Способ аэрации культуральной жидкости в процессе глубинного культивирования клеток животных или микроорганизмов Советский патент 1987 года по МПК C12M1/04 

Изобретение относится к способам глубинного культит иропания к геток животных или мякрооргаииямов и может быть использовано в микробиологической и медицинско) отраслях npOMt ii4neHности,

Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта. Выращивание клеток производят на микроносителях в виде шариков из неорганического материала,

Выращивание посепного 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, Ei iKocTH плавно вращают, обеспечивая перемешивание жидкости.

При образовании на микроносителях по несколько устойчивых колоний клеток содержимое этих емкостей переводят в ферментатор, предварительно простерилизовант1ый и заполненный стерильной питательной средой,

В ферментере размещают силиконовую трубку, обладающую высокими газопроницае П11ми свойствами для кислорода и углекислого г-аза и непроницаемой для жестко11 среды в виде бескаркасной спирали, Лля обеспечения возможности порыи1сния давления газов в трубке материал трубки армируют, например, термостойкоГ Полимерной нитью. Ферментатор оборудован лопастной меп апкой, при оборотах которой обеспечивается устойчивое омывание трубок и лопастей мешалки культураль ной жидкостью и исключается седиментация микроносителей на стенках силиконовой трубки и лопастях мешалки, а также исключается срывание потоком среды колоний клеток с микроносителей .

Контроль роста клеток на микроносителях осуществляют с помощью микроскопа ,

Подачу газов в трубку осуществляют от баллонов со сжатыми газами - азотом, кислородом и уг. шкислым газом. Каждый газ через регулятор давления и регулятор расхода подает в смеситель с выхода которого смесь i-азов подают в трубку, пог ружеинуьэ в культу- ральную жидкое, п.. Выход этой трубки сообщают с а гмчс,|))ерой .

Поддержание нообходимого количества газов F1 к улы уральной жидкости

/466712

осуществляют путем изменения парЦИ - .чльного давления каждого газа в их смеси.

Изменение парциаттьного давления

)

каждого газа и соответственно изменение направления и скорости диффузии этого газа осуществляют с помощью рег уляторов расхода и регуляторов

10 давления газа,

Контроль содержания растворенного кислорода и углекислого газа в куль- турально среде осуществляют, например, с помощью ионно-селективных

15 датчиков.

При избыточном содержании растворенного углекислого газа и недостаточном содержании растворенного кис20 лорода в культуральной среде уменьшают порциальное давление углекислого газа и увеличивают парциальное давление кислорода в газовой смеси, подаваемой во внутреннюю полость

трубки и углекис-л111Й газ в этом случае ди({)фундирует из жидкости в трубку, а кислород из трубки в жидкость, содержание углекислого газа в жидкости уменьшается, а кислорода расTG Т

при достижении содержания растворенных газов в культуральной жидкости оптимального значения для данного вида культуры, парциальное дав35 ление каждого газа, подаваемого во внутрен(пою полость трубки, устанав- ливсмт равным парциальному давлению этого газа в культуральной среде и процесс ди({х|)узии прекращается,

40 При избыточном содержании растворенного кислорода и недостаточном содержании растворенного углекислого газа в культураль юй среде уменьшают парциальное давление кислорода и

45 увеличивают парциальное давление углекислого газа в газовой смеси, подаваемой во внутреннюю полость трубки, и кислород в этом случае диффундирует из жидкости в трубку, а угле50 киапый газ - из трубки в жидкость, содержание кислорода в жидкости ч мень.шается, а углекислого газа рас- теа, При достижении содержания растворенных газов в культуральной жид55 кости оптимального значения устанавливают парциальное давление каждого газа, подаваемого во внутреннюю полость трубки, равным парциальному давлению этого газа в культуральной

среде и процесс диффузии прекращается .

В культуральной среде избыточное содержание как кислорода, так и углекислого газа, в этом случае парциальное 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 устанавлива ют парциальное давление каждого газа, подаваемого во внутреннюю по- лость трубки, равным парциальному давлению этого газа в культуральной среде и процесс диффузии прекращается ,

Азот, применяемый в составе газовой смеси, подаваемой во внутреннюю полость трубки, является инертным газом - носителем и одновременно разбавителем газовой смеси, с помощь которого при избытке растворенных газов в культуральной среде трубку продувают азотом и газы диффундируют из жидкости в трубку, далее выводятся из трубки азотом, а изменение соотношения расхода азота кислорода и углекислого газа обеспечивается возможностью изменения парциального давления этих газов, подаваемых во внутреннюю полость трубки,

В таблице приведены сравнительные опытные данные по предлагаемому способ и известному, при котором через воздухпроницаемую трубку в культуральную среду подают воздух.

0

5

о

5

0

5

0

Опыты показывают, что колебания содержания растворенного кислорода и углекислого газа при аэрации по известному способу составляют более 35%, а точность поддержания содержания растворенных газов по предлагаемому способу 5%.

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 растворенных газов в жидкости в за- в симости от условий ведения процесса культивирования, повысить скорость роста клеток и увеличить выход целевого продукта.

Кроме того, увеличение скорости роста клеток повышает производительность работы оборудования и позволяет снизить непроизводительные энергозатраты ,

Формула изобретения

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.

Предельно достижимое парциальное давление растворенного 0, МПа

Предельно достижимое парциальное давление растворенного СО, кПа

Время достижения предельного значения растворенного Oj, ч

Время достижения предельного значения раствримого COj, ч

Количество микроносителей, полностью заполненных монослоем клеток в процессе культиви- ронания, %

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