Ферментер для культивування клітинних культур

Реферат: Ферментер для культивування клітинних культур містить ємнісний реактор циліндричної форми з перемішуючим пристроєм у вигляді гофрованого сильфона з аератором. Пристрій додатково містить гнучкі кільцеві перфоровані диски, що прикріплені до внутрішньої стінки ферментера з однієї сторони, а з іншої примикають до сильфону, каркас якого виготовлений з гідрофобного фторопласту з аераційними вікнами з фторопласту меншої товщини ніж каркас не більше ніж втричі. UA 72526 U (54) ФЕРМЕНТЕР ДЛЯ КУЛЬТИВУВАННЯ КЛІТИННИХ КУЛЬТУР UA 72526 U UA 72526 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до біотехнології, фармації та вірусології і може бути використана для культивування біологічних агентів (БА), таких як мікроорганізми, культури клітин людини та тварин в періодичних та безперервних процесах при отриманні біомаси та біологічно активних речовин що синтезуються в аеробному біосинтезі. Відома конструкція ферментера для аеробного біосинтезу, що являє собою ємнісний реактор циліндричної форми з аератором та перемішуючим пристроєм. Як перемішуючий елемент в апараті для культивування мікроорганізмів використаний пристрій з пружних гофрованих сильфонів, що переміщується у зворотно-поступальному осьовому напрямку. Гофрована поверхня сильфонів виконана по гвинтовій лінії і по ній циркулює охолоджувальна рідина. Для аерації використовується горизонтальний аератор та циркуляційна обичайка конусної форми (Авт. св. СССР № 1742316 А1, кл C12M 1/02, опубл. 23.06.1992. Бюл. № 23). Цей ферментер для культивування БА є найбільш близьким до корисної моделі за технічною суттю та ефектом, що досягається, і прийнятий за найближчий аналог. Недоліком цього ферментера є: неможливість його використання для культивування клітинних культур людини та тварин, що обумовлено присутністю та високою насиченістю культуральної рідини бульбашками повітря, які призводять до незворотного ушкодження клітин. Внутрішня поверхня зони культивування (поверхня сильфонів та циркуляційна обичайка конусної форми) вкриваються біоплівкою з прикріплених клітин БА, вони недосяжні для видалення і очищення внутрішньої поверхні сильфону, що може призвести до порушення асептичності процесу культивування. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення ферментера для культивування клітинних культур, шляхом модифікації конструкції аераційного пристрою, внаслідок чого забезпечується підведення кисню у поживне середовище без створення бульбашок повітря та забезпечення гарантованих умов асептики аераційного повітря. Для досягнення необхідного аераційного ефекту використовуються властивості напівпроникності гідрофобного фторопласту, це забезпечує стерилізацію повітря, що подається у внутрішню порожнину сильфону через аераційний патрубок і вибіркову дифузію кисню (дифузійна аерація) через фторопластові аераційні вікна. Вибіркова проникливість кисню (селективна проникливість) через фторопластову мембрану дозволяє унеможливити пряме - бульбашкове аерування культуральної рідини. Таке технічне рішення призведе до підвищення питомої продуктивності ферментера та забезпечення якості отриманої культуральної рідини. Поставлена задача вирішується тим, що ферментер для культивування БА, містить циліндричну герметичну місткість з технологічними патрубками для: подачі поживного середовища і стисненого аераційного повітря; відведення культуральної рідини; введення посівного матеріалу, титрантів, для регулювання параметрів культивування та патрубками для підготовки ферментера. Згідно з корисною моделлю, новим є факт наявності в середині ферментера аераційно-перемішуючого пристрою, який включає сильфон, каркас якого виготовлений з гідрофобного фторопласту з аераційними вікнами з фторопласту меншої товщини ніж каркас у співвідношенні від 0,1 до 0,3, приєднаний до вертикального штока, встановленого на осі ємності з можливістю зворотно-поступального руху у вертикальній площині, для герметизації місця введення штоку в місткість використаний сильфон, що герметизує. Аераційно-перемішуючий сильфон при своєму зворотно-поступальному руху у вертикальній площині приводить у дію (переміщує) гнучкі кільцеві перфоровані диски, що прикріплені до внутрішньої стінки ферментера, тим самим забезпечує перемішування культуральної рідини. Відпрацьоване повітря видаляється через порожнистий вал приводу перемішуючого пристрою. Окреслена відмінність дозволяє підвищити питому продуктивність ферментера за рахунок дифузійної аерації з одночасною стерилізацією повітря, що забезпечує максимальну фізіологічну активність клітинних культур. Одночасно з цим спрощується конструкція0 оскільки аераційно перемішуючий пристрій - просте стандартне технічне рішення. На кресленні схематично показаний запропонований ферментер для культивування клітинних культур. Ферментер містить циліндричний корпус 1 з патрубком 2 для подачі поживного середовища, патрубком 3 для подачі посівного матеріалу, патрубком 4 для відведення відпрацьованого повітря, приводом 5 для забезпечення зворотно-поступального руху порожнистого вала 6 у вертикальній площині. Для герметизації місця введення штока в місткість використаний сильфон, що герметизує 7. Аераційно-перемішуючий пристрій 8 контактує з гнучкими перфорованими кільцями 9. В нижній частині ферментера розташовано патрубок 10 для відведення конденсату пари, патрубок 11 для подачі аераційного повітря та патрубок 12 для введення пари у внутрішню порожнину аераційно-перемішуючого пристрою. Подача пари 1 UA 72526 U 5 10 15 20 здійснюється через патрубок 13, а утворений конденсат пари відводиться через патрубок 14. Культуральна рідина відводиться через патрубок 15. Ферментер працює наступним чином. Після миття, дезінфекції та стерилізації зони культивування та внутрішньої порожнини аераційно-перемішуючого пристрою через патрубок 2 в ферментер подається стерильне поживне середовище, посівний матеріал подається через патрубок 3. Культивування біологічних агентів починається з внесення посівного матеріалу і реалізується через збільшення кількості клітин і виділення продуктів життєдіяльності. Під час культивування клітини знаходяться у зваженому (суспендованому) стані і частково відбувається прикріплення - іммобілізація на нерухомих та рухомих внутрішніх поверхнях ферментера. БА іммобілізуються на зовнішніх поверхнях аераційно-перемішуючого пристрою 8 і гнучких перфорованих кільцях 9. Для забезпечення клітин розчиненим киснем в порожнину аераційноперемішуючого пристрою через патрубок 11 вводиться стерильне повітря, і кисень вибірково дифундує через фторопластовий корпус сильфона, таким чином потрапляючи в зону культивування. Відпрацьоване аераційне повітря відводиться з ферментера через патрубок 4. Вирівнювання концентрацій взаємодіючих фаз та біологічних агентів в об'ємі здійснюється за рахунок перемішування при русі перфорованих кілець, що приводиться в рух аераційноперемішуючим пристроєм 8. Відведення культуральної рідини, здійснюється через патрубок 15. Іммобілізовані БА не видаляються з зони культивування після закінчення циклу культивування і новий цикл культивування починається з введення стерильного поживного середовища і при необхідності нового посівного матеріалу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 1. Ферментер для культивування клітинних культур, що містить ємнісний реактор циліндричної форми з перемішуючим пристроєм у вигляді гофрованого сильфона з аератором, який відрізняється тим, що пристрій додатково містить гнучкі кільцеві перфоровані диски, що прикріплені до внутрішньої стінки ферментера з однієї сторони, а з іншої примикають до сильфону, каркас якого виготовлений з гідрофобного фторопласту з аераційними вікнами з фторопласту меншої товщини ніж каркас не більше ніж втричі. 2. Ферментер для культивування мікроорганізмів за п. 1, який відрізняється тим, що для герметизації місця введення штока в місткість використаний герметизуючий сильфон. 3. Ферментер для культивування мікроорганізмів за п. 1, який відрізняється тим, що як іммобілізуючі поверхні використані внутрішні конструктивні елементи. 2 UA 72526 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3