KR19990015350A - Aseptic conveying device of bioreactor medium and cells - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동·식물의 세포, 조직, 기관 및 미생물 배양에 있어서 배양체의 초기접종이나 배양 과정에서 배지 및 세포의 안전하고, 간편한 이송을 목적으로 하는 생물반응기의 배지 및 세포 무균이송장치에 관한 것이다. 본 발명은 생물반응기와 종배양조 및 배지저장탱크 사이에 무균 상태의 이송연결장치를 제공함으로써 기존의 방법에 비하여 작업의 간편성 및 오염율을 극소화시킬 수 있도록 한다. 또한 본 발명은 동·식물 세포, 조직, 기관 뿐만 아니라 미생물 배양용 생물반응기에도 직접 응용이 가능하고, 특히 어떤 경우에도 거의 오염이 없이 성공적인 이송이 가능한 특징을 갖는다.The present invention relates to a medium and cell sterile transfer device of a bioreactor for the purpose of safe and convenient transfer of medium and cells in the initial inoculation or culture process of cells, tissues, organs and microorganisms of animals and plants. . The present invention provides a sterile transfer connection device between the bioreactor, the cultivation tank and the medium storage tank, thereby minimizing the simplicity of operation and the contamination rate compared to the conventional method. In addition, the present invention can be applied directly to animal and plant cells, tissues, organs, as well as bioreactors for cultivating microorganisms, and in particular, has a feature that can be successfully transported with little contamination in any case.

Description

생물반응기의 배지 및 세포의 무균 이송장치Aseptic conveying device of bioreactor medium and cells

본 발명은 생물반응기에 있어서 배지 및 배양된 세포의 무균이송장치에 관한 발명이다.The present invention relates to a sterile transfer device for cultured cells and media in a bioreactor.

소규모 생물반응기를 이용하여 식물세포를 배양할 경우 대체로 공용으로 사용되는 배양배지 탱크 및 종배양조를 생물반응기의 본체에 부착하는 방법을 많이 채택하고 있다. 생물반응기를 실험실 규모로 한 두 대 설치할 경우에는 별문제가 되지 않으나 산업적인 규모로 생산 하기 위해서는 수십대 또는 수백대의 생물 반응기를 동시에 작동시키는 것이 불가피하다. 예를들면 20L 규모의 생물반응기를 50대 배양한다고 가정할때 100개의 보조탱크를 설치하여야 한다. 이 경우 오토클레이브를 이용하여 보조탱크를 멸균하기 위해서는 많은 인건비가 소요될 뿐만아니라 배양실의 공간도 아주 많이 필요하며 부가적으로 배양실 온도 적정화를 위한 연료 혹은 전기 소모량도 증가될 것이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 소규모 생물반응기에서 무균적으로 소독할 수 있는 배지 및 세포의 장치를 제공하고자 한다.When cultivating plant cells using a small bioreactor, a large number of methods for attaching commonly used culture medium tanks and seed culture tanks to the body of the bioreactor have been adopted. The installation of one or two bioreactors is not a problem, but for industrial production, it is inevitable to operate several tens or hundreds of bioreactors simultaneously. For example, assuming that 50 20L bioreactors are incubated, 100 auxiliary tanks should be installed. In this case, the sterilization of the auxiliary tank using the autoclave requires not only a large labor cost but also a very large space in the culture chamber, and additionally fuel or electricity consumption for the optimization of the culture chamber temperature. In order to solve this problem, the present invention is to provide a device of media and cells that can be aseptically sterilized in a small scale bioreactor.

대규모의 생물반응기에 관한 연구는 주로 미생물 대량배양에 관하여 이루어졌기 때문에 배양하려는 균주에 따라 다소 차이는 있지만 대체로 매생물의 우점현상에 의하여 극미량의 오염균은 큰 문제를 일으키지 않으므로 배양탱크에 초기 접종은 이중으로된 소형 접종 부위에 알코올로 불을 붙인 다음 균주를 접종하는 방법을 일반적으로 많이 사용하고 있다. 균주의 접종량이 소량인 경우 주의를 기울이면 전술한 방법에 의하여 거의 오염을 일으키지 않고 성공적인 접종 및 배양이 가능하다.Since large-scale bioreactor research has been carried out mainly on the mass culture of microorganisms, there are some differences depending on the strains to be cultured. It is generally used to inoculate a double inoculation site with alcohol and then inoculate a strain. If the inoculation amount of the strain is a small amount of attention can be successfully inoculated and cultured with little contamination by the above-described method.

식물세포를 배양함에 있어서 초기 식물세포 접종량이 많으므로 접종시간이 장기화되면서 오염이 발생하게 된다. 예를들면 식물세포의 파일럿트 규모 배양에 있어서는 전체 배양액의 20% 이상의 세포를 초기에 접종하여야 함으로 500L 규모로 회분배양을 할 경우 배양세포를 적어도 100L를 넣어주어야 한다. 따라서 미생물 균주를 접종하는 방법으로 초기배양을 실시할 경우 세포접종에 많은 시간이 소요되기 때문에 오염율이 극히 높다. 이러한 관점에서 볼 때 무균적으로 배지 및 세포를 이송하는 장치의 개발이 절실히 요구된다. 전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 무균이송장치를 제공하되 작업후 공급관의 말단을 오토클레이브로 소독하도록 하고 생물반응기에 부착된 일련의 연결장치는 스팀에 의하여 소독하는 장치를 제공하고자 한다.In culturing plant cells, the initial plant cell inoculation amount is large, and thus contamination occurs as the inoculation time is prolonged. For example, in pilot scale culture of plant cells, at least 20% of the total culture solution should be initially inoculated, and when batch cultured at 500L, at least 100L should be added. Therefore, when the initial culture by the method of inoculating microbial strain takes a lot of time for cell inoculation, the contamination rate is extremely high. In view of this, there is an urgent need for the development of devices for aseptically transferring medium and cells. In order to solve the above problems, the present invention provides a sterile transfer device, but after the end of the supply pipe to autoclave sterilization and a series of connecting devices attached to the bioreactor to provide a device for sterilization by steam.

도 1은 종래 사용되는 배지 저장탱크와 배양체의 수확용 탱크사진1 is a photograph of the conventional medium storage tank and the harvest tank of the culture medium

도 2는 본 발명의 소규모 생물반응기에서 무균적으로 소독할 수 있는 배지 및 세포이송 장치의 요부발췌 사진Figure 2 is a photograph of the main portion of the medium and cell transfer device capable of aseptic disinfection in the small scale bioreactor of the present invention

도 3은 도 2의 요부인 소독관의 단면구성도Figure 3 is a cross-sectional configuration diagram of the main sanitary tube of Figure 2

도 4는 Pilot-scale 생물반응기에 있어서 배지 및 세포 이송 장치의 사진4 is a photograph of a medium and cell transfer device in a pilot-scale bioreactor.

도 5는 본 발명의 전체 구성도5 is an overall configuration diagram of the present invention

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 생물반응기20 : 탱크10 bioreactor 20 tank

30 : 무균이송장치31 : 이송장치본체30: Aseptic conveying device 31: conveying device body

32 : 이송관34, 35 : 연결관32: transfer pipe 34, 35: connector

36 : 실리콘 마개40 : 소독관36: silicone stopper 40: disinfection tube

본 발명은 통상의 생물반응기(10)와 종배양조 및 배지저장탱크(20)(이하 탱크라 약칭함)를 구비하되 생물반응기(10)와 탱크(20) 사이에 배지 및 세포를 이송하는 무균의 이송장치(30)를 연결한다.The present invention includes a conventional bioreactor 10 and a cultivation tank and a medium storage tank 20 (hereinafter, abbreviated as a tank), but are sterile for transferring medium and cells between the bioreactor 10 and the tank 20. Connect the transfer device 30.

상기 무균의 이송장치(30)는 스텐드(33)에 지지된 이송장치본체(31), 그리고 이송관(32)으로 구성되어 상호 분리 결합되도록 하는 한편 이송장치 본체(31)는 생물반응기(10)와, 그리고 이송관(32)은 탱크(20)와 각각 연결하고 그 타단은 각각의 연결관(34)(35)으로 결합하되 이송관(32)의 연결관(35) 일단에는 실리콘 마개(36)가 환착되어 있다. 이송장치본체(31)에는 제1 및 제2밸브(V1)(V2)가 구성하는 것과 함께 생물반응기(10)를 거친 스팀 공급관(70)을 연결하는 한편 상기 탱크(20)에는 공기공급관(50) 및 배지 및 세포공급관(60)이 구비된다.The sterile transfer device 30 is composed of a transfer device body 31 supported on the stand 33, and the transfer pipe 32 to be separated from each other while the transfer device body 31 is a bioreactor 10 And, and the transfer pipe 32 is connected to the tank 20, respectively, and the other end thereof is coupled to each of the connection pipes 34 and 35, but one end of the connection pipe 35 of the transfer pipe 32 silicon plug 36 ) Is returned. The first and second valves V 1 and V 2 are connected to the transfer device main body 31, and a steam supply pipe 70 passed through the bioreactor 10 is connected to the tank 20 while an air supply pipe is connected to the tank 20. 50 and a medium and cell supply tube 60 are provided.

한편, 본 발명은 작업후 상기 이송관(32)의 연결관(35)을 소독하기 위한 소독관(40)이 별도로 제공된다.On the other hand, the present invention is provided with a disinfection tube 40 for disinfecting the connection pipe 35 of the transfer pipe 32 after the operation.

본 발명의 이송장치(30)는 최초에 무균 상태로 제공되며 탱크(20)내의 배지 및 세포는 콤푸레셔에 의하여 공기공급관(50)으로 공급되는 공기압에 의해 생물반응기(10)로 이송된다.The transfer device 30 of the present invention is initially provided in a sterile state and the medium and the cells in the tank 20 are transferred to the bioreactor 10 by air pressure supplied to the air supply pipe 50 by a compressor.

따라서 본 발명은 배지 및 세포이송 작업이 간단하고 작업성이 우수하다.Therefore, the present invention is simple and excellent workability of medium and cell transfer.

특히 본 발명이 목적하는바, 지속적인 100% 무균작업이 가능한바, 즉, 본 발명은 세포이송작업후 재작업 이전에 각 연결관(34)(35)을 분리 한다.In particular, the present invention is intended to be capable of continuous 100% aseptic work, that is, the present invention separates each connecting pipe 34, 35 before the rework after the cell transfer operation.

분리한 일단의 연결관(35)은 도 3에서와 같이 알코올이 수용된 소독관(40)내에 침지시키면서 그 일단에 환착된 실리콘 마개(36)로 소독관(40) 상부를 밀폐시키면 연결관(34)은 외부와 차단된채 알코올에 의해 소독된다.Separated one end of the tube 35 is immersed in the disinfection tube 40 containing the alcohol as shown in Figure 3 while sealing the upper portion of the disinfection tube 40 with a silicone stopper 36 returned to the end tube (34) ) Is sterilized by alcohol while blocked from the outside.

상기 알코올은 70~95%가 바람직하다.The alcohol is preferably 70 to 95%.

이송장치 본체(31)는 제1밸브(V1)를 열고 제2밸브(V2)를 닫은 다음 일단의 스팀공급관(70)을 통하여 스팀을 공급하게 되면 생물반응기(10)내부와 함께 이송장치 본체(31) 일단의 연결관(34)에 이르는 이송장치본체(31) 상부 내측이 소독되고 다시 제1밸브(V1)를 닫고 제2밸브(V2)를 열어주면 이송장치본체(31)의 내측 하부쪽이 소독된다.The main body 31 of the transfer device opens the first valve V 1 , closes the second valve V 2, and supplies steam through one end of the steam supply pipe 70, and together with the inside of the bioreactor 10, the transfer device main body. (31) The upper inner side of the conveying apparatus main body 31 reaching one end of the connecting pipe 34 is disinfected, and the first valve V 1 is closed again and the second valve V2 is opened to open the inner side of the conveying apparatus main body 31. The lower side is disinfected.

이와같이 소독된 상태에서 상기한 각 연결관(34)(35)을 재결합하게 되면 배지 및 세포의 무균이송작업이 지속적으로 이루어질 수 있다.By recombining each of the connection pipes 34 and 35 in the sterilized state as described above, sterile transfer of the medium and the cells may be continuously performed.

또한 본 발명은 클램프의 연결구성으로 하여 탈착이 용이하도록 한다.In addition, the present invention is to facilitate the removable connection to the clamp configuration.

즉, 본 발명은 파이럿트규모 생물반응기에 있어서 배지 및 세포 이송 장치를 멸균한 후종배양용 생물반응기와 연결할 부분의 소규모 생물반응기에서 무균적으로 소독할 수 있는 배지 및 세포 이송 연결 장치를 제공하게 되는바That is, the present invention provides a medium and cell transfer connection device capable of aseptic disinfection in a small scale bioreactor in which a medium and a cell transfer device are sterilized in a pilot scale bioreactor and then connected to a bioreactor for seed culture. bar

첫째; 배지 및 세포 이송 장치를 파이럿트용 생물반응기에 부착한 다음 각 밸브를 선택적으로 잠근 상태에서 스팀으로 멸균을 실시하고first; Attach the medium and cell transfer device to the pilot bioreactor and sterilize with steam with each valve selectively locked

둘째; 배지 및 세포의 이송 장치가 완전히 냉각되었을 때 생물반응기에 배양중인 세포 및 배양액의 전체 용적과 이에 대한 세포의 비율을 정확히 계산하여 생물반응기내 초기 접종량을 20%에서 40%가 되게 새로운 배지로 양을 조절한다.second; Accurately calculate the total volume of cells and cultures in the bioreactor and the ratio of cells to them when the medium and cell transfer device is completely cooled down to a new medium with 20% to 40% initial inoculation in the bioreactor. Adjust

셋째; 종 배양용 생물반응기의 출구를 잠근 다음 공기공급관으로 무균의 공기를 주입시켜 그 압력에 의하여 종 배양체가 파이럿트용 생물반응기속으로 이송하도록 한다. 이때 세포 이송 장치의 제1밸브를 풀린 상태로 둔다.third; Lock the outlet of the species culture bioreactor and inject sterile air into the air supply line to transfer the species culture to the pilot bioreactor by the pressure. At this time, the first valve of the cell transfer device is left in a released state.

넷째; 종 배양체가 완전히 접종된 후 일정한 양의 공기를 지속적으로 주입시킴으로써 배관 속에 머무르고 있는 배양체가 모두 파이럿트용 생물반응기속에 이송된 후 공기가 들어가는 상태가 확인되면 세포 이송 장치와 생물반응기의 연결부위에 설치된 각 밸브를 잠그고 세포 이송 장치를 분리 시킨다.fourth; After the seed culture is completely inoculated, a constant amount of air is continuously injected so that all the cultured cells in the pipe are transferred to the pilot bioreactor. Lock the valve and disconnect the cell transfer unit.

소규모 생물반응기에서 무균적으로 소독할 수 있는 배지 및 세포의 이송 연결 장치는 생물반응기의 몸체에 부착하여 오토클레이브에 의한 소독이 가능하며, 이를 실제로 적용 시켰을 때 오염없이 배양이 가능하였으며, 반연속배양(semi-continuous culture)나 연속배양(continuous culture)에 있어서 특히 유리하였으며, 배양된 식물세포, 조직, 및 기관 배양에 있으서 생육상태에 따라 서로 다른 배양배지를 이용할 경우 1회의 멸균으로서 수확을 할때까지 계속 사용할 수 있다.The medium and cell transfer connection device that can be sterilized aseptically in small bioreactors can be attached to the body of the bioreactor for sterilization by autoclave. (semi-continuous culture) or continuous culture (continuous culture) is particularly advantageous in the culture of plant cells, tissues, and organ cultures, depending on the growth conditions of different culture medium to be harvested as a single sterilization You can continue to use it.

따라서 본 발명은 제작이 간편하며, 100% 무균작업이 가능하고 식물세포 및 조직배양 뿐만 아니라 완전한 무균조작이 필요한 미생물 배양용 생물반응기에도 쉽게 적용될 수 있다.Therefore, the present invention is easy to manufacture, 100% aseptic work is possible and can be easily applied to plant cell and tissue culture as well as microbial cultivation bioreactor requiring a complete aseptic operation.

또한 조작이 간편하고 작업성이 우수하기 때문에 배양하고자 하는 생물반응기의 수가 많을수록, 그리고 규모가 클수록 인건비 절감액이 크다.In addition, since the operation is easy and the workability is excellent, the larger the number of bioreactors to be cultured and the larger the size, the greater the labor savings.

이와함께 세포, 조직 및 기관을 대규모로 배양하기 위해 배양에 사용되는 용기를 대형의 스텐레스(stainless steel)로 제작할 경우에도 본 발명의 시스템을 그대로 이용할 수 있다.Along with this, the system of the present invention can be used as it is even when a container used for cultivation for large-scale culturing of cells, tissues and organs is made of large stainless steel.

Claims (3)

생물반응기를 이용한 동물, 식물, 미생물의 세포, 조직 또는 기관의 배양을 위하여 탱크(20)에서 생물반응기(10)로 이송함에 있어서, 탱크(20)와 생물반응기(10)를 일단의 스팀공급관(70)과 연결된 무균 이송장치(30)로 연결됨을 특징으로 하는 생물반응기의 배지 및 세포의 무균 이송장치.In the transfer from the tank 20 to the bioreactor 10 for the cultivation of cells, tissues or organs of animals, plants, microorganisms using the bioreactor, the tank 20 and the bioreactor 10 is a group of steam supply pipe ( Sterile transfer device of the medium and cells of the bioreactor, characterized in that connected to the sterile transfer device 30 connected to 70). 제1항에 있어서 이송장치(30)는 이송장치본체(31)와 이송관(32)으로 구성되어 각각의 연결관(34)(35)으로 분리 결합하는 한편 이송장치본체(31)는 각각의 밸브(V1)(V2)를 갖게 됨을 특징으로 하는 생물반응기의 배지 및 세포무균이송장치.According to claim 1, the conveying device 30 is composed of a conveying device body 31 and the conveying pipe 32 is separated and coupled to each of the connecting pipes (34, 35) while the conveying device body 31 is Cell and sterile transfer device of the bioreactor characterized in that it has a valve (V 1 ) (V 2 ). 제1항 및 제2항에 있어서The method according to claim 1 or 2 이송장치 본체(31)는 각 밸브(V1)(V2)를 선택적으로 열어 스팀으로 소독하고 일단의 연결관(35)은 알코올이 수용된 소독관(40)으로 소독하게 됨을 특징으로 하는 생물반응기의 배지 및 세포 무균 이송장치.The main body 31 of the transfer device selectively opens each valve (V 1 ) (V 2 ) and sterilizes with steam, and one end of the connecting pipe (35) is sterilized with a sterilizing pipe (40) containing alcohol. Medium and cell sterile transfer device.
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