FR3117505A1 - Système, procédé et ensemble pour la culture cellulaire - Google Patents
Système, procédé et ensemble pour la culture cellulaire Download PDFInfo
- Publication number
- FR3117505A1 FR3117505A1 FR2013039A FR2013039A FR3117505A1 FR 3117505 A1 FR3117505 A1 FR 3117505A1 FR 2013039 A FR2013039 A FR 2013039A FR 2013039 A FR2013039 A FR 2013039A FR 3117505 A1 FR3117505 A1 FR 3117505A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- container
- liquid
- membrane
- axis
- cell culture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 78
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 48
- 241000894007 species Species 0.000 description 21
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 17
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 241000199914 Dinophyceae Species 0.000 description 6
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- HCYDZFJGUKMTQB-AVHIVUAZSA-N yessotoxin Chemical compound C[C@H]([C@H]1O[C@H]2[C@@H](O)[C@@]3(C)O[C@H]4CC(=C)[C@H](O[C@@H]4C[C@@H]3O[C@@H]2C[C@@H]1O[C@@H]1C2)[C@](C)(O)\C=C\C(=C)CC=C)CC[C@]1(C)O[C@@]1(C)[C@H]2O[C@@H]2C[C@@H]3O[C@@H]4C[C@@H]5O[C@](C)(CCOS(O)(=O)=O)[C@@H](OS(O)(=O)=O)C[C@H]5O[C@H]4C[C@H]3O[C@H]2CC1 HCYDZFJGUKMTQB-AVHIVUAZSA-N 0.000 description 3
- QFTUOYVQWREZMQ-UHFFFAOYSA-N yessotoxin Natural products CC1CC2(C)OC3(C)CCC4OC5CC6OC7CC(OS(=O)(=O)O)C(C)(CCOS(=O)(=O)O)OC7CC6OC5CC4OC3CC2OC8CC9(C)OC%10CC%11OC(C(=C)CC%11OC%10(C)C(O)C9OC18)C(C)(O)C=CC(=C)CC=C QFTUOYVQWREZMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002463 yessotoxin Substances 0.000 description 3
- 241000200031 Alexandrium Species 0.000 description 2
- 241000200158 Amphidinium Species 0.000 description 2
- 241001104953 Azadinium Species 0.000 description 2
- 241000218612 Dinophysis Species 0.000 description 2
- 241000130960 Gambierdiscus toxicus Species 0.000 description 2
- 241000200139 Gonyaulax Species 0.000 description 2
- 241000013774 Karenia brevis Species 0.000 description 2
- 241000290272 Karenia mikimotoi Species 0.000 description 2
- 241000321090 Lingulodinium Species 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 241001314310 Ostreopsis Species 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 241000200248 Prorocentrum Species 0.000 description 2
- 241000920695 Protoceratium Species 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 230000004637 cellular stress Effects 0.000 description 2
- 210000001671 embryonic stem cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 210000004962 mammalian cell Anatomy 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- QNDVLZJODHBUFM-WFXQOWMNSA-N okadaic acid Chemical compound C([C@H](O1)[C@H](C)/C=C/[C@H]2CC[C@@]3(CC[C@H]4O[C@@H](C([C@@H](O)[C@@H]4O3)=C)[C@@H](O)C[C@H](C)[C@@H]3[C@@H](CC[C@@]4(OCCCC4)O3)C)O2)C(C)=C[C@]21O[C@H](C[C@@](C)(O)C(O)=O)CC[C@H]2O QNDVLZJODHBUFM-WFXQOWMNSA-N 0.000 description 2
- VEFJHAYOIAAXEU-UHFFFAOYSA-N okadaic acid Natural products CC(CC(O)C1OC2CCC3(CCC(O3)C=CC(C)C4CC(=CC5(OC(CC(C)(O)C(=O)O)CCC5O)O4)C)OC2C(O)C1C)C6OC7(CCCCO7)CCC6C VEFJHAYOIAAXEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- GKLILONDTZZKRF-IDJCTBPMSA-N 146763-62-4 Chemical compound O([C@H]1C2)[C@H](\C=C/C=C\CC=C)[C@@](C)(O)C=C[C@H]1O[C@]1(C)[C@@H]2O[C@H]2CC[C@H]3O[C@H]4C[C@@](C)(O[C@@]5(C)[C@@H](O)C[C@H](CCCO)O[C@@H]5C5)[C@H]5O[C@@H]4C[C@@H]3O[C@]2(C)C1 GKLILONDTZZKRF-IDJCTBPMSA-N 0.000 description 1
- NWQUHAJRFNRIIU-DVGFTKJRSA-L 9p59ges78d Chemical compound [Na+].[Na+].C(/[C@@H]1O[C@]2(C)C[C@]3(C)O[C@]4(C)CC[C@H](O[C@H]4C[C@H]3O[C@H]2C[C@H]1O[C@H]1C2)[C@@H](O)[C@H](O)C[C@@H](C)[C@H](CC=C)C)=C/C[C@H]1O[C@@H]1[C@]2(C)O[C@@]2(C)CC[C@@]3(C)O[C@H]4C[C@@H](O)[C@](C)([C@H]5O[C@H]6C[C@H]7O[C@@]8(C)CC[C@H]9O[C@@]%10(C)[C@@H](O)[C@H]%11O[C@H]([C@H](O)C[C@]%11(C)O[C@@H]%10C[C@]9(C)O[C@@H]8C[C@]7(C)O[C@@H]6CC5)[C@H]5[C@@H](C[C@@H]6O[C@@H](C[C@H](O)C[C@@H](O)[C@H]7[C@@H](C[C@@H]8O[C@H]([C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]8O7)[C@H]7[C@@H]([C@@H](O)[C@@H]8O[C@H]9C[C@H]%10O[C@H]%11[C@@H](O)[C@@H](OS([O-])(=O)=O)[C@H](C[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]%12[C@@H](C[C@H]%13O[C@@]%14(C)C[C@H]%15O[C@@]%16(C)C[C@@H](O)[C@H]%17O[C@H]([C@H](O)[C@H](O)[C@@H]%17O[C@@H]%16C[C@@H]%15O[C@@H]%14[C@@H](O)[C@@H]%13O%12)[C@H](C)[C@H](O)[C@H](C)CC[C@H](OS([O-])(=O)=O)[C@H](O)[C@H](C)C[C@@H](O)C(=C)C(\C)=C\CO)O)O[C@@H]%11C[C@@H]%10O[C@@H]9[C@@H](O)[C@H]8O7)O)O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]6O5)O)O[C@]4(C)C[C@@H]3O[C@@H]2C1 NWQUHAJRFNRIIU-DVGFTKJRSA-L 0.000 description 1
- 229930182751 Amphidinolide Natural products 0.000 description 1
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 102000007056 Recombinant Fusion Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010008281 Recombinant Fusion Proteins Proteins 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 210000001744 T-lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 230000000202 analgesic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001093 anti-cancer Effects 0.000 description 1
- 230000003816 axenic effect Effects 0.000 description 1
- AHFHSIVCLPAESC-SJVADWSCSA-N azaspiracid Chemical compound C[C@@H]1C[C@H](C)CN[C@]11O[C@H]2[C@@H](O3)C[C@@H](C)C[C@]3(CC(=C)[C@@H]3[C@H](C[C@@H](C)[C@](O)([C@@H](O)[C@@H]4O[C@H]5C[C@H](C)[C@@]6(O[C@]7(CC6)C=CC[C@H](O7)\C=C\CCC(O)=O)O[C@H]5C4)O3)C)O[C@H]2C1 AHFHSIVCLPAESC-SJVADWSCSA-N 0.000 description 1
- AHFHSIVCLPAESC-UHFFFAOYSA-N azaspiracid Natural products CC1CC(C)CNC11OC2C(O3)CC(C)CC3(CC(=C)C3C(CC(C)C(O)(C(O)C4OC5CC(C)C6(OC7(CC6)C=CCC(O7)C=CCCC(O)=O)OC5C4)O3)C)OC2C1 AHFHSIVCLPAESC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 229930188356 brevetoxin Natural products 0.000 description 1
- 239000012930 cell culture fluid Substances 0.000 description 1
- 239000006143 cell culture medium Substances 0.000 description 1
- 230000011712 cell development Effects 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 1
- 238000002659 cell therapy Methods 0.000 description 1
- 230000023715 cellular developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- WTXGTTBOKVQBGS-ZOTXBKINSA-N chembl1077122 Chemical compound C(/[C@H]1O[C@H]2C[C@H]3O[C@H](CC(=C)C=O)C[C@H](O)[C@]3(C)O[C@@H]2C[C@@H]1O[C@@H]1C2)=C/C[C@@H]1O[C@H]1[C@@]2(C)O[C@]2(C)CC[C@@H]3O[C@@H]4C[C@]5(C)O[C@@H]6C(C)=CC(=O)O[C@H]6C[C@H]5O[C@H]4C[C@@H](C)[C@H]3O[C@H]2C1 WTXGTTBOKVQBGS-ZOTXBKINSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- VYVRIXWNTVOIRD-UHFFFAOYSA-N ciguatoxin Natural products O1C(C(C(C)C2OC3CC(C)CC4OC5(C)C(O)CC6OC7C=CC8OC9CC%10C(C(C%11OC(C=CCC%11O%10)C=CC(O)CO)O)OC9C=CC8OC7CC=CCC6OC5CC4OC3CC2O2)O)C2C(C)C(C)C21CC(O)CO2 VYVRIXWNTVOIRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- GKLILONDTZZKRF-UHFFFAOYSA-N gambierol Natural products C1C2OC(C=CC=CCC=C)C(C)(O)C=CC2OC2(C)C1OC1CCC3OC4CC(C)(OC5(C)C(O)CC(CCCO)OC5C5)C5OC4CC3OC1(C)C2 GKLILONDTZZKRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 210000003958 hematopoietic stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 210000004263 induced pluripotent stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 210000002901 mesenchymal stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- CWODDUGJZSCNGB-HQNRRURTSA-N palytoxin Chemical compound O([C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CCCCC[C@H](C)C[C@@H]2[C@@]3(C)C[C@H](C)C[C@@](O3)(CCCCCCC[C@H](O)C[C@@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@](O)(C[C@H](O)[C@@H](C)\C=C\[C@@H](O)CC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H]4O[C@H](C[C@@H](O)[C@H](O)C[C@@H]5[C@H]([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](C[C@H](O)\C=C/C=C/C[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)C\C=C/C(=C)CC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](C)C[C@@H]6[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](\C=C/[C@@H](O)[C@H](O)C[C@H]7O[C@H]8C[C@H](O[C@@H]8CC[C@@H]8[C@@H](C[C@@H](CN)O8)O)C7)O6)O)O5)O)[C@@H](O)[C@H](O)C4)O3)O)O2)[C@H](C[C@H](O)[C@H](O)C(\C)=C\[C@H](O)C[C@@H](C)[C@H](O)C(=O)N\C=C\C(=O)NCCCO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O CWODDUGJZSCNGB-HQNRRURTSA-N 0.000 description 1
- 229960005548 palytoxin Drugs 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- RPQXVSUAYFXFJA-HGRQIUPRSA-N saxitoxin Chemical compound NC(=O)OC[C@@H]1N=C(N)N2CCC(O)(O)[C@@]22N=C(N)N[C@@H]12 RPQXVSUAYFXFJA-HGRQIUPRSA-N 0.000 description 1
- RPQXVSUAYFXFJA-UHFFFAOYSA-N saxitoxin hydrate Natural products NC(=O)OCC1N=C(N)N2CCC(O)(O)C22NC(N)=NC12 RPQXVSUAYFXFJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- WNZLPOUXGGXNEN-CUMYAHRJSA-M sodium;[(4e,32e)-35-[6-[6-[6-[(3e,7e,9e,11e,15e)-1,2-dihydroxyoctadeca-3,7,9,11,15,17-hexaenyl]-4,5-dihydroxyoxan-2-yl]-1,5,6-trihydroxy-4-methylidenehexyl]-3,4-dihydroxyoxan-2-yl]-1,6,10,14,18,22,23,26,27,29,34,35-dodecahydroxy-21,25,32-trimethylpentatri Chemical compound [Na+].C1C(O)C(O)C(C(O)C(O)/C=C(C)/CCC(O)CC(O)C(O)C(C)CC(O)C(O)C(CCC(O)CCCC(O)CCCC(O)CCCC(O)\C=C\CC(CO)OS([O-])(=O)=O)C)OC1C(O)CCC(=C)C(O)C(O)C1OC(C(O)C(O)\C=C\CC\C=C\C=C\C=C\CC\C=C\C=C)C(O)C(O)C1 WNZLPOUXGGXNEN-CUMYAHRJSA-M 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- CFMYXEVWODSLAX-QOZOJKKESA-N tetrodotoxin Chemical compound O([C@@]([C@H]1O)(O)O[C@H]2[C@@]3(O)CO)[C@H]3[C@@H](O)[C@]11[C@H]2[C@@H](O)N=C(N)N1 CFMYXEVWODSLAX-QOZOJKKESA-N 0.000 description 1
- 229950010357 tetrodotoxin Drugs 0.000 description 1
- CFMYXEVWODSLAX-UHFFFAOYSA-N tetrodotoxin Natural products C12C(O)NC(=N)NC2(C2O)C(O)C3C(CO)(O)C1OC2(O)O3 CFMYXEVWODSLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000041 toxicology testing Toxicity 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/04—Filters; Permeable or porous membranes or plates, e.g. dialysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/02—Photobioreactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/02—Form or structure of the vessel
- C12M23/06—Tubular
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/22—Transparent or translucent parts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/36—Means for collection or storage of gas; Gas holders
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
- C12M27/10—Rotating vessel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
- C12M31/10—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by light emitting elements located inside the reactor, e.g. LED or OLED
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Système, procédé et ensemble pour la culture cellulaire La présente invention concerne un système (10, 20, 30) de culture cellulaire comprenant un premier élément (11a, 21a, 31a) comprenant au moins une ouverture (12, 22, 32) en partie basse, une membrane (13, 23, 33) de diffusion d’un gaz dans un liquide (15, 25, 35) par dissolution, la membrane étant disposée de manière à couvrir l’au moins une ouverture (12, 22, 32) du premier élément, le premier élément (11a, 21a, 31a) et la membrane (13, 23, 33) étant configurés pour former un récipient (14, 24) apte à retenir un liquide (15, 25, 35), une enceinte (16a, 26, 36) apte à retenir un volume de gaz (16b) et disposée de manière à ce que le volume de gaz puisse diffuser dans le liquide (15, 25, 35) par l’intermédiaire de la membrane (13, 23, 33), et un organe d’entraînement (17, 27, 37) du récipient, le récipient (14, 24) étant incliné de manière à ce que l’axe A forme un angle α non nul inférieur ou égal à 30° par rapport à la direction verticale (18, 28, 38). La présente invention concerne également un procédé utilisant un système de l’invention et un ensemble comprenant un système de l’invention et un liquide comprenant une espèce à cultiver. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
Domaine de l’invention
La présente invention concerne un système de culture cellulaire et un procédé de culture cellulaire utilisant un tel système. La présente invention concerne particulièrement un système de culture cellulaire comprenant un premier élément ouvert sur une partie haute, une membrane de diffusion d’un gaz dans un liquide par dissolution, la membrane et le premier élément formant un récipient, une enceinte apte à retenir un volume de gaz, un organe d’entraînement du récipient, le récipient étant incliné de manière selon un angle α non nul et inférieur à 30° par rapport à la direction verticale. La présente invention concerne également un procédé de culture cellulaire utilisant un système tel que décrit précédemment, le procédé comprenant une étape de fourniture d’un liquide comprenant une espèce à cultiver et une mise en rotation du récipient par l’organe d’entraînement.
Art antérieur
Il existe un enjeu économique important en culture cellulaire concernant la production à grande échelles de cellules fragiles. Certaines cellules peuvent être utilisées directement pour la thérapie cellulaire et d’autres peuvent être utilisées pour la production de molécules d’intérêt à haute valeur ajoutée. En effet, certaines espèces sont capables de produire des molécules d’intérêt de manière naturelle ou bien suite à une modification de l’espèce pour la production de protéine recombinante. Particulièrement, la culture cellulaire peut être industrialisée par l’utilisation de récipients tels que des bioréacteurs. La culture cellulaire en bioréacteur permet de placer les cellules dans un milieu idéal pour la croissance des populations cellulaires et ainsi permet l’obtention de grandes quantités de ces molécules d’intérêt. Les cellules en culture peuvent être de toutes origines, par exemple animale, végétale, bactérienne ou encore des levures. Par exemple, les micro-algues de type dinoflagellés contiennent de manière naturelle des molécules anti-cancéreuses ou des molécules antalgiques. Egalement, la production de toxines est d’un intérêt majeur pour procéder à des études de toxicologie.
Certaines de ces espèces nécessitent un gros apport en dioxyde de carbone ou en oxygène pour qu’une population se maintienne ou se développe. Les méthodes actuelles de culture cellulaire permettent de répondre à cette demande par bullage ou par un fort mélange grâce à des pales. Cependant, ces méthodes d’apport ne conviennent pas à la culture de tous les types d’espèces car elles engendrent un fort cisaillement qui détruit certaines cellules ou crée un stress cellulaire important, réduisant fortement la productivité. C’est par exemple le cas chez certaines micro-algues.
Certains dispositifs de l’art permettent l’apport de gaz par d’autres moyens que le bullage. La demande de brevet US2015/0087049 A1 décrit un photobioréacteur pour la croissance à extrêmement haute densité cellulaire de culture axénique de cyanobactéries et micro-algues exposée à des hautes intensités de lumière. Une première membrane hydrophobique perméable au gaz est située au bas d’une chambre de réaction pour l’entrée de CO2dans la suspension cellulaire. Un flux turbulent dans les cellules en suspension est nécessaire pour atteindre un rendement élevé et est obtenu par agitation à au moins 100 rpm et création d’un fort taux de cisaillement, augmentant l’absorption de CO2.
Cependant, l’obtention de flux turbulent par une telle méthode d’agitation entraîne un taux de cisaillement trop élevé pour maintenir ou permettre le développement de populations de nombreuses espèces végétales ou animales. De plus, un tel taux de cisaillement crée pour de nombreuses espèces un état de stress cellulaire qui empêche d’atteindre les conditions optimales pour la production de molécules d’intérêts. Ainsi de tels dispositifs sont limités industriellement et ne permettent pas la croissance de nombreuses espèces industriellement intéressantes.
Des procédés de l’art utilisent d’autres dispositifs pour la culture cellulaire. En effet, le brevet US6902902 B2 décrit un procédé pour la production de polypeptides recombinants par utilisation de cellules mammaliennes transformées dans une enceinte de culture horizontale à faible cisaillement dans lequel l’oxygénation est faite par l’intermédiaire d’une membrane externe d’échange de gaz dans l’écoulement.
Pourtant, une telle enceinte horizontale ne permet pas de produire une turbulence suffisamment importante du liquide dans lequel se trouve la culture cellulaire, ce qui a pour conséquence d’obstruer rapidement la membrane d’échange de gaz à laquelle les cellules vont se fixer. Egalement, le flux de liquide créé par un tel système empêche une homogénéisation de la distribution de la culture cellulaire dans le liquide et ne permet pas d’optimiser les surfaces d’échanges entre les cellules et le liquide ou d’améliorer la diffusion de la lumière dans le liquide. Ainsi de tels dispositifs ne sont pas viables industriellement.
La demande WO2017/149034 A1 divulgue un dispositif sans pale et sans injection de bulle d’air permettant de mélanger un liquide avec un faible taux de cisaillement au sein du liquide et un faible risque de pollution du liquide en comparaison avec une pale qui doit être nettoyée régulièrement, tout en s'affranchissant de l'utilisation d'un dispositif complexe d'injection de bulles d'air. Cependant de tels systèmes ne permettent pas un apport suffisant en gaz dans le liquide pour la culture cellulaire, la surface d’échange entre le liquide et l’air étant insuffisante.
Il est alors recherché un système de culture cellulaire qui permette de mélanger un liquide afin d’obtenir une distribution homogène des cellules dans le liquide tout en empêchant les cellules de bloquer un grand apport de gaz, par exemple en oxygène ou en dioxyde de carbone, sans atteindre un taux de cisaillement qui empêcherait ou réduirait la production de molécules d’intérêts.
L’objectif est en particulier d’obtenir un rendement de production au moins plus grand que celui obtenu par les méthodes antérieures, e.g. en réduisant le coût d’obtention de ces molécules et/ou en augmentant la quantité produite de celles-ci.
Description brève de l’invention
L’invention concerne un système de culture cellulaire comprenant : un premier élément cylindrique ou tronconique d’axe A et présentant un premier rayon, le premier élément étant ouvert en partie haute et comprenant au moins une ouverture en partie basse, une membrane de diffusion d’un gaz dans un liquide par dissolution, la membrane étant disposée au niveau de la partie basse du premier élément, et positionnée de manière à couvrir l’au moins une ouverture dudit premier élément, le premier élément et la membrane étant configurés pour former un récipient apte à retenir un liquide à une hauteur H dudit liquide mesurée suivant l’axe A, une enceinte apte à retenir un volume de gaz, l’enceinte étant assemblée au récipient et disposée de manière à ce que le volume de gaz puisse diffuser dans le liquide par l’intermédiaire de la membrane, et un organe d’entraînement du récipient selon un mouvement de rotation suivant l’axe A, le récipient étant incliné de manière à ce que l’axe A forme un angle α non nul inférieur ou égal à 30° par rapport à la direction verticale.
Par « direction verticale », il est entendu une direction parallèle à la direction de la pesanteur dans un référentiel terrestre.
Par « hauteur H mesurée suivant l’axe A, il est entendu que la hauteur H du liquide est mesurée selon l’axe A et l’intersection de la surface du liquide avec l’axe A et/ou selon un axe A étant vertical. Par « un récipient apte à retenir un liquide à une hauteur H mesurée suivant l’axe A », il est entendu que le récipient a une hauteur suffisamment élevée pour que le liquide, lorsque le récipient est incliné de manière à former un angle α non nul inférieur ou égal à 30° par rapport à la direction verticale, soit retenu dans le récipient.
Avantageusement, le récipient ne comprend pas de pales. Cette absence de pales peut s’appliquer à tous les modes de réalisation de la présente invention.
Préférentiellement, le premier élément est cylindrique.
Avantageusement, le premier élément dudit système est transparent à la lumière visible. Un premier élément transparent dudit système permet à la culture cellulaire de recevoir une lumière, cette lumière pouvant être utilisée par certaines cultures cellulaires comme une source énergétique. Un système transparent permet également une surveillance du liquide dans le premier élément. Dans le cas d’une culture cellulaire suffisamment limpide, le premier élément transparent permet également une surveillance de la surface de la membrane en contact avec le liquide cellulaire. Par transparent, il est entendu que le récipient a un facteur de transmission optique ou une transmittance optique totale d’au moins 80 %, préférentiellement d’au moins 90 %. Avantageusement, le premier élément est en polycarbonate, permettant de laisser passer toutes les longueurs d’ondes de lumière.
Egalement ou alternativement, le premier élément dudit système est transparent aux UV A et/ou B et/ou C.
Avantageusement, ledit système comprenant le premier élément transparent comprend au moins une source de lumière disposée à l’extérieur du premier élément et apte à être dirigée vers le récipient. L’au moins une source de lumière peut comprendre des diodes électroluminescentes, des diodes électroluminescentes organiques, une ampoule à incandescence, ou tout autre type de source de lumière adaptée. De tels systèmes permettent un éclairement énergétique particulièrement adapté à la culture cellulaire d’espèces nécessitant un apport de lumière.
Alternativement, le premier élément dudit système est opaque à la lumière visible. Un premier élément opaque dudit système permet à la culture cellulaire de ne pas recevoir de lumière, cette lumière pouvant représenter pour certaines cultures cellulaires une source de stress pouvant induire des mécanismes contraires au développement et à la multiplication cellulaire. Par opaque, il est entendu que le récipient a un facteur de transmission optique ou une transmittance optique totale inférieur à 2%, préférentiellement nul.
Avantageusement, le premier rayon R1 dudit premier élément est compris entre 5 cm et 100 cm.
Avantageusement, la membrane est une membrane poreuse ayant des pores d’un diamètre inférieur à 75 nm ou bien est une membrane dense.
La membrane de diffusion d’un gaz dans un liquide par dissolution de l’invention est préférentiellement imperméable au liquide. Par « membrane dense », il est entendu une membrane exempte de porosité au très de laquelle le transport des ions et molécules a lieu par solubilisation-diffusion. Par « membrane poreuse » il est entendu une membrane comprenant des porosités, les porosités étant remplies de gaz dans le cas de membranes hydrophobiques ou de liquides dans le cas de membranes hydrophiles. Dans un tel cas, le gaz est diffusé au travers du gaz ou du liquide présent dans les pores en raison du gradient de concentration et se dissout en liquide en rentrant dans le liquide compris dans le récipient.
Dans l’alternative d’une membrane dense, la membrane dense est en polypropylène, en polytétrafluoroéthylène, en polyfluorure de vinylidène, en ester de cellulose, en silicone ou une combinaison d’au moins deux de ces matériaux.
Dans l’alternative d’une membrane poreuse, la membrane est préférentiellement une membrane microporeuse ou mésoporeuse, de préférence en fluoropolymère, polyuréthane, polyéthylène, polypropylène ou une combinaison d’au moins deux de ces matériaux. Par membrane mésoporeuse l’on entend une membrane dont la taille des pores est de l’ordre de 2 à 50 nm. Par membrane microporeuse l’on entend une membrane dont la taille des pores est inférieure à 2 nm.
Avantageusement, les membranes de l’invention sont biologiquement inertes et non toxiques pour les cellules. Avantageusement, les membranes de l’invention pourront avoir subi un traitement de surface de manière à ce qu’elles soient particulièrement adaptées pour la culture cellulaire.
Avantageusement, le récipient a une hauteur H1 mesurée suivant l’axe A adaptée pour retenir le liquide à une hauteur H mesurée suivant l’axe A, même en étant incliné selon l’angle α, H1 étant au moins égale à H+R1*tan(α).
Avantageusement, le système comprend un second élément cylindrique ou tronconique disposé à l’intérieur du premier élément, présentant un second rayon R2, ledit second rayon étant inférieur au premier rayon R1, la hauteur H2 du second élément, mesurée suivant l’axe A, étant sensiblement identique à la hauteur H1 du premier élément, et l’axe central du second élément étant sensiblement identique à l’axe A du premier élément, le récipient apte à retenir le liquide étant formé par la couronne comprise entre le premier et le second élément. Un tel système comprenant un second élément permet d’augmenter la surface du récipient qui peut entrer en contact avec un liquide, permettant également d’augmenter la diffusion de la lumière dans le réacteur. Avantageusement, le second élément dudit système est transparent à la lumière visible, ce qui permet notamment d’augmenter le volume de liquide éclairé par la lumière.
Préférentiellement, le second élément est en un matériau identique au premier élément. Préférentiellement, le second élément est cylindrique.
Avantageusement, concernant les systèmes comprenant un second élément cylindrique ou tronconique disposé à l’intérieur du premier élément, la différence entre le second rayon R2 et le premier rayon R1 est inférieure à 30 cm, de préférence inférieure à 20 cm. Un tel système permet notamment d’optimiser l’apport de la lumière dans le liquide de culture cellulaire en réduisant la distance à traverser par la lumière, permettant également une meilleure diffusion de la lumière dans le milieu de culture cellulaire.
Avantageusement, concernant les systèmes comprenant un second élément cylindrique ou tronconique disposé à l’intérieur du premier élément, ledit système comprend au moins une source de lumière disposée à l’intérieur du second élément et apte à être dirigée vers le récipient. Un tel système permet notamment d’éclairer le liquide de culture cellulaire depuis l’intérieur du système et depuis l’extérieur du système et permet d’améliorer l’apport en lumière dans le liquide cellulaire. De tels systèmes permettent un éclairement énergétique particulièrement adapté à la culture cellulaire d’espèces nécessitant un apport de lumière.
L’invention concerne également un procédé de culture cellulaire utilisant un système tel que décrit précédemment, le procédé comprenant une étape de fourniture d’un liquide comprenant une espèce à cultiver dans le récipient jusqu’à une hauteur H mesurée suivant l’axe A et une étape de mise en rotation du récipient par l’organe d’entraînement.
Avantageusement, la culture cellulaire peut être une culture de cellules de mammifère (humaines ou non-humaines) telles que des cellules souches mésenchymateuse, cellules souches embryonnaires, cellules souches pluripotentes induites, cellules souches hématopoïétiques, lymphocytes T (cart-T) ou autres. Dans le cas de cellules souches embryonnaires humaines, celles-ci sont obtenues seulement sans destruction de l’embryon dont elles sont issues et ne sont pas de nature à induire le processus de développement d’un être humain.
Avantageusement, la culture cellulaire peut comprendre au moins une espèce à cultiver parmi les microphytes. Préférentiellement, la culture cellulaire est une culture de dinophytes. Encore plus préférentiellement, la culture cellulaire comprend au moins une espèce à cultiver parmiAlexandrium,Amphidinium,Azadinium,Dinophysis,Gambierdiscus toxicus,Gonyaulax,Gymnodinium mikimotoi,Karenia brevis,Lingulodinium,Ostreopsis,ProrocentrumetProtoceratium.
Avantageusement et concernant les systèmes comprenant un seul élément cylindrique ou tronconique, le rapport d’aspect H/R1 est compris entre 0,56 et 0,68, entre 0,86 et 1,06 ou entre 1,79 et 2,19. De tels rapports d’aspect permettent particulièrement de générer des phénomènes de résonance et permettent un mélange efficace avec un taux de cisaillement très faible.
Avantageusement, le mouvement de rotation a une vitesse angulaire de rotation Ω telle que (Ω*R1²*α)/ν, où ν est la viscosité cinématique du liquide, est supérieur à 1000. Une telle vitesse angulaire de rotation permet particulièrement de provoquer dans le liquide une résonance instable qui améliore encore le mélange du liquide.
Avantageusement et concernant les systèmes comprenant un second élément cylindrique ou tronconique disposé à l’intérieur du premier élément, le rapport d’aspect H/R1 est compris entre 0,5 et 2. Préférentiellement, la hauteur H respecte l’équation suivante : où est un entier naturel non nul et où la fonction Pm(x) est définie par : pour = 0, 1, 2 et avec la fonction de Bessel de première espèce d’ordre et la fonction de Bessel de seconde espèce d’ordre .
L’invention concerne également un ensemble comprenant un système tel que décrit précédemment et un liquide comprenant une espèce à cultiver dans le récipient du système.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d’exemple et qui représentent, respectivement :
Description détaillée de l’invention
Les systèmes et procédés de la présente invention sont adaptés pour permettre la culture cellulaire en mélangeant le liquide dans lequel se trouvent les cellules avec un écoulement turbulent par des phénomènes de résonance. Notamment, le cisaillement entre le liquide comprenant la culture cellulaire et le premier élément permet la génération d’ondes inertielles grâce à la force de Coriolis. Ces ondes se réfléchissent entre les parois et le fond du récipient et créent un mouvement global du liquide dans le récipient, les particules dans le liquide suivant un mouvement elliptique.
Les systèmes et procédés de la présente invention permettent notamment de maintenir une culture cellulaire en suspension avec une distribution homogène des cellules dans le liquide tout en favorisant les échanges gazeux et en empêchant les cellules de bloquer l’apport de gaz, par exemple en oxygène ou en dioxyde de carbone. Egalement, le mélange de la culture cellulaire effectué par les systèmes et procédés de la présente invention permet de ne pas provoquer un taux de cisaillement qui pourrait endommager les cellules, réduire leur multiplication, leur développement cellulaire et qui empêcherait ou réduirait la production de molécules d’intérêts par la ou les espèces cultivées.
Les systèmes et les procédés de la présente invention permettent ainsi d’améliorer le rendement en comparaison aux méthodes actuelles. Ainsi, le système réduit entre autres le coût d’obtention de molécules d’intérêt en augmentant la quantité produite de celles-ci pour un coût égal ou inférieur aux coûts des méthodes antérieures.
Dans certains modes de réalisation de l’invention, les systèmes et les procédés de la présente invention ne comprennent pas de pales. Les pales permettant le mélange dans des récipients pour la culture cellulaire sont à l’origine d’un taux de cisaillement trop important dans le liquide de culture cellulaire pour de nombreuses espèces et empêchent ou réduisent le développement ou le maintien d’une population d’une espèce cultivée ou la production de molécules d’intérêts par une espèce cultivée.
Dans un mode de réalisation adapté à la culture de cellules souches, le rayon R1 est avantageusement compris entre 5 cm et 30 cm. Dans un mode de réalisation adapté à la culture de microphytes, le rayon R1 est avantageusement compris entre 10 cm et 100 cm.
La illustre une vue en coupe selon un plan vertical d’un système 10 pour la culture cellulaire comprenant un récipient formé par un premier élément 11a et une membrane 13. Le premier élément 11a est cylindrique et présente un premier rayon R1 et un axe A. Le premier élément 11a est également ouvert en partie haute et comprend au moins une ouverture 12 en partie basse. De manière générale, la partie haute du premier élément s’étend jusqu’à un plan perpendiculaire à l’axe A et la partie basse du premier élément s’étend jusqu’à un plan perpendiculaire à l’axe A, mais d’autres formes sont possibles. Egalement, le premier élément a une hauteur H1. Dans certains modes de réalisation, la partie haute du premier élément correspond à l’extrémité haute du premier élément qui n’entre pas en contact avec le liquide lorsque le récipient est en rotation tandis que la partie basse du premier élément correspond à la partie du premier élément qui entre en contact avec le liquide lorsque le récipient est en rotation. Dans de tels modes de réalisation, au moins une ouverture du premier élément peut être située sur la partie du premier élément qui est parallèle à l’axe A, c’est-à-dire dans la paroi latérale de la partie basse du premier et/ou du second élément. Dans de tels modes de réalisation, la membrane couvre cette au moins une ouverture et est donc au moins partiellement parallèle à l’axe A. Dans de tels modes de réalisation la membrane peremt d’augmenter la surface d’échange gazeux et le flux de gaz de l’enceinte vers le liquide par dissolution.
Egalement, les systèmes de la présente invention peuvent comprendre un premier élément tronconique d’axe A de premier rayon R1, dont le premier rayon R1 correspond au plus grand rayon du premier élément tronconique.
Le système 10 pour la culture cellulaire comprend une membrane 13 de diffusion d’un gaz dans le liquide 15 par dissolution. La membrane 13 est disposée au niveau de la partie basse du premier élément 11a, et positionnée de manière à couvrir l’au moins une ouverture 12 du premier élément et de manière à former un récipient 14 apte à retenir le liquide 15 à une hauteur H de liquide mesurée suivant l’axe A. La hauteur H1 du récipient 14 de la est supérieure à H+R1*tan(α) car la surface libre 15a du liquide 15 coupe l’axe A à la hauteur H de liquide telle qu’elle a été définie précédemment et le récipient 14 doit avoir une hauteur suffisante pour retenir le liquide 15 dans le récipient 14, même lorsqu’il est incliné selon un angle α.
De manière générale, la forme de la membrane présente une surface permettant la diffusion du gaz vers le milieu liquide. Préférentiellement la membrane est circulaire et sous forme de disque, permettant d’améliorer la surface de diffusion entre le gaz et le liquide. Cependant d’autres formes sont possibles et le premier élément peut avoir en partie basse une ouverture d’une forme différente et une membrane dont la forme correspond à la forme de l’ouverture de manière à former le récipient. Par exemple, l’ouverture peut avoir une forme carrée dans un plan perpendiculaire à l’axe A et circonscrite au premier élément cylindrique. Dans un tel exemple, la membrane couvre au moins l’ouverture de forme carrée.
Dans d’autres modes de réalisations, le premier élément peut comprendre plusieurs ouvertures et la membrane peut comprendre plusieurs éléments couvrant les ouvertures dudit premier élément.
Le système 10 pour la culture cellulaire comprend une enceinte 16a apte à retenir un volume de gaz 16b, l’enceinte étant assemblée au récipient 14 et disposée de manière à ce que le volume de gaz 16b puisse diffuser dans le liquide 15 par l’intermédiaire de la membrane 13. L’enceinte 16a de la a une forme de cylindre et est assemblée au récipient par l’intermédiaire de la membrane 13. De manière générale, l’enceinte a une forme cylindrique ou tronconique car c’est une forme adaptée à la rotation cependant d’autres formes sont possibles. L’enceinte 16a de la est disposée sous la membrane 13 mais d’autres dispositions sont possibles selon la disposition de la membrane et du premier élément.
L’enceinte 16a est apte à retenir un volume de gaz qui peut être de l’air, de l’O2, du CO2, ou tout autre gaz dont la diffusion dans le liquide permettrait le développement de la culture cellulaire dans le récipient. Par exemple, le gaz peut comprendre du CO2, par exemple à une pression partielle de l’ordre de 1 pourcent. L’homme du métier sera capable d’adapter la composition du gaz dans l’enceinte 16a et les pressions partielles des différents gaz de manière à optimiser les apports pour la culture cellulaire par diffusion du gaz dans le liquide par l’intermédiaire de la membrane.
Le système 10 pour la culture cellulaire comprend un organe d’entraînement 17 du récipient 14 selon un mouvement de rotation suivant l’axe A. L’organe d’entraînement 17 a une forme de disque mais peut prendre n’importe quelle forme. L’organe d’entraînement 17 est disposé sous le récipient 14 et sous l’enceinte 16a cependant d’autres dispositions sont possibles.
Le récipient 14 du système 10 de culture cellulaire est incliné de manière à ce que l’axe A forme un angle α de 30° par rapport à la direction verticale 18, cependant le récipient de la présente invention peut être incliné selon un angle α non nul inférieur ou égal à 30°. Le système 10 de la comprend un organe d’inclinaison 19 permettant d’incliner le récipient 14 selon l’angle souhaite. L’organe d’inclinaison 19 est situé sous l’organe d’entraînement, cependant d’autres dispositions sont possibles. L’organe d’inclinaison peut également servir de support au système 10 de la présente invention.
La illustre une vue en coupe selon un plan vertical d’un système 20 pour la culture cellulaire comprenant un récipient 24 formé par un premier élément 21a et une membrane 23 couvrant l’ouverture 22 du premier élément 21a, le système 20 comprenant également au moins une source de lumière 29. Un liquide 25 ayant une surface libre 25a est disposé dans le récipient 24. Les sources de lumière 29 de la sont disposées autour du premier élément 21a, e.g. à une distance de A plus grande que le rayon R1. La membrane 23, l’enceinte 26a apte à retenir un volume de gaz, l’organe d’entraînement 27 et la direction verticale 28 sont similaires au système 10 de la . Le système 20 de la ne comprend pas d’organe d’inclinaison, cependant un organe d’inclinaison peut être ajouté au système 20. Egalement, le premier élément a une hauteur H1.
La illustre une vue en coupe selon un plan vertical d’un système 30 pour la culture cellulaire comprenant un récipient formé par un premier élément 31a, un second élément 31b et une membrane 33, le système 30 comprenant également au moins deux sources de lumière 39a et 39b. La source de lumière 39a est disposée autour du premier élément 31a, e.g. à une distance de A plus grande que le rayon R1. La source de lumière 39b est disposée à l’intérieur du second élément, e.g. à une distance de A plus petite que le rayon R2. De nombreuses formes de sources de lumières, par exemple des anneaux ou des colonnes, peuvent être utilisés dans les systèmes de la présente invention. Il peut être fait référence à un tel récipient par le terme de récipient annulaire. Le premier élément 31a est similaire aux éléments 11a et 21a des figures 1 et 2 respectivement. Le second élément 31b est cylindrique et a un rayon R2 inférieur au rayon R1. De manière générale, dans le cas d’un récipient annulaire, la partie haute du premier élément s’étend jusqu’à un plan perpendiculaire à l’axe A et la partie basse du premier élément s’étend jusqu’à un plan perpendiculaire à l’axe A, mais d’autres formes sont possibles.
Alternativement, dans le cas d’un récipient annulaire, les systèmes de la présente invention peuvent comprendre un premier élément tronconique d’axe A de premier rayon R1, dont le premier rayon R1 correspond au plus grand rayon du premier élément tronconique et un second élément de second rayon R2, dont le second rayon R2 correspond au plus grand rayon du second élément tronconique.
La hauteur H1 du premier élément 31a est sensiblement identique à la hauteur H2 du second élément 31b mesurée suivant l’axe A. L’axe central du second élément 31b est également sensiblement identique à l’axe central A du premier élément 31a.
Le récipient formé par le premier élément 31a, le second élément 31b et la membrane 33 du système 30 a une forme de couronne comprise entre le premier et le second élément. L’ouverture 32, bien que vue en coupe, a une forme d’anneau plat correspondant à un disque de rayon extérieur R1, de centre A et de rayon intérieur R2. La membrane 33 couvre l’ouverture 32 et a donc une forme correspondante à cette ouverture 32. D’autres formes d’ouvertures et de membranes sont possibles.
L’enceinte 36 apte à retenir un volume de gaz est disposée sous le récipient et sous la membrane 33. L’enceinte 36 a une forme de disque et non d’anneau, mais une enceinte ayant une forme d’anneau est également possible. L’organe d’entraînement 37 et la direction verticale 38 sont similaires aux organes d’entraînement et aux directions verticales des figures 1 et 2.
La illustre une vue de dessus d’un système 30 pour la culture cellulaire dans un liquide comprenant un récipient formé par un premier élément 31a, un second élément 31b et une membrane 33, formant un récipient annulaire, le système comprenant également des sources de lumière 39a et 39b.
Les sources de lumière 39a sont disposées à l’extérieur du récipient annulaire et les sources de lumière 39b sont disposées à l’intérieur du récipient annulaire de la . Bien qu’il soit décrit quatre sources de lumière extérieures 39a et quatre sources de lumière intérieures 39b, le système de la présente invention peut comprendre d’autres sources de lumière et/ou des sources de lumière de formes différentes, par exemple en forme d’anneau autour du premier élément 31a et/ou en forme d’anneau à l’intérieur du second élément 31b. Le liquide dans le récipient n’est pas représenté dans la , ce qui permet d’observer l’enceinte de gaz 36 bien que celle-ci se situe sous le récipient de la . La membrane 33 du récipient est également visible, celle-ci formant dans le cas de la le fond du récipient. Si un liquide devait être disposé dans le système 30, celui-ci serait disposé dans le récipient, c’est-à-dire au-dessus de la membrane 33, dans l’espace en forme de couronne entre le premier élément 31a et le second élément 31b.
La illustre un graphique représentant des ratios d’aspect en fonction des ratios entre le rayon interne et le rayon externe d’un système pour la culture cellulaire comprenant un récipient formé par un premier élément, un second élément et une membrane selon la présente invention. Dans un système comprenant un récipient annulaire, des rapports d’aspect H/R1 particuliers permettent particulièrement de générer des phénomènes de résonance et permettant un mélange efficace avec un taux de cisaillement très faible est déterminé à partir du ratio du rayon interne, correspondant à R2, sur le rayon externe, correspondant à R1. Ce ratio correspond à la plus grande hauteur H vérifiant l’équation (1) avec n = 1.
De la , plusieurs ratios d’aspect H/R1 peuvent être déterminés en fonction du rapport du rayon R2 sur le rayon R1. Plusieurs exemples sont présentés dans la table 1 ci-dessous :
| Rapport des rayons R2/R1 | Rapport d’aspect H/R1 |
| 0,1 | 1,89 |
| 0,2 | 1,662 |
| 0,3 | 1,393 |
| 0,5 | 0,915 |
| 0,7 | 0,527 |
Des exemples de molécules d’intérêt sont présentés en fonction de l’espèce de microphytes à cultiver dans la table 2 ci-dessous :
| Espèces | Molécules d’intérêt |
| Alexandrium | Saxitoxine, Imine cyclique, Tétrodotoxine, Goniodomine A |
| Amphidinium | Gonyautoxine, amphidinol, amphidinolide, Karlotoxine |
| Ostreopsis | Palytoxine |
| Protoceratium | Yessotoxine |
| Lingulodinium | Yessotoxine |
| Gonyaulax | Yessotoxine |
| Dinophysis | Pecténotoxine, Acide okadaïque, Dinophysistoxine |
| Azadinium | Azaspiracide |
| Gymnodinium mikimotoi | Gymnocine |
| Prorocentrum | Acide okadaïque, Dinophysistoxine |
| Gambierdiscus toxicus | Ciguatoxine, Maïtotoxine, Gambierol, Acide gambiérique |
| Karenia brevis | Brévétoxine |
Dans un mode de réalisation particulier, la membrane permettant la diffusion d’un gaz dans le liquide par dissolution est une membrane laminée avec différents types de fibres. Une telle membrane peut être utilisée en combinaison avec tous les modes de réalisation de l’invention.
Dans un mode de réalisation particulier, le système de la présente invention comprend au moins un moyen de détermination d’au moins un paramètre du liquide, un paramètre pouvant être choisi parmi la température, le pH, la turbidité, la viscosité, la pression partielle en O2, en CO2ou un autre gaz. Ces moyens de détermination peuvent être utilisés en combinaison avec tous les modes de réalisation de l’invention.
Dans un mode de réalisation particulier, le système comprend un moyen de brassage du gaz dans l’enceinte apte à retenir un volume de gaz. Brasser le gaz dans l’enceinte permet d’homogénéiser le gaz dans l’enceinte et de réduire les fluctuations de pH dans le liquide par diffusion du gaz depuis l’enceinte vers le liquide. Ceci peut être effectué par exemple par une recirculation du gaz dans l’enceinte au moyen d’une pompe extérieure connectée à deux orifices de l’enceinte. Une telle recirculation de gaz dans l’enceinte de gaz permet de maintenir un flux de gaz vers le liquide par dissolution au travers de l’ensemble de la membrane. Sans recirculation, des parties de la membrane pourraient ne pas être continuellement en contact avec le gaz qui doit être diffusé par dissolution dans le liquide.
Dans un mode de réalisation particulier, le système comprend un premier élément cylindrique transparent et présentant un premier rayon de 50 cm, un second élément cylindrique et concentrique, transparent et présentant un second rayon de 70 cm, des LEDs à l’extérieur du premier élément et des LEDs à l’intérieur sur second élément. Un tel système permet un éclairement énergétique particulièrement adapté à la culture d’espèces nécessitant un apport de lumière. Par exemple un tel système permet un éclairement énergétique particulièrement adapté à la croissance des dinoflagellés, par exemple selon une longueur d’onde déterminée et selon un éclairement énergétique compris entre 250 et 300 μmol.m-2.s-1. Par exemple, un tel système de 200 à 1000 litres et comprenant une culture cellulaire de dinoflagellés permet une durée de duplication des dinoflagellés de 0,95 jours et une productivité de 2,4 g.L-1.jour-1de dinoflagellés, ce qui est significativement plus élevé que la productivité selon des méthodes utilisant des photobioréacteurs de l’art pour lesquels une productivité de 0,16 g.L-1.jour-1et une durée de duplication de 5,87 jours ont été avancées (Fuentes-Grunewald, et al., 2012).
Dans un mode de réalisation particulier qui peut être combiné avec les autres modes de réalisation, le premier élément et/ou le second élément comprend au moins une ouverture parallèle à l’axe A, c’est-à-dire dans la paroi latérale de la partie basse du premier et/ou du second élément, cette ouverture étant couverte par une membrane de diffusion d’un gaz dans le liquide par dissolution. Selon un tel mode de réalisation, l’enceinte apte à retenir un volume de gaz est assemblée au premier élément et/ou au second élément au moins par les parties du premier et/ou second élément qui sont parallèles à l’axe A et qui comprennent l’au moins une ouverture, c’est-à-dire d’une manière périphérique à l’extérieur du premier élément et/ou à l’intérieur du second élément. Dans un tel mode de réalisation, le système peut également comprendre des moyens de recirculation du gaz dans l’enceinte apte à retenir un volume de gaz.
Les différents modes de réalisation présentés dans cette description ne sont pas limitatifs et peuvent être combinés entre eux. En outre, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à tout mode de réalisation entrant dans la portée des revendications.
Claims (15)
- Système (10, 20, 30) de culture cellulaire comprenant :
- un premier élément (11a, 21a, 31a) cylindrique ou tronconique d’axe A et présentant un premier rayon R1, le premier élément étant ouvert en partie haute et comprenant au moins une ouverture (12, 22, 32) en partie basse,
- une membrane (13, 23, 33) de diffusion d’un gaz dans un liquide (15, 25, 35) par dissolution, la membrane étant disposée au niveau de la partie basse du premier élément (11a, 21a, 31a), et positionnée de manière à couvrir l’au moins une ouverture (12, 22, 32) dudit premier élément,
- une enceinte (16a, 26, 36) apte à retenir un volume de gaz (16b), l’enceinte étant assemblée au récipient (14, 24) et disposée de manière à ce que le volume de gaz puisse diffuser dans le liquide (15, 25, 35) par l’intermédiaire de la membrane (13, 23, 33), et
- un organe d’entraînement (17, 27, 37) du récipient selon un mouvement de rotation suivant l’axe A,
- Le système (10, 20, 30) selon la revendication 1, le premier élément (11a, 21a, 31a) étant transparent à la lumière visible.
- Le système (20, 30) selon la revendication 2, comprenant au moins une source de lumière (29, 39a) disposée à l’extérieur du premier élément et apte à être dirigée vers le récipient.
- Le système (10) selon la revendication 1, le premier élément (11a) étant opaque à la lumière visible.
- Le système (10, 20, 30) selon l’une des revendications précédentes, le premier rayon R1 étant compris entre 5 cm et 100 cm.
- Le système (10, 20, 30) selon l’une des revendications précédentes, la membrane (13, 23, 33) étant une membrane poreuse ayant des pores d’un diamètre inférieur à 75 nm ou bien étant une membrane dense.
- Le système (10, 20, 30) selon l’une des revendications précédentes, le récipient (14, 24) ayant une hauteur H1 mesurée suivant l’axe A adaptée pour retenir le liquide (15, 25, 35) à une hauteur H mesurée suivant l’axe A, même en étant incliné selon l’angle α, H1 étant au moins égale à H+R1*tan(α).
- Le système (30) selon l’une des revendications précédentes, comprenant un second élément (31b) cylindrique ou tronconique disposé à l’intérieur du premier élément (31a), présentant un second rayon R2, ledit second rayon étant inférieur au premier rayon R1, la hauteur H2 du second élément étant sensiblement identique à la hauteur H1 du premier élément, et l’axe central du second élément étant sensiblement identique à l’axe A du premier élément, le récipient apte à retenir le liquide (35) étant formé par la couronne comprise entre le premier et le second élément.
- Le système (30) selon la revendication 8, la différence entre le second rayon R2 et le premier rayon R1 étant inférieure à 30 cm, de préférence inférieure à 20 cm.
- Le système (30) selon l’une des revendications 8 ou 9, ledit système comprenant au moins une source de lumière (39b) disposée à l’intérieur du second élément (31b) et apte à être dirigée vers le récipient.
- Procédé de culture cellulaire utilisant un système selon l’une des revendications précédentes, le procédé comprenant :
- une étape de fourniture d’un liquide comprenant une espèce à cultiver dans le récipient jusqu’à une hauteur H mesurée suivant l’axe A,
- une étape de mise en rotation du récipient par l’organe d’entraînement.
- Le procédé selon la revendication 11 et utilisant un système selon l’une des revendications 1 à 7, le rapport d’aspect H/R1 étant compris entre 0,56 et 0,68, entre 0,86 et 1,06 ou entre 1,79 et 2,19.
- Le procédé selon l’une des revendications 11 ou 12, le mouvement de rotation ayant une vitesse angulaire de rotation Ω telle que (Ω*R1²*α)/ν, où ν est la viscosité cinématique du liquide, est supérieur à 1000.
- Le procédé selon la revendication 11 et utilisant un système selon l’une des revendications 8 à 10, le rapport d’aspect H/(R1) étant compris entre 0,5 et 2.
- Ensemble comprenant un système (10, 20, 30) selon l’une des revendications 1 à 10 et un liquide (15, 25, 35) comprenant une espèce à cultiver dans le récipient (14,24) du système.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2013039A FR3117505B1 (fr) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | Système, procédé et ensemble pour la culture cellulaire |
| PCT/EP2021/085241 WO2022123032A1 (fr) | 2020-12-11 | 2021-12-10 | Systeme, procede et ensemble pour la culture cellulaire |
| CA3201907A CA3201907A1 (fr) | 2020-12-11 | 2021-12-10 | Systeme, procede et ensemble pour la culture cellulaire |
| US18/266,242 US20240026273A1 (en) | 2020-12-11 | 2021-12-10 | Cell culture system, method and assembly |
| EP21835276.3A EP4259768A1 (fr) | 2020-12-11 | 2021-12-10 | Systeme, procede et ensemble pour la culture cellulaire |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2013039A FR3117505B1 (fr) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | Système, procédé et ensemble pour la culture cellulaire |
| FR2013039 | 2020-12-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3117505A1 true FR3117505A1 (fr) | 2022-06-17 |
| FR3117505B1 FR3117505B1 (fr) | 2024-09-20 |
Family
ID=74871547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2013039A Active FR3117505B1 (fr) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | Système, procédé et ensemble pour la culture cellulaire |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240026273A1 (fr) |
| EP (1) | EP4259768A1 (fr) |
| CA (1) | CA3201907A1 (fr) |
| FR (1) | FR3117505B1 (fr) |
| WO (1) | WO2022123032A1 (fr) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995007344A1 (fr) * | 1993-09-09 | 1995-03-16 | Schwarz Ray P | Bioreacteur permeable aux gaz et son procede d'utilisation |
| JPH0838156A (ja) * | 1994-07-28 | 1996-02-13 | Maruha Corp | 藻類の培養方法およびその装置 |
| US6902902B2 (en) | 2001-11-27 | 2005-06-07 | Arena Pharmaceuticals, Inc. | Human G protein-coupled receptors and modulators thereof for the treatment of metabolic-related disorders |
| WO2009152175A1 (fr) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Solix Biofuels, Inc. | Membranes perméables dans des photo-bioréacteurs en film |
| WO2013155060A1 (fr) * | 2012-04-09 | 2013-10-17 | Goodwin Thomas J | Appareil de culture à chambres multiples à résonance magnétique ionique alternative (aimr) et procédés d'utilisation |
| US20150087049A1 (en) | 2013-09-25 | 2015-03-26 | Celldeg GbR | Research Photobioreactor |
| WO2017149034A1 (fr) | 2016-03-01 | 2017-09-08 | Centre National De La Recherche Scientifique Cnrs | Melangeur sans pale et procede |
| FR3093442A1 (fr) * | 2019-03-05 | 2020-09-11 | Centre National De La Recherche Scientifique | Méthode de mélange d'un liquide visqueux par un mélangeur à récipient rotatif exempt d'organe de brassage du liquide. |
-
2020
- 2020-12-11 FR FR2013039A patent/FR3117505B1/fr active Active
-
2021
- 2021-12-10 WO PCT/EP2021/085241 patent/WO2022123032A1/fr active Application Filing
- 2021-12-10 EP EP21835276.3A patent/EP4259768A1/fr active Pending
- 2021-12-10 CA CA3201907A patent/CA3201907A1/fr active Pending
- 2021-12-10 US US18/266,242 patent/US20240026273A1/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995007344A1 (fr) * | 1993-09-09 | 1995-03-16 | Schwarz Ray P | Bioreacteur permeable aux gaz et son procede d'utilisation |
| JPH0838156A (ja) * | 1994-07-28 | 1996-02-13 | Maruha Corp | 藻類の培養方法およびその装置 |
| US6902902B2 (en) | 2001-11-27 | 2005-06-07 | Arena Pharmaceuticals, Inc. | Human G protein-coupled receptors and modulators thereof for the treatment of metabolic-related disorders |
| WO2009152175A1 (fr) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Solix Biofuels, Inc. | Membranes perméables dans des photo-bioréacteurs en film |
| WO2013155060A1 (fr) * | 2012-04-09 | 2013-10-17 | Goodwin Thomas J | Appareil de culture à chambres multiples à résonance magnétique ionique alternative (aimr) et procédés d'utilisation |
| US20150087049A1 (en) | 2013-09-25 | 2015-03-26 | Celldeg GbR | Research Photobioreactor |
| WO2017149034A1 (fr) | 2016-03-01 | 2017-09-08 | Centre National De La Recherche Scientifique Cnrs | Melangeur sans pale et procede |
| FR3093442A1 (fr) * | 2019-03-05 | 2020-09-11 | Centre National De La Recherche Scientifique | Méthode de mélange d'un liquide visqueux par un mélangeur à récipient rotatif exempt d'organe de brassage du liquide. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022123032A1 (fr) | 2022-06-16 |
| CA3201907A1 (fr) | 2022-06-16 |
| US20240026273A1 (en) | 2024-01-25 |
| FR3117505B1 (fr) | 2024-09-20 |
| EP4259768A1 (fr) | 2023-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2411500B1 (fr) | Procédé pour la culture de microorganismes photosynthétiques | |
| FR2974814A1 (fr) | Photobioreacteur en milieu ferme pour la culture de micro-organismes photosynthetiques | |
| EP2989194B1 (fr) | Réacteur à éclairage intégré | |
| WO2000023562A1 (fr) | Procede pour ameliorer le rendement d'un photobioreacteur | |
| EP2670835A1 (fr) | Bioreacteur pour la culture cellulaire sur substrat tridimensionnel | |
| EP3728546A1 (fr) | Photobioreacteur | |
| KR20130123043A (ko) | 밀폐형 미세조류 광생물 반응 장치 | |
| EP1297104B1 (fr) | Procede pour ameliorer le transfert dans une chambre de bioreaction | |
| FR3117505A1 (fr) | Système, procédé et ensemble pour la culture cellulaire | |
| WO2012150390A1 (fr) | Procédé pour la récolte de microalgues et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé | |
| EP3871760A1 (fr) | Système d agitation et bassin muni d'un tel système d agitation | |
| FR2666094A1 (fr) | Bouteille de culture en masse de cellules et procede pour son assemblage. | |
| WO2009087567A2 (fr) | Photobioréacteur pour la culture de microorganismes photosynthétiques | |
| WO2018096107A1 (fr) | Module pour photobioreacteur et photobioreacteur associe | |
| FR2938268A1 (fr) | Procede de culture de micro-organismes, bioreacteur de mise en oeuvre et procede de fabrication d'un tel bioreacteur | |
| FR2678946A1 (fr) | Photoreacteur pour la culture en masse de microorganismes en conditions photocontrolees. | |
| BE1004599A5 (fr) | Procede et dispositif de separation de particules a partir d'un milieu fluide. | |
| FR2643385A1 (fr) | Biophotoreacteur a materiel photosynthetique immobilise | |
| FR2643384A1 (fr) | Biophotoreacteur a eclairage interne pour fibres optiques | |
| BE1021386B1 (fr) | Dispositif pour cultiver des organismes phototrophes. | |
| FR2887539A1 (fr) | Bio reacteur, pour le traitement des effluents par chenal d'aeration | |
| FR2762326A1 (fr) | Procede pour ameliorer le rendement d'un photobioreacteur |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20220617 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |