RU2307166C2 - Method for proximate determination of non-sterility of broth for microorganism, animal cell and virus cultivation in bioreactors - Google Patents
Method for proximate determination of non-sterility of broth for microorganism, animal cell and virus cultivation in bioreactors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307166C2 RU2307166C2 RU2005134698/13A RU2005134698A RU2307166C2 RU 2307166 C2 RU2307166 C2 RU 2307166C2 RU 2005134698/13 A RU2005134698/13 A RU 2005134698/13A RU 2005134698 A RU2005134698 A RU 2005134698A RU 2307166 C2 RU2307166 C2 RU 2307166C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sterility
- medium
- nutrient medium
- value
- broth
- Prior art date
Links
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в научно-исследовательских работах и при производстве биопрепаратов (вакцин, диагностикумов и других биологически активных веществ) методом глубинного культивирования.The invention relates to biotechnology and can be used in scientific research and in the production of biological products (vaccines, diagnosticums and other biologically active substances) by the method of deep cultivation.
Известны микробиологические способы определения нестерильности питательных сред для культивирования микроорганизмов, клеток животных и вирусов посредствам высева пробы на мясо-пептонный бульон (МПБ), мясо-пептонный агар (МПА) или агар Сабуро, затем оставляют несколько контрольных флаконов со средой сначала при 37°С на 3-4 суток, а затем при комнатной температуре на 10-12 суток (Справочник "Ветеринарные препараты" под ред. Д.Ф.Осидзе. - М: Колос, 1981 - С.47.) - прототип.Known microbiological methods for determining the sterility of culture media for the cultivation of microorganisms, animal cells and viruses by seeding samples on meat-peptone broth (MPB), meat-peptone agar (MPA) or Saburo agar, then leave a few control bottles with the medium at first at 37 ° C for 3-4 days, and then at room temperature for 10-12 days (Handbook "Veterinary preparations" under the editorship of DF Ozidze. - M: Kolos, 1981 - S. 47.) - prototype.
Однако указанный способ являются длительными и не позволяют оперативно (1 час) дать качественную оценку стерильности питательной среды, используемой при приготовлении посевного материала (при инокулировании) и для культивирования в биореакторах.However, this method is long and does not allow promptly (1 hour) to give a qualitative assessment of the sterility of the nutrient medium used in the preparation of seed (inoculation) and for cultivation in bioreactors.
Известно, что реакции метаболизма микроорганизмов и клеток животных являются реакциями окислительно-восстановительного типа, для которых характерен перенос электронов от восстановителя к окислителю. Каждая питательная среда для глубинного культивирования микроорганизмов и клеток животных, в зависимости от ее состава, имеет определенное исходное постоянное значение окислительно-восстановительного потенциала (еН) в диапазоне от -1200 до +1200 мв, которое может быть измерено с помощью окислительно-восстановительного электрода. Электрод по своей конструкции подобен электроду для измерения концентрации водородных ионов (рН), за исключением того, что его чувствительный элемент выполнен из металла (платина, золото или серебро) или стекла с электронной проводимостью. Электродом сравнения, как и при измерении рН, является хлорсеребряный электрод.It is known that the metabolism reactions of microorganisms and animal cells are redox reactions that are characterized by electron transfer from the reducing agent to the oxidizing agent. Each nutrient medium for the deep cultivation of microorganisms and animal cells, depending on its composition, has a certain initial constant value of the redox potential (eH) in the range from -1200 to +1200 mV, which can be measured using a redox electrode. The electrode in its design is similar to an electrode for measuring the concentration of hydrogen ions (pH), except that its sensitive element is made of metal (platinum, gold or silver) or glass with electronic conductivity. The reference electrode, as in the measurement of pH, is a silver chloride electrode.
Целью изобретения являются разработка качественного способа экспресс-определения нестерильности питательных сред для глубинного культивирования микроорганизмов, клеток животных и вирусов при изготовлении или передаче питательных сред в инокулятор и биореактор в течение 1 часа перед засевом культурой.The aim of the invention is to develop a high-quality method for the rapid determination of medium sterility for deep cultivation of microorganisms, animal cells and viruses in the manufacture or transfer of culture media to the inoculator and bioreactor for 1 hour before inoculation.
Указанная цель достигается тем, что определение нестерильности питательных сред проводят по изменению значения окислительно-восстановительного потенциала (еН) от установившегося в течение 1 часа постоянного значения еН для используемой питательной среды перед процессами инокулирования и культивирования микроорганизмов, клеток животных и вирусов, что приводит к снижению себестоимости производства биопрепаратов за счет исключения нестерильных операций процессов глубинного культивирования.This goal is achieved by the fact that the determination of the non-sterility of the nutrient medium is carried out by changing the value of the redox potential (eN) from the constant value of ЕН established for 1 hour for the used nutrient medium before the inoculation and cultivation of microorganisms, animal cells and viruses, which leads to a decrease the cost of production of biological products due to the exclusion of non-sterile operations of deep cultivation processes.
Способ осуществляют следующим образом. Инокуляторы и биореакторы для глубинного культивирования микроорганизмов, клеток животных и вирусов должны быть снабжены техническими средствами контроля окислительно-восстановительного потенциала (еН), включающими электрод еН и микропроцессорный аналитический блок контроля и регулирования рН и еН. Простерилизованную питательную среду (термическая или фильтрующая стерилизация) передают в предварительно простерилизованный инокулятор или биореактор и производят измерение значения еН данной среды (в мв) при перемешивании.The method is as follows. Inoculators and bioreactors for the deep cultivation of microorganisms, animal cells and viruses should be equipped with technical means for monitoring the redox potential (eH), including an eH electrode and a microprocessor-based analytical unit for controlling and regulating pH and eH. The sterilized growth medium (thermal or filter sterilization) is transferred to a previously sterilized inoculator or bioreactor and the eH value of this medium (in mv) is measured with stirring.
Если в течение 1 часа не наблюдается изменение значения еН от установившегося значения, то можно с вероятностью Р=0,9 утверждать, что питательная среда стерильна, а отклонение значения еН от установившегося значения в пределах более 10% свидетельствует о контаминировании посторонней микрофлорой питательной среды, которая подлежит повторной стерилизации, во избежание нестерильности при приготовлении инокулята и культивировании.If within 1 hour there is no change in the eH value from the steady-state value, then it is possible to say with probability P = 0.9 that the nutrient medium is sterile, and a deviation of the eH value from the steady-state value within more than 10% indicates contamination of the nutrient medium by extraneous microflora, which is subject to re-sterilization, in order to avoid non-sterility in the preparation of the inoculum and cultivation.
В качестве контроля берут не менее 8 флаконов или пробирок (статистически значимая выборка) с простерилизованной средой из инокулятора и биореактора, которые высевают на мясо-пептонный агар и оставляют на 3-4 дня в термостате при 37±0,5°С и затем проводят визуальный или микроскопический анализ на пророст контаминирующей культуры, что должно подтверждать экспресс-анализ наличия нестерильности по изменению еН от исходного начального значения для данной питательной средыAs a control, take at least 8 vials or tubes (statistically significant sample) with sterilized medium from an inoculator and a bioreactor, which are seeded on meat-peptone agar and left for 3-4 days in an incubator at 37 ± 0.5 ° C and then carried out visual or microscopic analysis of the growth of a contaminating culture, which should confirm the express analysis of the presence of non-sterility by changing eH from the initial initial value for a given culture medium
Пример 1. Для культивирования вакцинного штамма Brucella abortus 19 в биореакторах при производстве противобруцеллезной вакцины используют питательную среду на основе перевара Хоттингера.Example 1. For the cultivation of the vaccine strain Brucella abortus 19 in bioreactors in the production of anti-brucellosis vaccine, a nutrient medium based on the Hottinger pass is used.
Готовую питательную среду стерилизуют в биореакторе при температуре 127±1°С и давлении 0,08-0,09 МПа в течение 40 мин и затем охлаждают до температуры культивирования (37±0,5°С). Для биологического контроля пробы готовой питательной среды высевают на МПА или МПБ и инкубируют при 37-38°С в течение 3-4 суток.The finished nutrient medium is sterilized in a bioreactor at a temperature of 127 ± 1 ° C and a pressure of 0.08-0.09 MPa for 40 min and then cooled to a cultivation temperature (37 ± 0.5 ° C). For biological control, samples of the finished nutrient medium are plated on MPA or MPB and incubated at 37-38 ° C for 3-4 days.
Установившиеся значения окислительно-восстановительного потенциала данной питательной среды должны находиться в диапазоне от +300 до +400 мв с точностью ±10%. При наличии контаминации посторонней микрофлорой в течение 1 часа отклонение от установившегося значения составляет не менее ±50+60 мв. В контрольных пробах в случае нестерильности по отклонению значения еН обнаружены и микроскопически были индефицированы культуры Escerichia coli и Pseudomonas aeuruginosa в количестве 50/КОЕ в 1 мл. Результаты определения нестерильности питательных сред для культивирования Brucella abortus 19 при производстве вакцины против бруцеллеза КРС приведены в таблице 1.The steady state values of the redox potential of this nutrient medium should be in the range from +300 to +400 mV with an accuracy of ± 10%. In the presence of contamination by extraneous microflora within 1 hour, the deviation from the steady-state value is at least ± 50 + 60 mV. In control samples in the case of non-sterility by deviation of the eH value, cultures of Escerichia coli and Pseudomonas aeuruginosa were detected and microscopically infected in an amount of 50 / CFU per 1 ml. The results of determining the non-sterility of culture media for the cultivation of Brucella abortus 19 in the production of cattle brucellosis vaccine are shown in table 1.
Из таблицы 1 видно, что недостататочная стерилизация питательной среды в биореакторе БИОР-01 привела к возникновению нестерильности, о чем свидетельствовало изменение начального значения еН питательной среды в биореакторе без аэрации при перемешивании в течение одного часа от +350 до +280 мв. Это подтвердили 8 контрольных проб на 4 сутки (контаминация питательной среды культурами Escerichia coli и Pseudomonas aeuruginosa). Стерильность в биореакторе Bioflo-6000 подтвердилась тем, что значение еН питательной среды не изменилась в течение часа в пределах точности измеренения еН (±10%). То же подтвердили и контрольные высевы на МПА или МПБ.Table 1 shows that insufficient sterilization of the nutrient medium in the BIOR-01 bioreactor led to the emergence of non-sterility, as evidenced by a change in the initial value of the pH of the nutrient medium in the bioreactor without aeration with stirring for one hour from +350 to +280 mV. This was confirmed by 8 control samples on day 4 (culture medium contamination with Escerichia coli and Pseudomonas aeuruginosa cultures). Sterility in the Bioflo-6000 bioreactor was confirmed by the fact that the value of eH of the nutrient medium did not change for an hour within the accuracy of measuring eH (± 10%). The same was confirmed by control seeding on MPA or MPB.
Пример 2. Серьезной проблемой является очистка воздуха, подаваемого в биореакторы на аэрацию, от взвешенных в нем аэрозольных твердых и жидких частиц и, особенно, от микроорганизмов. В 1 м3 воздуха содержится до 104 микроорганизмов. В биореакторы для аэрации культуральной среды подается от 1 до 10 объемов воздуха на объем среды в час (для культур клеток животных при поверхностной аэрации) до 120 об/об·ч-1 (для микроорганизмов при барботажной аэрации в биореакторах с мешалкой). Цикл культивирования длится от 4 до 200 ч (бактерии и грибы) и до 360 ч (клетки животных и высших растений). Воздух на входе в биореактор и инокулятор должен быть стерильным. Необходимая степень очистки воздуха, поступающего на аэрацию после фильтра тонкой очистки (индивидуальный фильтр), должна составлять 99,9999999%. Результаты определения стерильности питательных сред для культивирования Pasteurella multocida шт. А-1231 при производстве вакцины против пастереллеза свиней, при недостаточной очистке и стерилизации воздуха подаваемого на аэрацию в биореактор, приведены в таблице 2.Example 2. A serious problem is the purification of the air supplied to the bioreactors for aeration, from suspended aerosol solid and liquid particles and, especially, from microorganisms. In 1 m 3 of air contains up to 10 4 microorganisms. From 1 to 10 volumes of air per volume of medium per hour (for animal cell cultures during surface aeration) up to 120 rpm · h -1 (for microorganisms during bubble aeration in stirrer bioreactors) are supplied to bioreactors for aeration of the culture medium. The cultivation cycle lasts from 4 to 200 hours (bacteria and fungi) and up to 360 hours (cells of animals and higher plants). The air entering the bioreactor and inoculator must be sterile. The required degree of purification of the air entering the aeration after the fine filter (individual filter) should be 99.9999999%. The results of determining the sterility of culture media for the cultivation of Pasteurella multocida pcs. A-1231 in the manufacture of a vaccine against pig pasteurellosis, with insufficient cleaning and sterilization of the air supplied for aeration in the bioreactor, are shown in table 2.
Питательную среду готовили на основе гидролизата мяса. Полученную питательную среду стерилизовали в биореакторе при температуре 127±1°С и давлении 0,08-0,09 МПа в течение 40 мин. Из таблицы 2 видно, что недостаточная очистка воздуха, поступающего на аэрацию в биореактор АК-210, вызванная отсутствием индивидуального воздушного фильтра, при воздействии на питательную среду в течение 30 минут приводит к ее контаминации посторонней микрофлорой, о чем свидетельствует изменение еН +240 до +160 ±10% мв в течение часа при интенсивном перемешивании, что подтвердили и контрольные пробы на 4-е сутки выдержки.Nutrient medium was prepared on the basis of meat hydrolyzate. The resulting nutrient medium was sterilized in a bioreactor at a temperature of 127 ± 1 ° C and a pressure of 0.08-0.09 MPa for 40 minutes. Table 2 shows that insufficient purification of the air entering the aeration into the AK-210 bioreactor, caused by the absence of an individual air filter, when exposed to the nutrient medium for 30 minutes, leads to its contamination by extraneous microflora, as evidenced by a change in eH +240 to + 160 ± 10% mv for an hour with vigorous stirring, which was confirmed by control samples on the 4th day of exposure.
Пример 3. Для глубинного культивирования в суспензии перевиваемых клеток почек сирийского хомячка (ВНК-21) при производстве противоящурной вакцины использовалась стандартная синтетическая минимальная среда Игла. Мембранную стерилизующую фильтрацию синтетической питательной среды при подаче в биореактор осуществляли на фильтрационной установке УПБ с использованием мембран "Millipor" или "Владипор" с размерами пор от 0,2 до 0,3 мкм. Результаты определения стерильности синтетической питательной среды для культивирования клеток животных приведены в таблице 3.Example 3. For deep cultivation in suspension of transplantable kidney cells of a Syrian hamster (BHK-21) in the production of FMD vaccine, a standard synthetic minimal Eagle medium was used. The membrane sterilizing filtration of the synthetic nutrient medium when fed into the bioreactor was carried out at the UPB filtration unit using Millipor or Vladipor membranes with pore sizes from 0.2 to 0.3 μm. The results of determining the sterility of the synthetic nutrient medium for the cultivation of animal cells are shown in table 3.
Из таблицы 3 следует, что прокол или разрыв стерилизующей и фильтрующей мембраны приводит к контаминации питательной среды, о чем свидетельствуют и контрольные микробиологические пробы.From table 3 it follows that the puncture or rupture of the sterilizing and filtering membranes leads to contamination of the nutrient medium, as evidenced by control microbiological samples.
Пример 4. Для глубинного культивирования первичных клеток перепелиных эмбрионов на микроносителях "Цитодекс-3" (псевдосуспензия) при производстве вирусвакцины против болезни Марека кур использовалась синтетическая среда 199, которая стерилизовалась через мембранные фильтры "Миллипор", а микроносители стерилизовались в автоклаве вместе с биореактором, заполненным дистиллированной водой. В случае, когда микроносители только ополаскивались дистиллированной водой, но не стерилизовались и помещались в питательную среду, наблюдалось изменение значения еН в течение 1 часа от +135 до +160±10% мв, что свидетельствует о контаминации питательной среды. То же было подтверждено и в микробиологическом контроле (см. табл.4).Example 4. For deep cultivation of primary cells of quail embryos on microcarriers "Cytodex-3" (pseudosuspension) in the production of virus vaccines against Marek's disease, synthetic medium 199 was used, which was sterilized through Millipor membrane filters, and the microcarriers were sterilized in an autoclave with a bioreactor, filled with distilled water. In the case when the microcarriers were only rinsed with distilled water, but not sterilized and placed in a nutrient medium, a change in eH value was observed for 1 hour from +135 to + 160 ± 10% mV, which indicates a contamination of the nutrient medium. The same was confirmed in microbiological control (see table 4).
Таким образом, с помощью контроля изменения исходного значения окислительно-восстановительного потенциала подтверждена возможность экспресс-определения нестерильности питательных сред, используемых для культивирования микроорганизмов, клеток животных и вирусов во всех случаях их возможной контаминации посторонней микрофлорой.Thus, by controlling the change in the initial value of the redox potential, the possibility of express determination of the sterility of nutrient media used for the cultivation of microorganisms, animal cells, and viruses in all cases of their possible contamination by extraneous microflora was confirmed.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005134698/13A RU2307166C2 (en) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | Method for proximate determination of non-sterility of broth for microorganism, animal cell and virus cultivation in bioreactors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005134698/13A RU2307166C2 (en) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | Method for proximate determination of non-sterility of broth for microorganism, animal cell and virus cultivation in bioreactors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005134698A RU2005134698A (en) | 2007-05-20 |
RU2307166C2 true RU2307166C2 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=38163829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005134698/13A RU2307166C2 (en) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | Method for proximate determination of non-sterility of broth for microorganism, animal cell and virus cultivation in bioreactors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2307166C2 (en) |
-
2005
- 2005-11-10 RU RU2005134698/13A patent/RU2307166C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Под ред. Д.Ф.ОСИДЗЕ. Справочник "Ветеринарные препараты". - М.: КОЛОС, 1981, с.47. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005134698A (en) | 2007-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4999298A (en) | Hollow fiber bioreactor culture system and method | |
Zhang et al. | Very high cell density perfusion of CHO cells anchored in a non-woven matrix-based bioreactor | |
US4038144A (en) | Method of increasing fermentation yields | |
EP3109314A1 (en) | Cell culturing device | |
KR20210022162A (en) | Continuously controlled hollow fiber bioreactor | |
CN110129406A (en) | A kind of pseudomonas aeruginosa chromogenic culture medium and the method quickly detected using it | |
CN114480555B (en) | Method for rapidly detecting sterility of sterile bulk drug | |
RU2433170C1 (en) | Nutrient liquid medium for culturing plague microbe of vaccine strain eb | |
Rouf et al. | An overview of microbial cell culture | |
Pirt et al. | Continuous-flow culture of the ERK and L types of mammalian cells | |
CN102634447B (en) | Micro-array dialysis chamber and enrichment culture method using same | |
CN101485300B (en) | Method for cultivating Acrobeloides nanus | |
KR20210046728A (en) | Cell culture method and cell culture device | |
CN100497582C (en) | Bioreactor system for nerve stem cell to amplify in large scale and long time | |
RU2307166C2 (en) | Method for proximate determination of non-sterility of broth for microorganism, animal cell and virus cultivation in bioreactors | |
CN106635865B (en) | A kind of culture medium and its preparation method and application isolated and purified for mycoplasma bovirhinis | |
RU2299238C2 (en) | Nutrient medium for brucella culturing | |
JP3641123B2 (en) | Virus or cell culture method | |
Khan et al. | Biomass production of Pasteurella multocida using biofermenter | |
CN112831539A (en) | In-vitro detection kit for aerobic microorganisms | |
RU2053294C1 (en) | Method of cultivation of bifidobacteria | |
RU2825461C1 (en) | Method for industrial production of dry nutrient medium for isolation and cultivation of lactobacillus iners and other representatives of vaginal microbiota | |
CN109988733A (en) | A kind of streptococcus specific solid medium, preparation method and applications | |
RU2736064C1 (en) | Protective medium for stabilization of tularemia pathogen during preparation and storage of dry preparations | |
RU2410424C1 (en) | Culture medium for growing microorganism |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091111 |