Биореактор для культивирования клеток на магнитных носителях

 

Использование: относится к аппаратуре для культивирования клеток животных и человека и может найти применение в биологии, медицине, живодноводстве. Сущность изобретения: биореактор снабжен устройством для культивирования клеток с пробирками, заполненными магнитной крошкой, на поверхностях которых и осаждаются магнитные носители с клетками и в процессе культивирования клетки остаются неподвижными. Для отрыва клеток от наружных поверхностей пробирок увеличивают скорость вращения привода и отрыв происходит в основном за счет горизонтального потока, создаваемого верхней крыльчаткой с прямыми лопастями перемешивающего устройства. 1 ил.

Изобретение относится к аппаратуре для культивирования клеток животных и человека и может быть использовано в биологии, медицине, животноводстве.

Известно устройство (проспект "Gelli Gen" фирмы New Brunswick Scientific Co IWC), содержащее корпус с крышкой, датчики жизнеобеспечения, конденсатор, пробоотборное устройство, систему газообмена, блок управления с магнитным приводом и мешалку, у которой верхняя и нижняя крыльчатка имеют плоские лопасти.

Такой вид мешалки не обеспечивает вертикального перемешивания питательной среды. В процессе перемешивания клетки травмируются, ударяясь друг о друга и о выступающие части перемешивающего устройства.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является биореактор (проспект Gelli Gen фирмы New Brunswick Scientific Co IWC, отличающийся от описанного тем, что перемешивающее устройство снабжено верхней и нижней крыльчатками, имеющими винтовые лопасти. Такое перемешивающее устройство обеспечивает перемешивание среды в вертикальных плоскостях, но не снижает уровня травматизма клеток.

Целью изобретения является снижение уpовня травматизма клеток в процессе их выращивания.

Цель достигается тем, что в известный биореактор, содержащий корпус с крышкой, на которой установлены датчики жизнеобеспечения, пробоотборное устройство, конденсатор и смонтировано перемешивающее устройство с верхней и нижней крыльчатками, систему газообмена, термоста- тирующее устройство и блок управления с магнитным приводом, согласно предложенному техническому решению снабжен устройством для культивирования клеток на магнитных носителях, неподвижно закрепленном внутри корпуса и содержащем обойму с отверстиями, в которых жестко установлены герметично запаянные пробирки, наполненные магнитной крошкой, а у перемешивающего устройства нижняя крыльчатка имеет винтовые, а верхняя прямые лопасти.

Предложенное в техническом решении устройство для выращивания клеток на магнитных носителях позволяет практически ликвидировать травматизм клеток, так как, попадая в питательную среду, клетки на магнитных носителях начинают притягиваться к пробиркам, которые заполнены магнитной крошкой, и оседают на них. Во время всего процесса выращивания клетки закреплены на пробирках и при этом хорошо снабжаются питательными веществами из среды, которая интенсивно перемешивается во всем рабочем объеме биореактора как в вертикальных, так и в горизонтальных плоскостях. Такое перемешивание возможно благодаря наличию у перемешивающего устройства крыльчатки с винтовыми лопастями. Крыльчатка с прямыми лопастями способствует перемешиванию питательной среды в горизонтальных плоскостях, но основное ее назначение создание мощного горизонтального потока для отрыва клеток с носителями от поверхности пробирок после завершения процесса культивирования.

На чертеже показана конструкция биореактора для культивирования клеток на магнитных носителях.

Биореактор состоит из следующих основных частей: электронного блока управления 1, культиватора 2, состоящего из стеклянного корпуса 3 с крышкой 4, и устройства для культивирования клеток на магнитных носителях 5, установленного внутри корпуса 3.

Электронный блок управления 1 содержит вращающийся магнитный привод 6, стойку с термостатирующим устройством (нагревателем) 7, устройство газообмена 8, в состав которого входят электропневмообразователь 9 и регулируемый пневмодроссель 10. От источника сжатого газа 11 в стеклянный корпус 3 газ попадает через устройство газообмена 8, штуцер 12, установленный на крышке 4, и барботер 13.

На крышке 4 установлены: конденсатор 14, датчики жизнеобеспечения (РН, РО₂ ^оС) 15, пробоотборное устройство 16, перемешивающее устройство 17, закрепленное на сферическом подшипнике 18, штуцеры 19 для подачи и отсоса питательной среды.

Перемешивающее устройство 17 содержит вал 20, на котором установлены нижняя крыльчатка 21 с винтовыми лопастями и верхняя крыльчатка 22 с прямыми лопастями, полумуфту 23 с вклеенными магнитами 24.

Устройство для культивирования клеток на магнитных носителях 5 состоит из обоймы 25, жестко установленной на барботере 12, и пробирок 26, заполненных магнитной крошкой и герметично запаянных.

Устройство работает следующим образом.

Стеклянный корпус 3 через штуцеры 19 заполняют питательной средой. Включают электронный блок управления 1. Вращение магнитного привода 6 передается перемешивающему устройству 17 через полумуфту 23 с магнитами 24. Включается термостатирующее устройство 7. В корпусе 3 устанавливается температура питательной среды +37^оС. Начинает работать устройство газообмена 8, при помощи которого газ от источника сжатого газа 11 через установленный на крышке 4 и штуцер 12 попадается в барботер 13 и через отверстия в горизонтальной нижней трубке в питательную среду. Аэрация питательной среды газом происходит периодически благодаря наличию в устройстве газообмена электропневмо- преобразователя 9, причем давление газа в трубках барботера 13 не падает до нуля из-за регулируемого пневмодросселя 10, через который преобразователь 9 соединяется с атмосферой. При такой подаче газа значительно снижается степень пенообразования.

Введение суспензии клеток на магнитных носителях в корпус 3 происходит через штуцер 19. Попадая в питательную среду, клетки вместе с ней активно перемещаются не только в горизонтальных но и в вертикальных плоскостях благодаря винтовой крыльчатке 21 перемешивающего устройства 17. В течение нескольких минут клетки с носителями за счет магнитного притяжения оседают на пробирках 26 устройства 5 для культивирования клеток на магнитных носителях.

Так как скорость вращения перемешивающего устройства 17 в процессе культивирования 40-60 об/мин, горизонтальная составляющая потока, создаваемая вращением крыльчатки 22 с плоскими лопастями, недостаточна для отрыва клеток от стенок пробирок 26.

Таким образом, в процессе выращивания клетки остаются неподвижными, закрепленными на пробирках, что исключает травматизм клеток от соударений между собой и о вращающиеся части перемешивающего устройства 17.

Продукты испарения из культиватора 2 попадают в конденсатор 14, где, охлаждаясь, конденсируются и возвращаются в стеклянный корпус 3. Этот процесс уменьшает потери жидкости при испарении среды. По окончании процесса выращивания блок управления 1 устанавливается в режим, при котором перемешивающее устройство 17 развивает скорость вращения порядка 140-160 об/мин. При этом горизонтальная составляющая потока, создаваемая крыльчаткой 22, достаточна для отрыва клеток на магнитных носителях от поверхности пробирок 26. Через штуцер 19 полученную смесь откачивают из культиватора 2.

Формула изобретения

БИОРЕАКТОР ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ КЛЕТОК НА МАГНИТНЫХ НОСИТЕЛЯХ, содержащий корпус с крышкой, установленные в ней датчики жизнеобеспечения, пробоотборное устройство, конденсатор, перемешивающее устройство с верхней и нижней крыльчатками, систему газообмена, термостатирующее устройство и блок управления с магнитным приводом, отличающийся тем, что биореактор снабжен обоймой с отверстиями, в которых жестко установлены герметично запаянные пробирки, заполненные магнитной крошкой и служащие для осаждения носителя с клетками, при этом верхняя крыльчатка перемешиваемого устройства выполнена с прямыми, а нижняя с винтовыми лопастями.

РИСУНКИ

Рисунок 1