DE2236240A1

DE2236240A1 - Vorrichtung zur zuechtung von gewebezellen und mikroorganismen

Info

Publication number: DE2236240A1
Application number: DE2236240A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Ing Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-08-13
Filing date: 1972-07-24
Publication date: 1973-03-08
Also published as: GB1366588A; US3812016A; CA973825A; US3778353A; SE376439B; DE2236240B2; DD98112A5; FR2149578B1; DE2236240C3; IT963945B; FR2149578A1

Description

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1A-41 711

Be s gh r e i to u η g zu der Anmeldung

Dr,-Ing* Hans Müller
GH-8708 Männedorf, Schweiz, Alte Landstr. 415

Vorrichtung zur Züchtung von Gewebezellen und Mikroorganismen

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Züchtung von Gewebezellen und Mikroorganismen auf einer rotierbaren Fläche» In kleine» Massstab, z.B. in Laboratorien, werden solche .Züchtungen in Glasbehältern, vor allem im sogenannten Houxkolben, unter sterilen Bedingungen vorgenommen. Bei der Züchtung von Gewebezellen, vor allem solchen, die zur Herstellung von Impfstoffen bestimmt sind, sind diploide, aus einem Gewebe isolierte Zellen erforderlich und es hat sich ergeben, dass diese als diploide, nicht entartende Zellen sich nur auf einem festen Träger in einer einzelligen Schicht vermehren dürfen als sogenannte "Monolayer". Im Labormassstab bietet der flache Boden der Houxflasche diese Bedingung. Für die Produktion grösserer Mengen solcher Gewebekulturen, z.B. bei der Impfstofferzeugung, müssen die Flächen möglichst gross sein und überall dieselben Wachstumsbedingungen bieten, dieselbe Belüftung, Zusammensetzung des Nährsubstrates, Temperatur usw. Bei der Herstellung von Antivirusimpfstoffen wird beispielsweise zuerst eine einschichtige Gewebekultur gezüchtet, die dann durch eine Flüssigkeit, welche den Virus enthält, beimpft wird, so dass der Virus die Zellen der Gewebekultur infiziert. Durch Trypsin können die Zellwände verdaut und der mit dem Virus infizierte Zellinhalt geerntet werden. Ausser solchen Gewebezellen lassen sich auch Pilze (beispielsweise zur Antibiotika- und Enzymgewinnung), Hefen und verschiedene Bakterien, Algen usw. auf ebenen Flächen züchten; Für die Herstellung grösserer Mengen biologisch wirksamer Stoffe hat man zuerst horizontale Schalen vorgeschlagen,

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dann auch vertikale Scheiben, die zum Teil in das Nährmedium eintauchen und langsam um eine horizontale Achse rotieren, ferner auch zylindrische Gläser, die in einem grossen Rad eingesteckt Jind, das langsam rotiert. Neuere Entwicklungen benützen horizontale Rohre, die zwischen vertikale Scheiben eingefügt sind und um eine horizontale Achse rotieren. Diese bekannten Vorrichtungen haben verschiedene Nachteile, so ist bei den letztgenannten Ausführungen eine komplizierte Verbindung der einzelnen Rohre erforderlich, die schwer asu reinigen und i\x sterilisieren ist. Bei den mit senkrecht angeordneten Flächen ist die Haftung des "Zellrasens" nicht gesichert.

Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung au schaffen, die auf einfache Weise die Züchtung auf grosser Oberfläche, leichte Ernte ohne Oeffnung des Apparates gestattet. Bass die Arbeiten unter absoluter Sterilhaltung durchgeführt werden können, ist hierbei selbst·» verständlich und durch die Konstruktion der Vorrichtung zwangsläufig zu gestalten.

Die erfindungsgemasse Vorrichtung besteht aus einem Behälter, in welchem eine rotierbare Fläche angeordnet ist, die in einer Spiralwindung um eine im wesentlichen horizontal drehbare Welle so aufgewunden ist, dass zwischen den Windungen ein Abstand gehalten wird.

Auf dieser spiralig gewundenen Fläche erfolgt die Züchtung des Zellrasens. Da der Behälter nur zum Teil gefüllt ist, ist bei langsamer Umdrehung der Spiralfläche der Raum zwischen zwei benachbarten Windungen immer abwechselnd mit Substratflüssigkeit und Gas (zumeist steriler Luft) gefüllt, so das3 der Zellrasen mit beiden Medien in Berührung kommt. Während der Impf- und Wachstumsperiode wird die Tourenzahl sehr klein gehalten, so dass sich de Zellen festsetzen können. Nach beendetem Wachstum kann das Substrat abgelassen, das Virus-Impfmaterial zugegeben und die Viren direkt auf der.Zellschicht gezüchtet werden. Für die Ärnte wird die Tourenzahl der Haftflache so weit gesteigert, bis sich das Zellmaterial durch Reibung mit der

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Flüssigkeit von dieser Haft fläche löst und entleert werden kann. So-

fern Zellen gezüchtet werden, weluhe sehr stark haften, wird vor der ^|Λ

*(! Ernte dem Substrat eine körnige Substanz zugegeben wie z.B. Quarzsand, Kunststoffgranulat etc. Durch die erhöhte Reibung durch solche Substanzen können auch fest haftende Zellen -vor oder nach der Virus-Impfung- von der Haftfläche entfernt werden. Die Zugabe von solchen Granulaten ist auch geeignet, um eine gute Reinigung des gesamten Apparates zu bewerkstelligen, so dass dieser vor dem nächsten Ansatz nicht demontiert werden muss.

Es versteht sich von selbst, dass das ganze Prozedere unter sterilen Bedingungen durchgeführt werden muss, so wie in der übrigen Fermentiertechnik bekannt. Die Drehrichtung der Haftfläche kann geändert werden, wenn dies z.B. für die gute Entfernung der Zellen und der Granulate nötig ist.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung dargestellt und zwar Fig. 1 in einem Längsschnitt und Fig. 2 in einem Querschnitt nach der Linie AB der Fig. 1. Die als Wesen der Erfindung zu betrachtende rotierbare spiralig gewundene Fläche 1 ist seitlich durch die beiden Scheiben 1 gegen den Behälterraum abgeschlossen. Die im Behälter befindliche Flüssigkeit kann durch den am äusseren Ende der Spirale befindlichen Schlitz 2 einströmen und bei langsamer Drehung in der Pfeilrichtung zwischen die Windungen einfliessen, nacheinander durch sämtliche Windungen der Spirale bis zur innersten gelangen, wo die beiden Scheiben durch die Oeffnungen 3 gegen den Behälter offen sind, die Flüssigkeit also wieder in diesen zurückfliesaen kann. Auf diese· Weise wird bei jeder, Umdrehung der Spiralfläche abwechselnd Flüssigkeit und Gas durch die Räume zwischen den Windungen getrieben, so dass auf der Innenfläche der Spirale sich entwickelnde Zellrasen mit beiden Medien abwechselnd in Berührung kommt. Die Längsachse 4 im Innern des Spiralkörpers ist hohl ausgebildet, durch ein mit steriler Dichtung versehenes Lager 5 nach aussen geführt. Durch die Anschlüsse 12 und 12' wird ein Kühl- bzw. Wärmemittel (Gas oder Flüssigkeit) zu- und abgeleitet. Die Zufuhr von Flüssigkeiten und

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Gasen in den Behälter erfolgt durch die Anschlüsse 6, die Entleerung durch den Abflussstutzen Θ. Bei der dargestellten Ausführung ist die Zylinderwand des Behälters 9 aus Glas und mittels der Zugstangen 10 mit den beiden Deckeln 11 verschlossen. Der Antrieb erfolgt durch den umschaltbaren Getr^bemotor 13 über die Keilrieraenscheiben 14 und 15 mittels Keilriemen 16. Die Sterilisation kann in einem Autoklaven erfolgen oder auch mittels Durchleiten von Heissdampf durch den Behälterraum.

Es ist auch möglich, den ganzen Behälter zu rotieren, jedoch müssen dann die Anschlüsse für Flüssigkeit und Gas durch besondere Mittel nach aussen geführt werden, was bekanntlich jeweils für die Sterilhaltung zusätzliche Schwierigkeiten bringt, so dass die dargestellte Ausführungsform erhebliche Vorteile bietet.

Nach den Erfahrungen gelingt die Gewebezüchtung in Einschichtkulturen nur auf Unterlagen, die eine genügende Haftung der Zellen ermöglichen. Die klassische Unterlage ist Glas. Es ist jedoch praktisch kaum möglich, die Spiralfläche, wie sie gemäss der Erfindung erforderlich ist, aus einer Glasplatte herzustellen. Dagegen ist es möglich, diese Spiralfläche durch Zusammenschmelzen von mehreren genau gleichen geformten Glasrohr- oder Glasstabspiralen herzustellen, die an ihren Berührungsetellen verschmolzen werden. Eine andere Möglichkeit ergibt sich durch Herstellung der Spiralfläche aus einem Metall mit Ueberzug aus Glasemaille. Unter den Kunststoffen, die ebenfalls als Material in Betracht kommen, hat sich vor allem Polycarbonat bewährt, das genügend temperaturbeständig ist und den Zellen die notwendige Haftmöglichkeit bietet.

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Claims

Patentansprüche

ίΐϊ Vorrichtung zur Züchtung von Gewebezellen und Mikroorganismen, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem" Behälter (9>ll) angeordnete rotierbare Fläche (1) in einer Spiralwindung auf einer im wesentlichen horizontalen drehbaren Welle (4) so aufgewunden ist, dass zwischen den. Windungen ein Abstand (2) gehalten wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfläche (l) an ihren Stirnseiten durch je eine Scheibe (7) gegen den Behälter abgeschlossen ist*
3* Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben an dem der innersten Windung benachbarten Teil mit Oeffnungen (3) versehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) hohl ausgeführt und mit Anschlüssen (12) für Heiz- und Kühlmittel versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle von aussen angetrieben und die Durchführung (5) durch die "Gehäusewand steril gehalten wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Welle in Drehzahl und Drehrichtung veränderlich ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfläche (l) aus Kunststoff, vorzugsweise Polycarbonat, besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Spiralfläche (l) aus Silikatglas besteht.

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9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet dass die Spiralfläche (l) aus einem Metall, vorzugsweise Stahlt mit «inen Ueberzug aus Glasemaille besteht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfläche (l) aus mehreren Glasrohrspiralen besteht, die dicht aneinander gereiht und an ihren öerührungslinien miteinander verschmolzen sind.

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