JPH0634699B2 - Animal cell culture method and device - Google Patents

Animal cell culture method and device

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JPH0634699B2
JPH0634699B2 JP62291603A JP29160387A JPH0634699B2 JP H0634699 B2 JPH0634699 B2 JP H0634699B2 JP 62291603 A JP62291603 A JP 62291603A JP 29160387 A JP29160387 A JP 29160387A JP H0634699 B2 JPH0634699 B2 JP H0634699B2
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Japan
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culture
oxygen
bed
polypeptide
medium
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一三 青木
耕司 渡部
葭人 橋本
治 松本
恵一 安楽城
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Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
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Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は動物細胞を高密度かつ大量に培養する培養方法
及びそれに用いる培養槽に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a culturing method for culturing animal cells in high density and in a large amount, and a culturing tank used therefor.

〔従来技術〕[Prior art]

近年、バイオテクノロジーの進歩により、微生物または
動物細胞を遺伝子工学的に改良し、医薬上有用な物質を
生産する技術が開発されて来ている。インターフェロ
ン、ヒト成長ホルモン、インシュリンなどがその例であ
る。しかし、微生物を遺伝子工学的に改良し、目的生産
物質(有用タンパク質)を得ようとした場合、そこから
得られるタンパク質には糖鎖部分がなく、全体構成とし
て動物細胞が生産する天然型と異ったものであり、薬理
的な効果上から動物細胞で生産したタンパク質が今後の
主流になるものと考えられる。
In recent years, advances in biotechnology have led to the development of technologies for producing pharmaceutically useful substances by genetically improving microorganisms or animal cells. Examples are interferon, human growth hormone, and insulin. However, when a microorganism is genetically engineered to obtain a target product (useful protein), the protein obtained therefrom has no sugar chain portion, and the whole structure differs from the natural type produced by animal cells. It is believed that proteins produced in animal cells will become the mainstream in the future due to their pharmacological effects.

一方、動物細胞の遺伝子工学的改良技術の進歩によって
もたらされる有用生産物質は量的に微量である為、その
物質を大量に生産する立場からみると、動物細胞の大量
培養技術の確立が望まれている。従来の動物細胞培養装
置としては、ローラボトル、スパイラルフィルム型、チ
ューブ型、ホロファイバー型、マイクロキャリア型、エ
アリフト型等が実験室規模を含めて開発されており工業
的規模にあっては、浮遊培養に対してはエアリフト型及
びホロファイバー型が、接着依存性の強い動物細胞の培
養にあってはマイクロキャリア型が適当とされている。
また、接着依存性動物細胞または組織の培養に対する細
胞培養床としての細胞(組織)適合性材料の研究もなさ
れ、ゼラチンやコラーゲンの如きポリペプチドが優れた
効果をもたらすことが報告されている。ポリペプチドは
動物細胞との生体適合性が高い為、これを動物細胞培養
床基材として用いることにより、細胞の付着性がよく増
殖速度が大きく、高細胞密度の培養ができること等が実
験的事実として知られている。ポリペプチドを基材とし
た培養床としては、デキストラン化合物のビーズ状支持
体上にゼラチンを塗布したマイクロキャリアが販売され
ている。このマイクロキャリアは仕込量によっては液体
培地1m当りの表面積が約20cm2と大きくとれ、工業規
模の培養に適しているといわれている。
On the other hand, since useful production substances brought about by the progress of genetic engineering improvement techniques for animal cells are in minute quantities, from the standpoint of producing such substances in large quantities, establishment of a technique for mass-culturing animal cells is desired. ing. As a conventional animal cell culture device, roller bottle, spiral film type, tube type, hollow fiber type, microcarrier type, air lift type, etc. have been developed including laboratory scale, and in industrial scale, floating The air-lift type and the holofiber type are suitable for culturing, and the microcarrier type is suitable for culturing animal cells having strong adhesion dependence.
In addition, a cell (tissue) compatible material as a cell culture bed for culturing adhesion-dependent animal cells or tissues has been studied, and it has been reported that polypeptides such as gelatin and collagen bring excellent effects. Since the polypeptide has high biocompatibility with animal cells, the experimental fact that by using this as an animal cell culture bed substrate, the cell adhesion is good, the growth rate is large, and high cell density culture can be performed. Known as. As a polypeptide-based culture bed, microcarriers in which gelatin is coated on a bead-shaped support of a dextran compound are sold. This microcarrier has a large surface area of about 20 cm 2 per 1 m of liquid medium depending on the amount charged, and is said to be suitable for cultivation on an industrial scale.

しかしながら、このマイクロキャリアは製法が極めて複
雑で、製造コストが高価であり、その上、培養液中に浮
遊状態を保持するために培養液との比重差を考慮した
り、攪拌を制御したりする必要があり、またその取扱い
も簡便とはいえない。さらに接着依存性動物細胞の培養
においては浮遊状態より静止状態に置くのが好ましく、
攪拌による剪断力も培養に不都合を生ずる。
However, the manufacturing method of this microcarrier is extremely complicated and the manufacturing cost is high, and in addition, in order to maintain the suspended state in the culture solution, the difference in specific gravity from the culture solution is taken into consideration, and the stirring is controlled. It is necessary and its handling is not easy. Furthermore, in the culture of adhesion-dependent animal cells, it is preferable to place it in a stationary state rather than a floating state,
The shearing force due to stirring also causes inconvenience to the culture.

〔目的〕〔Purpose〕

ここで、本発明は、高比表面積のポリペプチド表面を確
保できる培養床を培養槽内に固定し、動物細胞を効率よ
く培養する方法を提供し、かつ工業的規模による動物細
胞の大量培養に適した培養槽を提供することを目的とす
る。
Here, the present invention provides a method for efficiently culturing animal cells by immobilizing a culture bed capable of ensuring a high specific surface area polypeptide surface in a culture tank, and for mass-culturing animal cells on an industrial scale. The purpose is to provide a suitable culture tank.

〔構成〕〔Constitution〕

本発明によれば、第1の発明として、動物細胞を酸素供
給下に培養する方法において、ポリペプチド表面を有す
る太さ0.03〜0.3mmの繊維からなる空隙率90〜98%の不
織布を固定床式培養床として用いると共に、液体培地を
該培養床中を流通させながら培養を行い、かつ該培養床
を流通した液体培地を前記培養床に循環することにより
接着依存性動物細胞を効率良く培養できる動物細胞培養
方法が提供され、第2の発明として、ポリペプチド表面
を有する太さ0.03〜0.3mmの繊維からなる空隙率90〜98
%の不織布と、該不織布を支持固定する支持部材を備え
た接着依存性動物細胞を効率良く培養でき、且つ大型化
が容易な動物細胞培養槽が提供される。
According to the present invention, as a first invention, in a method for culturing animal cells under oxygen supply, a non-woven fabric having a polypeptide surface and a thickness of 0.03 to 0.3 mm and a porosity of 90 to 98% is used as a fixed bed. Adhesion-dependent animal cells can be efficiently cultivated by using as a culture bed and culturing while circulating the liquid medium through the culture bed, and by circulating the liquid medium circulating through the culture bed to the culture bed. An animal cell culture method is provided, and as a second invention, a porosity of 90 to 98 consisting of fibers having a polypeptide surface and a thickness of 0.03 to 0.3 mm.
% Non-woven fabric and an adhesion-dependent animal cell provided with a support member for supporting and fixing the non-woven fabric can be efficiently cultivated, and an animal cell culture tank that is easy to increase in size is provided.

本発明においては、培養床として、高比表面積のポリペ
プチド表面を有し、培養期間を通じてその構造が維持で
きるものを用いる。本発明者らの研究によれば、このよ
うな培養床は、不織布を用いて構成することにより得ら
れることが判明した。本発明において重要なことは、接
着依存性動物細胞を効率良く、且つ高密度に培養するた
めに、培養床体積に対するポリペプチド表面の表面積比
が大きな培養床を用いることである。
In the present invention, a culture bed having a high specific surface area polypeptide surface and capable of maintaining its structure throughout the culture period is used. According to the research conducted by the present inventors, it has been found that such a culture bed can be obtained by constructing using a non-woven fabric. What is important in the present invention is to use a culture bed in which the surface area ratio of the polypeptide surface to the culture bed volume is large in order to efficiently and densely culture the adhesion-dependent animal cells.

本発明で用いる不織布を構成する繊維としては、例え
ば、ナイロン、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリ塩化
ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニリデン等の合成
樹脂からなる合成繊維や、ステンレススチール等の金属
繊維、レーヨン繊維、ガラス繊維、炭素繊維等の各種の
繊維が単独又は2種以上の混合物の形で用いられる。繊
維の太さは、0.03〜0.3mmである。繊維が細い場合は、
体積に対する表面積比を大きくとれるが液体培地支持体
としての強度が低下し、繊維が太い場合は液体培地支持
体としての強度は高いが体積に対する表面積比が小さく
なる。不織布の空隙率は90〜98%である。空隙率が小さ
い場合は体積に対する表面積比は大きくなるが、培養床
の目づまりが起きやすく、空隙率が大きいと表面積比が
小さくなると共に培養床の強度が低下する。特に、不織
布の空隙率が90%より低い場合には、液体培地をこの不
織布中を通過させる場合に不織布に付加される力が大き
くなり、不織布が損傷を受けやすくなるので好ましくな
い。また、98%を超える場合には、不織布中の繊維密度
が小さくなり、繊維の比表面積(cm2/cm3)が低くなりす
ぎて効率の良い培養床を得ることができない。不織布の
厚さは、数ミリメートル〜数百ミリメートルの範囲であ
るが、好ましくは3〜50mmであり、培養槽の大きさを考
慮して面積及び積層枚数を適宜決定すればよい。
Examples of fibers constituting the non-woven fabric used in the present invention include synthetic fibers made of synthetic resins such as nylon, polyester, acrylic resin, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene, polypropylene, polyurethane and polyvinylidene chloride, and stainless steel. Various fibers such as metal fibers, rayon fibers, glass fibers and carbon fibers are used alone or in the form of a mixture of two or more kinds. The thickness of the fiber is 0.03 to 0.3 mm. If the fibers are thin,
Although the surface area to volume ratio can be increased, the strength as a liquid culture medium support decreases, and when the fiber is thick, the strength as a liquid culture medium support is high, but the surface area to volume ratio becomes small. The non-woven fabric has a porosity of 90 to 98%. When the porosity is small, the surface area to volume ratio is large, but the culture bed is likely to be clogged, and when the porosity is large, the surface area ratio is small and the strength of the culture bed is low. In particular, when the porosity of the non-woven fabric is lower than 90%, the force applied to the non-woven fabric when passing the liquid medium through the non-woven fabric becomes large and the non-woven fabric is easily damaged, which is not preferable. On the other hand, when it exceeds 98%, the fiber density in the non-woven fabric becomes small, and the specific surface area (cm 2 / cm 3 ) of the fiber becomes too low to obtain an efficient culture bed. The thickness of the non-woven fabric is in the range of several millimeters to several hundred millimeters, preferably 3 to 50 mm, and the area and the number of laminated layers may be appropriately determined in consideration of the size of the culture tank.

次に、前記不織布をポリペプチドを用いて表面処理し、
不織布を構成する繊維上にポリペプチド被膜を形成させ
るとともに、場合によっては繊維間にポリペプチドの膜
を張らせることによりポリペプチドの表面を得る。この
場合、ポリペプチドとしては、従来公知のもの、好まし
くは、コラーゲンやゼラチンが用いられ、コラーゲン、
ゼラチンにはこれ等の誘導体を含むものである。不織布
をポリペプチドを用いて表面処理した後、グルタルアル
デヒド等の架橋剤、紫外線、γ線などを用いて架橋する
ことにより、ポリペプチド表面の強度を高めることがで
きる。即ち、繊維構造体を用いることにより高比表面積
と培養期間を通じてその構造を維持する強度を得、繊維
構造体をポリペプチドで表面処理することにより生体適
合性が高い表面を得、更にその表面を架橋することによ
り培養期間を通じて安定な表面を持つ培養床を得ること
ができる。
Next, the nonwoven fabric is surface-treated with a polypeptide,
The surface of the polypeptide is obtained by forming a polypeptide film on the fibers constituting the non-woven fabric and, in some cases, forming a film of the polypeptide between the fibers. In this case, as the polypeptide, a conventionally known one, preferably, collagen or gelatin is used, and collagen,
Gelatin includes these derivatives. After the surface treatment of the non-woven fabric with the polypeptide, the strength of the polypeptide surface can be increased by cross-linking with a cross-linking agent such as glutaraldehyde, ultraviolet rays, or γ rays. That is, by using a fiber structure, a high specific surface area and strength for maintaining its structure throughout the culture period can be obtained, and by surface-treating the fiber structure with a polypeptide, a highly biocompatible surface can be obtained. By cross-linking, a culture bed having a stable surface can be obtained throughout the culture period.

上記の方法により体積に対する表面積比が10〜300cm2/c
m3のポリペプチド表面を持つ培養床が得られる。ポリペ
プチド表面の上には、さらに、動物細胞増殖促進剤を塗
布することにより、細胞の付着と増殖高価を高めること
ができる。このような動物細胞増殖促進剤としては、フ
ィブロネクチン、及び動物細胞の種類により、それに特
異的に働く増殖促進因子等及びそれらの混合物等が用い
られる。また、培養後の培養床は、苛性ソーダ等のアル
カリ処理を施してポリペプチド表面を剥離させ、次に新
しいポリペプチド表面を形成することにより、培養床を
再生することができる。
By the above method, the surface area to volume ratio is 10 to 300 cm 2 / c
A culture bed with m 3 polypeptide surface is obtained. By further applying an animal cell growth promoter on the surface of the polypeptide, cell attachment and growth cost can be increased. As such an animal cell growth promoting agent, fibronectin, a growth promoting factor which specifically works depending on the type of animal cell, a mixture thereof and the like are used. The culture bed after culturing can be regenerated by subjecting it to an alkali treatment such as caustic soda to peel off the polypeptide surface and then forming a new polypeptide surface.

本発明で用いる培養槽は、密封性容器内に、前記培養床
を充填し、これを支持部材を用いて容器内に固定したも
のである。培養槽としては、円筒形縦型、円筒形横型、
方形型等のものが用いられるが、通常、円筒形縦型のも
のの使用が、液体培地の循環が容易である点から好まし
い。培養槽の内表面は、金属表面殊にステンレススチー
ル表面が一般的であるが、他の材質のものであってもよ
い。培養槽の容量については、対象とする動物細胞の最
終細胞数及び培養特性に応じて適宜決められる。円筒形
縦型培養槽の場合、内径に対する高さの比は通常0.1〜5
の範囲にするのがよい。
The culture tank used in the present invention is one in which the above-mentioned culture bed is filled in a hermetically-sealed container and is fixed in the container by using a supporting member. As the culture tank, cylindrical vertical type, cylindrical horizontal type,
Although a rectangular type is used, it is usually preferable to use a cylindrical vertical type in terms of easy circulation of the liquid medium. The inner surface of the culture tank is generally a metal surface, especially a stainless steel surface, but other materials may be used. The capacity of the culture tank is appropriately determined according to the final cell number of the target animal cells and the culture characteristics. In the case of a cylindrical vertical culture tank, the ratio of height to inner diameter is usually 0.1-5.
It is better to set the range.

次に、本発明の図面により説明する。第1図は、本発明
の方法を実施する場合の培養装置系の1つの実施例、第
2図は他の実施例を示すものである。
Next, the drawings of the present invention will be described. FIG. 1 shows one embodiment of a culture apparatus system for carrying out the method of the present invention, and FIG. 2 shows another embodiment.

第1図において、1は円筒形縦型の培養槽を示し、その
内部には、培養床2が配置され、適当な支持部材3,3に
より固定化されている。また、培養床2の上方には、液
分配器4が配置されている。この場合、液分配器と支持
部材を別々にせずにその形状により兼用とすることもで
きる。また培養槽の周壁には、通常、恒温ジャケット
(図示されず)が配設される。培養温度はこの恒温ジャ
ケットと循環される液体培地の温度を管理することによ
り保持される。培養床は、効率的な培養を行うために、
培養槽内容積の50%以上、好ましくは90%以上の割合を
占めるように培養槽の空間内に配置するのがよい。液分
配器4は、液体培地を培養床上部より均一に流下させる
ためのものであり、多孔板や小孔を有する管状体等から
構成され、その材質としては金属又はプラスチックを用
いることができる。支持部材3,3は、培養床2を培養槽
内に支持固定させるためのものであり、通常、多孔板や
網状体が用いられ、少なくとも、培養槽の上下に設置さ
れる。この支持部材の形状、寸法は培養床を固定できる
範囲で強度を考慮した上適当に設計すればよい。また、
その材質としては金属又はプラスチックを用いることが
できる。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a cylindrical vertical-type culture tank, in which a culture bed 2 is arranged and fixed by appropriate supporting members 3, 3. A liquid distributor 4 is arranged above the culture bed 2. In this case, the liquid distributor and the supporting member may not be separate, but may be used in common due to their shapes. A constant temperature jacket (not shown) is usually arranged on the peripheral wall of the culture tank. The culture temperature is maintained by controlling the temperature of the liquid culture medium that is circulated with the constant temperature jacket. The culture bed, in order to perform efficient culture,
It is preferable to arrange the cells in the space of the culture tank so as to occupy 50% or more, preferably 90% or more of the volume of the culture tank. The liquid distributor 4 is for uniformly flowing down the liquid medium from the upper part of the culture bed, and is composed of a perforated plate or a tubular body having small holes, and the material thereof can be metal or plastic. The support members 3, 3 are for supporting and fixing the culture bed 2 in the culture tank, and usually, a perforated plate or a net-like member is used, and they are installed at least above and below the culture tank. The shape and size of this support member may be appropriately designed in consideration of strength within the range where the culture bed can be fixed. Also,
Metal or plastic can be used as the material.

培養槽内に配設する培養床は、一枚又は複数枚の不織布
あるいは小片に切断された不織布から構成することがで
き、複数の不織布から構成する場合、培養床の圧縮変形
を防止するために、適当数の支持部材を適当間隔を置い
て培養床積層間に配設することができる。
The culture bed arranged in the culture tank can be composed of one or more non-woven fabrics or non-woven fabrics cut into small pieces. In the case of comprising multiple non-woven fabrics, in order to prevent compressive deformation of the culture bed. , An appropriate number of support members can be placed between the culture bed stacks at appropriate intervals.

第1図に示した培養装置系を用いて動物細胞を培養する
には、先ず、培養床上に増殖対象となる動物細胞を播種
する。この動物細胞の播種後、ポンプ7を駆動させて、
培養床2を流通してきた液体培地を、ライン10を通して
培地受槽6、酸素供給器8、ライン13を介して培養槽に
循環させる。このような操作を連続的にかつ繰返し行う
ことによって、培養床2のポリペプチド表面上で動物細
胞の増殖が行われる。この場合、循環系において新液体
培地を供給したり、動物細胞の老廃物や分泌目的生産物
を一部抜き出して処理することもできる。培養液の循環
方向は上下、左右何れの方向でもよく、また培養期間中
に適宜方向を転換することもできる。
To culture animal cells using the culture apparatus system shown in FIG. 1, first, the animal cells to be grown are seeded on the culture bed. After seeding the animal cells, drive the pump 7 to
The liquid medium flowing through the culture bed 2 is circulated through the line 10 to the culture tank through the medium receiving tank 6, the oxygen supplier 8 and the line 13. By continuously and repeatedly performing such an operation, animal cells are grown on the surface of the polypeptide of the culture bed 2. In this case, a new liquid medium can be supplied in the circulation system, or waste products of animal cells or products for secretion can be partially extracted and processed. The circulation direction of the culture solution may be either vertical or horizontal, and the direction may be appropriately changed during the culture period.

動物細胞培養を行う場合、酸素(又は空気)の補給が必
要とされるが、本発明においては、従来の酸素補給法
は、(1)培養槽内培養液へ多孔管(スパージャー)を介
して空気を直接吹込む方法、(2)培養槽内培養液へ、シ
リコンチューブ又はシリコン膜を介して酸素を溶かしこ
む方法、(3)培養槽内培養液表面へ空気を通し、液表面
から酸素を吸収させる方法、(4)液体培地の循環工程に
おいて、培養槽外部で供給培地に膜を通して酸素を供給
する方法、(5)酸素を溶解しているフロロカーボンを培
養槽内の培養液へ直接供給し、培養液を液/液接触させ
酸素移動を行う方法等のいずれの方法を用いてもよい。
動物細胞の大量培養にあっては、動物細胞がせん断力に
対して敏感であり、酸素をせん断力を生じることなく効
果的に供給するかが重要であるが、その点、特に上記
(5)が有効である。
When animal cell culture is performed, supplemental oxygen (or air) is required, but in the present invention, the conventional supplemental oxygen method is (1) through a porous tube (sparger) into a culture solution in a culture tank. To directly blow air, (2) to dissolve oxygen into the culture medium in the culture tank through a silicon tube or a silicon film, (3) to pass air to the surface of the culture medium in the culture tank, and oxygen from the liquid surface , (4) In the liquid medium circulation step, oxygen is supplied through the membrane to the supply medium outside the culture tank, (5) Fluorocarbon in which oxygen is dissolved is directly supplied to the culture solution in the culture tank. However, any method such as a method of bringing the culture solution into liquid / liquid contact to transfer oxygen may be used.
In large-scale culturing of animal cells, it is important that animal cells are sensitive to shearing force and oxygen is effectively supplied without generating shearing force.
(5) is effective.

フロロカーボンは、医学の分野では人工血液として研究
されて来ており、動物に対して生理的に無害であること
が確かめられている。このものは、酸素溶解度が高く、
培地とは不活性で動物細胞に対して生理的に無害であ
り、かつ比重が大きく培地との分離が容易であり、本発
明では、酸素供給媒体(酸素キャリアー)として好まし
く用いることができる。フロロカーボンを酸素供給媒体
として用いる利点としては、酸素(空気)は培養槽外
部のフロロカーボン液に吹きこまれ、培地への酸素移動
は酸素飽和のフロロカーボン液と液体培地の液/液接触
によるため、発泡が生じず、細胞に対する剪断力を小さ
く抑えることができる。フロロカーボンは水の10倍以
上の酸素溶解度をもつので、液体培地に酸素を直接吹込
むよりも効果的に酸素を供給できる等の利点を有する。
Fluorocarbon has been studied as an artificial blood in the medical field and has been confirmed to be physiologically harmless to animals. This one has high oxygen solubility,
It is inert to the medium, physiologically harmless to animal cells, has a large specific gravity, and is easily separated from the medium. In the present invention, it can be preferably used as an oxygen supply medium (oxygen carrier). The advantage of using fluorocarbon as an oxygen supply medium is that oxygen (air) is blown into the fluorocarbon liquid outside the culture tank, and the oxygen transfer to the culture medium is due to liquid / liquid contact between the oxygen-saturated fluorocarbon liquid and the liquid medium, which causes foaming. Does not occur, and the shearing force on the cells can be suppressed to a low level. Fluorocarbon has an oxygen solubility of 10 times or more that of water, and thus has an advantage that oxygen can be supplied more effectively than directly blowing oxygen into the liquid medium.

次に、第2図に、酸素供給にフロロカーボンを用いた例
を示す。第2図に示した符号において、第1図に示した
ものと同じものは同一の意味を有する。
Next, FIG. 2 shows an example in which fluorocarbon is used to supply oxygen. In the reference numerals shown in FIG. 2, the same portions as those shown in FIG. 1 have the same meaning.

この第2図に示した培養装置系においては、培養槽1か
らライン10を通って抜出されたフロロカーボンを含む液
体培地は液体培地/フロロカーボン液分離器20に導入さ
れ、ここで液体培地とフロロカーボンとに分離され、液
体培地は培地受槽6に入り、ここからポンプ7、ライン
13及びバルブ28を通って培養槽1に導入される。一方、
分離されたフロロカーボンは、ライン23を通り、フロロ
カーボン酸素富化器21に入る。この酸素富化器では、フ
ロロカーボン中に無菌空気が導入分散され、空気中酸素
がフロロカーボン中に溶解する。フロロカーボン中を通
過した空気はライン24及びフィルター25を通って排出さ
れる。酸素を含んだフロロカーボンはポンプ22、ライン
26及びバルブ27を通って培養槽1に導入され、ここで培
養液と接触し、フロロカーボン中の溶解酸素は、培養液
中に移行する。このような操作を連続的に行うことによ
って培養床2上では、酸素が不足することなく動物細胞
が順調に増殖する。
In the culture apparatus system shown in FIG. 2, the liquid medium containing the fluorocarbon extracted from the culture tank 1 through the line 10 is introduced into the liquid medium / fluorocarbon liquid separator 20, where the liquid medium and the fluorocarbon are separated. And the liquid medium enters the medium receiving tank 6, from which the pump 7, line
It is introduced into the culture tank 1 through 13 and the valve 28. on the other hand,
The separated fluorocarbon enters the fluorocarbon oxygen enricher 21 through line 23. In this oxygen enricher, sterile air is introduced and dispersed in the fluorocarbon, and oxygen in the air is dissolved in the fluorocarbon. The air that has passed through the fluorocarbon is discharged through the line 24 and the filter 25. Fluorocarbon containing oxygen is pump 22, line
It is introduced into the culture tank 1 through the valve 26 and the valve 27, where it is brought into contact with the culture medium, and dissolved oxygen in the fluorocarbon is transferred into the culture medium. By continuously performing such an operation, animal cells steadily grow on the culture bed 2 without lack of oxygen.

本発明装置においては、種々の変更が可能であり、例え
ば、前記フロロカーボンの代りに、酸素に対して親和性
を持つ他の酸素キャリアーを用いることができるし、ま
た、培養槽としては、いわゆる多段棚段型で、各棚段上
に板状の培養床を乗せたものを複数段配設し、上部棚段
より培地潅流液を水平方向に順次流下させる構造のもの
を用いることができる。又、第1図で液体培地を下から
流通することもできる。さらに、第2図において、液体
培地を下から、そしてフロロカーボンを上から流通し、
向流接触させてもよい。
In the device of the present invention, various modifications are possible, for example, instead of the fluorocarbon, another oxygen carrier having an affinity for oxygen can be used, and as a culture tank, a so-called multistage It is possible to use a tray type in which a plurality of plate-shaped culture beds are placed on each tray and the medium perfusate is sequentially flowed down horizontally from the upper tray. Further, the liquid medium can be circulated from below in FIG. Further, in FIG. 2, the liquid medium is circulated from below and the fluorocarbon is circulated from above,
You may make a countercurrent contact.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明を実施例により詳述する。 Next, the present invention will be described in detail with reference to examples.

実施例1 酸及びアルカリで洗浄後水洗した表-1に示した不織布
を、リン酸2ナトリウムでpH7に調整した0.2%ペプシン
可溶化コラーゲン水溶液に20℃で1時間浸漬して不織布
にコラーゲン表面を形成させた後、風乾させた。
Example 1 The non-woven fabric shown in Table 1 which was washed with acid and alkali and then washed with water was immersed in a 0.2% pepsin-solubilized collagen aqueous solution adjusted to pH 7 with disodium phosphate at 20 ° C for 1 hour to form a collagen surface on the non-woven fabric. It was then air dried.

次いで、20mmol/lのリン酸2ナトリウムを加えた0.5%
グルタルアルデヒド水溶液に10分間浸漬してコラーゲン
表面を架橋不溶化させた後、水洗し、乾燥した。
Then 0.5% with the addition of 20 mmol / l disodium phosphate
The collagen surface was crosslinked and insolubilized by immersing it in an aqueous solution of glutaraldehyde for 10 minutes, then washed with water and dried.

以上の操作で得られた培養床は、構成する繊維の表面が
均一にコラーゲンで被覆されており、繊維が形成する空
間の随所にコラーゲン被膜を持つものであることを光学
顕微鏡、走査型電子顕微鏡で確認した。
In the culture bed obtained by the above operation, the surface of the constituent fibers is uniformly coated with collagen, and the fact that it has a collagen coating everywhere in the space formed by the fibers shows that it is an optical microscope, a scanning electron microscope. Confirmed in.

実施例2 直径2.7cm、長さ50cmのガラス製カラムに直径2.7cmの円
盤状に切った表-1に示した不織布を100枚層状に装填
し、苛性ソーダでpH5に調整した0.05%ペプシン可溶化
コラーゲン水溶液500mを20℃で200m/minの流量で1
時間循環させ、不織布にコラーゲン表面を形成させた
後、空気で乾燥させた。
Example 2 A glass column having a diameter of 2.7 cm and a length of 50 cm was loaded with 100 layers of the non-woven fabric shown in Table 1 cut into a disc having a diameter of 2.7 cm in a layer form and adjusted to pH 5 with caustic soda to solubilize 0.05% pepsin. 500m collagen aqueous solution at 20 ℃ at a flow rate of 200m / min
It was circulated for a period of time to form a collagen surface on the nonwoven fabric, and then dried with air.

次いで、0.2%ヘキサメチレンジイソシアネート・メタ
ノール溶液300mを200m/minの流量で10分間循環させ
てコラーゲン表面を架橋不溶化した後水洗した。
Next, 300 m of 0.2% hexamethylene diisocyanate / methanol solution was circulated for 10 minutes at a flow rate of 200 m / min to crosslink and insolubilize the collagen surface, and then washed with water.

以上の操作で同時に大量の培養床を製作することができ
た。得られた培養床は、構成する繊維の表面が均一にコ
ラーゲンで被覆されており、繊維が形成する空間の随所
にコラーゲン被膜を持っていた。
Through the above operation, a large number of culture beds could be manufactured at the same time. In the obtained culture bed, the surfaces of the constituent fibers were uniformly coated with collagen, and the collagen coating was provided everywhere in the space formed by the fibers.

実施例3 実施例1で示した不織布の表面を洗浄し、苛性ソーダ処
理した後、洗浄し、中性化し、次いで乾燥し17〜20℃に
冷却した。一方、下記組成のゼラチン溶液を調製し、温
度35〜37℃とした。
Example 3 The surface of the non-woven fabric shown in Example 1 was washed, treated with caustic soda, washed, neutralized, then dried and cooled to 17 to 20 ° C. On the other hand, a gelatin solution having the following composition was prepared and the temperature was set to 35 to 37 ° C.

ゼラチン :12重量部 グリセリン :40重量部 エチルアルコール:150重量部 水 :1000重量部 前記冷却した不織布を上記溶液に1.5〜2分間完全に浸し
た後引き上げ、ゼラチン溶液を十分振り切った後、25℃
に保持して3〜4分で膜を固化させた後、十分に乾燥し
た。
Gelatin: 12 parts by weight Glycerin: 40 parts by weight Ethyl alcohol: 150 parts by weight Water: 1000 parts by weight The cooled non-woven fabric is completely immersed in the above solution for 1.5 to 2 minutes, then pulled up, shaken off the gelatin solution sufficiently, and then at 25 ° C.
The membrane was solidified in 3 to 4 minutes by holding it, and then thoroughly dried.

次に、このゼラチン被覆された不織布を、実施例1の場
合と同様にして架橋不溶化処理した。
Next, this non-woven fabric coated with gelatin was subjected to a crosslink insolubilization treatment in the same manner as in Example 1.

以上の操作により架橋不溶化されたゼラチン表面を有す
る不織布からなる培養床を製作することができた。
By the above operation, a culture bed composed of a nonwoven fabric having a crosslinked and insolubilized gelatin surface could be manufactured.

実施例4 実施例1で得られた培養床及び酸及びアルカリで洗浄後
水洗した表-1に示した不織布をそれぞれ4mmの角に切
り、その80個づつを直径3.7cm、長さcmのガラス製カラ
ムに入れ、オートクレーブで滅菌後、牛脂児血清5%を含
むHam−F12培地100mを流しコンディショニングした。
Example 4 The non-woven fabrics shown in Table 1 which were washed with acid and alkali and then washed with water obtained in Example 1 were each cut into 4 mm squares, and 80 pieces of each were cut into glass of 3.7 cm in diameter and cm in length. The sample was placed in a column made of autoclave, sterilized by an autoclave, and then conditioned by flowing 100 m of Ham-F12 medium containing 5% of beef tallow serum.

このカラムにフラスコで4日間培養したチャイニーズハ
ムスター卵巣細胞CHO−K1細胞2×106個を含む播種液50m
を2.5m/minの流量で1時間循環させ播種したところ
培養床には2.1×105個/cm3、不織布には2.3×104個/cm3
の細胞が付着していた。
Seed solution containing 2 x 10 6 Chinese hamster ovary CHO-K1 cells cultured in a flask for 4 days in this column 50m
The seeds were circulated at a flow rate of 2.5 m / min for 1 hour and seeded at 2.1 × 10 5 cells / cm 3 for the culture bed and 2.3 × 10 4 cells / cm 3 for the non-woven fabric.
Cells were attached.

次いで、牛脂児血清5%を含むHam−F12培地500mを2.5m
/minの流量で循環させながら37℃で流通培養を行った
ところ、5日間の培養で、培養床では1.2×107個/cm3
不織布では7.4×105個/cm3の細胞が増殖していた。この
場合、培養操作をCO2インキャベータ中で行い、循環配
管の一部をシリコンチューブとし、酸素をそのシリコン
チューブを介して供給した。
Then, 500m of Ham-F12 medium containing 5% of beef tallow serum was added to 2.5m.
When circulation culture was carried out at 37 ° C while circulating at a flow rate of / min, 1.2 × 10 7 cells / cm 3 in the culture bed after 5 days of culture,
In the non-woven fabric, 7.4 × 10 5 cells / cm 3 of cells were growing. In this case, the culturing operation was performed in a CO 2 incubator, a part of the circulation pipe was a silicon tube, and oxygen was supplied through the silicon tube.

以上の結果、コラーゲン表面を有する不織布からなる培
養床の効率として、播種細胞の付着率約10倍、細胞の増
殖速度約2倍が認められた。
As a result, the efficiency of the culture bed made of the nonwoven fabric having a collagen surface was found to be about 10 times as high as the adherence rate of seeded cells and about twice as fast as the cell growth rate.

実施例5 実施例2で得られた不織布9枚を、直径2.7cm、長さ4cm
のガラス製カラムに層状に装填し、オートクレーブで滅
菌後牛脂児血清5%を含むHam−F12培地100mを流し、コ
ンディショニングした。
Example 5 Nine non-woven fabrics obtained in Example 2 were treated with a diameter of 2.7 cm and a length of 4 cm.
The glass column was loaded in layers and sterilized by an autoclave, and 100 m of Ham-F12 medium containing 5% beef tallow serum was flowed and conditioned.

このカラムにフラスコで4日間前培養したチャイニーズ
ハムスター卵巣細胞CHO−K1細胞1×106個を含む播種液5
0mを2.5m/minの流量で1時間循環させ播種した後、
牛脂児血清5%を含むHam−F12培地500mを2.5m/minの
流量で循環させながら実施例4と同様にCO2インキュベ
ーター中でシリコンチューブを介して酸素を供給しなが
ら37℃で4日間培養し、培地を交換して更に2日間培養し
た。培養終了後、カラムに0.25%トリプシン溶液を流し
て増殖した細胞を回収したところ、3.3×108個の細胞が
得られた。
Seeding solution containing 1 x 10 6 Chinese hamster ovary CHO-K1 cells pre-cultured in a flask for 4 days in this column 5
After seeding by circulating 0 m at a flow rate of 2.5 m / min for 1 hour,
500 m of Ham-F12 medium containing 5% of beef tallow serum was circulated at a flow rate of 2.5 m / min while culturing at 37 ° C. for 4 days while supplying oxygen through a silicon tube in a CO 2 incubator as in Example 4. Then, the medium was exchanged, and the cells were further cultured for 2 days. After the culture was completed, a 0.25% trypsin solution was flown through the column to collect the grown cells, and 3.3 × 10 8 cells were obtained.

以上の培養操作で細胞は約300倍に増殖し、その時の細
胞密度は培養床1cm3当り約1.6×107個であった。
The cells were grown about 300 times by the above culture operation, and the cell density at that time was about 1.6 × 10 7 cells / cm 3 of the culture bed.

〔効果〕〔effect〕

本発明によれば、従来高密度培養及び大量培養が困難で
あった動物細胞を高密度で大量に培養することができ
る。特に、本発明では、培養床として、ポリペプチド表
面を有する特定の不織布を用い、これを培養槽内に配設
固定したことから、効率的な動物細胞培養が可能にな
り、かつ培養槽の構造設計は容易になり、また、動物細
胞培養では頻繁に行われる培養液の交換が非常に単純化
されるという利点がある。さらに、培地に対する酸素供
給を、フロロカーボン等の酸素キャリアーを用いて行う
時には、動物細胞培養に好ましくない細胞に対するせん
断力の作用や、培地の発泡を回避することができるの
で、動物細胞の培養を効率的且つ円滑に行うことができ
る。
According to the present invention, it is possible to cultivate a large amount of animal cells at high density, which has been conventionally difficult to perform high-density culturing and mass culturing. In particular, in the present invention, a specific non-woven fabric having a polypeptide surface is used as the culture bed, which is arranged and fixed in the culture tank, which enables efficient animal cell culture, and the structure of the culture tank. It has the advantage of being easy to design and greatly simplifying the exchange of culture medium, which is frequently performed in animal cell culture. Furthermore, when oxygen is supplied to the medium by using an oxygen carrier such as fluorocarbon, the effect of shearing force on the cells, which is not preferable for animal cell culture, and the foaming of the medium can be avoided. It can be done smoothly and objectively.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は動物細胞培養装置系を示し、第2図はその変更
例を示す。 1……培養槽、2……培養床、3……培養床支持部材、
4……液分配器、6……培養液受槽、8……酸素供給
器、20……培養液/フロロカーボン液分離器、21……フ
ロロカーボン酸素富化器。
FIG. 1 shows an animal cell culture device system, and FIG. 2 shows a modified example thereof. 1 ... Culture tank, 2 ... Culture bed, 3 ... Culture bed support member,
4 ... Liquid distributor, 6 ... Culture liquid receiving tank, 8 ... Oxygen supply device, 20 ... Culture liquid / fluorocarbon liquid separator, 21 ... Fluorocarbon oxygen enricher.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安楽城 恵一 神奈川県横浜市緑区竹山3―1―8,3102 ―242 (56)参考文献 特開 昭61−271987(JP,A) 特開 昭57−501411(JP,A) 特公 昭60−13145(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Keiichi Anraku 3-1-8, 3102-242 Takeyama, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture (56) References JP-A-61-271987 (JP, A) JP-A-57 -501411 (JP, A) JP 60-13145 (JP, B2)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】動物細胞を酸素供給下に培養する方法にお
いて、ポリペプチド表面を有する太さ0.03〜0.3mmの繊
維からなる空隙率90〜98%の不織布を培養床として用い
ると共に、液体培地を該培養床中を流通させながら培養
を行い、かつ該培養床を流通した液体培地を前記培養床
に循環することを特徴とする動物細胞培養方法。
1. In a method of culturing animal cells under oxygen supply, a nonwoven fabric having a porosity of 90 to 98% and having a polypeptide surface and a thickness of 0.03 to 0.3 mm is used as a culture bed, and a liquid medium is used. A method for culturing animal cells, which comprises culturing while circulating in the culture bed, and circulating the liquid medium circulating in the culture bed to the culture bed.
【請求項2】該ポリペプチドがコラーゲン又はゼラチン
である特許請求の範囲第1項の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the polypeptide is collagen or gelatin.
【請求項3】内部に、ポリペプチド表面を有する太さ0.
03〜0.3mmの繊維からなる空隙率90〜98%の不織布と、
該不織布を支持固定する支持部材を備えたことを特徴と
する動物細胞培養槽。
3. A thickness of 0. with a polypeptide surface inside.
Non-woven fabric with a porosity of 90-98% consisting of 03-0.3 mm fibers,
An animal cell culture vessel comprising a support member for supporting and fixing the nonwoven fabric.
【請求項4】該ポリペプチドがコラーゲン又はゼラチン
である特許請求の範囲第3項の培養槽。
4. The culture tank according to claim 3, wherein the polypeptide is collagen or gelatin.
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