БИОРЕАКТОР ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ КЛЕТОК НА МАГНИТНЫХ НОСИТЕЛЯХ Российский патент 1995 года по МПК C12M3/00 

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.

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.

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.