JPS6125477A

JPS6125477A - 毛管型細胞培養器

Info

Publication number: JPS6125477A
Application number: JP14596084A
Authority: JP
Inventors: Ryozo Hasegawa; 長谷川　僚三; Eiichi Murakami; 瑛一村上
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1984-07-16
Filing date: 1984-07-16
Publication date: 1986-02-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は細胞を培養増殖させるための培養器にｒするも
のである。さらに詳しくは、大規模に細胞培養を行うに
適した毛管型細胞培養器に関するものである。

［従来技術］大規模による細胞の人種培養は例えばウィルス。

ワクチン、インターフェロンなどの抗ウィルス剤、ある
いはホルモンなどの生物薬品の製造に必須である。殊に
近０年特定タンパク質を標的とするモノクロナール抗体
の生産は抗体産生細胞とミニ０−マによるハイブリドー
マ大量培養によるものであり、その技術の解決は工業的
に重要なテーマである。

従来の細胞培養は動物の腹腔内等で行うインビボ培養と
理化学用容器内で行うインビトロ培養がある。後者は実
験室内規模ではシャーレ、試験管。

または培養瓶を用いて行うが、さらに大規模化できれば
工業上の利用価値が高い。

近年細胞の大量培養法およびその為の装置としていくつ
かの提案がなされている。原則的に細胞の付着スる面積
を増大させることおよび栄養、老廃物、気体の物質交換
を効率よく行うことに種々の改良がなされている。一方
、浮遊性細胞においても懸濁状態の維持と物質交換が重
要である。

半透性の中空糸または毛管上に細胞を付着させてインビ
トロ楠養する方法および装置はナゼク氏らによって提案
され・（特開昭４９−４１５７９号公報）、注目を集め
た。この発明では中空糸または毛管内に液体培地を供給
し、酸素　該培地に信認で供給されている。次いでプラ
ント氏は培地中の中空糸外壁に細胞を付着させ、中空糸
の内壁に気体状酸素担体を供給して、中空糸膜を介して
の細胞への酸素供給を行う、細胞の増殖方法を提案して
いる（特開昭５０−３６６８４号公報）。さらに早野氏
らは、半透性中空糸を気体透過性薄膜によって覆い、該
薄膜の内側の中空糸外部において細胞を培養する器を提
案している（特開昭５１−９８３８２号公報）。

フェダー氏らは小孔を有する分流板間に中空糸層をはさ
みこｌυだ細胞培養器を提案している（特開昭５２−．
１２５６８８号公報）。浮遊性細胞に関してｔよ、古田
氏らが多孔性膜中空糸がシェルに覆われ、培地を中空糸
内に流し細胞をシｒルと中空糸との間において培ｆ！）
−Ｊる方法を提案している（特開昭５６−４２５８４号
公報）。

しかしながら、これらの先行技術をもってしても、細胞
の人生培養技術が十分に確立しているとは言い難いのが
現状である。とくに中空糸または毛管が半透性ないし多
孔膜として培地の栄養物。

産生された代謝物、老廃物、気体（酸素）の供給・交換
に働くことは必須であるが、細胞が付着するなら躾近傍
に浮遊することへの寄与が十分なされていない。りなわ
ち細胞が生育づるための微小環境づくりが不十分の為、
毛管型培養器の利点、すなわち前述した物質交換性と面
積が大きいことを活用できないうらみがある。

［発明の目的］かかる状況に鑑み、中空糸または毛管型細胞培養器の特
性を活かし、より細胞に・、対してよい微小環境を機能
的に提供して、その培養増殖を図り、もって大規模培養
に寄与することを目的として鋭意研究を行なって、本発
明の細胞培養器を完成するに至った。

［発明の構成］すなわち本発明は、容器、複数の毛管束および該毛管束
を該容器に固定する少なくとも１つの隔壁とからなり、
該容器と該隔壁と毛管外壁によって囲まれた細胞培養室
を画成していること、該室が容器に付設された少なくと
も１つの側部導管に連通していること、該毛管束の各毛
管の少なくとも１端が隔壁外端に開口していること、お
よび該毛管の内部が容器に付設された少なくとも１つの
端部導管に連通している°ことを特徴とする毛管型細胞
培養器である。

さらに本発明の細胞培養器は、複数の毛管束が同種の毛
管によって構成されていてもよいし、また複数の毛管束
のうち少なくとも２束が、材質。

物質透過性能、形状１寸法および本数のうち少なくとも
１つが異なった毛管によって構成されていてもよいもの
である。

複数の毛管束を用いる理由は以下に列記するが、各々の
目的から適合した毛管束の組合Ｕと構成がきまる。

（１）細胞ｊｒｓ　Ｎ器の容量、能力を増加すること。

（２異なる媒体、例えば液体培地と気体く酸素。

炭酸ガス）を各々適合した毛管束を用いて物質移動（供
給、除去、交換等）すること。

（３）物質移動において方向性および／または分担を毛
管束にもたすこと。

（４）物質移動において、被移動物質を各々分離するた
めに異なる透過性を有する毛管束を用いること。

（５）細胞と生産物２代謝物、および培地等とを分離す
ること。

（６）生産物２代謝物、培地等から対象とすべき物を分
離すること。

（刀　上記項目の組合せ、等々。

本発明に用いる容器２毛管束および隔壁は単一または複
数の部品１部材から成っていて、それらの材料は機械的
強度、安全および成型加工性から選ばれる。容器１毛管
の材料としては金属、無機材料、高分子材料から選ばれ
る。容器には不鋳鋼。

耐食アルミニウム合金、セラミックス、硝子、硬質高分
子材料を用いることができる。硬質高分子としては、透
明性、耐熱性の点から、ポリカーボネート、ポリサルホ
ン、ポリ４メチルベンゾン１゜ポリプロピレンが好まし
い。毛管としては金属。

無機材料の多孔構造体からなる毛管、あるいは半透性ま
たは多孔性の高分子製中空糸を用いる。例えば、内径０
．５〜３ａｗ＋、　ｌ厚０．２〜１１１１１の焼結金属
（不鋳鋼）の毛管、内径１０〜２０００μ、膜厚５〜１
０００μの合成高分子の半透性中空糸等を挙げることが
できる。高分子材料°としては細胞毒性がなく、かつ滅
菌操作または培地によって変質分解を受けないものが好
ましい。例えばセルロースエステル。

ビニルアルコール、アクリル系ポリマー、ポリυルホン
、ポリエーテルサルホン、フッ素系ポリマー、シリコー
ンゴムおよびポリオレフィン等を挙げることができる。

毛管の東京本数は細胞培養器の大きさ、充填毛管（外）
表面積および構成、設置１によって！ｉ？シ【るが、１
０〜１０００００本の範囲内で適宜選択しうる。隔壁の
材質はざらに可撓性と密閉性が要求されＵ型可能なシリ
コ−ゴム、Ｊボキシ樹脂、ウレタン樹脂等を用いること
ができる。さらに太目の毛管の場合は機構的な密閉係合
手段を用いて隔壁端板にとりつけてもよい。

本発明の実施態様と応用例について、以下図面を使って
説明づるが、本発明はこれ−らの態様２例で限定される
しのではない。

第１図の本発明の細胞培養器は、容器１と２本の毛管束
２　ａ、　２　ｂおよび隔壁３ａ、３ｂ、３ｃから成り
、細胞培養室４が側導管５に連通している。毛管２ａ、
２ｂは各々隔壁３Ｃの」０．端にて各々端部室６ａ、６
ｂに開口し、そして各々端部導管７　ａ、　７　ｂに連
通している。隔壁３ａ、３ｃでは毛管は閉止されている
。

毛管束には１μ孔径の多孔質硝子毛管または０．２μ孔
径のセルロースエステル中空糸を用い、硝子製の容器中
にウレタン樹脂隔壁を鋳造してこの細胞培養器を組立て
る。培地を毛管束２ａから供給し２ｂから交換除去する
ことにより浮遊性の動物細胞を高密度に培養しうる。さ
らに２ａと２ｂを交互に供給−除去に使用することによ
り、長時間物質移動を低下することなしに稼動できる。

第２図の細胞培養器では、毛管束２ａ、２ｂが容器１内
に並列に配置され各々端部導管７　ａ、　７　ｂ、　７
Ｃに連通している。毛管２ａと２ｂが同種の場合は細胞
培養器の大容量化になり、または異種であれば機能の複
合化をなすことができる。

第３図の細胞培養器では毛管束２ａと２ｂとが異なった
状態で容器１内に配列されている。例えば毛管２ａに分
画分子１ｉｏ万のポリサルホン中空糸を用いて培地を流
し、°毛管２ｂに孔径０．３μのポリプロピレン中空糸
を用いて酸素を供給りることにより細胞培養を効率よく
行うことができる。

第４図の細胞培養器では第３図の細胞培養器に毛管束２
Ｃを加えた構成である。毛管束２０に孔径０．２μのポ
リフッ化ビニリデン中空糸を用いて、細胞培養室から細
胞を分離して、生成物（例えばグロブリン）を培地とと
もに取り出すことができる。

第５図の細胞培養器は毛管束２ａと２ｂとが重なった構
成であり、さらに多量に中なってもよい。

また交差角度は限定されず、所望の培養器の設定がしう
る。不銹鋼製の容器１内に、分子量分ｎ１ｊｉ２万のポ
リエーテルサルホン中空糸の毛管束２ａとシリコーンゴ
ム毛管の束２ｂとを交互に計１０層かさねた細胞培養器
を組立てる。毛管束２ａには培地、２ｂに９．１酸素を
供給して、付着性の動物細胞を高密度にＩｆｌ　ｆｉ　
ＴＪることができる。

第６図は第５図の細胞培養器の変形であり、毛管束２ｂ
は司撓性の高分子中空糸ないし毛管が好ましい。

第７図の細胞ｊ８養器は片方ＩＩ　＋ｔ：　Ｌ、た毛管
束２ａに毛管束２１）を巻きつけた構成である。

第８図の細胞培養器は毛管束２ａを毛管束２ｂでつつみ
こんだ構成である。

［発明の効ｒＡ］本発明の複数の毛管束からなる細胞培養器によれば、動
物細胞、植物細胞、微生物細胞等が連続的かつ高密度に
培養することが可能である。複数の毛管束を同一容器内
に配設することにより、細胞培養の容量、能力を向上す
るのみならず、多種の機能を複合的に導入でき、その効
率も向上するものである。また本発明の細胞培養器を菌
類等の醗酵槽として応用できる。さらにメンプランリア
クターとして物質生産のみならずエネルギー変換等に応
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１〜８図は本発明の細胞培養器の概略図である。１・・・容器、２・・・毛管束、３・・・隔壁、４・・
・細胞培ｔ＆掌、５・・・側導管、”６・・・端部室、
７・・・端部導管。特許出願人　帝　人　株　式　会　礼式　　理　　人　　弁理士　　前　　１）　純　　博！
１１１３　　　　　　　　）ｌｆ２１ｉ第３区　　　　
　　賞４圀１１５圓　　　　　　　’！１６　圓 ’］ｒ７１１］　　　　　　　　　’ｊ１４８１１手続
補正書昭和６０年１り月／７日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）容器、複数の毛管束および該毛管束を該容器に固
定する少なくとも１つの隔壁とからなり、該容器と該隔
壁と毛管外壁によって囲まれた細胞培養室を画成してい
ること、該室が容器に付設された少なくとも１つの側部
導管に連通していること、該毛管束の各毛管の少なくと
も１端が隔壁外端に開口していること、および該毛管の
内部が容器に付設された少なくとも１つの端部導管に連
通していることを特徴とする毛管型細胞培養器。
（２）複数の毛管束が同種の毛管によって構成されてい
る特許請求の範囲第１項記載の毛管型細胞培養器。
（３）複数の毛管束のうち少なくとも２束が、材質、物
質透過性能、形状、寸法および本数のうち少なくとも１
つが異なった毛管によって構成されている特許請求の範
囲第１項記載の毛管型細胞培養器。