RU2021350C1

RU2021350C1 - Installation for cultivation of cells or microorganisms

Info

Publication number: RU2021350C1
Authority: RU
Inventors: С.М. Василенко; В.П. Куренков; С.Б. Кравченко
Original assignee: Василенко Сергей Мианарович
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: microbiology. SUBSTANCE: installation has a chamber which is essentially a flexible tank arranged on a rigid frame and divided into feed, growth and accumulation compartments. The growth compartment contains material for the immobilization of cells. The accumulation compartment is made with provision for independent gas exchange, and the rigid frame has two bends positioned between the compartments. The frame is installed so that the angle of its inclination to the horizon can be changed from 0 to 45 deg. The parts of the frame located under the accumulation and growth compartments are provided with vibrators. EFFECT: more efficient cell cultivation process. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской, микробиологической и сельскохозяйственной промышленности, а именно к установкам для промышленного культивирования поверхностным или полупогруженным способами клеток мицеальных грибов, плодовых тел базидиальных грибов, каллусных культур растений, иммобилизованных клеток микроорганизмов и животных клеток на микроносителях, например, для получения моноклональных антител, выращивания плодовых тел грибов рода полипорус, или культуры клеток женьшеня. The invention relates to the medical, microbiological and agricultural industries, in particular to plants for industrial cultivation by surface or semi-submerged methods of cells of mycelial fungi, fruiting bodies of basidiomycetes, callus plant cultures, immobilized cells of microorganisms and animal cells on microcarriers, for example, to obtain monoclonal antibodies, growing fruiting bodies of fungi of the genus polyporus, or ginseng cell culture.

Известны различные установки, применяемые для выращивания аэробных аскомицетов, базидиальных грибов, каллусных культур растительных тканей и животных клеток [1], "фабрики клеток" в виде жестких камер различной конструкции [2]. Various plants are known for growing aerobic ascomycetes, basidiomycetes, callus cultures of plant tissues and animal cells [1], "cell factories" in the form of rigid chambers of various designs [2].

Существенным недостатком этих установок является то, что они эффективны только для суспензионного выращивания микроорганизмов. A significant drawback of these plants is that they are effective only for suspension growth of microorganisms.

Наиболее близкой, принятой за прототип, является установка [3], содержащая соединенные между собой в нижней части трубопроводами две камеры и устройство для подачи в них стерильного воздуха. The closest adopted for the prototype is the installation [3], containing two chambers connected to each other in the lower part of the pipelines and a device for supplying sterile air to them.

Недостатком известной установки является необходимость в перемещении камер для аэрации микроорганизмов, которая жестко опосредуется перемещением столба жидкости и, как следствие, установка эффективна только для суспензионного выращивания живых организмов и камеры не могут быть выполнены из гибких эластичных материалов, так как при оттоке культурной жидкости происходит вакуумирование камеры. Кроме того, удаление урожая культур одного цикла из камеры происходит с нарушением ее стерильности, что ведет к снижению производительности установки, так как после каждого цикла требуется стерилизация камеры. A disadvantage of the known installation is the need to move the chambers for aeration of microorganisms, which is rigidly mediated by the movement of the liquid column and, as a result, the installation is effective only for suspension growth of living organisms and the chambers cannot be made of flexible flexible materials, since the outflow of the culture fluid is evacuated cameras. In addition, the removal of the crop of one cycle from the chamber occurs with a violation of its sterility, which leads to a decrease in the productivity of the installation, since after each cycle sterilization of the chamber is required.

Целью изобретения является повышение производительности установки при сохранении стерильности в камере при сборе и удалении урожая. The aim of the invention is to increase the productivity of the installation while maintaining sterility in the chamber during harvesting and disposal.

Цель достигается тем, что в известной установке для культивирования живых организмов, содержащей камеру с устройствами для аэрации, стерилизации, слива и долива, а также механизм перемещения камеры последняя выполнена в виде зафиксированной на жестком каркасе эластичной емкости, разделенной внешними зажимами на питательной, ростовой и накопительный отсеки, причем на нижней поверхности ростовой камеры расположен материал для иммобилизации клеток, накопительный отсек выполнен с возможностью независимого газообмена, а жесткий каркас выполнен с двумя изломами, находящимися между отсеками и установлен с возможностью изменения угла α наклона к горизонту от 0^о до 45^о механизмом перемещения. Кроме того, каркасы накопительного и ростового отсеков снабжены вибраторами.The goal is achieved by the fact that in the known installation for the cultivation of living organisms, containing a chamber with devices for aeration, sterilization, drain and topping, as well as the mechanism for moving the chamber, the latter is made in the form of an elastic container fixed on a rigid frame, separated by external clamps on a nutrient, growth and storage compartment, and on the lower surface of the growth chamber is a material for immobilization of cells, the storage compartment is made with the possibility of independent gas exchange, and the rigid frame complete with two kinks located between compartments and installed with the possibility of changing the angle α of inclination to the horizon from 0 ^about 45 ^about the movement mechanism. In addition, the frames of the storage and growth compartments are equipped with vibrators.

По сравнению с прототипом заявляемое техническое решение содержит новые существенные признаки. Следовательно, оно соответствует критерию изобретения "новизна". Compared with the prototype of the claimed technical solution contains new significant features. Therefore, it meets the criteria of the invention of "novelty."

В известных науке и технике технических решениях не обнаружено совокупности существенных признаков, проявляющих аналогичные свойства и позволяющих получить положительный эффект, нашедший свое отражение в поставленной цели. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия". In the well-known science and technology technical solutions, no aggregate of essential features has been found that exhibit similar properties and allows to obtain a positive effect, which is reflected in the goal. Therefore, the claimed technical solution meets the criteria of the invention "significant differences".

Положительный эффект при использовании заявляемого технического решения проявляется при наличии совокупности всех признаков (как новых, так и известных). Заявленная совокупность признаков позволяет обеспечить поставленную в заявке цель, а именно повысить производительность установки при сохранении стерильности камеры. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "положительный эффект". A positive effect when using the proposed technical solution is manifested in the presence of a combination of all the features (both new and known). The claimed combination of features allows you to ensure the goal set in the application, namely to increase the productivity of the installation while maintaining the sterility of the chamber. Therefore, the claimed technical solution meets the criteria of the invention "positive effect".

На чертеже представлен общий вид установки. The drawing shows a General view of the installation.

Установка содержит эластичную емкость 1, разделенную ростовой 2, питательный 3 и накопительный для урожая 4 отсеки с помощью внешних зажимов 5, внутри ростовой камеры, в нижней ее части размещен материал для иммобилизации клеток 6. Материалом для иммобилизации могут быть стеклянные бусы, комки полиуретана и др. Кроме того, можно использовать тканевую подложку. Емкость 1 зафиксирована на жестком каркасе 7, с изломами в точках зажима емкости, а также на жестком каркасе ростового отсека 2 имеется шарнир 8, вокруг которого может перемещаться и изменять угол α наклона от 0^о до 45^о каркас 7 при помощи механизма перемещения 9. Ростовой отсек 2 снабжен устройствами (штуцерами) для аэрации и стерилизации 10 и 11 отсека, кроме того, имеется штуцер для ввода инокулюма. Питательный отсек снабжен устройством (штуцером) для долива 13 питательного раствора, а накопительный отсек имеет устройство для слива, сбора урожая 14. На каркасе 7 накопительного и ростового отсеков размещены вибраторы 15, а накопительный отсек имеет два штуцера 16 и 17 для возможности его химической стерилизации в осушенном виде.The installation contains an elastic container 1, divided by growth 2, nutrient 3 and accumulation for harvest 4 compartments using external clamps 5, inside the growth chamber, material for immobilization of cells is placed in its lower part 6. The material for immobilization can be glass beads, polyurethane lumps and etc. In addition, you can use a fabric substrate. The tank 1 is fixed on a rigid frame 7, with kinks at the points of clamping the container, as well as on the rigid frame of the growth compartment 2 there is a hinge 8 around which the tilt angle α can move and change from 0 ^about to 45 ^{about the} frame 7 using the movement mechanism 9. The growth compartment 2 is equipped with devices (fittings) for aeration and sterilization of the 10th and 11th compartment, in addition, there is a fitting for introducing the inoculum. The feed compartment is equipped with a device (nozzle) for adding 13 nutrient solution, and the storage compartment has a device for draining, harvesting 14. Vibrators 15 are placed on the frame 7 of the storage and growth compartments, and the storage compartment has two fittings 16 and 17 for chemical sterilization in dried form.

Установка работает следующим образом. В предварительно простерилизованную емкость 1 вводится стерильная питательная среда из отсека 3 и инокулят через штуцер 12, посев инокулята производится один раз. В процессе выращивания культуры каркас 7, на котором зафиксирована емкость 1, периодически меняют величину и знак угла α наклона от 0^о до 45^о с заданной скоростью и амплитудой при помощи механизма перемещения 9, вращаясь вокруг шарнира 8. Наклон каркаса позволяет регулировать скорость и толщину слоя стекающего питательного раствора, при угле более 45^о происходит срыв ламинарного потока и возможно перемещение материала для иммобилизации, что является нежелательным для проведения процесса выращивания культур.Installation works as follows. In a pre-sterilized container 1, a sterile nutrient medium is introduced from compartment 3 and the inoculum is inserted through the nozzle 12, the inoculum is inoculated once. In the process of growing a culture frame 7 on which the container 1 is fixed, periodically changing the magnitude and sign of the angle α of inclination ^of from 0 ^to 45 at a predetermined rate and amplitude by moving mechanism 9, rotating about the hinge 8. The inclination of the frame allows to regulate the speed and thickness layer flowing nutrient solution at an angle greater than 45 there is a failure ^of the laminar flow and possible movement of the material for immobilization, which is undesirable for cropping process.

При этом происходит перетекание питательной среды из отсека 3 в ростовой отсек 2, причем скорость поступления питательного раствора регулируется зажимом 5. Аэрация биомассы осуществляется стерильным воздухом через штуцера 10 и 11, либо в непрерывном режиме, либо периодически заменяя воздух внутри ростового отсека на свежий. In this case, the nutrient medium flows from compartment 3 to the growth compartment 2, and the rate of nutrient solution intake is regulated by clamp 5. Aeration of the biomass is carried out with sterile air through nozzles 10 and 11, either in continuous mode or periodically replacing the air inside the growth compartment with fresh.

После окончания процесса культивирования отпускают зажим 5 между ростовым 2 и накопительным отсеками 4 так, чтобы вся биомасса из 2 отсека переместилась в 4, затем зажимом 5 опять пережимают емкость и после этого через штуцер 14 сбрасывают биомассу, используя вибратор 15. При этом стерильность ростового отсека 2 не нарушается. Затем отсеки вновь перекрывают, причем накопительный отсек, имеющий автономный газообмен (штуцера 16, 17) в осушенном виде подвергается химической стерилизации. After the cultivation process is completed, clamp 5 is released between the growth 2 and accumulation compartments 4 so that the entire biomass from 2 compartments moves to 4, then the container is pressed again with clamp 5 and then the biomass is dumped through the nozzle 14 using a vibrator 15. In this case, the growth compartment is sterile. 2 is not broken. Then the compartments are again closed, and the storage compartment having autonomous gas exchange (nozzle 16, 17) in a dried form is subjected to chemical sterilization.

Процесс культивирования может быть продолжен по аналогичному циклу, с добавлением по мере необходимости питательной среды, но без внесения инокулята. The cultivation process can be continued in a similar cycle, with the addition of a nutrient medium as necessary, but without the introduction of an inoculum.

Техническим преимуществом заявляемого технического решения по сравнению с прототипом является то, что выполнение емкости из эластичных материалов, способных сохранять стерильность в течение всего периода выращивания, позволяет заменить дорогостоящий металл корпуса и совместить различные технологические операции внутри одной установки. Кроме того, выполнение каркаса в виде подвижной конструкции, позволяет регулировать поступление питательного раствора из одного отсека в другой через ростовой без применения специальных насосов. Наличие питательного и накопительного отсеков позволяет периодически осушать ростовой отсек 2 при сохранении фиксированного угла наклона, что улучшает аэрацию клеток. The technical advantage of the proposed technical solution compared to the prototype is that the implementation of the container of elastic materials capable of maintaining sterility throughout the growing period, allows you to replace the expensive metal of the body and combine various technological operations within one installation. In addition, the implementation of the frame in the form of a movable structure, allows you to control the flow of nutrient solution from one compartment to another through growth without the use of special pumps. The presence of the nutrient and storage compartments allows you to periodically drain the growth compartment 2 while maintaining a fixed angle of inclination, which improves cell aeration.

Claims

1. INSTALLATION FOR CULTIVATION OF CELLS OR MICRO-ORGANISMS, containing a chamber with devices for aeration, sterilization, draining and topping up the medium and a mechanism for moving the chamber, characterized in that the chamber is an elastic container fixed on a rigid frame, divided by external clamps into communicating nutrient, growth and storage compartments, while on the lower inner surface of the growth compartment there is material for immobilizing cells, the storage compartment is made with the possibility of independent gas exchange Vienna, and the rigid frame is made with two kinks located between the compartments, installed with the ability to change the angle of inclination to the horizon from 0 to 45 ^o and is equipped with a mechanism for moving it.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the parts of the frame under the storage and growth compartments are equipped with vibrators.