KR950007622B1 - 세포배양조내의 공기유입장치 - Google Patents

세포배양조내의 공기유입장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

세포배양조내의 공기유입장치
첨부도면은 본 발명의 실시예시도로서
제1도는 본 발명의 전체 종단면도.
제2도는 본 발명의 회전체만을 발췌한 종단면확대도.
제3도는 제2도의 A-A선 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 배양조 2 : 회전축
3 : 소관축 2',3' : 관공
4 : 공기유입공 5,5' : 공기배출관
6,6' : 이산화탄소유입관 7,7' : 배출공
8,8' : 양지지대 9,9' : 실리콘튜브
10 : 기체 11 : 공기공급실
12 : 이산화탄소배출실 13,14 : 필터
15,15',15˝: 베어링
본 발명은 동물 및 사람세포를 체외에서 배양조로 배양할 경우 기존의 배양조와는 달리 공기가 들어가는 축 자체가 회전하면서 최소의 전단응력으로 세포성장에 필요한 산소를 공급하는 장치에 관한 것이다.
종래의 세포배양을 위한 배양조내에서는 산소공급을 0.2마이크론 구멍크기를 가진 여과기를 통과한 공기를 직접 배양조에 유입했었으나(Papoutsakis, TIB TECH, vol. 9, 427(1991) ; Yoshiharu와 Tokashiki, Appl. Microbiol. Biotechnol., vol. 32, 280(1989) ; Smith외, Biorpocess Eng., vol. 6, 213(1991) 참조). 이같은 방법들은 배양조내에 많은 거품을 발생시켜 배지에 존재하는 단백질들과 결합해 새포생육에 지장을 주며, 특히 발생된 거품들이 배지의 표면에 모여 배양조 상승부의 공기와 배지와의 접촉을 막아 효과적인 공기전달 방해 및 배지내 존재하는 유해한 이산화탄소의 방출을 저해하여 세포생육에 매우 나쁜 영향을 주었다. 또한 이같은 거품은 배양조내의 부품들과 접촉해 오염의 원인이 되기도 했다.
상기한 종래의 문제점들을 다소 해결하기 위하여 공기가 투과할 수 있는 관(주로 막이 얇은 실리콘튜브)을 배양조내의 고정장치에 묶어 이 튜브안으로 공기를 유입토록한 장치(Linardos의, Biotechnol, Bioeng., vol. 39, 504(1992); Huscher외, B : otechnol., vol. 39, 442(1992); All man, BFE, vol. 9, 300(1992); Mitsuda외, Cytotechnol., vol. 6, 23(1991); Van Erp., R외, J. Biotechnol., vol. 20, 235(1991) 참조). 들이 개발 이용된바 있으나 이같은 장치는 배양조내의 산소의 분압(partial pressure of oxygen)과 유입되는 공기에 존재하는 산소분압의 압력차로 유입공기 내 산소가 배지로 전달되고, 역으로 세포생육시 발생되는 이산화탄소는 튜브안으로 들어와 배지 밖으로 나가게 되는 작용을 하지만 공기가 유입되는 튜브는 항상 배양조내의 지지대에 의해 일정하게 고정돼 있어 공기의 유입부분이 일정하게 돼, 배지내 산소의 구배(gradient)가 형성되는 치명적인 문제점들이 있다. 따라서 공기의 직접공급에 따른 거품이 발생되지 않은 장점이 있으나 배양조내 세포의 균일한 분포와 유입공기 및 배지의 혼합을 위해 교반기를 사용한 교반이 필수적이다.(Copley, Biorheology, vol. 27, 3(1990); Brpse와 Eiheren, Appl. Biochem, und Biotech., vol. 24, 457(1990) 참조). 하지만 교반에 따른 일정량의 거품발생과 특히 전단응력(shear stress)에 기인한 세포의 사멸 및 물질 생산성 감소가 심각한 문제점으로 대두되고 있다(Van Wie외, Biotech. Bioeng., vol. 38, 1190(1991); Reuveny외, J. Immunol., vol. 86, 61(1986); Geotghebeur 와 Hu, Appl. Mcirobiol. Biotechnol., vol. 34, 735(1991) 참조).
이런 문제점들을 해결하기 위해 여러 형태의 교반기 및 배양방식이 개발되고 있으나(Bleim외, ESACT, 5, 407(1991); Merchik, Adr. Biochem. Eng, vol. 44, 124(1991); Persson외, ESACT, 5, 381(1991); Lange와 Wagner, J. Biotechnol., vol. 14, 377(1990); Esclade외, Biotech. Bioeng., vol. 38, 159(1991) 참조). 최소의 회전(즉 최소의 전단응력)으로 세포생육에 적절한 산소를 공급하며 거품발생을 극소화 해 최적의 세포생육조건을 유지할 수 있는 배양장치가 아직까지는 개발되지 못하고 있는 실정이다.
상기 제반 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은 공기를 유입하는 실리콘튜브전체가 배양조내의 축을 중심으로 회전하는 새로운 공기유입장치로서, 거품이 안나는 공기전달과 함께 기존의 공기유입튜브의 고정에 의한 배지내 산소 구배가 없으며 공기유입장치내에 잠긴 실리콘튜브가 돛단배의 돛과 같이 휘어져 기존의 배양조내에 장착된 교반기 보다 교반효율이 우수해 이들보다 극히 적은 회전으로(즉 매우 낮은 전단응력을 갖는) 보다 높은 효과를 얻을 수 있다. 따라서 이같은 장치를 배양조에 장착함으로서 동물 및 사람세포의 체외 대량배양이 가능하므로 기존의 배양기에서 보다 높은 고농도 배양과 이에따른 목적 단백질(의약품)의 생산성 향상을 이룰 수 있는 등의 특징이 있는 것인바, 이를 첨부한 예시도면에 의하여 상승하면 다음과 같다.
배양조(1)내에 축설된 회전축(2)은 속이 빈 관형으로서 그 중심 상단으로 돌출된 지름이 작은 소관축(3)이 내부에까지 들어와 있어서 소관축(3)의 관공(3')은 공기유입공(4)으로부터 하단의 공기배출관(5)(5')가지 연통되어 있고, 회전축(2)의 관공(2')은 이산화탄소유입관(6)(6')에서 배출공(7)(7')까지 연통되어 있다. 한편 회전축(2)의 하부에는 상광하협형의 양지지대(8)(8')가 고정되어져 이에 외경이 0.15cm인 실리콘튜브(9)(9')가 상하방향으로 감겨져 있는데 그 상단은 상기한 이산화탄소유입관(6)(6')에 연결되어 있고 하단은 공기배출관(5)(5')에 연결되어 있다. 배양조(1) 상부에 회전축(2)과 소관축(3)을 감싸고 있는 기체(10)의 상하내부에 공기공급실(11)과 이산화탄소배출실(12)이 형성되어 있고 이의 외측으로 필터(13)(14)가 연결되어 있다.
소관축(3)의 상단에는 도시되지 않은 구동모터가 연결되는 것이고, 미설명 부호 15,15',15˝는 베어링들이다.
상기한 본 발명은 필터(13)를 통과한 정화된 공기가 공급실(11), 유입공(4), 관공(3') 및 배출관(5)(5')을 통하여 실리콘튜브(9)(9')로 공급되어져서 공기(Air/O2)가 실리콘튜브를 투과하여 배양조(1)내로 치환되어서 이산화탄소유입관(6)(6'), 관공(2'), 배출공(7)(7'), 배출실(12) 및 필터(14)를 통하여 배출되어지는데 이와같은 작용중에 회전축(2)이 매우 서서히 회전함에 따라서 실리콘튜브(9)(9')도 회전하게 되므로 거품이 안나는 공기공급과 배지내의 산소구배가 없으며 교반효율도 우수하여 매우 낮은 전단응력을 가지는 효과가 있다. 이에 의하여 동물 및 사람세포의 체외 대량배양이 가능하고 기존의 배양기에서 보다 높은 고농도배양과 이에 따른 목적 단백질(의약품)의 생산성 향상을 이룰 수 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 배양조(1)내에 소관축(3)이 내부에까지 설치된 회전축(2)을 축설하고 회전축(2)의 하부에 고정된 지지대(8)(8')에 실리콘튜브(9)(9')를 감아서 그 상단은 배출실(12)과 연통된 이산화탄소유입관(6)(6')에 연결하고 하단은 공기공급실(11)과 연통된 공기배출관(5)(5')에 연결하여 배양조내에 공기(Air/O2)를 회전하면서 유입시킬 수 있게 함을 특징으로 하는 세포배양조내의 공기유입장치.
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