CN106471116B - 经湿式颗粒化的细胞培养用培养基及其制备方法 - Google Patents

经湿式颗粒化的细胞培养用培养基及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明作为经湿式颗粒化的细胞培养用培养基及其制备方法，更详细地涉及用于支持哺乳动物和/或昆虫和/或植物细胞及细菌的生长的经湿式颗粒化的细胞培养用培养基及其制备方法。

Description

经湿式颗粒化的细胞培养用培养基及其制备方法
技术领域
本发明作为经湿式颗粒化的细胞培养用培养基及其制备方法，更详细地涉及用于支持哺乳动物和/或昆虫和/或植物细胞及细菌的生长的经湿式颗粒化的细胞培养用培养基及其制备方法。
背景技术
细胞培养用培养基用于支持并保持在人工环境下的细胞的生长。
根据支持生长的有机体的类型，细胞培养用培养基可包含超过10种或超过100种的不同的成分。
在哺乳动物、昆虫或植物细胞的增殖中需求的培养培养基通常支持细菌及酵母的生长，因此有可能与最少培养基相比可进一步复杂。
细胞培养的初期研究利用未定义的成分，例如利用由等离子、血清、胚芽提取物、作为其他非-限制性的生物学提取物或蛋白胨形成。因此，与化学定义的培养基的开发一同实现了主要的发展。大致化学定义的培养基并不是排他性地限制于此，包含氨基酸、维生素、金属离子、抗氧化剂、螯合剂、生长因子、缓冲液、激素、氯化物及在本发明所述技术领域的技术人员公知的很多其他物质。
以杀菌水溶液的方式提供一部分细胞培养用培养基。液体细胞培养用培养基的缺点为液体细胞培养用培养基的减少的储存寿命、搬运及储存的困难性。其结果，当前以经微细粉磨的干燥粉末混合物的方式提供很多细胞培养用培养基。以溶解于水和/或水性溶液的方式制备液体细胞培养用培养基，为了制备用于对生物细胞的生长的实质性营养基础和/或从一部分上述细胞的生物制剂，以与其他补充物一同溶解的状态提出细胞培养用培养基。
经微细粉碎的粉末的处理具有相当的缺点。例如，对此很难进行大量处理，尤其，在各个原材料的一部分有害于健康的情况下，可引起对物质进行处理的劳动人员的健康上的问题。即使在各个成分无直接毒性的情况下，因在可进行呼吸的空气中的高水平的灰尘本身及由这种问题在很多国家中严格控制的空气中的灰尘的量，可存在在劳动人员中引起的健康上的问题。并且，有机体的灰尘，更尤其地，微尘的量过量或警告性测定值对预防基于火花的发火不充分的情况下，可导致粉尘爆炸。
另外，这是可在不利的搬运条件下发生，例如，干燥粉末培养基中的一种以上的更轻的各种成分向表面移动或一种以上的更重的成分向一次包装的底部移动的长时间搬运的条件下发生。大量物质的在物理中心中的这种局部性高浓度、任意各个成分的缺乏可对培养基的生产品质的各个方面是负面的。另外，分层(de-mixing)而言，与物理性缺乏及各个成分的浓度相比，例如与每批量的靶生物药学分子量相比，可对寡糖的模式化产生更多的影响，上述寡糖的模式化在微妙地向患者直接转移的在生物药剂学质量中，对形成重要的培养基质量的生物制剂本身绝对重要。
在使用经微细粉磨的干燥粉末培养基的情况下的另一实施方式中，困难在于在用于制备最终水性细胞培养用培养基的水性溶液中溶解微细粉末。使经微细粉磨的粉末润湿后，在水溶液中很难溶解微细粉末。因此，粉末培养基的处理及且其的用途非常复杂。
因对稳定性、混合及溶解的干燥粉末培养基的限制，大致能够以无一部分重要的补充物的方式制备干燥形态的培养基，例如，无碳酸盐、水解物、生长因子及其他微量元素(这是当最终使用人员从干燥粉末培养基制备液体的情况下进行补充)。附加的处理及补充使非常细小的过失及对劳动力的潜在性增加。
经粉末化的细菌细胞培养用培养基而言，可通过将粉末成形为颗粒，来进行粉末化。其结果是在稳定性、处理性及性能中具有优点的微小且均匀的粒子。
基于英杰公司(Invitrogen Corporation)的US 6383810 B2公开凝集的真核细胞培养用培养基粉末的制备方法。方法包括通过使用溶剂来世干燥粉末细胞培养用培养基润湿，之后对润湿的培养基进行再次干燥，来获取经干燥凝集的细胞培养用培养基的步骤。
在本过程中的最大的缺点是需要总培养基成分与水相接触，这是为了以后去除水需要加热。这是可引起培养基成分中的相当的副反应或对培养基品质具有预想不到的结果的敏感的成分的破坏或变形。
其结果，存在如下明确的需求，即，能够以处理容易，不引起培养基成分中的破坏和/或不引起副反应的方式制备的与挖掘哺乳动物和/或昆虫和/或植物细胞及细菌培养培养基的新型形态相关的需求。
为了补充现有的粉末型或干燥颗粒型培养基的明确的缺点，需要试图以含有最小的加热和附加材料的方式引导出最大的圆形培养基的性能的方法。
图1示出现有技术的干燥压榨设备的立体图。
参照图1，以辊R1及辊R2示出辊式压榨机，从储存所向辊式压榨机供给粉末混合物P1。
从辊式压榨机出来的经压榨的混合物规格化成筛子S。为了产品的追加处理及包装去除产品中的一部分，具有小于0.2mm的粒子大小的粉末的一部分作P2作为辊式压榨机的供给物连续地被再导入。
上述专利文献1在一定程度上解决了将干燥粉末混合物作为微细粉末所具有的问题，但是基于专利文献1的结果物的形态不均匀，并具有有角的形态。
因此，因在搬运处理过程中相互碰撞而破碎，因此存在未完整地保持颗粒形态，并且一部分再形成为微细粉末的缺点。即，认为还需要颗粒形态的强度或将形态转换成球形。并且，由于粒子形态不均质，从而难以进行定量，因此存在难以实现适当的浓度的培养及的缺点。
现有技术文献
专利文献1：韩国专利公开号10-2014-0032370(2014年03月14日)
发明内容
技术问题
因此，本发明鉴于如上所述的现有技术的问题而提出，本发明的目的在于，提供颗粒形态的强度坚硬，并且具有均匀的形态和大小的培养基。
并且，本发明的目的在于，无喷雾干燥或混合粉碎等的追加工序，与现有方式相比，可利用相对少的单一工序制备颗粒，可对已准备的粉末的100％进行颗粒化，从而大大地提高生产率。
解决问题的手段
在蒸馏水中以规定的比例溶解干燥培养基成分的经混合且微细粉磨的粉末之后，在流动层干燥其中进行喷射，从而阐明能够以湿式颗粒的形态制备含有/不含有胰蛋白胨或化学上定义的哺乳动物、昆虫、植物及细菌细胞培养用培养基。
无需用于辅助本发明的方法的添加剂或凝集剂。
本发明的经湿式颗粒化的细胞培养用培养基与现有的颗粒化产品相比，剂型和强度优秀，在外形上美丽，具有耐湿性，从而具有长储存寿命，容易处理，包装容易，可在温和的条件下制备，从而未发生因制备工序过程中的培养基成分的加热引起的副反应。
因此，本发明涉及基于以下的经湿式颗粒化的细胞培养用培养基和其制备方法。
步骤a，培养基成分的粉末经混合或以个别的方式提供细胞培养用培养基
步骤b，培养基成分的粉末经混合或以个别的方式以规定的比率溶解于水
步骤c，利用流动层颗粒机的底部喷雾器对上述溶解的细胞培养用培养基进行喷雾，并进行颗粒化
在优选的实例中，在步骤a中所提供的细胞培养用培养基为细菌细胞培养用培养基。
在优选的实例中，在步骤a中所提供的细胞培养用培养基可含有一种以上的糖类成分、一种以上的氨基酸成分、一种以上的维生素、一种以上的盐、一种以上的缓冲液成分、一种以上的辅助因子、一种以上的核酸、胰蛋白胨或蛋白胨。
在优选的实例中，以当量比，相对于1当量的细胞培养用培养基能够以0.5至3的比率溶解在步骤b中所提供的细胞培养用培养基。
在优选的实例中，可通过如下步骤执行步骤c。
步骤c1，向底部喷雾器供给细胞培养用培养基水溶液。
步骤c2，通过底部喷雾器喷射的细胞培养用培养基借助从底部上升的高压热风形成微细的粒子的步骤
步骤c3，通过底部喷雾器喷射的细胞培养用培养基粒子利用基于持续喷射的底部喷雾器的表面张力效果形成球形的颗粒的步骤。
在优选的实例中，步骤c1中的借助泵的底部喷雾器进行溶解的细胞培养用培养基的供给速度为2ml/min至5ml/min。
在优选的实例中，步骤c2的热风的温度为60℃至110℃。
在优选的实例中，步骤c2的热风的强度度为1m/sec至3m/sec。
发明效果
具有以上的结构及作用的基于本发明的经湿式颗粒化的细胞培养用培养基及其制备方法涉及经湿式颗粒化的细胞培养用培养基，尤其涉及用于支持哺乳动物和/或昆虫和/或植物细胞及细菌的生长的经湿式颗粒化的细胞培养培养，提供颗粒形态的强度坚硬，并且具有均匀地形态的大小的培养基。基于本发明的经湿式颗粒化的细胞培养用培养基既具有现有的干式颗粒华产品具有的全部优点，又与干式颗粒化产品相比，具有如下优点：不仅剂型为球形规定，而且强度优秀，在外形上美丽，具有耐湿性，从而具有长储存寿命，容易处理，包装容易，可在温和的条件下制备，从而未发生因制备工序过程中的培养基成分的加热引起的副反应。
若适用如上所述的本发明，在将细胞培养用培养基放入流动层干燥器的状态下，不使用追加的增进剂、粘结剂、黏合剂、覆盖剂、膨胀剂等，且通过喷射仅将干净的蒸馏水用作溶剂溶解而成的细胞培养用培养基水溶液，来制备颗粒，来制备颗粒，因此当进行用于使用完成的产品的溶解时，溶解度非常高，流动性良好，从而可期待大大地提高实用性的效果。
并且，具有如下效果：无喷雾干燥或混合粉、碎等的追加工序，与现有方式相比，可利用相对少的单一工序制备颗粒，可对已准备的粉末的100％进行颗粒化，从而大大地提高生产率。
附图说明
图1为示出基于现有技术的干燥压榨设备的立体图。
图2为经湿式颗粒化的细胞培养用培养基的制备工序框图。
图3为在基于本发明的图3中流动层处理器的一实施例。
图4为上述流动层处理器400的简图。
图5为基于本发明的经湿式颗粒化的细胞培养用培养基的制备装置的例。
图6为细胞培养用培养基颗粒的实物照片。
图7为对图6的(a)部分进行放大的实物照片。
图8为对图6的(b)部分进行放大的实物照片。
图9为对图6的(c)部分进行放大的实物照片。
对主要附图标记的详细说明：
210：细胞培养用培养基水溶液的制备步骤
2203：通过底部喷雾器喷射的细胞培养用培养基水溶液的泡沫利用基于持续喷射的底部喷雾器的表面张力效果形成球形的颗粒的步骤
2204：对球形的颗粒进行干燥的步骤
300：流动层处理器
310：下侧箭头
330：借助热风对流的形状
400：流动层处理器
420：鼓风机
430：水溶液储存所
450：底部-喷射器
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的经湿式颗粒化的细胞培养用培养基及其制备方法进行说明。
图2为本发明的经湿式颗粒化的细胞培养用培养基的制备工序框图。
参照图2进行说明，在图2示出细胞培养用培养基水溶液的制备步骤210。
细胞培养用培养基的种类分为哺乳动物和/或昆虫和/或植物细胞及细菌的培养培养基。
例举动物细胞培养用培养基的种类，为了培养角质细胞、上皮细胞、黑素细胞、昆虫细胞等使用DMEM、RPMI-1640、MCDB131、MCDB153、MDEM、IDEM、MEM、M199、McCoy◎5A、William的培养基E、Leibovitz的L-15培养基、Grace的昆虫细胞培养基、IPL-41昆虫细胞培养基、细胞特异性无血清培养基等。
例举细菌细胞培养用培养基的种类，有经胰蛋白酶的大豆蛋白培养基、大脑-心脏粉碎培养基、酵母提取物培养基、蛋白胨-酵母提取物培养基、牛肉粉碎培养基、吲哚-硝酸盐培养基、LB培养基、YT培养基、SB培养基、SOB培养基、M9最小培养基、M63最小培养基等。
作为细胞培养用培养基的优选的实例，在LB培养基的情况下，如所公开，意味着在细胞培养用培养基中胰蛋白胨、酵母提取物及盐的含有量比为2：1：2。
所谓的细胞培养用培养基水溶液是指作为优选的实例，在LB培养基的情况下，在水中溶解胰蛋白胨，并且在相同的溶液中溶解酵母提取物，还溶解盐，与胰蛋白胨、酵母提取物及盐相关的各个当量比率保持2：1：2。
上述水作为溶剂，优选地，上述水可以为蒸馏的和/或经去离子化的水或经纯化的水或注入用水。
在图2示出底喷式颗粒化步骤220。
优选地，颗粒的大小为0.5mm至3.0mm左右。是因为若颗粒的大小大于上述大小，则不容易收容于水，若颗粒的大小更小，则承袭现有技术具有的本来的问题。
上述细胞培养用培养基水溶液需要通过泵来供给到流动层处理器，从而做好用于喷射的准备。
可如下细分底喷式颗粒化步骤220，对其进行说明如下。
利用泵向底部喷雾器细胞培养用培养基水溶液的步骤2201是指向流动层处理器供给在上述培养基水溶液的制备步骤210中制备的培养基水溶液。
优选地，在通过底部喷雾器喷射的细胞培养用培养基水溶液的泡沫借助从底部上升的高压热风形成微细的粒子的步骤2202中，上述高压热风为60℃至110℃，热风的强度为1m/sec至3m/sec。并且，优选地，通过底部喷雾器喷射的细胞培养用培养基水溶液的供给速度为2ml/min至5ml/min。
在通过底部喷雾器喷射的细胞培养用培养基水溶液的泡沫利用基于持续喷射的底部喷雾器的表面张力效果形成球形的颗粒的步骤2203中，在通过底部喷雾器喷射的细胞培养用培养基水溶液的泡沫借助从底部上升的高压热风形成微细的粒子的步骤240中生成的微细粒子借助持续喷射的细胞培养用培养基水溶液泡沫在表面还形成层，并且具有球形的形态。
优选地，作为细胞培养用培养基水溶液的其浓度，相对于1重量份的细胞培养用培养基，能够以0.5重量份至3重量份的蒸馏水的比率溶解，上述细胞培养用培养基水溶液在利用上述泵向底部喷雾器细胞培养用培养基水溶液的步骤2201及通过底部喷雾器喷射的细胞培养用培养基水溶液的泡沫借助从底部上升的高压热风形成微细的粒子的步骤2202及通过底部喷雾器喷射的细胞培养用培养基水溶液的泡沫利用基于持续喷射的底部喷雾器的表面张力效果形成球形的颗粒的步骤2203中被提供。
通过本发明制备的培养基无法另外添加与细胞培养用培养基水溶液的成分不同的额外的种子或结合剂、增进剂、粘结剂、黏合剂、覆盖剂等，因此提高浓度来制备。
即，提高浓度的理由在于不额外的具有种子，并且通过喷射飞散的水溶液泡沫由高压热风被干燥，像这样形成的粉末形态的微细粒子如种子起到作用来具有本身形成种子的效果。
并且，持续喷射的水溶液泡沫粘附于在上述中形成的微细粒子来对表面进行涂敷，从而在微细的粒子中形成颗粒形态的粒子。
通过上述底部喷雾器喷射的细胞培养用培养基水溶液的泡沫利用基于持续喷射的底部喷雾器的表面张力效果形成球形的颗粒的步骤2203的结果物的对球形的颗粒进行干燥的步骤2204在相同的腔室下进行。
在对球形的颗粒进行干燥的步骤2204中，用于供给细胞培养用培养基水溶液的泵和用于喷射供给的细胞培养用培养基水溶液的底部喷雾器不再工作，由基于鼓风机的高压热风对颗粒进行流动化，并调节水分含有量。优选地，球形的颗粒的水分含有量为1％至2％。
若使用流动层处理器，则在理论上，初期无放入于产品容器的种子也以雾的方式向流动层流动内喷雾细胞培养用培养基水溶液的小水滴(液滴(liquid droplet)，泡沫)的水分即使进行蒸发，并形成微细粉末，一边微细的粉末起到种子作用，一边在流动层气流中的相互粉末之间起到磨耗作用，因此可形成细胞培养用培养基颗粒。
但是，难以进行初期的流动化及难以调节粉末形成条件，并且在初期消耗很多时间。因此，在本发明中还用于制备所需要的形态和大小的颗粒的制备时间消耗10小时左右。
但是，上述的各步骤在一个装置中利用一次的连续工序完成至最终产品，这种优点成为可谋求作业的便利性及生产的效率性及劳动力的节减的基础。
若上述步骤全部结束，则最终从腔室获取球形的颗粒来用筛子进行过滤，从而筛选颗粒大小。优选地，50目(mesh)以下的颗粒通过再次包含于在细胞培养用培养基水溶液的制备步骤210中制备的水溶液，来可再次使用于底部喷雾器式颗粒化步骤220(从腔室获取球形的颗粒来筛选颗粒大小的步骤230)
在图3中可观察上述流动层处理器的一实施例。
参照图3，流动层处理器300的下侧箭头310指吹热风的方向，在流动层处理器300的中央喷射有培养基水溶液320，并且示出由热风进行对流的形状330。
在其过程中由热风干燥培养基水溶液，在干燥过程中借助表面张力均质地以圆形形成其形态。像这样干燥的颗粒形态的培养基的其强度高于基于现有技术的颗粒，因此可解决现有的问题。
图4为上述流动层处理器400的简图。
参照图4，有腔室410，腔室作为喷射细胞培养用培养基水溶液的空间，是持续地进行喷射的细胞培养用培养基水溶液泡沫进行流动的流动化区域。
在图4中位于上述腔室的下部的鼓风机(blower)420执行吹高压热风的功能。
水溶液储存所430是储存在上述培养基水溶液制备步骤210中制备的细胞培养用培养基水溶液的场所。优选地，为了抑制微生物的增殖，上述水溶液储存所430的温度为4℃以下。
泵440为了向上述腔室内喷出上述水溶液储存所430的水溶液，起到施加多少压力来喷出的功能。
底部-喷射器450位于上述腔室的下部，来以借助上述泵440进行喷射的水溶液称为泡沫形态的方式形成有喷嘴。
图5为基于本发明的经湿式颗粒化的细胞培养用培养基的制备装置的例。
图6为细胞培养用培养基颗粒的实物照片。
图6中，(a)部分为现有的细胞培养用培养基颗粒，(b)部分为与利用通过专利文献1得到改善的方式相同的方式制备而成的细胞培养用培养基颗粒，(c)部分为基于本发明的球形细胞培养用培养基颗粒的实物照片。
图6中，在(a)部分中可观察得到微细粉碎的成为粉末的状态，在(b)部分中，可观察不均匀且有角的形态，在(c)部分中，可观察基于本发明的球形的均质地形态的颗粒。
图7为对图6的(a)部分进行放大的实物照片。
图8为对图6的(b)部分进行放大的实物照片。
图9为对图6的(c)部分进行放大的实物照片。
如上所述的内容的本发明所属技术领域的普通技术人员可理解在不变更本发明的技术思想或必须的特征的情况下，能够以其他具体的形态进行实施。因此，应理解为以上技术的实施例在全部方面进行例示，且不是限定。
应解释成本发明的范围相比于上述的详细的说明，主要通过后述的发明要求保护范围来示出，发明要求保护范围的意义及范围及其等同概念导出的所有的变更或变形的形态包含于本发明的范围。
产业上的可利用性
本发明在将细胞培养用培养基放入流动层干燥器的状态下，不使用追加的增进剂、粘结剂、黏合剂、覆盖剂、膨胀剂等，且通过喷射仅将干净的蒸馏水用作溶剂溶解而成的细胞培养用培养基水溶液，来制备颗粒，因此当进行用于使用完成的产品的溶解时，溶解度非常高，流动性良好，从而可期待大大地提高实用性的效果，由此可在细胞培养领域中有用地利用。

Claims (2)

1.一种细胞培养用培养基的制备方法，其特征在于，包括：
细胞培养用培养基水溶液的制备步骤(210)；
底喷式颗粒化步骤(220)；以及
从腔室获取球形的颗粒来筛选颗粒大小的步骤(230)，
颗粒的大小为0.5mm至3.0mm，
无需投入额外的种子或结合剂，仅利用细胞培养用培养基水溶液进行颗粒化，
底喷式颗粒化步骤(220)包括：
利用泵向底部喷雾器供给细胞培养用培养基水溶液的步骤(2201)；
通过底部喷雾器喷射的细胞培养用培养基水溶液的泡沫借助从底部上升的高压热风形成微细的粒子的步骤(2202)；
通过底部喷雾器喷射的细胞培养用培养基水溶液的泡沫利用基于持续喷射的底部喷雾器的表面张力效果粘附于在形成上述微细的粒子的步骤(2202)中形成的上述微细的粒子来形成球形的颗粒的步骤(2203)；以及
对球形的颗粒进行干燥的步骤(2204)，
相对于1重量份的细胞培养用培养基，以0.5重量份至3重量份的比率制备细胞培养用培养基水溶液。
2.一种细胞培养用培养基颗粒，其特征在于，通过权利要求1所述的细胞培养用培养基的制备方法制备而成。
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