DE3818776C2 - Verfahren zur Kultivierung von Zellen in einem Fermenter und zur Durchführung des Verfahrens bestimmter Fermenter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kultivierung von Zellen in einem Fermenter, bei dem die Zellen auf einem perlenförmigen Granulat angeordnet sind, das in dem Fer­ menter gelagert ist und dem durch eine Pumpeinrichtung flüssiges Zellkulturmedium zugeführt wird, das nach Durch­ strömen des Granulats wieder aus dem Zellkulturraum des Fermenters abgeführt wird, und einen zur Durchführung des Verfahrens bestimmten Fermenter.

Nach der DE-PS 29 40 446 ist es bekannt, Zellen auf Kugeln einer Kugelpackung zu halten, die ein Fließbett bildet, das von dem Zellkulturmedium durchströmt wird. Dem Zell­ kulturmedium wird außerhalb des Fließbetts über permeable Schlauchmembranen Sauerstoff zugeführt. Bei diesem Fermen­ ter besteht der Nachteil, daß das Zellkulturmedium im Kreislauf geführt wird und eine kontinuierliche Ableitung verbrauchten Zellkulturmediums zur Regenerierung nicht möglich ist. Bezüglich des Zellkulturmediums kann dieser Fermenter nur chargenweise betrieben werden, was bei einem über den labormäßigen Einsatz hinausgehenden gewerblichen Einsatz störend ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß wegen der Aufrechterhaltung des Fließbetts die Anzahl der Kugeln als Träger für Zellen in dem Reaktorraum ver­ hältnismäßig klein ist, so daß auch die Leistung bezüglich der Kultivierung nutzbarer Zellen begrenzt ist. Bei un­ sachgemäßer Handhabung besteht ferner die Gefahr, daß durch Aufwirbelungen in dem Fließbett Zellen von den Ku­ geln des Fließbetts abgerissen werden.

Nach der DE-OS 35 41 738 ist ein Fermenter bekannt, bei dem eine Zellkultur in einem Kulturmedium mittels einer Rühreinrichtung in Suspension gehalten wird. Durch als semipermeable Membranen ausgebildete Hohlfasern wird ein Nährmedium gepumpt. Die Nährstoffe aus dem Nährmedium gelangen durch die Membranen in das Kulturmedium, während Abfallprodukte der Zellen durch die Membranen aus dem Kulturmedium in das Nährmedium gelangen. Bei diesem Fer­ menter muß das Kulturmedium in ständiger Bewegung gehalten werden, damit die Suspension bestehen bleibt. Gase werden dem Fermenter durch eine Gasleitung zugeführt. Das Gas wird durch ein Rührorgan im Kulturmedium dispergiert. Von Nachteil ist, daß die Zellen in der Suspension durch das Rührorgan mechanisch geschädigt werden können. Zellen, die für das Wachstum ein Trägermaterial benötigen, können in diesem Fermenter nur bedingt kultiviert werden, da die im Kulturmedium nach oben aufsteigenden Gasblasen zur Flota­ tion von mit Zellen bewachsenen Trägermaterialien führen können.

In der EP-A-2 05 790 schließlich ist ein Fermenter be­ schrieben, der ein in verschiedene Schichten aufgeteiltes formstabiles Festbett aufweist. Den Festbettschichten wird über ein als Rührer ausgebildetes Pumpwerk ein Zellkultur­ medium zugeführt, das die Festbettschichten durchströmen soll und dann als verbrauchtes Zellkulturmedium abgeführt wird. Die Abführung verbrauchten Zellkulturmediums und Zufuhr frischen Zellkulturmediums kann durch eine semi­ permeable Membran erfolgen. Die Festbettschichten sind durch ein feinstkörniges perlenförmiges und poröses Granu­ lat gebildet. Bei diesem Fermenter sollen die Zwischen­ räume zwischen den Granulatperlen zuwachsen, während das Zellkulturmedium durch Makroporen der Granulatperlen drin­ gen soll. Dieser Fermenter hat den Nachteil, daß er bezo­ gen auf sein Bauvolumen nur eine verhältnismäßig kleine Menge von Zellkulturen aufnehmen kann, da die erforderli­ chen Zwischenräume zwischen den Festbettschichten hier nicht genutzt werden können. Gravierender ist jedoch die Störanfälligkeit dieses Fermenters. Da die Makroporen der Granulatperlen nur einen äußerst geringen Durchmesser aufweisen, ist für das Zellkulturmedium ein hoher Strö­ mungsdruck erforderlich. Durch diesen Strömungsdruck be­ steht die Gefahr, daß Zellen auf dem Granulat beschädigt oder abgerissen werden. Hierbei sind Verstopfungen der Makroporen möglich, wobei in diesem Bereich die Zufuhr von Zellkulturmedium zu den Zellen unterbrochen wird und diese absterben. Aufgrund der hiermit verbundenen Betriebsstörun­ gen ist dieser Fermenter für einen kontinuierlichen Be­ trieb nicht geeignet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Kultivierung von Zellen und einen zur Durchführung des Verfahrens dienenden Fermenter zu schaffen, das es ermöglicht, in einem Fermenterraum verdichtet angeordnete Zellkulturen sicher und gleichmäßig mit dem erforderlichen Zellkulturmedium und Sauerstoff zu versorgen, wobei gleichzeitig eine sichere und umfassende Ableitung verbrauchten Zellkulturmediums mit unerwünschten Abfallprodukten und des entstandenen Kohlendioxids sicher­ gestellt sein soll.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe bezüglich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich des Fermenters durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruchs 9.

Weitere Merkmale der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben und nachstehend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Fermenter näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen mit integrierter Kreiselpumpe ausgebilde­ ten Fermenter in der Seitenansicht im Schnitt,

Fig. 2 den Fermenter nach Fig. 1 in einer Draufsicht im Schnitt,

Fig. 3a und 3b den Querschnitt eines alternativ ausgebildeten Festbetts mit unterschiedlichen Versorgungsstruk­ turen,

Fig. 4 einen als Röhrenturm ausgebildeten Behälter mit einem Festbett nach Fig. 3a als Einsatzmodul für einen Fermenter in einer Seitenansicht im Schnitt,

Fig. 5 den Behälter nach Fig. 4 in einer Draufsicht im Schnitt,

Fig. 6a und 6b die Verbindung der Druckröhre mit dem unteren und oberen Boden des Behälters für das Festbett nach Fig. 4,

Fig. 7a und 7b die Verbindung der Saugrohre mit dem oberen und unteren Boden des Behälters für das Festbett nach Fig. 4,

Fig. 8 eine Anordnung für einen Fermenter mit einem ver­ größerten Kulturvolumen in einer schematischen Ansicht,

Das Fermentergehäuse 2 des Fermenters 1 ist in einen Fer­ menterinnenraum 3 und einen Fermenteraußenraum 4 aufge­ teilt, die durch eine zylinderförmige semipermeable Mem­ bran 5 voneinander getrennt sind. Als semipermeable Mem­ bran kann ein Material eingesetzt werden, wie es auch für die Blutdialyse verwendet wird. Im folgenden wird die im Fermenterinnenraum 3 befindliche Flüssigkeit als Kultur­ medium, die im Fermenteraußenraum 4 befindliche Flüssig­ keit als Nährmedium bezeichnet. In Fermenterinnenraum 3 befindet sich ein Behälter 11, in dessen Unterteil eine Kreiselpumpe 9 integriert ist und in dem ein Festbett 6 aus grobporigen Partikeln angeordnet ist. Die Partikel können z.B. aus Glas oder dergleichen bestehen und weisen einen Durchmesser von etwa 1-5 mm auf. Zur Aufnahme des Zellenbewuchses sind in den Partikeln grobe Poren vorge­ sehen. Die Poren können einen Durchmesser von 50 µm oder mehr haben. Das Festbett 6 ist unten durch eine Bodenplat­ te 12, oben durch eine Deckenplatte 13, innen durch ein Zentralrohr 7 und außen durch ein Außenrohr 8 begrenzt. Das zylinderförmige Zentralrohr 7 weist Durchbrechungen 41 das Außenrohr 8 Durchbrechungen 58 auf, so daß die Mantel­ flächen beider Rohre für Flüssigkeiten durchlässig sind, die Festbettschüttung jedoch zurückgehalten wird. Durch­ brechungen 41, 58 können entweder durch Einfügen von Boh­ rungen in die sonst undurchlässige Rohrwand erzeugt werden oder aber das gesamte Rohr wird aus einem siebförmigen, beispielsweise metallischen Gewebe, geformt. Das innere Zentralrohr 7 ist oben verschlossen, unten offen und mit der Druckkammer 14 der Kreiselpumpe 9 verbunden. Durch die Kreiselpumpe 9 wird Kulturmedium aus dem Bodenraum 15 über die Druckkammer 14 in das Zentralrohr 7 gefördert. Von dort durchströmt das Kulturmedium die Festbettschüttung in radialer Richtung und gelangt schließlich über das äußere Außenrohr 8 in den zwischen Außenrohr 8 und der Membran 5 liegenden Ringraum 23, von wo es wieder in den Bodenraum 15 gelangt. Die Kreiselpumpe 9 wird durch eine Welle 10 angetrieben. Die Rührdrehzahl kann z.B. in einem Bereich von 0 bis 3000 Umdrehungen/min frei gewählt werden, so daß unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten eingestellt werden können. Die Strömungsgeschwindigkeit wird so ge­ wählt, daß einerseits eine ausreichende Ver- und Entsor­ gung der auf dem Trägermaterial befindlichen Zellen si­ chergestellt werden kann, andererseits jedoch zellenschä­ digende Strömungsgeschwindigkeiten vermieden werden. Der Durchmesser des Zentralrohrs 7 sowie der freie Strömungs­ querschnitt des zwischen dem äußeren Außenrohr 8 und der zylinderförmigen Membran 5 befindlichen Ringraums 23 ist mindestens so groß zu wählen, daß in axialer Richtung kein merklicher Druckabfall auftritt. Auf diese Weise kann eine weitgehend gleichmäßige Durchströmung der Schüttung des Festbetts 6 erreicht werden.

Im Fermenteraußenraum 4 befindet sich ein Nährmedium, das über eine Gaszufuhrleitung 16 begast wird. Das Abgas ent­ weicht durch die Abgasleitung 17. Für die Durchmischung des Nährmediums sowie für eine Dispergierung des einge­ brachten Gases ist das Rührwerk 18 vorgesehen. Frische Nährmediumskomponenten sowie Sauerstoff gelangen über die zylinderförmige semipermeable Membran 5 vom Fermenter­ außenraum 4 in den Fermenterinnenraum 3. Umgekehrt werden niedermolekulare Abfallprodukte sowie Kohlendioxid über die Membran 5 vom Fermenterinnenraum 3 in den Fermenter­ außenraum 4 abgegeben. Über die Versorgungsleitung 22 kann dem Fermenter 1 frisches Nährmedium zugeführt und über die Entnahmeleitung 19 kann gleichzeitig verbrauchtes Nährme­ dium entnommen werden. Sollten für das Zellwachstum zu­ sätzlich zu den niedermolekularen Nährmediumskomponenten noch hochmolekulare Komponenten notwendig sein, so sind diese direkt über eine Versorgungsleitung 20 dem im Fer­ menterinnenraum 3 befindlichen Kulturmedium zuzuführen. Solche hochmolekularen Nährmediumskomponenten, die als Eiweißsubstanzen beispielsweise in fötalem Kälberserum enthalten sind, werden von Dialysemembranen zurückgehal­ ten. Durch die Entnahmeleitung 21 können überschüssiges Kulturmedium und, falls das Produkt extrazellulär vor­ liegt, auch das Produkt dem Fermenter 1 entnommen werden.

Um auch große Kulturvolumina ausreichend ver- und entsor­ gen zu können, kann es notwendig sein, die Festbettschüt­ tung mit weiteren Strömungskanälen zu durchziehen. Bei­ spielhaft sind solche Anordnungen in Fig. 3a und 3b darge­ stellt. In Fig. 3a wird das zylinderförmige Festbett 6 durch mehrere parallel zur Mittelachse 32 angeordnete perforierte Rohre durchzogen, die als Druckrohre 30 und Saugrohre 31 ausgebildet sind. Durch die Druckrohre 30 wird das Kulturmedium in die Schüttung des Festbetts 6 gedrückt, durch die Saugrohre 31 wird Kulturmedium abge­ saugt. Die Druckrohre 30 sind mit der Druckkammer 14 der Kreiselpumpe 9 verbunden und im Bereich der Deckenplatte 13 verschlossen. Die Saugrohre 31 sind bis zu der Decken­ platte 13 geführt und hier offen, während sie im Bereich der Bodenplatte 12 verschlossen sind. Das die äußere Hülle des Festbetts 6 bildende Mantelrohr 33 ist für Flüssigkei­ ten undurchlässig.

Fig. 3b zeigt eine Ausbildung der Versorgungskanäle als Ringzylinder 34. Diese sind einseitig verschlossen und mit perforierter Wandung ausgebildet. Lediglich in der Mitte der zylinderförmigen Festbettschüttung befindet sich ein Zentralrohr 7 als rohrförmiger Versorgungskanal. Durch das Zentralrohr 7 sowie den Druckringkanal 36 wird das Kultur­ medium zugeführt und durch die Saugringkanäle 35 abge­ führt. Die äußere Hülle des Festbetts 6 ist als undurch­ lässiges Mantelrohr 33 ausgebildet.

Das in Fig. 4 dargestellte Einsatzmodul 24 weist einen Behälter 11 mit dem Festbett 6 und der Kreiselpumpe 9 auf. Das Gehäuse des Behälters 11 besteht aus dem undurchlässi­ gen die äußere Hülle bildenden Mantelrohr 33, der Boden­ platte 12 und der Deckenplatte 13. Der Behälter 11 ist im Abstand von der oberen Abdeckplatte 25 und der unteren Abdeckplatte 27 angeordnet. Die obere Abdeckplatte 25 des Einsatzmoduls 24 ist mittels Schraubbolzen 37 mit dem Behälter 11 verbunden. Die Schraubbolzen 37 sind derart ausgebildet, daß damit einerseits die zylinderförmige Membran 5 gespannt werden kann, andererseits nach Anziehen der Schraubbolzen 37 ein genau definierter Abstand der Abdeckplatten 25 und 27 eingestellt werden kann. Hierzu sind in dem Mantelrohr 33 des Behälters 11 einander gegen­ überliegend zwei Haltestücke 26 ausgebildet, die zur Auf­ nahme der Befestigungselemente dienen und die auch mit der oberen Deckenplatte 13 des Behälters 11 verbunden sind. Die untere Abdeckplatte 27 des Behälters 11 ist mittels Schraubbolzen 38 mit der Halteplatte 28 verbunden. Zwi­ schen der oberen Abdeckplatte 25 und der unteren Abdeck­ platte 27 ist den Behälter 11 im Abstand unter Ausbildung eines Ringraums 23 umgebend die semipermeable Membran 5 gespannt. In der unteren Abdeckplatte 27 ist eine Durch­ brechung 40 ausgebildet, durch die die Welle 10 der Krei­ selpumpe 9 geführt und zur Abdeckplatte 27 in nicht näher dargestellter Weise abgedichtet ist.

Durch das Festbett 6 sind parallel zueinander als perfo­ rierte Rohre ausgebildete Druckrohre 30 und Saugrohre 31 geführt, die sich zwischen der Bodenplatte 12 und der Deckenplatte 13 erstrecken. Hierbei sind die öffnungssei­ tigen Endabschnitte 42 der Druckrohre 30 in der Bodenplat­ te 12 ausgebildet, während in der Deckenplatte 13 die verschlossenen Endabschnitte 43 der Druckrohre 30 angeord­ net sind. Die öffnungsseitigen Endabschnitte 44 der Saug­ rohre 31 befinden sich in der Deckenplatte 13, während die verschlossenen Endabschnitte 45 der Saugrohre 31 in der Bodenplatte 12 ausgebildet sind. Zur Herstellung der ver­ schlossenen Endabschnitte 43, 45 sind in die Saugrohre 31 bzw. Druckrohre 30 entsprechende Stopfen 46 fest mittels einer Klebung oder dergleichen eingesetzt. Die Fig. 6a und 6b zeigen als vergrößerte Einzelheiten X1, Y1 die Ausbildung des öffnungsseitigen Endabschnitts 42 und des verschlossenen Endabschnitts 43 des Druckrohrs 30. In den Fig. 7a und 7b sind als weitere vergrößerte Einzelhei­ ten X2, Y2 der verschlossene Endabschnitt 45 eines Saug­ rohrs 31 und dessen öffnungsseitiger Endabschnitt 44 dar­ gestellt.

Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, werden die Druckrohre 30 und Saugrohre 31 so in dem Behälter 11 angeordnet, daß beim Eindringen des Kulturmediums von den Druckrohren 30 in das Festbett 6 und der folgenden Abführung des Kulturmediums durch die Saugrohre 31 das Festbett 6 gleichmäßig durch­ strömt wird. Hierdurch ist eine sichere Versorgung der Kulturen mit Nähmedium gewährleistet, ebenso die Entfer­ nung von unerwünschten Abfallprodukten der Zellen.

Vor der Bodenplatte 12 ist mittels einer im Abstand von dieser angeordneten Zwischenplatte 47 mit einer Durchbre­ chung 48 die Druckkammer 14 ausgebildet. Diese Druckkammer 14 wird über die Durchbrechung 48 von der Kreiselpumpe 9 mit dem Kulturmedium beaufschlagt und dient dazu, für alle Druckrohre 30 einen gleichmäßigen Vordruck zu gewähr­ leisten. Die Kreiselpumpe 9 ist gegenüber dem Pumpengehäu­ se 28 auf nicht näher gezeigte Weise abgedichtet. Das Pumpengehäuse 28 weist eine Ansaugöffnung 49 auf. Über diese Ansaugöffnung 49 wird aus dem Bodenraum 15 das Kul­ turmedium von der Kreiselpumpe 9 angesaugt und in die Druckkammer 14 gefördert. Das Pumpengehäuse 28 ist mittels Schraubbolzen 50 mit der unteren Bodenplatte 12 verbunden und fixiert hierbei gleichzeitig die Lage der Zwischen­ platte 47.

Für die praktische Anwendung der oben beschriebenen Fer­ menter 1 ist die einfache Sterilisierbarkeit der jeweili­ gen Anordnung von besonderer Bedeutung, da alle Elemente des Fermenters 1 innerhalb eines einzigen Fermentergehäu­ ses 2 angeordnet sind. Das Fermentergehäuse 2 ist so aus­ gebildet, daß es von innen mit Sattdampf von z.B. 121°C beaufschlagt werden kann.

Der Durchmesser der in Fig. 1 dargestellten zylinderförmi­ gen Festbettschüttung kann jedoch nicht beliebig ver­ größert werden, da bei einer Vergrößerung das zu versor­ gende Kulturvolumen stärker zunimmt als die für den Stoff­ austausch zur Verfügung stehende Austauschfläche der semi­ permeablen Membran 5. Ist dennoch ein größeres Volumen der Festbettschüttung erwünscht, kann dies entweder durch mehrere Fermenterinnenräume 3 in einem vergrößerten Fer­ menteraußenraum 4 erzielt werden oder es kann die in Fig. 8 dargestellte Anordnung gewählt werden. In diesem Fall sind alle Funktionselemente, Festbett 6, Umwälzpumpe 51 für das Kulturmedium, Membranfläche - ausgebildet als Hohl­ fasermodul 52 - und Nährmediumbehälter 53 in getrennten Behältnissen vorgesehen. Die Größe eines jeden Funktions­ elements kann so unabhängig von einem benachbarten Element in geeigneter Weise gewählt werden. Der Behälter 61 weist ein Festbett 6 auf, das wie das Festbett gemäß Fig. 3a und 4 ausgebildet sein kann. Der Rücklauf 29 des Behälters 61 ist über eine Umwälzpumpe 51 mit dem Hohlfasermodul 52 verbunden. Dessen Ausgang dient als Vorlauf 55 für Kultur­ medium, das mit der Versorgungsleitung 20 verbunden ist und mit dem Bodenraum 15 des Behälters 61 in Verbindung steht. Die Versorgungsleitung 20 dient der eventuell not­ wendigen Ergänzung des Kulturmediums bzw. für das Zuführen eventuell notwendiger hochmolekularer Medienkomponenten, die wegen ihres großen Molekulargewichts nicht über das Hohlfasermodul 52 zugeführt werden können. Das Hohlfasermo­ dul 52 ist ferner mit dem Nährmediumbehälter 53 verbunden, der ein bereits oben beschriebenes Rührwerk 18 aufweist. An dem oberen Endabschnitt des Nährmediumbehälters 53 ist eine Abgasleitung 17 sowie eine Gaszuführleitung 16 ausge­ bildet, die bis in den unteren Bereich des Nährmediums geführt ist. Ferner ist an dem Nährmediumbehälter 53 eine Versorgungsleitung 22 für Nährmedium sowie eine Entnahme­ leitung 19 angeschlossen. Durch die Entnahmeleitung 21 können überschüssiges Kulturmedium und, falls das Produkt extrazellulär vorliegt, auch das Produkt aus dem Behälter 61 entnommen werden.

Als Material für die zylinderförmige Membran 5 sowie für die Hohlfasern des Hohlfasermoduls 52 kann ein Werkstoff eingesetzt werden, wie er für die Blutdialyse entwickelt wurde. Solche Membranen werden als Dialysemembranen be­ zeichnet. Diese sind für Moleküle kleinen Molekularge­ wichts gut durchlässig, Teilchen mit einem Molekularge­ wicht größer als 10 000 werden zurückgehalten. Dies hat den Vorteil, daß Grobkomponenten des im Fermenteraußenraum 4 bzw. Nährstoffbehälter 53 befindlichen Nährmediums nicht in das Kulturmedium eindringen und die darin enthaltenen Produkte verunreinigen können. Andererseits werden alle notwendigen Nährmediumskomponenten gut durchgelassen sowie ein Abtransport unerwünschter Abfallprodukte zuverlässig sichergestellt. Hochmolekulare Produkte, etwa Eiweißkör­ per, werden im Fermenterinnenraum 3 bzw. Behälter 61 zu­ rückgehalten und dort aufkonzentriert.

Claims (19)

1. Verfahren zur Kultivierung von Zellen in einem Fermen­ ter, bei dem die Zellen auf einem perlenförmigen Gra­ nulat angeordnet sind, das in dem Fermenter gelagert ist und dem durch eine Pumpeinrichtung flüssiges Zell­ kulturmedium zugeführt wird, das nach Durchströmen des Granulats wieder aus dem Zellkulturraum des Fermenters abgeführt wird, wobei über eine semipermeable Membran Stoffe ausgetauscht werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kulturmedium von einer Pumpe in eine Druckkammer gefördert wird und von dieser in mindestens ein einseitig offenes durch ein Festbett aus grobporigen Partikeln geführtes als perforiertes Rohr ausgebildetes Druckrohr fließt, dann durch die Rohrwand eines jeden als Druckrohr ausgebildeten perforierten Rohres in das Festbett eindringt, dieses durchströmt, dann aus dem Festbett austritt und außerhalb des Festbetts wieder einem Bodenraum unter der Ansaugöffnung der Pumpe zufließt und in die Druckkammer gefördert wird, wobei über eine semipermeable Membran dem Kulturmedium Nährmedium und ggf. Gase zugeführt und aus dem Kulturmedium Abfallprodukte und Gase abgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Nährmedium ein Gas wie Sauerstoff zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Nährmedium zwangsgerührt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß hochmolekulare Nährmediumskomponenten dem Kulturmedium direkt zugeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß überschüssiges Kulturmedium und extrazellulär vorliegende Produkte direkt aus dem Bereich des Kul­ turmediums abgezogen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kulturmedium von der Druckkammer in meh­ rere im Festbett verteilte als Druckrohr ausgebildete perforierte Rohre oder als Druckkanal ausgebildete perforierte Ringkanäle einströmt, von diesen gleich­ mäßig einen vorgegebenen Volumenabschnitt des Fest­ betts durchströmt, durch die Wände von einseitig of­ fenen als Saugrohr oder Saugkanal ausgebildeten per­ forierten Rohren oder perforierten Ringkanälen in diese eindringt und dann aus dem Festbett abgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kulturmedium in den Saugrohren und Druck­ rohren bzw. den Saugkanälen und Druckkanälen mit zu­ einander paralleler Strömungsrichtung fließt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kulturmedium durch ein Festbett aus einem Granulat von Partikeln aus Glas mit einem Durchmesser von 1 bis 5 mm strömt, in denen porenartige Hohlräume für den Bewuchs mit Zellkulturen ausgebildet sind, deren Größe so bemessen ist, daß die Zellkulturen mit dem das Granulat des Festbetts durch­ strömenden Kulturmedium in Kontakt kommen.

9. Fermenter zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 bis 8, mit einem Festbettreaktor, einer Pump­ einrichtung zur Zufuhr von Zellkulturmedium in den Festbettreaktor, wobei die Zufuhr von frischem Zell­ kulturmedium und Abfuhr von verbrauchtem Zellkulturme­ dium über eine Membran erfolgt, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem Fermentergehäuse (2) mittels einer umlaufenden semipermeablen Membran (5) ein Fermenter­ innenraum (3) und ein diesen umgebender Fermenter­ außenraum (4) ausgebildet ist, daß in dem Fermenter­ innenraum (3) unter Ausbildung eines freien Ringraums (23) ein Behälter (11) mit einem ein Festbett (6) aufweisenden Behälterabschnitt und einer unter diesem angeordneten Kreiselpumpe (9) ausgebildet ist, wobei eine Druckkammer (14) am druckseitigen Ausgang der Kreiselpumpe (9) mit mindestens einem einseitig ver­ schlossenen durch das Festbett (6) geführten Rohr verbunden ist und das Festbett (6) über Ausströmöff­ nungen im Behälter (11) mit dem Ringraum (23) verbun­ den ist, und daß der Fermenteraußenraum (4) ein Rühr­ werk (18) und Anschlußleitungen für die Zufuhr von Nährmedium und Gasen und Abflußleitungen für die Ent­ fernung von Abfallstoffen und Gasen aufweist.

10. Fermenter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (14) mit einen koaxial zur Mittelachse (32) des Behälters (11) angeordneten durch das Fest­ bett (6) geführten Zentralrohr (7) mit in der Rohrwand ausgebildeten Durchbrechungen (41) verbunden ist, daß die Bodenplatte (12) und Deckenplatte (13) des Behäl­ ters (11) flüssigkeits- und gasundurchlässig ist und daß das Festbett (6) außenseitig von einem Außenrohr (8) mit in der Rohrwand ausgebildeten Durchbrechungen (58) umgeben ist.

11. Fermenter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an die Druckkammer (14) durch das Festbett (6) paral­ lel zueinander geführt endabschnittsseitig verschlos­ sene kanalartige perforierte Rohre als Druckrohre (30) oder perforierte Kanäle als Druckringkanäle (36) angeschlossen sind, die über ihre gesamte Länge von dem Festbett (6) aus grobporigen Partikeln umgeben sind, und daß parallel zu den Druckrohren (30) oder Druckringkanälen (36) in dem Festbett (6) weitere einseitig verschlossene perforierte Rohre als Saug­ rohre (31) oder perforierte Kanäle als Saugringkanäle (35) angeordnet sind, deren Öffnungsabschnitte über den Ringraum (23) mit dem saugseitig vor der Kreisel­ pumpe (9) befindlichen Bodenraum (15) verbunden sind.

12. Fermenter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der unteren Bodenplatte (12) und der oberen Deckenplatte (13) die Druckrohre (30) und Saug­ rohre (31) bzw. Druckringkanäle (36) und Saugringkanä­ le (35) parallel zueinander derart angeordnet sind, daß das Festbett (6) weitgehend gleichmäßig vom Kultur­ medium durchströmbar ist.

13. Fermenter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bodenplatte (12) die öffnungsseitigen End­ abschnitte (42) der Druckrohre (30) bzw. Druckringka­ näle (36) und die verschlossenen Endabschnitte (45) der Saugrohre (31) bzw. Saugringkanäle (35) und in der Deckenplatte (13) die verschlossenen Endabschnitte (43) der Druckrohre (30) bzw. Druckringkanäle (36) und die öffnungseitigen Endabschnitte (44) der Saugrohre (31) bzw. Saugringkanäle (35) angeordnet sind.

14. Fermenter nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kreiselpumpe (9) gegen das Pumpengehäuse (28) abgedichtet ist und zwischen Pumpengehäuse (28) und unterer Bodenplatte (12) eine Zwischenplatte (47) angeordnet ist, die mindestens eine Durchbrechung (48) zur Druckkammer (14) aufweist.

15. Fermenter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Festbett (6) aus Partikeln aus Glas von einem Durchmesser von 1 bis 5 mm besteht, die zur Aufnahme des Zellenbewuchses grobe Poren aufwei­ sen.

16. Fermenter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren einen Durchmesser von mindestens 50 µm haben.

17. Fermenter nach Anspruch 9 bis 16, dadurch gekennzeich­ net, daß in das Fermentergehäuse (2) ein Einsatzmodul (24) mit Festbett (6), Kreiselpumpe (9) und Membran (5) unter Ausbildung des Fermenterinnenraums (3) und des Fermenteraußenraums (4) eingesetzt ist, wobei die Membran (5) zwischen einer oberen Abdeckplatte (25) und einer unteren Abdeckplatte (27) gespannt ist, die mittels Schraubbolzen (37, 38) mit dem das Festbett (6) und die Kreiselpumpe (9) aufnehmenden Behälter (11) verbunden sind.

18. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 bis 8 mit einem Fermenter nach Anspruch 9 bis 17, gekennzeichnet durch einen Behälter (61) mit einem Festbett (6), dessen Bodenraum (15) und dessen Kultur­ mediumabflußleitung (29) mit einem membranartigen Hohlfasermodul (52) verbunden ist, das mit einem Nähr­ mediumbehälter (53) in stoffaustauschender Verbindung steht.

19. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 bis 8 und mit einem Fermenter nach Anspruch 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die zylinderförmige Membran (5) bzw. für die Hohlfa­ sern des Membranmoduls (52) eine Dialysemembran ver­ wendet wird.