Способ аэрации культуральной жидкости в процессе глубинного культивирования клеток животных или микроорганизмов

 

Изобретение относится к способам глубинного культивирования клеток животных и микроорганизмов и может быть использовано в микробиологической и медицинской отраслях промышленности . Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта, При реализации способа используют газопроницаемую трубку, через которую подают смесь газов кислорода, углекислого газа и азота, изменяя при этом их парциальное давление и их соотношение в основном за счет изменения параметров кислорода и углекислого газа, так как азот используется как носитель и разбавитель газовой смеси. Изменение парциального давления каждого газа в смеси, продаваемой во внутреннюю полость трубки, позволяет изменять направление градиента парциального давления каждого газа и соответственно направление диффузии этого газа (из трубки в жидкость или из жидкости в трубку), а также скорость этой диффузии. Таким образом, использование способа позволяет поддерживать содержание растворенных газов в культуральной среде на оптимальном уровне для данного вида культуры , оперативно изменять содержание растворенных газов в культуральной среде, тем самым повышать скорость роста клеток и увеличивать выход целевого продукта. Кроме того, применение способа позволяет.повысить производительность работы оборудования и снизить энергозатраты. I табл. с в (Л со а Oi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1346 67) А1 (ц 4 С 12 ". 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4013305/30-15 (22) 12.12.85 (46) 23,10.87, Бюл. N 39 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и технологический институт биологической промьппленности и Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" (72) F.. А, Рубан, В, П ° Соколов, Н. Ф. Лешонок, В, С, Иванов, Е. В. Богина и А. Б. Абрамов (53) 663.14.032(088 ° 8) (56) Перт Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. M.:

MHð 1978, с ° 117-12,2, Авторское свидетельство СССР

У 786326, кл, С 12 M 1/04, 1979. (54) СПОСОБ АЭРАЦИИ КУЛЬТУРАЛЬНОИ

ЖИДКОСТИ В ПРОЦЕССЕ ГЛУБИННОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ КЛЕТОК ЖИВОТНЫХ ИЛИ МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к способам глубинного культивирования клеток животных и микроорганизмов и может быть использовано в микробиологической И медицинской отраслях промьппленности, Цель изобретения — увеличение выхода целевого продукта.

При реализации способа используют газопроницаемую трубку, через которую подают смесь газов кислорода, углекислого газа и азота, изменяя при этом их парциальное давление и их соотношение в основном за счет изменения параметров кислорода и углекислого газа, так как азот используется как носитель и разбавитель газовой смеси ° Изменение парциального давления каждого газа в смеси, подаваемой во внутреннюю полость трубки, позволяет изменять направление градиента парциального давления каждого газа и соответственно направление диффузии этого газа (из трубки в жидкость или из жидкости в трубку), а также скорость этой диффузии. Таким образом, использование способа позволяет поддержинать содержание растворенных газов в культуральной среде на оптимальном уронне для данного вида культуры, оперативно изменять содержание растворенных газон в культуральной среде, тем самым повышать скорость роста клеток и увеличивать выход целевого продукта. Кроме того, применение способа позволяет повысить производительность работы оборудования и снизить энергоэатраты, 1 табл.

1 3 ?(>67 1

Изобретение относится к способам глубинного культи«ирования клеток животных или микроорганизмов и может быть использовано в микробиологической и медиц?(нскс 11 отраслях промьпплен- ности °

Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта.

Выращивание клеток производят на микроносителях в ниде шариков из неорганического материала °

Выращивание пасе«ного материала производят в лабораторных условиях в стеклянных плоских емкостях объемом 1, 5-2 л, заполненных стерильной питательной средой, в которую вводят микроносители и небольшое количество клеток, Емкости плавно вращают, обеспечивая перемешивание жидкости °

При образовании lla микроносителях по несколько устойчивых колоний клеток содержимое этих емкостей переводят в ферментатор, предварительно простерилизованиый и заполненный стерильной питательной средой °

В ферментере размещают силиконовую трубку, обладающую высокими газопроницаемыми свойствами для кислорода и углекис (ого газа и непроницаемой для жесткой среды в виде бескаркасной спирали, „11ля обеспечения возможности по«ып>синя давления газов в трубке материал трубки армируют, например, термостойкой Полимерной 35 нитью, Ферментатор оборудован лопастной мешалкой, при оборотах которой обеспечивается устойчивое смывание трубок и лопастей мешалки культуральной жидкостью и ??сключается седимен- 40 тация микроносите>1е11 на стенках силиконовой трубки и лопастях меп1алки, а также исключается срывание потоком среды колоний клеток с микроносителей, 45

Контроль роста клеток на микроносителях осуществляют с помощью микроскопа, Подачу газов в трубку Осуществляют от баллонов со сж;и?>ми газами — азотом, кислородом и уг:?екислым газом, Каждый газ через регулятор давления и регулятор раск(>да подает в смеситель, с выхода кот(>ро(о смесь гaзон подают В тр "бк1 p 11 1 ;> . ;.,Синчю В ку:1ьт ч ральную жидко(. г». 1»>ход >той трубки сообп?ают с а г.«сферой, Поддерж ?l(??E «ã ((>ходимого количества газов «к у;11 l ур,(л? иой жидкости ос уп(е ствляют путем изменения пар11И= (?льиого давления каждого газа в их смеси.

Изменение парииального давления ка дого газа и соответственно изменение направления и скорости диффузии этого газа осуществляют с помощью регуляторов расхода и регуляторов давления газа, Контроль содержания растворенного кислорода и углекислого газа в культуральной среде осуществляют, например, с помощью ион«о-селективных датчиков.

При избыточном содержании растворенного углекислого газа и недостаточном содержании растворенного кислорода в культуральной среде уменьшают порциальное давление углекислого гasa и увеличивают парциальное давле?1??е кислорода в газовой смеси, подаваемой во внутреннюю полость трубки и углекислый газ в этом случае диффундирует иэ жидкости в трубку, а кислород из трубки в жидкость, содержание углекислого rasa в жидкости умень1пается, а кислорода растет °

При достижении содержания растворенных газов в культуральной жидкости оптимального значения для данного вида культуры, парциальное дав;?e?«?e каждого газа, подаваемого во внутре11н?зю полость трубки, устанавли«ают ра«1И>м парпиальному давлению этого rasa в культуральной среде и процесс д?1(1фуэи?1 прекращается, При избыточном содержании растворенного кислорода и недостаточном содержании растворенного углекислого газа в культуральной среде уменьшают иарциальное давление кислорода и увеличивают парциальное давление углекислого газа в газовой смеси, подаваемой во внутреннюю полость трубки, и кислород в этом случае диффундирует иэ жидкости в трубку, а углеки((lы?! Газ — из трубки в жидкОсть, со,?ержаиие кислорода в жидкости уменьшается, а углекислого газа растes, При достижении содержания растворенных газов B культуральной жидко сти Ои гимйльно Г О значения устанав л?(в(?>(>т парциальное давление каждого газа, ?1одаваемого во внутреннюю по:?ость трубки, равным парциальному

;?явлению этого газа в культуральной

67i

1346 среде и процесс диффузии прекращается, В культуральной среде избыточное содержание как кислорода, так и углекислого газа, в этом случае парци5 альное давление этих газов в газовой смеси, подаваемой во внутреннюю полость трубки, уменьшают и газы диффундируют из жидкости в трубку, а в случае, когда содержание кислорода и углекислого газа в культуральной жидкости недостаточно, то парциальное давление этих газов в газовой смеси, подаваемой во внутреннюю полость трубки, увеличивают и газы диффундируют из трубки в жидкость, При достижении содержания растворенных газов в культуральной жидкости оптимального значения устанавлина- gp ют парциальное давление каждого газа, подаваемого во внутреннюю полость трубки, равным парциальному давлению этого газа в культуральной среде и процесс диффузии прекращает- 25 ся в

Азот, применяемый в составе газовой смеси, подаваемой во внутреннюю полость трубки, является инертным газом — носителем и одновременно 30 разбавителем газовой смеси, с помощью которого при избытке растворенных газов в культуральной среде трубку продувают азотом и газы диффундируют иэ жидкости в трубку, далее выводятся из трубки азотом, а изменение

35 соотношения расхода азота кислорода и углекислого газа обеспечивается возможностью изменения парциального давления этих газов, подаваемых во

40 внутреннюю полость трубки, 8 таблице приведены сравнительные опытные данные по предлагаемому способу и известному, при котором через воздухо45 проницаемую трубку в культуральную среду подают воздух, Опыты показывают, что колебания содержания растворенного кислорода и углекислого газа при аэрации по известному способу составляют более

357., а точность поддержания содержания растворенных газов по предлагаемому способу 57.

Таким образом, изменение парциального давления каждого газа в смеси, подаваемой во внутреннюю полость трубки, позволяет изменять направление градиента парциального давления каждого газа и соответственно направление диффузии этого газа — из трубки в жидкость или из жидкости в трубку, а также изменять скорость этой диффузии, что позволяет поддерживать содержание растворенных газов в культуральной среде на оптимальном уровне, оперативнее изменять содержание растворе нных газов в жидкости в заВНсНМосТН от условий ведения процесса культивирования, повысить скорость ро=та клеток и увеличить выход целевого продукта.

Кроме того, увеличение скорости роста клеток повышает производительность работы оборудования и позволяет снизить непроизводительные энергозатра1ы, Формула и з о б р е т е н и я

Способ аэрации культуральной жидкости в процессе глубинного культивирования клеток животных или микроорганизмов, включающий подачу и вывод смеси аэрирующих газов через трубку с газопроницаемой стенкой, погруженную в культуральную жидкость, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, поддерживают необходимое количество газов в культуральной жидкости путем изменения парциального давления каждого газа в их смеси.

1346671

Величина параметров по способу

Параметры

Пр едла гаемый

Известный

Предельно достижимое парциапьное давление растворенного 0, MIIa

2,0

17,0

Предельно достижимое парциапьное давление растворенного С0, кПа

2,5

13,0

Время достижения предельного значения растворенного 0, ч

1,2

8,0

Время достижения предельного значения растворимого СО ° ч

6,0

0,75

Количество микроносителей, полностью заполненных монослоем клеток в процессе культивиров ания, 7

96

Составитель Л, Смирнова

Редактор Г. Волкова Техред H.Попович Корректор И. Эрдейи

Заказ 5096/26 Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул ° Проектная, 4