Установка для культивирования клеток или микроорганизмов

 

Использование: техническая микробиология и биотехнология, культивирование в установках клеток или микроорганизмов. Сущность изобретения: установка содержит камеру, представляющую собой эластичную емкость, размещенную на жестком каркасе и разделенную на питательный, ростовой и накопительный отсеки. В ростовом отсеке расположен материал для иммобилизации клеток, накопительный отсек выполнен с возможностью независимого газообмена, а жесткий каркас имеет два излома, размещенные между отсеками, и установлен с возможностью изменения угла наклона к горизонту от 0° до 45°. Части каркаса под накопительным и ростовым отсеками снабжены вибраторами. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к медицинской, микробиологической и сельскохозяйственной промышленности, а именно к установкам для промышленного культивирования поверхностным или полупогруженным способами клеток мицеальных грибов, плодовых тел базидиальных грибов, каллусных культур растений, иммобилизованных клеток микроорганизмов и животных клеток на микроносителях, например, для получения моноклональных антител, выращивания плодовых тел грибов рода полипорус, или культуры клеток женьшеня.

Известны различные установки, применяемые для выращивания аэробных аскомицетов, базидиальных грибов, каллусных культур растительных тканей и животных клеток [1], "фабрики клеток" в виде жестких камер различной конструкции [2].

Существенным недостатком этих установок является то, что они эффективны только для суспензионного выращивания микроорганизмов.

Наиболее близкой, принятой за прототип, является установка [3], содержащая соединенные между собой в нижней части трубопроводами две камеры и устройство для подачи в них стерильного воздуха.

Недостатком известной установки является необходимость в перемещении камер для аэрации микроорганизмов, которая жестко опосредуется перемещением столба жидкости и, как следствие, установка эффективна только для суспензионного выращивания живых организмов и камеры не могут быть выполнены из гибких эластичных материалов, так как при оттоке культурной жидкости происходит вакуумирование камеры. Кроме того, удаление урожая культур одного цикла из камеры происходит с нарушением ее стерильности, что ведет к снижению производительности установки, так как после каждого цикла требуется стерилизация камеры.

Целью изобретения является повышение производительности установки при сохранении стерильности в камере при сборе и удалении урожая.

Цель достигается тем, что в известной установке для культивирования живых организмов, содержащей камеру с устройствами для аэрации, стерилизации, слива и долива, а также механизм перемещения камеры последняя выполнена в виде зафиксированной на жестком каркасе эластичной емкости, разделенной внешними зажимами на питательной, ростовой и накопительный отсеки, причем на нижней поверхности ростовой камеры расположен материал для иммобилизации клеток, накопительный отсек выполнен с возможностью независимого газообмена, а жесткий каркас выполнен с двумя изломами, находящимися между отсеками и установлен с возможностью изменения угла α наклона к горизонту от 0^о до 45^о механизмом перемещения. Кроме того, каркасы накопительного и ростового отсеков снабжены вибраторами.

По сравнению с прототипом заявляемое техническое решение содержит новые существенные признаки. Следовательно, оно соответствует критерию изобретения "новизна".

В известных науке и технике технических решениях не обнаружено совокупности существенных признаков, проявляющих аналогичные свойства и позволяющих получить положительный эффект, нашедший свое отражение в поставленной цели. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

Положительный эффект при использовании заявляемого технического решения проявляется при наличии совокупности всех признаков (как новых, так и известных). Заявленная совокупность признаков позволяет обеспечить поставленную в заявке цель, а именно повысить производительность установки при сохранении стерильности камеры. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "положительный эффект".

На чертеже представлен общий вид установки.

Установка содержит эластичную емкость 1, разделенную ростовой 2, питательный 3 и накопительный для урожая 4 отсеки с помощью внешних зажимов 5, внутри ростовой камеры, в нижней ее части размещен материал для иммобилизации клеток 6. Материалом для иммобилизации могут быть стеклянные бусы, комки полиуретана и др. Кроме того, можно использовать тканевую подложку. Емкость 1 зафиксирована на жестком каркасе 7, с изломами в точках зажима емкости, а также на жестком каркасе ростового отсека 2 имеется шарнир 8, вокруг которого может перемещаться и изменять угол α наклона от 0^о до 45^о каркас 7 при помощи механизма перемещения 9. Ростовой отсек 2 снабжен устройствами (штуцерами) для аэрации и стерилизации 10 и 11 отсека, кроме того, имеется штуцер для ввода инокулюма. Питательный отсек снабжен устройством (штуцером) для долива 13 питательного раствора, а накопительный отсек имеет устройство для слива, сбора урожая 14. На каркасе 7 накопительного и ростового отсеков размещены вибраторы 15, а накопительный отсек имеет два штуцера 16 и 17 для возможности его химической стерилизации в осушенном виде.

Установка работает следующим образом. В предварительно простерилизованную емкость 1 вводится стерильная питательная среда из отсека 3 и инокулят через штуцер 12, посев инокулята производится один раз. В процессе выращивания культуры каркас 7, на котором зафиксирована емкость 1, периодически меняют величину и знак угла α наклона от 0^о до 45^о с заданной скоростью и амплитудой при помощи механизма перемещения 9, вращаясь вокруг шарнира 8. Наклон каркаса позволяет регулировать скорость и толщину слоя стекающего питательного раствора, при угле более 45^о происходит срыв ламинарного потока и возможно перемещение материала для иммобилизации, что является нежелательным для проведения процесса выращивания культур.

При этом происходит перетекание питательной среды из отсека 3 в ростовой отсек 2, причем скорость поступления питательного раствора регулируется зажимом 5. Аэрация биомассы осуществляется стерильным воздухом через штуцера 10 и 11, либо в непрерывном режиме, либо периодически заменяя воздух внутри ростового отсека на свежий.

После окончания процесса культивирования отпускают зажим 5 между ростовым 2 и накопительным отсеками 4 так, чтобы вся биомасса из 2 отсека переместилась в 4, затем зажимом 5 опять пережимают емкость и после этого через штуцер 14 сбрасывают биомассу, используя вибратор 15. При этом стерильность ростового отсека 2 не нарушается. Затем отсеки вновь перекрывают, причем накопительный отсек, имеющий автономный газообмен (штуцера 16, 17) в осушенном виде подвергается химической стерилизации.

Процесс культивирования может быть продолжен по аналогичному циклу, с добавлением по мере необходимости питательной среды, но без внесения инокулята.

Техническим преимуществом заявляемого технического решения по сравнению с прототипом является то, что выполнение емкости из эластичных материалов, способных сохранять стерильность в течение всего периода выращивания, позволяет заменить дорогостоящий металл корпуса и совместить различные технологические операции внутри одной установки. Кроме того, выполнение каркаса в виде подвижной конструкции, позволяет регулировать поступление питательного раствора из одного отсека в другой через ростовой без применения специальных насосов. Наличие питательного и накопительного отсеков позволяет периодически осушать ростовой отсек 2 при сохранении фиксированного угла наклона, что улучшает аэрацию клеток.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ КЛЕТОК ИЛИ МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащая камеру с устройствами для аэрации, стерилизации, слива и долива среды и механизм перемещения камеры, отличающаяся тем, что камера представляет собой зафиксированную на жестком каркасе эластичную емкость, разделенную внешними зажимами на сообщающиеся питательный, ростовой и накопительный отсеки, при этом на нижней внутренней поверхности ростового отсека расположен материал для иммобилизации клеток, накопительный отсек выполнен с возможностью независимого газообмена, а жесткий каркас выполнен с двумя изломами, размещенными между отсеками, установлен с возможностью изменения угла наклона к горизонту от 0 до 45^o и снабжен механизмом его перемещения.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что части каркаса под накопительным и ростовым отсеками снабжены вибраторами.

РИСУНКИ

Рисунок 1