一组件和第二组件彼此流体连接时，第一组件和第二组件之间存在直接流体连接(并且这两个组件被称为彼此“直接流体连接”)，使得当连接的流体流从第一组件流向第二组件时，其组成实质上没有变化(即，没有发生相变并且流体组分的相对丰度变化不超过5％)。作为说明性示例，如果连接流体流在从第一组件通向第二组件期间经历压力和/或温度的变化，则第一组件和第二组件“直接流体连接”，但是如果连接流体流在从第一组件通向第二组件期间经历实质上改变连接流体流的化学组成的分离步骤或化学反应，则第一组件和第二组件不“直接流体连接”。在一些实施方案中，一个或更多个模块之间的一个或更多个流体连接(例如，直接流体连接)是“功能性地封闭”的(例如，组装以在一个或更多个模块内维持无菌状态)。
在一些实施方案中，系统800(如图8中所示)是灌注系统。在某些实施方案中，系统800可在基本上连续和/或半连续的条件下运行。如果至少系统的输入流和输出流在特定时间段内具有非零流量，则通常认为所述系统在基本上连续的条件下运行。根据一些实施方案，系统800的至少一个组件(例如，生物反应器802、滤器探头804、调整模块806、纯化模块808、制定模块810)在基本上连续和/或半连续的条件下运行。在一些实施方案中，系统800的每个组件在基本上连续和/或半连续的条件下运行。在某些实施方案中，系统800作为一个整体在基本上连续和/或半连续的条件下运行。根据一些实施方案，系统800的每个组件与至少一个其他组件直接流体连接，使得流体流从一个组件流向另一个组件。例如，在一些实施方案中，第一滤液816是第一滤液流。在一些实施方案中，经调整的滤液818是经调整的滤液流。在一些实施方案中，纯化的滤液820 是经纯化的滤液流。
实施例1
本实施例描述了包含54条中空纤维的示例性滤器探头。54条中空纤维中的每条纤维的外径为0.8mm并且内径为0.5mm。滤器探头包含长度为250mm并且直径为17.5mm的结构化区段。在结构化区段内，每条中空纤维被隔开，使得中空纤维之间的中心间距离为至少2mm(0.8mm外径的2.5倍)。结构化区段内中空纤维的暴露表面积为340cm2，其允许在巴斯德毕赤酵母培养液(broth)中以7mL/分钟的流量通过滤器探头，并以14mL/分钟的回流流量使探针去垢。中空纤维的平均孔径为0.2μm。
除54条中空纤维之外，滤器探头还包含环绕并固定至中心轴的三个间隔元件。每个间隔元件的外径为17.5mm，并包含用于中心轴和54条中空纤维中每一条的隔离孔。每条中空纤维与下一条最接近的中空纤维和中心轴间隔至少2mm。
滤器探头还包含毂和轴环(其共同形成端件)。在穿过三个间隔元件之后，中空纤维通过毂向下缩颈。缩颈消除了对双壁特征的需求，其允许提高中空纤维的数量而无需提高滤器探头的外径。毂最大外径为17.5mm，具有足够的开口面积以使54条中空纤维以75％的堆积密度通过。毂被焊接或环氧树脂化至安装轴环，并且毂将来自施加至中空纤维和中心轴的流体的力分配至安装轴环。在轴环的顶部，中空纤维被灌封和切割，并且轴环可被穿过并附接至单独的轴，以放置在生物反应器流体内的期望深度处。
滤器探头能够承受相对高的压力和辐射水平。特别地，滤器探头能够承受1巴的负(例如，真空)压和3巴的正压。另外，滤器探头为USP VI 级，并且能够承受50kGy的γ辐射。滤器探头的材料(包含中空纤维的材料)对甲醇和甘油也具有化学稳定性。
实施例2
本实施例描述了实施例1中描述的滤器探头的按比例缩小的形式。本实施例的滤器探头能够用于具有标准PG 13.5端口和12mm通孔的Infors 生物反应器。
滤器探头包含18条中空纤维。18条中空纤维中的每条纤维的外径为 0.9mm并且内径为0.5mm。滤器探头包含长度为56mm的结构化区段。在结构化区段内，每条中空纤维被隔开，使得中空纤维之间的中心间距离为至少2.25mm(0.9mm外径的2.5倍)。结构化区段内中空纤维的暴露表面积为28.4cm2，其允许在巴斯德毕赤酵母培养液中以4mL/分钟的流量通过滤器探头，并以8mL/分钟的回流流量使探针去垢。中空纤维的平均孔径为0.2μm。
除18条中空纤维之外，滤器探头还包含环绕并固定至中心轴的两个间隔元件。每个间隔元件包含用于中心轴和18条中空纤维中每一个的隔离孔，其中每条中空纤维隔离孔的直径为1.16mm(比0.9mm的外径多 0.26mm)。每条中空纤维与下一条最接近的中空纤维和中心轴间隔至少 2.25mm。
滤器探头还包含毂和轴环。在穿过两个间隔元件之后，中空纤维通过毂缩颈并用环氧树脂完全灌封。暴露的中空纤维(例如，在结构段中)在生物反应器流体高度的中心。预期的湿细胞重量为约400g/L，并且预期的细胞黏度为约5cP。
滤器探头能够承受相对高的压力和辐射水平。特别地，滤器探头能够承受1巴的负(例如，真空)压和3巴的正压。另外，滤器探头为USP VI 级，并且能够承受50kGy的γ辐射。滤器探头的材料(包含中空纤维的材料)对甲醇和甘油也具有化学稳定性。
实施例3
本实施例描述了中空纤维滤器探头。滤器探头设计在标准的12mm PG13.5端口的外壳内，并且因此可与现成的(off-the-shelf)搅拌罐生物反应器兼容。在使用高密度巴斯德毕赤酵母培养物来半连续的产生G-CSF 的系统中示出了该探针的性能。
内部中空纤维探针设计
设计了用于搅拌罐生物反应器中的中空纤维探针。生物反应器的搅拌和鼓泡用于维持外部错流，而渗透流动则通过在中空纤维腔内施加真空实现。将纤维在探头的远端进行密封并灌封，而将纤维在另一端进行灌封并保持开放，并且连接至12mm PG13.5端口。端口的占用空间小，因此需要在过滤面积和纤维之间的间隔之间进行权衡，以达到维持过滤通量所需的错流速度。
计算流体动力学分析
使用计算流体动力学(Computational fluid dynamic，CFD)确定纤维的最佳间隔。模拟了纤维设计的二维截面，其周围的流动速度相当于生物反应器内流体的旋转速度。
在流动状态下，纤维束的上游、边界或内部出现停滞点。基于模拟多条纤维直径和中心间距离，确定纤维的中心至中心间隔应为纤维直径的 2.5倍，以避免纤维束内的停滞和纤维之间净错流的损失。
还将纤维表面的剪切力与参照陶瓷滤器设计以及多种设计进行比较，以支持纤维抵抗剪切力的偏移并使速度最大化。选择中心支持进行构造，是因为在纤维表面具有最高的平均剪切力和最高的内部流动速度。
构造纤维组件以满足CFD确定的机械强度要求。将间隔物放置在暴露的纤维的中点，以将半柔性纤维保持在彼此相同的相对位置中(图9A)。纤维围绕六方中心支持排列(图9B)，该六方中心支持在生物反应器内偏离中心放置(图9C)。
中空纤维生物反应器运行
为了验证探针的性能，巴斯德毕赤酵母在单一使用的5L生物反应器中培养，过滤探针安装在12mm PG13.5端口之一中。引导通过端口收集的流出物至在线pH调整和下游纯化模块。如图10A中所示，最初真空压力低，因为需要有限的力来除去在纤维表面上结垢的材料，但是真空压力随时间缓慢上升，因为每次冲洗之后越来越多量的材料依然附着至纤维表面。滤器探头保持可操作持续多于100小时，如循环平均真空压力在这段时间内小于一个大气压所见。尽管在每个循环的冲洗步骤期间除去了大多数材料，但在初始瞬态之后，随着材料在纤维表面上缓慢堆积，循环平均反冲洗压力缓慢提高(图10B)。循环平均泵工作比低于100％持续长至 130小时(图10C)，表明泵在该点之前一直正常运行。130小时之后，结垢导致维持反应器水平所需的真空压力超过泵的能力，从而导致100％的占空比。
实施例4
本实施例描述了包含上部分和下部分的两部分滤器探头(例如，具有图7A中所示的结构)的验证。在本实施例中，巴斯德毕赤酵母在0.75L 玻璃生物反应器中培养，滤器探头安装在12mm PG13.5端口之一中。随时间从反应器收集流出物。如图11A中所示，在接种的40小时内达到了大于500g/L的湿细胞重量。发酵进行大于180小时。如图11B中所示，发酵从生物量的积累或生长的24小时过渡到灌注188小时。在165小时时添加硫酸铵以测试氮缺乏。通过该系统的流量与该点一致。
实施例5
本实施例描述了配置为旋转的中空纤维探针。使用CFD评价探针设计，以了解探针旋转的影响。用中空纤维探针、两个小探针和两个大探针、四个挡板和六叶片叶轮创建了反应器的二维表示。使用多参照框架方法评价流场(flow field)，其中在独立的移动参照框架中评价中空纤维探针和叶轮叶片，而在单个固定参照框架中评价其余流体流场。旋转探针导致探针内的整体速度明显更高，从而可更快速地清除在反冲洗循环中除去的先前黏附的固体材料。对20至80弧度/秒的叶轮和探针(顺时针80弧度/ 秒至逆时针80弧度/秒)的旋转速度进行了CFD模拟。叶轮速度和探针速度二者的提高都会导致剪切速度(shear rate)的提高。与顺时针方向相比，在逆时针方向上操作探针会产生更高的剪切速度。
实施例6
本实施例分析了利用与如前述实施例中位于生物反应器内部的滤器相反的具有高密度巴斯德毕赤酵母培养物的外部滤器构造的影响。
水的亨利常数为0.0013mol/kg-巴，这意味着与空气平衡的溶液的溶解氧含量为34.8mg/L氧气。巴斯德毕赤酵母培养物通常在约25％的空气饱和度，其相当于8.5mg/L的溶解氧含量下操作。当在含有甲醇的培养基上培养时，巴斯德毕赤酵母的氧-甲醇产率为约1gO2/gMeOH。在0.05g MeOH/gWCW-小时的特定甲醇摄取速率和500gWCW/L的培养密度下，氧气摄取速率为6.9mg/L-s。在这些条件下，培养物中的氧气可在1.3秒内完全消耗掉。
基于这些结果，典型的10秒循环时间将可能导致外部设备内的缺氧条件。另外，流体死区(fluidic dead zone)可导致细胞亚群停留时间延长，从而加剧了该问题。这样的缺氧条件可导致培养物活力的丧失和裂解，导致蛋白酶的释放，从而导致产物降解。扩大生物反应器的体积会导致滤器面积和滤筒体积的相应提高，从而导致更长的停留时间，使问题进一步复杂化。
尽管本文中已经描述和举例说明了本发明的数个实施方案，但是本领域普通技术人员将容易预想用于执行本文中所述功能和/或获得本文中所述的结果和/或一个或更多个优点的多种其他方法和/或结构，并且这样的变化和/或修改中的每一个都被认为在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地理解，本文中所述的所有参数、尺寸、材料和构造均意指是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或构造将取决于使用本发明的教导的一个或更多个特定应用。本领域技术人员将认识到或仅使用常规实验即能够确定本文中所述的本发明的特定实施方案的许多等同方案。因此，应当理解，前述实施方式仅作为实例示出，并且在所附权利要求书及其等同文件的范围内，本发明可以以不同于具体描述和要求保护的其他方式实施。本发明涉及本文中所述的每个单独的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法。另外，如果这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法不是互相不一致的，则两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法的任意组合都包含在本发明的范围内。
这样已经描述了至少一个实施方案的数个方面，应当理解，本领域技术人员将容易想到多种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在处于在本公开内容的精神和范围内。因此，前述描述和附图仅作为示例。
本公开内容的上述实施方案可以以多种方式中的任何一种来实现。例如，实施方案可使用硬件、软件或其组合来实现。当以软件实现时，软件代码可在任何合适的处理器或处理器集合上执行，无论是在单一计算机中提供还是在多个计算机中分布。
同样，本文中概述的多种方法或过程可被编码为可在使用多种操作系统或平台中的任何一种的一个或更多个处理器上执行的软件。另外，这样的软件可使用多种合适的编程语言和/或编程或脚本工具中的任何一种来编写，并且还可将其编译为可执行的机器语言代码或在框架或虚拟机上执行的中间代码。
在该方面中，本文中公开的概念可体现为用一个或更多个程序编码的非暂时性计算机可读介质(或多个计算机可读介质)(例如，计算机储存器、一个或更多个软盘、压缩磁盘(compact disc)、光盘(optical disc)、磁带、闪存、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array)或其他半导体装置中的电路配置，或其他非暂时性有形计算机存储介质)，当该程序在一个或更多个计算机或其他处理器上执行时，执行实现上述本公开内容的多个实施方案的方法。计算机可读介质或介质可以是可传输的，使得可将存储在其上的一个或更多个程序加载到一个或更多个不同的计算机或其他处理器上，以实现如上所述的本公开内容的多个方面。
本文中使用的术语“程序”或“软件”是指可用于对计算机或其他处理器进行编程以实现如上所述的本公开内容的多个方面的任何类型的计算机代码或计算机可执行指令集。另外，应当理解，根据该实施方案的一方面，当执行本公开内容的方法时，一个或更多个计算机程序不需要驻留在单一计算机或处理器上，而是可以以模块化的方式分布在多个不同的计算机或处理器中，以实现本公开内容的多个方面。
计算机可执行指令可以是许多形式，例如由一个或更多个计算机或其他设备执行的程序模块。通常来说，程序模块包含执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常来说，在多种实施方案中，程序模块的功能可根据期望进行组合或分布。
同样，数据结构可以以任何合适的形式存储在计算机可读介质中。为了简化说明，可将数据结构显示为具有通过数据结构中的位置有关的字段。同样地，可通过用在计算机可读介质中传达字段之间关系的位置为字段分配存储来实现这样的关系。然而，可使用任何合适的机制来建立数据结构的字段中的信息之间的关系，包含通过使用指针、标签或在数据要素之间建立关系的其他机制。
本公开内容的多个特征和方面可单独、以两个或更多个的任意组合，或者以在前述实施方案中未具体讨论的多种排列来使用，并且因此在其应用中不限于前述说明中所示或附图中说明的组件的细节和排列。例如，一个实施方案中描述的一些方面可以以任何方式与其他实施方案中描述的一些方面组合。
同样，本文中公开的概念可体现为方法，其中已经提供了一个示例。作为方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可构成这样的实施方案，其中以与说明的顺序不同的顺序执行动作，其可包含同时执行一些动作，即使在一些说明性实施方案中显示为依次动作。
在权利要求中使用序数术语(例如“第一”、“第二”、“第三”等)来修饰权利要求要素本身并不表示一项权利要求要素相对于另一项权利要求要素的任何优先权、优先级或顺序，或者其中执行方法的动作的时间顺序，但仅用作标签以区分具有某个名称的一项权利要求要素与具有相同名称的另一项要素(但用于序数术语)来区分权利要求要素。
同样，本文中使用的措词和术语是为了描述目的，不应视为限制。本文中使用“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”，及其变体意指在涵盖其后列出的项目及其等同物以及另外的项目。
相对于字典定义、通过引用并入的文档中的定义、和/或限定的术语的普通含义，应理解为以如本文中限定和使用的所有定义为准。
除非明显指出相反，否则本文中在说明书和权利要求中所使用的没有数量词修饰的名词应理解为意指“至少一个/种”。
如在本文中说明书中和权利要求书中使用的词组“和/或”应理解为意指这样连接的要素，即在一些情况下共同存在而在另一些情况下分离存在的要素中的“一个或二者”。用“和/或”列出的多个要素应以相同的方式解释，即“一个或更多个”要素这样连接。除由“和/或”子句具体标识的要素之外，还可任选地存在其他要素，无论与具体标识的那些要素相关还是不相关。因此，作为一个非限制性实例，在与开放式语言(例如“包含”)结合使用时，提及“A和/或B”在一个实施方案中可仅指A(任选地包含除B之外的要素)；在另一个实施方案中，仅指B(任选地包含除A之外的要素)；在又一个实施方案中，是指A和B二者(任选地包含其他要素)；等。
如本文中在说明书中和权利要求书中使用的“或”应被理解为具有与如上所限定的“和/或”相同的含义。例如，当将列表中的项目分开时，“或”或“和/或”应解释为包括性的，即包含多个要素或要素列表中的至少一个，但也包含多于一个，以及任选地另外未列出的项目。仅明确指出相反的术语，例如“仅之一”或“恰好之一”，或当在权利要求书中使用时，“由...... 组成”将是指包含多个要素或要素列表中的确切一个要素。一般而言，本文中使用的术语“或”应被解释为具有与上文中所限定的“和/或”相同的含义，并且除非在前面有排他性术语(例如“任一”、“之一”、“仅之一”或“恰好之一”)，否则不应被解释为指示排他性替代选择(即“一个或另一个但并非二者”)。“基本上由......组成”当在权利要求书中使用时应具有其在专利法领域中所使用的普通含义。
如本文中在说明书中和权利要求书中使用的，在提及一个或更多个要素的列表时，词组“至少一个”应被理解为意指选自要素列表中任意一个或更多个要素的至少一个要素，但并非必须包含要素列表中具体列出的每个和每一个要素中的至少一个，并且不排除要素列表中要素的任意组合。该限定还允许除词组“至少一个”所指代的在要素列表中具体标识的要素之外还可任选地存在其他要素，无论与具体标识的那些要素相关还是不相关。因此，作为一个非限制性实例，“A和B中的至少一个”(或等同地，“A或B中的至少一个”，或等同地，“A和/或B中的至少一个”)在一个实施方案中可指至少一个A，任选地包含多于一个A，同时B不存在 (并且任选地包含除B之外的要素)；在另一个实施方案中，可指至少一个B，任选地包含多于一个B，同时A不存在(并且任选地包含除A之外的要素)；在又一个实施方案中，可指至少一个A，任选地包含多于一个A，以及至少一个B，任选地包含多于一个B(并且任选地包含其他要素)；等。
还应理解，除非明显指出相反，否则在本文中要求保护的任何方法中，包含多于一个步骤或动作，该方法的步骤或动作的顺序不必限于列举该方法的步骤或动作的顺序。
在权利要求书中以及以上说明书中，所有连接词(transitional phrase) 例如“包含”、“包括”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”等都应理解为开放式的，即理解为意指包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节所述，仅连接词“由......组成”和“基本上由......组成”应分别是封闭式或半封闭式的连接词。
Claims (60)
1.滤器探头，其包含：
含有多条纵向排列的中空纤维的纤维束，
其中在沿着所述纤维束的长度的一个或更多个点处，所述纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍。
2.滤器探头，其包含：
含有多条纵向排列的中空纤维的纤维束，
其中在沿着所述纤维束的长度的一个或更多个点处，所述纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述纤维束的所述中空纤维的平均外径。
3.权利要求2所述的滤器探头，其中在沿着所述纤维束的长度的一个或更多个点处，所述纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述纤维束的所述中空纤维的平均外径的两倍。
4.权利要求2至3中任一项所述的滤器探头，其中所述纤维束的所述中空纤维的平均外径为约0.5mm至约5mm。
5.权利要求1至4中任一项所述的滤器探头，其中所述纤维束的所述中空纤维的平均内径为约0.1mm至约5mm。
6.权利要求1至5中任一项所述的滤器探头，其中所述纤维束的所述中空纤维以阵列布置。
7.权利要求6所述的滤器探头，其中所述阵列是六边形、线性、环形或正方形阵列。
8.权利要求1至7中任一项所述的滤器探头，其中所述纤维束包含至少约10条纵向排列的中空纤维，至少约50条纵向排列的中空纤维，至少约100条纵向排列的中空纤维，至少约500条纵向排列的中空纤维，至少约1000条纵向排列的中空纤维，至少约2000条纵向排列的中空纤维，或至少约2500条纵向排列的中空纤维。
9.权利要求1至8中任一项所述的滤器探头，其中该滤器束包含结构化区段，在所述结构化区段上，所述纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述纤维束的所述中空纤维的平均外径。
10.权利要求1至9中任一项所述的滤器探头，其中该滤器束包含结构化区段，在所述结构化区段上，所述纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍。
11.权利要求9至10中任一项所述的滤器探头，其中所述结构化区段的长度为至少约50mm，至少约100mm，至少约200mm或至少约500mm。
12.权利要求9至11中任一项所述的滤器探头，其中所述结构化区段内的所述中空纤维的表面积为至少约20cm2，至少约50cm2，至少约100cm2，至少约500cm2，至少约1000cm2，至少约5000cm2，至少约10,000cm2，至少约20,000cm2或至少约50,000cm2。
13.权利要求1至12中任一项所述的滤器探头，其中所述纤维束内的至少一条中空纤维包含多个孔，所述孔具有通过测孔术测量的约0.025μm至约2.0μm的平均孔径。
14.权利要求1至13中任一项所述的滤器探头，其中所述纤维束内的每条中空纤维包含多个孔，所述孔具有通过测孔术测量的约0.025μm至约2.0μm的平均孔径。
15.权利要求1至14中任一项所述的滤器探头，其中所述纤维束内的至少一条中空纤维包含多个分子量截留孔径为约1kDa至约250kDa的孔。
16.权利要求1至15中任一项所述的滤器探头，其中所述纤维束内的每条中空纤维包含多个分子量截留孔径为约1kDa至约250kDa的孔。
17.权利要求1至16中任一项所述的滤器探头，其中所述纤维束内的至少一条中空纤维包含多个分子量截留孔径为约1kDa至约100,000kDa的孔。
18.权利要求1至17中任一项所述的滤器探头，其中所述纤维束内的每条中空纤维包含多个分子量截留孔径为约1kDa至约100,000kDa的孔。
19.权利要求1至18中任一项所述的滤器探头，其中所述纤维束内的一条或更多条中空纤维包含聚合物、陶瓷和/或金属。
20.权利要求1至19中任一项所述的滤器探头，其中所述滤器探头的直径为约50mm或更小，约25mm或更小，约15mm或更小，或约10mm或更小。
21.权利要求1至20中任一项所述的滤器探头，其中所述滤器探头的直径为约25mm或更小，并且包含2500条或更少的纤维。
22.权利要求1至21中任一项所述的滤器探头，其中所述滤器探头还包含轴和一个或更多个间隔元件，其中所述一个或更多个间隔元件包含用于所述纤维束的所述中空纤维的隔离孔。
23.权利要求1至22中任一项所述的滤器探头，其中所述滤器探头配置成承受约-5巴至约5巴的压差。
24.权利要求1至23中任一项所述的滤器探头，其中所述滤器探头配置成承受约50kGy或更小的伽马辐射。
25.滤器探头，其包含：
含有多条中空纤维的纤维束，
其中在沿着所述纤维束的长度的一个或更多个点处，所述纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍。
26.滤器探头，其包含：
含有多条中空纤维的纤维束，
其中在沿着纤维束的长度的一个或更多个点处，所述纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述纤维束的所述中空纤维的平均外径。
27.权利要求25至26中任一项所述的滤器探头，其中所述多条中空纤维沿着所述滤器探头的结构化区段具有可变排列。
28.滤器探头，其包含：
至少含有第一区和第二区的结构化区段，其中每个区包含中空纤维束或中空纤维束长度上的一部分，
其中在所述结构化区段的所述第一区中，所述中空纤维束的至少第一中空纤维不与位于所述结构化区段的所述第一区或所述第二区中的所述中空纤维束的第二中空纤维纵向排列。
29.权利要求28所述的滤器探头，其中在所述结构化区段的所述第一区和/或所述第二区中的一个或更多个点处，所述中空纤维束的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍。
30.权利要求28至29中任一项所述的滤器探头，其中在所述结构化区段的所述第一区和/或所述第二区中的一个或更多个点处，所述纤维束的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述纤维束的所述中空纤维的平均外径。
31.滤器探头，其包含：
含有多条中空纤维的纤维束；以及
次级滤器，
其中所述纤维束内的至少一条中空纤维流体连接至所述次级滤器。
32.权利要求31所述的滤器探头，其中所述纤维束的每条中空纤维流体连接至所述次级滤器。
33.权利要求31至32中任一项所述的滤器探头，其中所述纤维束的每条中空纤维流体连接至不同的次级滤器。
34.滤器探头，其包含：
含有多条中空纤维的纤维束，
其中所述滤器探头配置成以至少约10RPM的速度旋转。
35.系统，其包含：
含有反应室的生物反应器；以及
含有纤维束的滤器探头，所述纤维束包含多条纵向排列的中空纤维，其中在沿着所述纤维束的长度的一个或更多个点处，所述纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述纤维束的所述中空纤维的平均外径。
36.系统，其包含：
含有反应室的生物反应器；以及
含有纤维束的滤器探头，所述纤维束包含多条纵向排列的中空纤维，其中在沿着所述纤维束的长度的一个或更多个点处，所述纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍。
37.权利要求35至36中任一项所述的系统，其中所述反应室包含悬液，所述悬液包含至少一种细胞培养基和配置成表达至少一种生物学地产生之产物的第一类型生物细胞。
38.权利要求35至37中任一项所述的系统，其中所述生物反应器是灌注生物反应器。
39.权利要求38所述的系统，其中所述滤器探头至少部分地浸没在所述悬液中。
40.权利要求35至39中任一项所述的系统，其中所述滤器探头配置成产生其中所述第一类型生物细胞与所述悬液相比贫乏的至少一个滤液流。
41.权利要求40所述的系统，其中所述至少一个滤液流包含至少一种生物学地产生之产物。
42.权利要求45至47中任一项所述的系统，其中所述生物反应器是恒化器。
43.权利要求35至42中任一项所述的系统，其中所述反应室的容积为约0.5L至约200L。
44.权利要求35至43中任一项所述的系统，其中所述第一类型生物细胞包含细菌细胞、酵母细胞、丝状真菌细胞、微藻细胞、硅藻细胞或哺乳动物细胞。
45.权利要求44所述的系统，其中所述酵母细胞是巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)细胞。
46.权利要求35至45中任一项所述的系统，其中所述至少一种生物学地产生之产物包含细胞因子、抗体、抗体片段、纳米抗体、激素、酶、生长因子、血液因子、重组免疫原和/或融合蛋白。
47.权利要求35至46中任一项所述的系统，其中所述至少一种生物学地产生之产物包含人生长激素(hGH)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)和/或干扰素。
48.权利要求35至47中任一项所述的系统，其中所述滤器探头的长度是所述生物反应器之高度的至少约60％，至少约70％，至少约80％或至少约90％。
49.产生至少一种生物学地产生之产物的方法，其包括：
以第一流量将包含至少一种细胞培养基的至少一个进料流供应至生物反应器；
在所述生物反应器内产生悬液，所述悬液包含所述至少一种细胞培养基和表达所述至少一种生物学地产生之产物的至少第一类型生物细胞；以及
使所述悬液的至少一部分以第二流量流过滤器探头以产生至少一个滤液流，其中所述滤器探头包含纤维束，所述纤维束包含多条纵向排列的中空纤维，其中所述第二流量为每天至少约0.5个反应器容积。
50.权利要求49所述的方法，其还包括在将包含所述至少一种细胞培养基的所述至少一个进料流供应至所述生物反应器之前：
将生长细胞培养基供应至所述生物反应器；
在所述生长细胞培养基中孵育所述第一类型生物细胞至少约1天的时间；以及
从所述生物反应器至少部分地移出所述生长细胞培养基。
51.权利要求49至50中任一项所述的方法，其中所述生物反应器是灌注生物反应器或恒化器。
52.权利要求49至51中任一项所述的方法，其中所述至少一个滤液流中所述第一类型生物细胞贫乏。
53.权利要求49至52中任一项所述的方法，其中所述至少一个滤液流包含所述至少一种生物学地产生之产物。
54.权利要求49至53中任一项所述的方法，其中在至少约1天的时间中，以所述第一流量将所述至少一个进料流基本上连续地供应至所述生物反应器。
55.权利要求49至54中任一项所述的方法，其中在至少约1天的时间中，以所述第二流量从所述生物反应器基本上连续地移出所述至少一个滤液流。
56.权利要求49至55中任一项所述的方法，其中所述第一流量和所述第二流量基本上相同。
57.从生物反应器收获至少一种生物学地产生之产物的方法，其包括：
在所述生物反应器内产生悬液；以及
使包含在所述生物反应器内并且包含至少一种细胞培养基和表达所述至少一种生物学地产生之产物的至少第一类型生物细胞的悬液的至少一部分以每天至少约0.5个反应器容积的流量流过中空纤维滤器探头，以产生其中所述第一类型生物细胞贫乏的至少一个滤液流，
其中所述滤器探头的直径为约25mm或更小。
58.包括以下的方法：
使包含至少一种生物学地产生之产物和生物细胞的细胞悬液流流过中空纤维的第一区，以在所述中空纤维的腔中产生第一滤液流，所述第一滤液流包含所述至少一种生物学地产生之产物并且与所述细胞悬液流相比生物细胞贫乏；
引导所述第一滤液流通过所述中空纤维的所述腔从所述第一区流至第二区；以及
引导所述第一滤液流通过所述中空纤维的所述第二区从所述腔流至滤器壳体的内部区以产生第二滤液流。
59.套件，其包含：
含有纤维束的滤器探头，所述纤维束包含多条纵向排列的中空纤维，其中在沿着所述纤维束的长度的一个或更多个点处，所述纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述纤维束的所述中空纤维的平均外径；以及
储存容器。
60.套件，其包含：
含有纤维束的滤器探头，所述纤维束包含多条纵向排列的中空纤维，其中在沿着所述纤维束的长度的一个或更多个点处，所述纤维束内的任意两条中空纤维之间的中心间距离大于或等于所述两条中空纤维的最小直径的1.1倍；以及
储存容器。
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