DE3228047A1 - Method for growing cell tissue - Google Patents

Method for growing cell tissue

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DE3228047A1
DE3228047A1 DE19823228047 DE3228047A DE3228047A1 DE 3228047 A1 DE3228047 A1 DE 3228047A1 DE 19823228047 DE19823228047 DE 19823228047 DE 3228047 A DE3228047 A DE 3228047A DE 3228047 A1 DE3228047 A1 DE 3228047A1
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DE
Germany
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heat exchanger
medium
growth medium
flow spaces
circulating
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Withdrawn
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DE19823228047
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German (de)
Inventor
Philip William Thompson
Roger Stanley Horsham West Sussex White
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SPX Flow Technology Crawley Ltd
Original Assignee
APV Corp Ltd
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C12M25/06Plates; Walls; Drawers; Multilayer plates
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  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

** patenta'n walte" **"* Π** patenta'n walte "**" * Π

DR.-ING. R. DÖRING - 5 - DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKEDR.-ING. R. DÖRING - 5 - DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHENBRAUNSCHWEIG MUNICH

The A.P.V. Company Limited Manor Royal, Crawley, Sussex, EnglandThe A.P.V. Company Limited Manor Royal, Crawley, Sussex, England

"Verfahren zum Züchten von Zellgewebe""Method for Growing Cell Tissue"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Züchten von Zellgeweben.The invention relates to a method for growing cell tissues.

Bei der Herstellung von Zellgeweben werden die Zellen traditionell in Roux-Zylindern oder Rollflaschen gezüchtet. Um große Mengen an Gewebe zu gewinnen, sind große Anzahlen von solchen Flaschen notwendig. Dies Verfahren ist mit hoher Arbeitseinheit belastet. Viele unterschiedliche Systeme sind vorgeschlagen worden, um Zellkulturen, die eine Verankerung der Zellen erforderlich machen, wie tierische, pflanzliche oder Pilzzellen einschichtig auf einer Haftoberfläche zu züchten, von Laboratoriumsverhältnissen auf große Produktionsmaßstäbe umzusetzen. Viele Zellkulturen zeigen als Erfordernis für ein Wachstum eine Verankerungsabhängigkeit auf einer entsprechenden Oberfläche. Da der Kontakt von Zelle zu Zelle weiteres Wachstum verhindert wird so eine einlagige Zellschichtkultur geschaffen, die die zur Verfügung stehende Fläche bedeckt. Für hohe Herstellungsgeschwindigkeiten von biochemischen Substanzen, beispielsweise "von Impfstoffen, z.B. für Mumps, für Röteln, Masern, Grippe, Paragrippe, Mareksche Erkrankung oder Infektionen der Atmungs-In the manufacture of cellular tissues, the cells become traditional grown in roux cylinders or roller bottles. In order to obtain large quantities of tissue, large numbers of such bottles are required necessary. This method is burdened with a high work unit. Many different systems have been proposed to help Cell cultures that require the cells to be anchored, such as animal, plant or fungal cells single-layered to grow on an adhesive surface, to convert from laboratory conditions to large-scale production. Lots of cell cultures show an anchoring dependency on a corresponding surface as a requirement for growth. There the contact from cell to cell prevents further growth so a single-layer cell culture is created, which the available area covered. For high production speeds of biochemical substances, for example "of vaccines, e.g. for mumps, for rubella, measles, flu, Paragrippe, Marek's disease or infections of the respiratory system

w * * · er te 9 w f v V t ··w * * er te 9 wf v V t

- 6 wege von Zell-Linien Fibroblast von Kückenembryos, Virenzellen- 6 pathways of cell lines, fibroblast from chick embryos, virus cells

von Ochsen, Grünaffenzellen, menschliche diploide Lungen- oder ! Haut-Fibroblaste, ist eine große Oberfläche erforderlich.of ox, green monkey cells, human diploid lung or! Skin fibroblasts, a large surface area is required.

Die Erzeugung vieler virualer Impfstoffe und Biochemika z.B. j Interferon, meschliche Wachstumshormone, Somatastatin, Alpha- i thymasin-1 sowie menschliches Insulin hängen von der erfolg- IThe production of many virual vaccines and biochemicals e.g. interferon, human growth hormones, somatastatin, alpha i thymasin-1 and human insulin depend on the I

reichen Züchtung von tierischen Zellen in Form einer an einer · Oberfläche haftenden Monoschicht ab. ähnliche Produkte können j von Pflanzenzellen und von fungalen Zellengewebekulturen gewonnen werden. ;rich cultivation of animal cells in the form of a Surface adhering monolayer. Similar products can be obtained from plant cells and from fungal cell tissue cultures will. ;

Nachdem die Technik der Molekularbiologoe viele neue Zellenreihen produziert haben, sind vergrößerte Produktionsausmaße
angestrebt und Verfahrensvorrichtungen angeboten worden, welch
größere Oberflächen aufweisen.
After the techniques of molecular biology have produced many new rows of cells, production levels are increased
aimed at and processing devices offered, which
have larger surfaces.

Insbesondere ist eine Prozeßeinheit erhältlich, welche eine
Reihe von Metallscheiben aufweist, die zusammen mit einer
Welle rotierend montiert sind. Diese Scheiben sind in einem
Kessel montiert, der Speise- und Abführungsleitungen für
flüssige und gasförmige Median aufweist. Im Betrieb wird das !
Gefäß mit einem Serum gefüllt und so gehalten, daß sich die j
Scheiben in·horizontalen Ebenen befinden, so daß sich die
Zellen auf den Platten absetzen können. Der Kessel wird gekippt, so daß sich die Scheiben in einer senkrechten Ebene
befinden, wobei der Kessel teilweise entleert wird, um einen
Kopfraum für die Belüftung zu erhalten. Die Scheiben werden
In particular, a process unit is available which has a
Has series of metal disks, which together with a
Shaft are mounted rotating. These discs are in one
Boiler mounted, the supply and discharge lines for
has liquid and gaseous median. In operation it will!
Vessel filled with a serum and held so that the j
Disks are in · horizontal planes so that the
Cells can settle on the plates. The kettle is tilted so that the panes are in a vertical plane
are located, with the boiler being partially emptied, by one
Maintain headroom for ventilation. The discs will

• β *• β *

dann langsam rotiert, so daß die Zellen für die weitere Behandlung weitergeführt werden können. Bei einer anderen Ausführungsform des Apparates werden die Zellen auf einer Reihe , von Rohren gezüchtet und behandelt.then slowly rotated so that the cells are ready for further treatment can be continued. In another embodiment of the apparatus, the cells are in a row , grown and treated from pipes.

Einrichtungen dieser Art sind teuer in der Herstellung und können nicht den Produktionserfordernissen leicht angepaßt werden. Auch ist eine genaue Kontrolle des Prozesses nicht leicht möglich, da die Kultur im wesentlichen chargenweise : erfolgt, wobei die Temperatur und die anderen Variablen nicht ; leicht von der Außenseite her gesteuert werden können.Devices of this type are expensive to manufacture and cannot easily be adapted to production requirements will. Precise control of the process is also not easily possible, since the culture is essentially batch-wise : takes place, where the temperature and the other variables are not; can be easily controlled from the outside.

' Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren der eingangs näherIt is an object of the invention to provide a method of the above in more detail

bezeichneten Art so weiterzubilden, daß die aufgezeigten Nach- ; teile und Schwierigkeiten vermieden werden.designated type so that the identified after-; parts and difficulties are avoided.

; j; j

■ Zum Ausführen des Verfahrens sieht die Erfindung vor, daßTo carry out the method, the invention provides that

; man die Zellen auf Platten eines Plattenwärmetauschers sich; the cells are placed on plates of a plate heat exchanger

[ absetzen läßt und ein Wachstumsmedium in kontinuierlicher Zirkulation durch die zwischen den Platten definierten Strömungsräume passieren läßt. [ lets settle and allows a growth medium to pass in continuous circulation through the flow spaces defined between the plates.

Vorteilhafterweise wird ein Virus oder ein anderer Zusatz dem zirkulierenden Wachstumsmedium während der Zirkulation zuge-' führt.Advantageously, a virus or some other additive is added to the circulating growth medium during circulation. leads.

' Durch Impfen des Wachstumsmediums mit einem Virus kann eine'By inoculating the growth medium with a virus, a

. i. i

Infektion an Ort und Stelle der Zellen erreicht werden, was jInfection in place of the cells can be achieved what j

zur Produktion von Impfstoffen führt. Der Virus kann auch dazu verwendet werden, um die Zelltypen zu transformieren. Alternaitv kann der Kultur auch ein Trasposon oder ein Plasmid zugefügt werden. Unter bestimmten Umständen können andere Zusatzstoffe erforderlich sein, z.B. Antibiotika oder ein Zusatz wie Natriumbutyrat für die Stimmulation einer Interferonproduktion.leads to the production of vaccines. The virus can too can be used to transform the cell types. Alternatively, the culture can also be a trasposon or a Plasmid can be added. In certain circumstances, other additives may be required, e.g. antibiotics or an additive like sodium butyrate to stimulate interferon production.

Vorzugsweise wird Luft oder Sauerstoff in das zirkulierende Wachstumsmedium bei Eintritt in den Wärmetauscher gelöst.Preferably, air or oxygen is dissolved in the circulating growth medium upon entry into the heat exchanger.

Insbesondere sind Mittel vorgesehen, um Luftsauerstoff oder Kohlendioxyd aus dem Wachstumsmedium nach Verlassen des Wärmetauschers zu entfernen.In particular, means are provided to remove atmospheric oxygen or carbon dioxide from the growth medium after it has left the Remove the heat exchanger.

Bei einer AusfUhrungsform werden nur alternierende Strömungsräume für die Züchtung verwendet, während die dazwischen-, liegenden Strömungsräume für die Zirkulation von Wasser oder einem anderen Medium bei kontrollierter Temperatur ausgenutzt werden.In one embodiment, only alternating flow spaces are used for the cultivation, while the intermediate, lying flow spaces are used for the circulation of water or another medium at a controlled temperature will.

Bei einer Ausführungsform ist eine selektierte Variation der wirksamen Fläche, auf der die tierischen Zellgewebe gezüchtet werden dadurch erhalten, daß man Impfstoff- und Wachstumsmedien durch selektierte Strömungsräume des Wärmetauschers umlenkt.In one embodiment, a selected variation is the effective area on which the animal cell tissues are grown are obtained by passing vaccine and growth media through selected flow spaces of the heat exchanger diverts.

Durch Trennung des Wärmetauschers in zwei oder mehr getrennte Wachstumsbereiche können die anfänglichen Impfstoffe im kleineren Maßstabe gezüchtet werden, bevor eine aseptische Übertragung auf den gesamten Wärmetauscher stattfindet.By separating the heat exchanger into two or more separate growth areas, the initial vaccines be grown on a smaller scale before aseptic transfer to the entire heat exchanger takes place.

Ein Vorteil einer solchen Methode besteht darin, daß eine Subkultur, die bei geringerem Flächenausmaß gezüchtet werden kann, zunächst auf Veränderungen der Morphologie, Karyologie und Lebensdauer getestet werden kann, bevor Kulturen größeren Ausmaßes angelegt werden. Sollte die Subkultur mutiert sein oder verunreinigt sein, kann sie aufgegeben werden. jOne advantage of such a method is that a subculture that can be grown on a smaller area Can, first of all, be tested for changes in morphology, karyology, and lifespan before cultures become larger Extensive to be created. If the subculture is mutated or contaminated, it can be abandoned. j

Die Selektion kann mit Hilfe eines .Verbindungsnetzes erfolgen.The selection can be made with the help of a connection network.

In einer Ausführungsform bleibt die Geschwindigkeit des Impfstoffes und des Wachstumsmediums im wesentlichen in allen Porozeßströmungsräumen konstant.In one embodiment, the rate of the vaccine remains and the growth medium is substantially constant in all of the process flow spaces.

Unter Geschwindigkeit wird hier sowohl die Richtung als auch die Bewegungsgeschwindigkeit der Strömung verstanden. Es wurde festgestellt, daß bestimmte Zellreihen besser wachsen, wenn das Wachstumsmedium über eine Zeilmonoschicht, die an einer senkrechten Fläche haftet in Aufwärtsrichtung strömt während alle anderen Zell-Linien einen Vorzug für nach unten fließende Median besitzen.Speed is understood here to mean both the direction and the speed of movement of the flow. It it was found that certain cell lines grow better if the growth medium has a cell monolayer that is attached a vertical surface adheres in an upward direction while all other cell lines flow downward have a flowing median.

W V4 KitW V4 kit

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Indem man sicherstellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit im wesentlichen konstant ist, kann die bevorzugte Strömung für eine spezielle Zellwachstümslinie über die ganze Plattenfläche aufrecht erhalten werden.By ensuring that the flow rate is substantially constant, the preferred flow for a special cell growth line can be maintained over the entire surface of the plate.

In einer Ausführungsform wird die effektive Fläche, auf der die Zellgewebe gezüchtet werden, mit Hilfe eines Einsatzes vergrößert, der in irgend einen oder mehrere Prozeßströmungsräume des Wärmetauschers eingesetzt wird.In one embodiment, the effective area on which the cell tissues are grown is determined with the aid of an insert enlarged, which is used in any one or more process flow spaces of the heat exchanger.

Durch Vergrößerung der Oberfläche mit Hilfe von Einsätzen kann die Gesamtzahl von Zellen, die in dem Wärmetauscher gezüchtet werden kann, vergrößert werden.By increasing the surface area with the help of inserts you can the total number of cells that can be grown in the heat exchanger can be increased.

Der Einsatz kann ein Gitter aus Polypropylen, aus einem Drahtnetzt aus rostfreiem Stahl oder eine perforierte Metallplatte sein.The insert can be a polypropylene grid, stainless steel wire mesh, or a perforated metal plate be.

Durch Einsetzen irgend eines der oben erwähnten Einsätze zwischen die Platten des Prozeßströmungsraumes kann die Gesamtfläche, die für die Züchtung zur Verfügung steht, bis zu 65% bei gleichem Innenvolumen des Wärmetauschers vergrößert werden. Das Gitter aus Polypropylen ist weniger teuer als ein Metallgitter aus rostfreiem Stahl oder Platten. Ein solches Polypropylengitter ist jedoch weniger geeignet für die Verwendung im Zusammenhang mit Medien, welche Feststoffanteile ; oder andere störende Komponenten aufweisen, da es wesentlich schwieriger ist, die Maschenöffnungen sauber zu halten und zu sterilisieren. .By inserting any of the above mentioned inserts between the plates of the process flow space, the total area, which is available for cultivation is increased by up to 65% with the same internal volume of the heat exchanger will. The polypropylene grille is less expensive than a stainless steel metal grille or plate. One such However, polypropylene mesh is less suitable for use in connection with media that contain solids ; or other interfering components, since it is much more difficult to keep the mesh openings clean and to sterilize. .

Der Einsatz kann eine Platte eines Plattenwärmetauschers sein,!The insert can be a plate of a plate heat exchanger!

Der Effekt des Hinzufügens einer eingesetzten Platte zu dem Stapel besteht darin, den Oberflächenbereich der Prozeßströmungsräume um 100% oder mehr zu steigern, indem man eine Zahl von Prozeßströmungsräumen zwischen jedem Paar von Strömungsräumen für eine Hilfsflüssigkeit aufweist.The effect of adding an inserted plate to the stack is to reduce the surface area of the process flow spaces by 100% or more by adding a number of process flow spaces between each pair of Has flow spaces for an auxiliary liquid.

In einer Ausführungsforra wird die Haftung der Zellgewebe an ; den Oberflächen der Strömungsräume durch eine Vorbehandlung ' dieser Flächen verstärkt. Die Vorbehandlung kann durch Sand- ' strahlen oder Glasstrahlen der Oberflächen der Strömungsräume ! erfolgen. Die sich ergebende, mit Narben bedeckte Oberfläche j liefert eine geeignete Umgebung sowohl für das anfängliche | Einfangen als auch für gute langdauernde Haftung dieser Zellen', die sonst nicht leicht an glatten Zellen haften.In one embodiment, the adhesion of the cell tissue to; the surfaces of the flow spaces reinforced by a pretreatment 'of these surfaces. The pretreatment can be done by sand ' blasting or glass blasting the surfaces of the flow spaces! take place. The resulting scar-covered surface j provides a suitable environment for both the initial | Capture as well as good long-term adhesion of these cells', which otherwise do not easily adhere to smooth cells.

Die Vorbehandlung kann alternativ dazu die Anwendung eines Oberflächenüberzuges auf die Oberfläche des Strömungsraumes umfassen.The pretreatment can alternatively include the application of a surface coating to the surface of the flow space include.

Durch überziehen der Flächen der Strömungsräume mit beispielsweise Polylysin, Histonen, Protaminen, Collagen, Gelantine, Glas oder Polystyrol-Kunststoff mit Protonen, die von, den oberflächlichen aromatischen Gruppen entladen worden sind, kann die Affinität der Zellen für die Oberfläche vergrößert werden.By covering the surfaces of the flow spaces with, for example Polylysine, histones, protamines, collagen, gelatin, glass or polystyrene plastic with protons that By having the superficial aromatic groups discharged, the affinity of the cells for the surface can be increased will.

W «W «

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Um die Zellen von der Oberfläche freizusetzen , kann ein proteolytisches Mittel, z.B. Trypsin oder Pronase angewendet werden. Der Vorteil eines Plattenwärmetauscher als Züchtungskessel besteht darin, daß die Temperatur leicht auf Werte unter 15° herabgesenkt werden kann, bevor die Behandlung mit dem proteolytischen Mittel erfolgt. Bei einer Temperatur unter 150C wird der Zugang von Trypsin und Pronase zu kritischen Zellkomponenten stark herabgesetzt. Außerdem vermindert die niedrige Temperatur das Ausmaß der Haftung an der Oberfläche an den seitlichen Ecken der Zellen und verstärkt die Frei- !A proteolytic agent such as trypsin or pronase can be used to release the cells from the surface. The advantage of a plate heat exchanger as a culture vessel is that the temperature can easily be lowered to values below 15 ° before the treatment with the proteolytic agent takes place. At a temperature below 15 0 C the access of trypsin and pronase to critical cell components is greatly reduced. In addition, the low temperature reduces the degree of adhesion to the surface at the side corners of the cells and increases the free-!

legung der verbleibenden Haftungsbereiche. Diese Wirkungen jlaying down the remaining areas of liability. These effects j

I kummulieren die Verminderung sowohl der erforderlichen Trypsin^ oder Pronase-Aktivierungseinheiten wie auch die Einwirkungszeit für das Freisetzen der Zellen. I cumulate the reduction in both the required trypsin ^ or pronase activation units as well as the exposure time for the release of the cells.

In einer Ausführungsform wird die Haftung der Zellgewebe an den Oberflächen der Strömungsräume durch eine Vorbehandlung dieser Oberflächen vermindert.In one embodiment, the cell tissue is adhered to the surfaces of the flow spaces by means of a pretreatment these surfaces diminished.

Die Vorbehandlung umfaßt die Anwendung eines dünnen Filmüberzuges aus Polytetrafluoräthylen auf die Oberfläche der Strömungsräume.The pretreatment involves the application of a thin film coating of polytetrafluoroethylene to the surface of the Flow spaces.

Diese Fläche ist geeignet für Zellen, die nur eine relativ leichte Haftung an der Oberfläche erfordern und die auf leichte Weise entfernt werden müssen.This area is suitable for cells that have only one relative require slight adhesion to the surface and which must be easily removed.

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In einer Ausführungsform wird eine Duplex-Dichtungsanordnung
angewendet.
In one embodiment, a duplex seal arrangement
applied.

Wenn die Zellen oder Produkte von den Zellen von besonders
gewährlicher Natur sind, kann der Plattenwärmetauscher in
einer solchen Form konstruiert werden, daß er ein Auslecken
jeglichen gefährlichen Materials zur Atmosphäre hin oder
des Temperatursteuermediums durch die Abdichtungsmittel zu
verhindern. Eine solche unfallsichere Abdichtung zur Verhinderung jeglichen Entweichens von gewährlichen Fluiden
zur Atmosphäre hin oder in die Hilfsflüssigkeit ist in der
britischen Patentanmeldung 206 28 33A beschrieben. Ein Überwachungssystem ist dort ebenfalls beschrieben, um eine frühzeitige Warnung von jedem Auslecken durch die erste Dichtung
zu geben. Dies kann besonders wichtig sein, wenn es sich
bei den Kulturen um hoch pathogene Organismen handelt.
When the cells or products of the cells of especially
are of a guaranteed nature, the plate heat exchanger in
be constructed of such a shape that there is a leakage
any hazardous material to the atmosphere or
of the temperature control medium through the sealing means
impede. Such an accident-proof seal to prevent any escape of permissible fluids
to the atmosphere or into the auxiliary liquid is in the
British patent application 206 28 33A. A monitoring system is also described there to provide an early warning of any leakage by the first seal
admit. This can be especially important if it is
the cultures are highly pathogenic organisms.

Bei einer Ausführungsform kann man die Zerlegung der an den jIn one embodiment, the decomposition of the j

i Oberflächen haftenden Zellen an Ort und Stelle ausführen. ji Run surface adherent cells in place. j

Durch Zerlegen der an der Oberfläche haftenden Zellen an jBy dismantling the cells adhering to the surface at j

Ort und Stelle kann der Gehalt der Zellen wiedergewonnen ι Place, the content of the cells recovered ι

\ werden. Die Zerlegung kann auf eine Vielzahl von Arten er- j \ will. The decomposition can be carried out in a variety of ways

folgen, z.B. durch viruale Infektion, durch Temperatur- |follow, e.g. through virual infection, through temperature |

änderung oder durch einen osmotischen Schick. ιchange or by an osmotic fancy. ι

In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der Erfindung j ist eine Vorrichtung vorgesehen, um tierische Zellgewebe zu jIn accordance with a second aspect of the invention j there is provided an apparatus for j

züchten. Diese Vorrichtung umfaßt einen Plattenwärmetauscher, Mittel zum Zirkulieren eines die Temperatur steuernden Mediums durch einen Satz von Strömungsräumen des Wärmetauschers, Mittel zum Zirkulieren eines Wachstumsmediums durch die anderen Sätze der Strömungsräume, Mittel zum Entfernen von Gasen aus dem zirkulierenden Wachstumsraedium nachdem dieses den Wärmetauscher verlassen hat, Mittel zum Injezieren von Luft oderbreed. This device comprises a plate heat exchanger, means for circulating a temperature controlling medium through one set of flow spaces of the heat exchanger, means for circulating a growth medium through the others Sets of flow spaces, means for removing gases from the circulating growth space after it passes through the heat exchanger left, means for air injection or

• Sauerstoff in das zirkulierende Medium, Mittel zum Injezieren eines Impfmediums in das zirkulierende Medium sowie ein Intumentarium zum Messen der Arbeitsparameter, um so den Prozeß zu steueren.• Oxygen in the circulating medium, means of injection an inoculation medium in the circulating medium as well as an instrumentarium for measuring the working parameters, so as to Control process.

; Unter bestimmten Umständen, z.B. bei Wachstum einer pathogenen; Under certain circumstances, e.g. when a pathogenic

\ Zellen-Linie, bei Zell-Linien, die mit einem Pathogen geimpft ! sind, oder bei einem Zell-Linienwachstum in Gegenwart eines \ Cell line, for cell lines that have been inoculated with a pathogen! are, or in the presence of a cell line growth

; Giftes oder eines Karziogen, kann es wünschenswert sein, einen; Poison or a carcinogen, it may be desirable to have one

j Wärmetauscher anzuwenden, bei dem nebeneinanderliegende Platten, welche einen Strömungsraum für das Prozeßmedium begrenzen, paarweise dem Umfang nach und um den Umfang der durchgehendenj to use heat exchangers with adjacent plates, which limit a flow space for the process medium, in pairs according to the circumference and around the circumference of the continuous

öffnungen, welche die Kanäle zur Weiterleitung der Hilfsmedien begrenzen, verschweißt ,,sind., während die Strömungsräume für die Hilfsmedien durch flexible Dichtungen abgedichtet werden.openings, which are the channels for forwarding the auxiliary media limit, welded ,, are., while the flow spaces for the auxiliary media are sealed by flexible seals will.

• Auf diese Weise wird Gebrauch gemacht von relativ großen Flächenbereichen, wie sie in einem Plattenwärmetauscher zur• In this way use is made of relatively large ones Surface areas such as those used in a plate heat exchanger

; Verfügung stehen. Es ist ersichtlich, daß durch Zufügen oder Entfernen von Platten die zur Verfügung stehende Fläche leicht; To be available. It can be seen that by adding or Removing panels from the available area easily

- 15 - j- 15 - y

an den gewünschten Zweck angepaßt werden kann. Außerdem kann \ can be adapted to the desired purpose. In addition, \

' durch Zirkulieren von gesteuerten Temperaturheiz- oder j ' by circulating controlled temperature heating or j

' KUhlungsmedien in den Zwischenräumen die Züchtungstemperatur j'' KUkungsmedien in the interstices the cultivation temperature j

genau eingestellt werden. Wenn eine gewellte Oberfläche ver- Jcan be set precisely. If a corrugated surface is J

; wendet wird, können die ursprünglich eingeführten Zellen ohne j; is applied, the originally introduced cells without j

': die Notwendigkeit einer Reorientierung der Flächen, auf denen j ' : the need to reorient the surfaces on which j

die Zellen gezüchtet werden sollen, sich absetzen. Da nur einthe cells to be grown will settle. There is only one

kleiner Teil des gesamten Wachstumsmediums in Kontakt mit
den Zellen zu jeder gegebenen Zeit steht, kann eine Kontrolle
j des Prozesses durch Behandlung des Mediums außerhalb des
small part of the total growth medium in contact with
the cells at any given time can be a control
j of the process by treating the medium outside of the

j Wärmetauschers erhalten werden, indem man z.B. den pH-Wert, jj heat exchanger can be obtained by e.g.

! i! i

; den Nährstoffgehalt, den gelösten Sauerstoffgehalt und dgl. ·; the nutrient content, the dissolved oxygen content and the like.

überwacht und regelt. ;monitors and regulates. ;

Die -!Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings using an exemplary embodiment.

Es zeigen:Show it:

Figur 1 ein schematisches Diagramm einer Einrichtung für die
Züchtung von Zellen zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figure 1 is a schematic diagram of a device for
Culturing cells for carrying out the method according to the invention.

Figur 2 eine schematische Ansicht einer abgewandelten Einrichtung zum Züchten von Zellkulturen,FIG. 2 a schematic view of a modified device for growing cell cultures,

s ♦ · - «β 4 -wo···»s ♦ · - «β 4 -wo ···»

- 16 -- 16 -

Figur 3 eine auseinandergezogene Darstellung eines Plattenwärmetauschers undFigure 3 is an exploded view of a plate heat exchanger and

Figur 4 in scheraatischem Diagramm zwei mögliche Einsätze, durch die die Oberfläche, die für das Zellwachstum zur Verfügung steht, vergrößert werden kann.FIG. 4 shows two possible uses in a scheraatic diagram, through which the surface available for cell growth can be increased.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Einsichtung gezeigt, um eine einschichtige Gewebekultur zu erhalten, und zwar unter Verwendung eines Plattenwärmetauschers 1A und 1B als biologischer Reaktor mit großem Flächenbereich. Wie es bei einem Plattenwärmetauscher 1Aund TB normal ist, enthält dieser einen Stapel von z.B. gewellten Platten (nicht dargestellt), welche in vorbestimmter Flächenabstandsbeziehung stehen. Um eine Verankerung der Zellen zu gewährleisten, besitzen die Platten Kontaktpunkte zwischen benachbarten Platten. Diese können entweder durch sich kreuzende und aneinanderliegende Wellungen in den Platten gebildet werden, oder indem man örtlich Vorsprünge auf den Wellungen oder dgl. vorsieht, welche normalerweise die gegenseitige Plattenabstützung gewährleisten. Diese Kontaktpunkte liefern eine sichere Verankerung, von welcher die Zellen sich über die Plattenfläche bei ihrem fortschreitenden Wachstum ausbreiten können.In Fig. 1, one embodiment of an inspection to obtain a monolayer tissue culture is shown, namely below Use of a plate heat exchanger 1A and 1B as a biological reactor with a large surface area. Like it at a plate heat exchanger 1A and TB is normal, this contains a stack of e.g. corrugated sheets (not shown) which are in a predetermined face-to-face relationship. To ensure that the cells are anchored, the plates have contact points between adjacent plates. These can be formed either by crisscrossing and abutting corrugations in the plates, or by locally projections on the corrugations or the like. Provided, which normally ensure the mutual support of the plates. These contact points provide a secure anchorage from which the cells spread over the plate surface can spread as they grow.

Ein Vorratstank 2 für ein ernährendes Wachstumsmedium mit einem Auslaß 3 ist an eine Pumpe A angeschlossen, die das Medium vom Tank 2 über einen Satz von Strömungsräumen ( bei 43 gezeigt) des Wärmetauschers 1 leitet. Von dem Wärme-A storage tank 2 for a nourishing growth medium with an outlet 3 is connected to a pump A which has the Directs medium from tank 2 via a set of flow spaces (shown at 43) of heat exchanger 1. From the heat

tauscher 1 kann das Medium zurück über eine Entgasungsvorrichtung 6 und eine Rückführungsleitung 27 zum Tank 2 geführt werden.Exchanger 1 can return the medium via a degassing device 6 and a return line 27 to the tank 2 will.

Zwischen der Pumpe 4 und dem Wärmetauscher 1A und 1B ist eine Injektionsleitung 8 vorgesehen, die verwendet werden kann, um Luft oder Sauerstoff in den Kreis einzuführen. Eine Abzugsleitung 28 ist stromab der Pumpe 4 vorgesehen. Ein Vorratstank 5 liegt parallel zum Tank 2, um ein zweites Medium durch die Pumpe 4 durch den Wärmetauscher 1A und 1B zirkulieren zu lassen. Das Medium wird dem Tank 5 über die Leitung 42 zugeführt. Between the pump 4 and the heat exchangers 1A and 1B is a Injection line 8 is provided which can be used to introduce air or oxygen into the circuit. A discharge line 28 is provided downstream of the pump 4. A storage tank 5 is parallel to the tank 2 in order to circulate a second medium by the pump 4 through the heat exchangers 1A and 1B permit. The medium is fed to the tank 5 via the line 42.

Dampfeinlasse 9 bis 16 sind dazu vorgesehen, um an Ort und Stelle eine Dampfsterilisation des Systems vornehmen zu können. Dazu gehören die Kondensatleitungen 17 bis 26. Die Entgasungsvorrichtung 6 kann beispielsweise in Form eines Vakuurakessels ausgebildet sein. Sie dient dazu, Luft und/oder Kohlendioxyd und/oder andere Gase aus dem zirkulierenden Medium zu entfernen, um so eine aerobische bakterielle Verunreinigung zu vermeiden. Gleichzeitig können dadurch auch Abfallprodukte des Zellenwachstums innerhalb der Wärmetauscher 1A und 1B entfernt werden. Die Luft oder das abgezogene Kohlendioxydgas können durch einen Sterilisierungsfilter 7 entfernt werden, so daß verhindert wird, daß pathogenische ι Organismen in die Umgebung gelangen.Steam inlets 9 to 16 are provided to be in place and Place to be able to steam sterilize the system. These include the condensate lines 17 to 26. The The degassing device 6 can be designed, for example, in the form of a vacuum vessel. It serves to air and / or To remove carbon dioxide and / or other gases from the circulating medium, thereby avoiding aerobic bacterial contamination to avoid. At the same time, waste products from cell growth can also be removed within the heat exchanger 1A and 1B are removed. The air or the extracted carbon dioxide gas can pass through a sterilization filter 7 be removed, so that it is prevented that pathogenic ι organisms get into the environment.

Wenn keine Entgasungsvorrichtung erforderlich ist, kann die überschüssige Luft vom Injektionspunkt 9 einfach durch Ent-If no degassing device is required, the excess air can be removed from the injection point 9 simply by degassing.

* · · · ν «** • y «« · «β W tr« it*·« * · · · Ν «** • y« «·« β W tr «it * ·«

- 18 -- 18 -

, lüften des Tankes 2 über einen Filter 29 abgeleitet werden., ventilate the tank 2 via a filter 29 can be derived.

Die Instrumentation für die Steuerung des Prozesses umfaßt ein pH-Meßgerät 30, ein Druckmeßgerät 31 und ein Temperaturmeß-, gerät 32. Das pH-Meßgerät 30 steuert die Injektion von zur Korrektur dienenden Säuren oder Alkalistoffen über eine Leitung 33. Das Druckmeßgerät 31 steuert ein Druckventil 34.The instrumentation for controlling the process includes a pH measuring device 30, a pressure measuring device 31 and a temperature measuring, device 32. The pH measuring device 30 controls the injection of acids or alkalis used for correction via a Line 33. The pressure measuring device 31 controls a pressure valve 34.

Die Strömungsräume, die zwischen jenen verbleiben, die durch j das zirkulierende Medium besetzt sind, sind an einen WäWiß- : oder Kühlwasserkreis angeschlossen, dem eine Pumpe 35 angej hört. Das Wasser kann beispielsweise durch einen Wärmetauscher ! 36 geleitet werden, wo es durch Dampf erhitzt wird. Dieser .' wird über eine Leitung 37 und ein Ventil 38 zugeleitet, welche j durch das Temperaturmeßgerät 32 gesteuert wird. Wenn eine ' Kühlung gewünscht wird, kann frisches oder selbst gekühltes Wasser über eine Leitung 39 zur Verfügung gestellt werden, welches durch den Wärmetauscher gepumpt und dann durch ein Ablaufventil 40 abgeleitet wird. The flow spaces that remain between those occupied by the circulating medium are connected to a hot water or cooling water circuit to which a pump 35 belongs. The water can, for example, through a heat exchanger! 36 where it is heated by steam. This .' is fed via a line 37 and a valve 38 which is controlled by the temperature measuring device 32. If cooling is desired, fresh or self-cooled water can be made available via a line 39, which is pumped through the heat exchanger and then discharged through a drain valve 40.

Vor Betriebsbeginn muß die dargestellte Einrichtung sterilisiert werden, Dies kann entweder durch chemische Sterilisation! mittel oder vorzugsweise durch Dampf bei einer Temperatur von 1210C und für die Dauer von 30 Min. erfolgen. Hierzu dienen die Dampfeinlässe 9 bis 16.Before starting operation, the device shown must be sterilized. This can either be done by chemical sterilization! medium or preferably by steam at a temperature of 121 ° C. and for a duration of 30 minutes. The steam inlets 9 to 16 are used for this purpose.

Ein steriles Wachstumsmedium, das die geeigneten Impfstoffe für die betreffende Zeil-Linie enthält, kann dann aufA sterile growth medium containing the appropriate vaccines for the cell line in question can then be found on

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aseptische Weise in den Tank 2 eingeführt werden. Dieses Impfmittel kann in genügender Menge in den Plattenwärmetauscher : abschnitt 1A eingeleitet werden, um den Raum des Platten- ; Wärmetauschers 1A auszufüllen und die Plattenoberflächenbe- jbe introduced into the tank 2 aseptically. A sufficient quantity of this inoculant can be put into the plate heat exchanger : Section 1A introduced to the space of the plate; Fill the heat exchanger 1A and the plate surfaces be- j

; j; j

: reiche zu überfluten. Alternativ kann auch ein steriles ' Wachstumsmedium von Tank 2 eingeführt werden, wobei die: rich to flood. Alternatively, a sterile ' Growth medium can be introduced from tank 2, the

; Impfung mit der entsprechenden Zeil-Linie dadurch erfolgt, daß das Impfmaterial an der Injektionsöffnung 44 eingeleitet; Inoculation with the corresponding cell line takes place in that the inoculum is introduced at the injection opening 44

wird. Sterile Luft oder Sauerstoff können durch den Impfstoffwill. Sterile air or oxygen can be passed through the vaccine

I vom Injektor 8 in Blasen hindurchgeleitet werden, falls diesI will be bubbled through by injector 8, if so

j erforderlich ist. Alternativ dazu kann das Impfstoffmaterialj is required. Alternatively, the vaccine material

j auch in beide Abschnitte des Wärmetauschers TA und 1B einge-j also included in both sections of the heat exchanger TA and 1B.

i bracht werden. Aufgrund der gewellten Natur der Platteni will be brought. Due to the corrugated nature of the panels

! setzen sich die Zellen des Impfstoffes in natürlicher Weise! the cells of the vaccine settle naturally

! auf den horizontalen Komponenten der Plattenoberfläche ab.·! on the horizontal components of the panel surface.

! Damit ist keine Reorientierung oder Zellenanbringungsmechanis-! So there is no reorientation or cell attachment mechanism.

I mus notwendig, wie dies bei flachen Platten oder Scheiben notj wendig sein kann. Die vielen Kontakte zwischen den Platten J- oder den Vorsprüngen liefern eine sichere Verankerung, von I denen aus die Zellen sich über die Plattenoberflächen aus-I must be necessary, as is notj with flat plates or disks can be agile. The multiple contacts between the plates J or the projections provide a secure anchorage, from I which the cells are made up of via the plate surfaces

ί breiten können. In jeder Ausführungsform, die einen Einsatz j in einem oder in mehreren Strömungsräumen umfaßt, werden sich j die Zellen ebenso an den Flächen der Einsätze festlegen. jί can spread. In any embodiment that includes an insert j encompassed in one or more flow spaces, the cells will also attach themselves to the surfaces of the inserts. j

Nachdem die Zellenhaftung erreicht ist,- kann das ImpfmediumAfter the cell adhesion has been achieved, the inoculation medium can be used

; abgezogen werden. Das System wird dann erneut mit frischem; subtracted from. The system is then again with fresh

j Medium beladen, welches dann durch die Abschnitte 1A oder ! die Abschnitte 1A+1B rezirkuliert wird, so daß die anhaftendenj Load the medium, which is then passed through sections 1A or ! the sections 1A + 1B is recirculated so that the adhering

- β · 1- β 1

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Zellen bis zu der erforderlichen Dichte wachsen können. Luft oder Sauerstoff kann durch die Öffnung 8 bei Bedarf injesiert werden. Die Vorrichtung 6 zum Entfernen von Luft, oder CO2 kann aktiviert werden, um eine aerobe bakterielle Verunreinigung zu verhindern und die Abfallprodukte des Zellenwachstums abzuführen. Das Medium wird dann zu.dem Tank 2 zurückgelegtet.Cells can grow to the required density. Air or oxygen can be injected through the opening 8 if necessary. The device 6 for removing air, or CO 2, can be activated to prevent aerobic bacterial contamination and to remove the waste products of cell growth. The medium is then returned to tank 2.

Während der Zellenwachstumsphase müssen die Bedingungen der Kulturen auf optimalem Niveau gehalten werden. Die sterile Luft, die über Injektor 8 eingeleitet wird, muß genau, kontrolliert werden, ebenso wie der pH-Wert des Mediums. Die Luft oder der Sauerstoff werden in das zirkulierende Medium gelöst. Eine sehr genaue Temperaturkontrolle kann durch Zirkulieren von warmen oder kaltem Wasser auf der Serviceseite 41 der Platten unter Verwendung einer Pumpe 35 erhalten werden.During the cell growth phase, the conditions of the cultures must be kept at an optimal level. The sterile Air that is introduced via injector 8 must be precisely controlled, as must the pH of the medium. the Air or the oxygen are dissolved in the circulating medium. A very precise temperature control can by Circulation of hot or cold water on the service side 41 of the plates using a pump 35 is obtained will.

Wenn nur der Abschnitt 1A als Impfabschnitt des Plattenwärmetauschers verwendet wird, kann man die Zellen dann, wenn das Zellenwachstum beendet ist, durch Abziehen des Wachstumsmediums und Füllen des Systems mit Trypsin-Lösung entfernen, durch die die Zellen von den Plattenoberflächen gelöst werden. Dabei kann man die Strömungsgeschwindigkeit vergrößern, um Turbulenz zwischen den Strömungsplatten des Abschnittes 1A zu erhalten, um so das Lösen der Zellen von den Plattenflächen zu unterstützen, Die Zellensuspension kann dann in beide Abschnitte 1A und1B des Plattenwärmetauschers eingeleitet werden um so die Zellen durch Einfließenlassen auf den gesamten zurIf only the section 1A as the inoculation section of the plate heat exchanger is used, the cells can be removed when the cell growth has ended by removing the growth medium and filling the system with trypsin solution, by which the cells are detached from the plate surfaces. You can increase the flow rate by To maintain turbulence between the flow plates of section 1A so as to detach the cells from the plate surfaces The cell suspension can then be introduced into both sections 1A and 1B of the plate heat exchanger so as to the cells by infusing them all over the

Verfügung stehenden Flächen der Platten einzuleiten. Nachdem die Zellen wieder an den Platten haften kann die Trypsin- ; lösung abgezogen -werden. Das System kann dann erneut mit einem j Wachstumsmedium gefüllt werden. Die Prozedur wird dann wider-Available areas of the panels. After the cells adhere to the plates again, the trypsin ; solution to be withdrawn. The system can then be refilled with a growth medium. The procedure is then repeated

1 holt, bis das Zellenwachstum vollständig ist. Es ist dann raögi lieh, irgend ein weiteres auslösendes Mittel einzuleiten, z.B. 1 fetches until cell growth is complete. It is then raögi borrowed to initiate any further triggering means, e.g.

i i

1 einen Virus oder einen Zusatzstoff wie Natriumbutyrat, um die | 1 a virus or an additive such as sodium butyrate to reduce the |

Interferon-Produktion zu stimmulieren. !To stimulate interferon production. !

j Ij I

1 Das Entfernen der extrazellularen Produkte wird durch vollständiges Abziehen des Mediums vom System erreicht. 1 Removal of the extracellular products is achieved by completely withdrawing the medium from the system.

: Wenn die Zellen selbst geerntet werden sollen, wird die selbe · I : If the cells are to be harvested by themselves, the same · I

: i: i

Prozedur wie zuvor beschrieben ausgeführt und schließlich die 'Procedure carried out as described above and finally the '

■ Zellensuspension endgültig über Leitung 28 abgeleitet.■ Cell suspension finally discharged via line 28.

i Eine Alternative zur Injektion von Luft oder Sauerstoff zur ; Belüftungszwecken besteht darin, das Medium mit Sauerstoff zui An alternative to injecting air or oxygen into the ; Ventilation purposes consists in adding oxygen to the medium

! übersättigen, wie die in der GB-Patentanmeldung 203 47 5OA! oversaturate, such as that in UK patent application 203 47 50A

■ beschrieben ist.■ is described.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Einrichtung zum 1 Züchten von Zellen unter Verwendung eines Plattenwärme-, tauschers 50 gezeigt.In FIG. 2, a further embodiment of the device for growing cells 1 using a plate heat, exchanger 50 is shown.

Ein Vorratsbehälter 51 für ein Wachstumsmedium ist mit einer Rühreinrichtung 52, einem Temperaturfühler 53 und einem Fühler 54 für den pH-Wert ausgerüstet und kann mit Hilfe von Dampf-A storage container 51 for a growth medium is provided with a stirring device 52, a temperature sensor 53 and a sensor 54 for the pH value and can be cleaned with the help of steam

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injektion durch die öffnung 56 sterilisiert werden. Das Wachstumsmedium kann dem Behälter durch die öffnung 55 zugeleitet werden. Korrekturen des pH-Wertes und der anderen Größe kann über eine Zusatzöffnung 74 erfolgen,injection through the opening 56 are sterilized. That Growth medium can be fed to the container through opening 55. Corrections of pH and others Size can be done via an additional opening 74,

Ein Dreiwegeventil 57 verbindet den Vorratsbehälter 51 mit einer Einlaßöffnung 58;einer Erntelösung und einer Pumpe Diese Pumpe zirkuliert das Wachstumsmedium vom Vorratsbehälter an der Einlaß- und der Auslaßöffnung 60 vorbei in die Prozeßströmungsräume 61 des Wärmetauschers. Das Wachstumsmedium wird dem Vorratsbehälter über einen Strömungsraeßteil zurückgeführt.A three-way valve 57 connects the reservoir 51 to an inlet port 58 ; a harvesting solution and a pump. This pump circulates the growth medium from the storage container past the inlet and outlet openings 60 into the process flow spaces 61 of the heat exchanger. The growth medium is returned to the reservoir via a flow passage.

Der Kopfraum des Behälters 51 kann durch eine Leitung 63 über eine«,- Strömungsmeßeinrichtung 64 in zugemessener Weise begast werden. Ein Sterilisationsfilter 65 kann in die Begasungsleitung 63 eingefügt sein. Proben können an einer Probeentnahmeöffnung 70 abgezogen werden.The head space of the container 51 can be passed through a conduit 63 via a, - flow measuring device 64 in a metered manner be fumigated. A sterilization filter 65 can be placed in the gas supply line 63 should be inserted. Samples can be drawn off at a sampling opening 70.

Die Prozeßströmungsräume des Wärmetauschers werden durch Dampf sterilisiert, der durch eine öffnung 68 zugeführt und als Kondensat durch eine öffnung 69 abgeführt wird.The process flow spaces of the heat exchanger are sterilized by steam, which is supplied through an opening 68 and is discharged as condensate through an opening 69.

Ein Impfstoff wird normalerweise in das System durch eine öffnung 60 eingeführt, um die Prozeßströmungsräume 61 des Wärmetauschers 50 zu füllen. Die Temperatur des Prozesses und der Hilfsflüssigkeiten kann durch Fühler 66 und 67 Über· wacht werden, überschüssige Gase in dem System können durchA vaccine is normally introduced into the system through port 60 to clear the process flow spaces 61 of the Heat exchanger 50 to fill. The temperature of the process and the auxiliary liquids can be measured by sensors 66 and 67. Wake up, excess gases in the system can through

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den Sterilisationsfilter 71 abgelassen werden. Die Hilfsflüssigkeit zirkuliert in den Strömungsräumen 72 und kann jthe sterilization filter 71 can be drained. The auxiliary liquid circulates in the flow spaces 72 and can j

gekühlt oder erhitzt werden, und zwar durch eine Einheit 73. jcooled or heated by a unit 73. j

Die Vorteile beider dieser Systeme umfassen:The benefits of both of these systems include:

1. Eine ausgedehntere Oberfläche für das Zellwachstum bei1. A broader surface for cell growth

2 kleinem Volumen, bis auf maximal 1500 m .2 small volume, up to a maximum of 1500 m.

2. Gewellte Oberflächen liefern eine gute Zellenhaftung.2. Corrugated surfaces provide good cell adhesion.

3. Die Flächengröße kann leicht durch Wegnehmen und Zufügen von Platten verändert werden.3. The area size can easily be changed by removing and adding plates.

A. Eine gute Verfahrenssteuerung ist möglich aufgrund des geringen Füllvolumens für das Medium und die Rezirkulierungsströmung. A. Good procedural control is possible because of the low filling volume for the medium and the recirculation flow.

5. Eine rasche Ausgleichung der Temperatur gestattet eine Optimierung der Produktbildung und eine Minimierung der Zellverluste während.der überführung zwischen Anzucht und Produktionsstadium.5. A rapid equalization of the temperature allows an optimization of the product formation and a minimization of the Cell losses during the transfer between cultivation and Stage of production.

6. Es werden aseptisches Wachstum und Produktgewinnung gewährleistet. 6. Aseptic growth and product recovery are ensured.

Es wird nun Bezug genommen auf Figur 3. Diese zeigt in auseinandergezogener Darstellung einen Plattenwärmetauscher. Bei diesem sind die Platten 80 und 84 zwischen einem Kopf und einem Nachfolgestück 82 zusammengedrückt. Ein Anschlußstück 83 kann dazu verwendet werden, die Strömung der Prozeßflüssigkeit und der Hilfsflüssigkeit über die Platten 80 und 84 zu.trennen, wodurch effektiv zwei Wärmetauscher innerhalb des gleichen Rahmens zu liegen kommen.Reference is now made to FIG. 3. This shows in FIG exploded view of a plate heat exchanger. In this case, the plates 80 and 84 are between a head and a follow-up piece 82 compressed. A fitting 83 can be used to control the flow of process fluid and the auxiliary liquid via plates 80 and 84 zu.separate, effectively two heat exchangers within of the same frame come to rest.

Durch Anwendung einer im wesentlichen ähnlichen Anordnung kann die Strömung von Nährstoff durch den Abschnitt 80 (A1 in Fig. 1), wie sie gestrichelt in Fig. 3 angedeutet ist, von der Strömung des Nährstoffes durch den Abschnitt 84(IB in Fig. 1), wie er mit ausgezogener Linie in Fig. 1 angedeutet ist, getrennt werden, während die Hilfsflüssigkeit, die in strichpunktierten Linien gezeigt ist, durch beide Abschnitte 80 und 84 fließt.Using a substantially similar arrangement, the flow of nutrient through section 80 (A1 in Fig. 1), as indicated by dashed lines in Fig. 3, from the flow of the nutrient through the section 84 (IB in Fig. 1), as indicated by a solid line in Fig. 1, are separated, while the auxiliary liquid, which is shown in dash-dotted lines flows through both sections 80 and 84.

Figur 4 zeigt einige mögliche Einsätze, die zwischen den Platten der Prozeßströmungsräume eingesetzt werden können, um die für das Zellenwachstum erforderliche Fläche vergrößern zu können.Figure 4 shows some possible inserts that can be inserted between the plates of the process flow spaces, in order to be able to enlarge the area required for cell growth.

Die perforierte Metallplatte 90 weist öffnungen 91 auf, in welche die Kontaktpunkfee der benachbarten Platten, welche die Strömungsräume umgrenzen, eingreifen können. Die Platte selbst kann beispielsweise aus rostfreiem Stahl, Titan oder anderem geeigneten Metall bestehen.The perforated metal plate 90 has openings 91 into which the contact points of the adjacent plates, which delimit the flow spaces and intervene. The plate itself can for example be made of stainless steel, titanium or other suitable metal.

Das Gitter 92 kann aus einem Drahtgitter aus rostfreiem Stahl-jThe grid 92 may be constructed from a stainless steel wire mesh-j

draht oder aus Polypropylen bestehen. Zum Säubern werden die Zellen von den Platten und/oder Einsätzen in der Weise entfernt, wie dies zuvor beschrieben wurde, und aus dem System ausgewaschen. Danach folgt eine Säuberung und Sterilisation .durch Dampf. Ein Anbrennen ist so vermieden.wire or made of polypropylene. The Cells removed from plates and / or inserts in the manner previously described and from the system washed out. This is followed by cleaning and sterilization using steam. Burning is avoided in this way.

Um das Verständnis der Erfindung noch zu verbessern sind folgende Beispiele angegeben.In order to improve the understanding of the invention the following examples are given.

Beispiel 1example 1

Die zuvor beschriebene Vorrichtung weist eine zur VerfügungThe device described above has one available

2 stehende Fläche für die Zellkulturen von 2 m_ auf, die durch 24 Platten aus rostfreiem Stahl gebildet wird. Diese Anordnung wurde verwendet, zum Züchten von menschlichen Fibroblasten und zwar wie folgt:2 standing area for the cell cultures of 2 m_, which by 24 stainless steel plates is formed. This arrangement was used to grow human fibroblasts as follows:

Der Wärmetauscher und die Teile des zugehörigen Rohrwerkes, welche den Wärmetauscher mit dem Vorratsbehälter für das Wachstumsmedium verbindet, wurden durch direkte InjezierungThe heat exchanger and the parts of the associated pipework that make up the heat exchanger with the storage tank for the Growing medium links were made by direct injection

2 von Dampf bei einem Druck von 1,05 kg/cm für die Dauer von 60 Min. sterilisiert. Der Behälterkessel, bestehend aus einem j FermentatiQnskessel aus Glas und rostfreiem Stahl mit einer j Kapazität von 3 Itr., der zusammen mit den übrigen Rohren und j der Pumpe zum Zirkulieren des Wachstumsmediums verwendet wird, wurde durch einen Autoklavenprozeß für die Dauer von 140 Min.2 of steam at a pressure of 1.05 kg / cm for the duration of Sterilized for 60 minutes. The container kettle, consisting of a fermentation kettle made of glass and stainless steel with a j Capacity of 3 liters, which is used together with the rest of the pipes and the pump to circulate the growth medium, was by an autoclave process for a duration of 140 min.

ρ
bei einem Druck von 1,05 kg/cm sterilisiert.
ρ
sterilized at a pressure of 1.05 kg / cm.

Der Wärmetauscher wurde durch Passieren von kaltem Wasser durclji die Mantelseite ahgekühlt. Danach wurde die Temperatur imCold water was passed through the heat exchanger the jacket side is cooled down. Then the temperature was im

« ti * ν ar«Ti * ν ar

Μ« M WO *««■Μ «M WO *« «■

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Bereich von 36-37 C durch Zirkulieren von Wasser von kontrolierter Temperatur durch die Mantelseite stabilisiert. Das Reservoir, das restliche Rohrwerk und die Pumpe wurden dann mit dem Wärmetauscher aseptisch verbunden.Range of 36-37 C by circulating controlled water Temperature stabilized by the shell side. The reservoir, the rest of the piping and the pump were then aseptically connected to the heat exchanger.

Ein Impfmittel von 1,8x10 MRC aus menschlichen Fibroblastzellen, die in 2,7 ltr. Wachstumsmedium suspendiert waren, wurde dann aufwärts in die Zellenkulturkammer des Wärmetauschers eingeführt, bis die Kammer vollständig gefüllt war. Das verwendete Wachstumsmedium war Eagle's-Medium, welches Earle's-Salze enthält und wurde mit 8% Ochsenserum, nicht wesentlichen Aminosäuren und Penicillin/Streptomycin ergänzt. Das Medium wurde mit 2,2g Natriumbikarbonat pro Liter gepuffert, mit 5% Kohlendioxyd in Luft überlagert und enthielt als pH-Indikator Phenorot.An inoculant of 1.8x10 MRC from human fibroblast cells, which in 2.7 ltr. Growth medium were suspended, was then introduced up into the cell culture chamber of the heat exchanger until the chamber was completely filled. The growth medium used was Eagle's medium, which It contains Earle's salts, and was made with 8% ox serum, not essential amino acids and penicillin / streptomycin supplements. The medium was buffered with 2.2g sodium bicarbonate per liter, superimposed with 5% carbon dioxide in air and contained phenor red as a pH indicator.

Zusätzliche 3,1 ltr. Wachstumsmedium wurden in den Vorratsbehälter auf aseptische Weise eingeleitet. Der Inhalt wurde umgerührt, der Kopfraum des Behälters mit 5% Kohlendioxyd j in Luft begast und der Inhalt auf 370C erhitzt und auf dieser ;' Temperatur gehalten.Additional 3.1 ltr. Growth media was aseptically introduced into the reservoir. The contents were stirred, the head space of the container with 5% carbon dioxide in air gassed j and the contents at 37 0 C and heated thereon; ' Temperature held.

Man ließ dann das System ungestört bei 3°C für die Dauer von jThe system was then left undisturbed at 3 ° C. for a period of j

! 24 Std. ruhen, so daß die Zellen sich an der Oberfläche der !! Rest for 24 hours so that the cells are on the surface of the!

Wärmetauscherplatten ansetzen konnten. \ Could attach heat exchanger plates. \

Am Ende der Haftungsperiode wurde das Wärmewachstumsmittel in iAt the end of the sticking period, the heat growth agent in i

dem Kreis zirkuliert, der den Vorratsbehälter, die Pumpe, die :the circuit that circulates the reservoir, the pump that:

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Kulturseite des Wärmetauschers enthielt, mit einer Geschwindigkeit von 100-130 ml pro Min. für die Dauer von 7 Tagen, derart, daß die Strömung nach oben durch den Wärmetauscher erfolgt
während gleichzeitig Wasser durch die Mantelseite geleitet
The culture side of the heat exchanger contained, at a rate of 100-130 ml per min. For a period of 7 days, such that the flow is up through the heat exchanger
while at the same time water is passed through the shell side

; wurde. Das Wachstumsmedium wurde dann vollständig aus der
Vorrichtung abgezogen und 5,8 ltr. frisches Wachstumsmedium
aseptisch eingeführt. Das frische Wachstumsmedium wurde mit
einer Geschwindigkeit von 130-280 ml pro Min. für die Dauer ■;
; became. The growth medium was then completely removed from the
Device removed and 5.8 ltr. fresh growth medium
introduced aseptically. The fresh growth medium was with
a speed of 130-280 ml per minute for the duration ■;

, von weiteren drei Tagen zirkuliert., circulated for another three days.

ι :ι:

j Danach wurde die Zirkulation des Wachstumsmediums gestoppt.j The circulation of the growth medium was then stopped.

,,

Mit Phosphat gepufferte Salzlösung (31tr.) wurde eingeleitet, ;Saline solution (31tr.) Buffered with phosphate was introduced;

' um das Wachstumsmedium nach unten durch den Wärmetauscher zu ; ■ verdrängen. Die phosphatgepufferte Salzlösung wurde dann · . wiederum durch 0,25%iges Trypsin in phosphatgepufferter Salz- ; lösung (1ltr.) ersetzt. Die Zellkulturkammer wurde vollständig ' entleert und bei einer Temperatur von 36-37°C gehalten, und ' \ zwar indem man Wasser durch die Mantelseite leitete. Dies ge-, schah für die Dauer von 1 Std. Drei aliquote Teile (21tr.)
von serumfreiem Wachstumsmedium wurden dann in der Folge aufwärts in die Zellkulturkammer geleitet, wobei eine Mischung : aus 5% Kohlendioxyd in Luft durch jedes Aliquot pulsiert
wurde, bevor d,ie Füllung aus der Kammer abgezogen und die
nächste aliquote Menge zugeführt wurde.
'to bring the growth medium down through the heat exchanger ; ■ displace. The phosphate buffered saline solution was then ·. again by 0.25% trypsin in phosphate-buffered saline ; solution (1 liter) replaced. The cell culture chamber has been completely 'deflated and maintained at a temperature of 36-37 ° C, and' \ namely by water directed through the shell side. This happened for a period of 1 hour. Three aliquot parts (21 tr.)
of serum-free growth medium were then sequentially passed up into the cell culture chamber, with a mixture of: 5% carbon dioxide in air pulsing through each aliquot
was withdrawn from the chamber before the filling and the
next aliquot has been added.

i Die Zahl der Zellen, die geimpft und geerntet wurde, wurde : i The number of cells that were inoculated and harvested was :

bestimmt durch einen Coulter-Zähler und mit einem Haemozyto- ; meter überprüft. . idetermined by a Coulter counter and with a hemocyte; meter checked. . i

« » ν * ■ · «Γ 'ν W β *■«"·#«» Ν * ■ · «Γ 'ν W β * ■« "· #

- 28 -- 28 -

Gesamtheit der geimpften Zellen 1,8x10Total of inoculated cells 1.8x10

geerntete Zellenharvested cells

1) im abgezogenen Wachstumsmedium 2,2x101) 2.2x10 in the withdrawn growth medium

2) in der gepufferten Waschsalzlösung und der Trypsin-Lösung 8.7x102) in the buffered saline solution and the trypsin solution 8.7x10

3) pulsiertes serumfreies Medium 29,1x103) pulsed serum-free medium 29.1x10

insgesamt 29,2x10a total of 29.2x10

Beispiel 2Example 2

Unter Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 wurden mensch-,Using the method according to claim 1, human,

I liehe Fibroblaste wie folgt gezüchtet: ιI grew fibroblasts as follows: ι

Ein Wärmetauscher mit 24 Plattenhaus rostfreiem Stahl und
einer für die Zellenkultur zur Verfügung stehenden Fläche von
2 m· wurde mit 1,35x10 MRC 5 menschlichen Fibroblastzellen
geimpft. Die Zellen wurden als Suspension in dem Wachstumsmedium eingeführt, welches das notwendige Minimum an Medium
(Eagle) mit Earle's-Salzen umfaßt und mit 8% Ochsenserum,
nicht essentiellen Aminosäuren, Penicillin/Streptomycin und ■ 2,2g/ltr. Natriumbikarbonat ergänzt worden war. ί
A heat exchanger with 24 plate stainless steel and
an area available for cell culture of
2m x was 1.35x10 MRC 5 human fibroblast cells
vaccinated. The cells were introduced as a suspension in the growth medium, which had the minimum necessary medium
(Eagle) covered with Earle's salts and with 8% ox serum,
non-essential amino acids, penicillin / streptomycin and ■ 2.2g / ltr. Sodium bicarbonate had been supplemented. ί

ι Der geimpfte Behälter wurde bei 35°C für die Dauer von Iι The inoculated container was at 35 ° C for the duration of I

17,5 Std. so gehalten. Das Volumen des Wachstumsmediums wurde !Held like this for 17.5 hours. The volume of the growth medium was!

vergrößert auf 5,8 ltr. und das Wachstumsmedium wurde dann !enlarged to 5.8 ltr. and the growth medium then became!

durch die Zellenkulturkammer mit einer Geschwindigkeit von ; 100-200 ml pro Min. für die Dauer von 5 Tagen zirkuliert. Die ·through the cell culture chamber at a rate of; 100-200 ml per minute for a period of 5 days. The ·

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Strömung erfolgte durch den Wärmetauscher von unten nach oben, und im Gegenstrom zu der Strömung des Wassers durch die Mantelseite. Das Wachstumsmedium wurde abgezogen und ersetzt durch 5,8 ltr. frischem Wachstumsmedium, das weitere 5 Tage zirkuliert wurde. Das zirkulierende Medium wurde bei einer Temperatur von 34-360C gehalten und durch Passieren von 5% ι Kohlendioxyd in Luft durch den Kopfraum des Vorratsbehälters mit Sauerstoff beladen} pH des Wachstumsmedium wurde durch Zugabe von Natriumbikarbonat auf dem gewünschten Wert gehalten. ;Flow was through the heat exchanger from bottom to top, and in countercurrent to the flow of water through the shell side. The growth medium was drawn off and replaced with 5.8 ltr. fresh growth medium that was circulated for an additional 5 days. The circulating medium was maintained at a temperature of 34-36 0 C and by passing 5% ι carbon dioxide in air through the headspace of the reservoir with oxygen loaded} pH of the growth media was maintained by addition of sodium bicarbonate at the desired value. ;

Das Wachstumsmedium, das von den Zellkulturkammern entnommen wurde, wurde mit durch Phosphat gepufferter Salzlösung ergänzt und die Zellen für die Entnahme von den Wachstumsflächen durch Waschen mit 0,25% Trypsin, gelöst in mit Phosphat} gepufferter Salzlösung vorbereitet. Nachdem alle Lösungen von der Zellenwachstumskammer abgezogen worden war, wurden die Zellen bei 35-37°C für 1,5 Std.in Gegenwart von restlicher Trypsinlösung gehalten. Die Zellen wurden von der Einrichtung mit drei aliquoten Mengen eines serumfreienThe growth medium taken from the cell culture chambers was supplemented with phosphate-buffered saline and the cells for removal from the growth areas by washing with 0.25% trypsin dissolved in phosphate} buffered saline solution. After all of the solutions were withdrawn from the cell growth chamber, the cells were kept at 35-37 ° C for 1.5 hours in the presence of residual trypsin solution. The cells were from the Set up with three aliquots of a serum-free

Wachtumsmediums entfernt, welches durch Injezierung von 5% Kohlendioxyd enthaltende Luft aufgerührt wurde, während die aliquote Menge jeweils in der Zellenkulturkammer gehalten wurde.The growth medium is removed, which is obtained by the injection of Air containing 5% carbon dioxide was stirred while the aliquots were kept in the cell culture chamber became.

Gesamte geimpfte Zellenzahl 1,35x10Total number of cells vaccinated 1.35x10

geerntete Zellenharvested cells

1) im abgezogenen Wachstumsmedium 1,2x10°1) 1.2x10 ° in the withdrawn growth medium

2) in der gepufferten Wäschzalslosung2) in the buffered laundry solution

und in der Trypsin-Lösung 1,5x10and 1.5x10 in the trypsin solution

3) in dem pulsierten serumfreien3) in the pulsed serum-free

Medium 16,1x10°Medium 16.1x10 °

insgesamt 16,2x10a total of 16.2x10

Weitere Überprüfungsvorrichtungen, wie Analysierungsgeräte für Glukose, gelösten Sauerstoff und Kohlendioxyd können verwendet werden.Other checking devices such as analyzers for glucose, dissolved oxygen and carbon dioxide can be used be used.

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Claims (1)

57-7257-72 PATENTANWÄLTE \ PATENT LAWYERS \ DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKEDR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE BRAUNSCHWEIG MÜNCHENBRAUNSCHWEIG MUNICH AnsprücheExpectations 1. Verfahren zum Züchten von Zellgewebe, dadurch g e k e η η zeichnet, daß man die Zellen auf Platten eines Plattenwärmetauschers sich absetzen läßt und ein Wachstumsmedium in kontinuierlicher Zirkulation durch die zwischen den Platten definierten Strömungsräume passieren läßt.1. A method for growing cell tissue, thereby g e k e η η draws that you can settle the cells on plates of a plate heat exchanger and a growth medium in continuous circulation through the between allows defined flow spaces to pass through the plates. 2. Verfahren nacji Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Virus oder ein anderer Zusatz dem zirkulierenden Wachstummedium während der Zirkulation zugefügt wird.2. The method nacji claim 1, characterized in that a virus or other additive is added to the circulating growth medium during circulation. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Luft oder Sauerstoff in das zirkulierende Wachstumsmedium-bei einem Eintritt in den Wärmetauscher gelöst wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that air or oxygen in the circulating Growth medium-is dissolved upon entry into the heat exchanger. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e η η ■ zeichnet, daß Schritte vorgesehen sind, um Luftsauerstoff oder Kohlendioxyd von dem Wachstumsmedium nach dem Verlassen des Wärmetauschers zu entfernen.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that g e k e η η ■ indicates that steps are provided to remove atmospheric oxygen or carbon dioxide from the growth medium before leaving the heat exchanger. L JL J 5. Verfahren nach irgend einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich ab-5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that only ab- ι wechselnde Strömungsräume für die Züchtung und die da-' zwischenliegenden Strömungsräume für die Zirkulation vonι changing flow spaces for breeding and the da- ' intermediate flow spaces for the circulation of Wasser oder einem anderen Medium bei konstrollierter ; Temperatur ausgenutzt werden.Water or other medium when controlled; Temperature can be used. 6. Verfahren nach irgend einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine ausge- j wählte Variation in der wirksamen Fläche, auf der i6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a j chose variation in the effective area on which i tierische Zellgewebe gezüchtet werden, dadurch erhalten !animal cell tissues are grown, thereby preserved! ι werden, daß man die Impfkultur und das Wachstumsmedium ! durch ausgewählte Strömungsräume des Wärmetauschers um- i leitet.ι be that you have the inoculum and the growth medium! through selected flow spaces of the heat exchanger by i directs. 7t Verfahren nach irgend einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Impfkultur und des WachstunBmedium im wesentlichen | in allen Strömungsräumen konstant gehalten wird.7t method according to any one of the preceding claims, characterized in that the speed of the inoculation culture and the growth medium essentially is kept constant in all flow spaces. 8. Verfahren nach irgend einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Fläche, auf der die Zellgewebe gezüchtet werden, durch Einfügen eines Einsatzes in irgend einen oder mehreren Prozeß-Strömungsräumen des Wärmetauschers vergrößert wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the effective Area on which the cell tissues are grown by inserting an insert in any one or more Process flow spaces of the heat exchanger is enlarged. 9. Verfahren nach irgend einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Haften der Zellgewebe an den Flächen der Prozeß-Strömungsräume durch eine Vorbehandlung dieser Flächen verstärkt.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the adhesion the cell tissue on the surfaces of the process flow spaces is reinforced by a pretreatment of these surfaces. 10. Verfahren nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Haftung der Zeil- ; gewebe an den Flächen des Prozeß-Strömungsraumes durch eine Vorbehandlung dieser Flächen vermindert.10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the adhesion of the Zeil-; tissue on the surfaces of the process flow space is reduced by pretreating these surfaces. 11. Verfahren nach irgend einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Doppeldichtung einsetzt.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a double seal is used. 12. Verfahren nach irgend einem der voranstehenden Ansprüche, : 12. The method according to any one of the preceding claims: dadurch gekennzeichnet, daß man die Zerlegung: der an der Oberfläche haftenden Zelle an Ort und Stelle ausführt.characterized in that one dismantles: the cell adhering to the surface in place executes. 13. Verfahren nach irgend einem der voranstehenden Ansprüche, : dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des Impfmedium und des Wachstumsmediums, die Temperaturen des Verfahrens und des Service-Fluids und die Strömungsgeschwindigkeit mit Hilfe elektronischer Steuermittel überwacht und kontrolliert.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the composition the inoculation medium and the growth medium, the temperatures of the process and the service fluid, and the flow rate is monitored and controlled with the aid of electronic control means. 14. Vorrichtung zum Züchten von Zellgewebe, insb zum Ausführen des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Plattenwärmetauscher, Mittel zum Zirkulieren eines Temperatursteuermediums durch einen Satz von Strömungsräumen des Wärmetauschers, Mittel zum Zirkulieren eines Wachstumsfflediuras durch den anderen Satz von Strömungsräumen, Mittel zum Entfernen von Gasen aus dem zirkulierenden Wachstumsmedium, nachdem dieses den Wärmetauscher verlassen hat, Mittel zum Injezieren von Luft oder Sauerstoff in das zirkulierende Wachstummedium, sowie durch Mittel zum Injezieren eines Impfmediuras in das zirkulierende Medium und durch eine Instrumenteneinrichtung zum Messen der Arbeitsparameter zur Kontrolle des Verfahrens.14. Device for growing cell tissue, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized by a plate heat exchanger, means for circulating a temperature control medium through a set of flow spaces of the heat exchanger, means for circulating a growth frediura through the other set of flow spaces, means for removing gases from the circulating growth medium, after it has left the heat exchanger, means for injecting air or oxygen into the circulating one Growth medium, as well as means for injecting an inoculating medium into the circulating medium and through a Instrument device for measuring the working parameters to control the process.
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DE19540487A1 (en) * 1995-10-20 1997-04-24 Olaf Schultz Cell interaction system for induction of artificial 3-dimensional tissue

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DK335182A (en) 1983-01-28
SE8204437L (en) 1983-01-28
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IT8222589A0 (en) 1982-07-27

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