Методы культивирования клеток - Вахтин Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
В СССР разработаны две модели подобных приборов, отличающиеся своими размерами и количеством размещаемых сосудов. Обе модели состоят из базового блока и комплекта специальных рам. В базовый блок входят приводной двигатель, редуктор, система задания и стабилизации скорости вращения мотора. На базовом блоке могут быть размещены четыре роллерных сосуда, для чего там имеются специальные обрезиненные валики. На рамах, прикрепляемых к базовому блоку, дополнительно размещаются по четыре сосуда (на каждой). Вращательное движение выходного вала мотора передается на привод валиков через систему зубчатых ремней, что обеспечивает отсутствие скольжения и, следовательно, постоянную скорость вращения всех сосудов. Строгая параллельность поверхностей обрезиненных валиков создает невозможность выталкивания роллерных сосудов в процессе вращения.
Роллерная установка типа А позволяет размещение до 16 сосудов длиной 470 мм или 32 сосудов длиной 250 мм. Габариты установки с тремя рамами 740X740X1000 мм, масса 80 кг, электропитание установки от сети 220 В, 50 Гц, потребляемая мощность 0.06 кВА.
Установка типа Б рассчитана на использование только коротких роллерных сосудов длиной 250 мм, позволяет размещение до 16 таких сосудов. Базовый блок в сборе с одной рамой может быть установлен в серийный термостат с рабочим объемом не менее 760X370X590 мм.
Обе модификации роллерной установки обеспечивают скорость вращения сосудов (диаметром 110 мм) от 0.08 до 14 об/мин.
Лабораторные ферментеры — комплексы приборов и аппаратов для массового суспензионного или глубинного культивирования клеточных и бактериальных культур. В лабораторной практике ферментеры применяются для ведения научно-исследо-вательских работ или отработки технологии массового культивирования.
В общем случае ферментер состоит из культивационного сосуда, насосов и соединительных трубопроводов (для подачи питательной среды, газов, инокулята и отбора продукта), измерительных приборов и регуляторов, управляющих температурой среды в сосуде, ее pH, окислительно-восстановительным потенциалом и другими параметрами.
В лабораторной практике наибольшее применение находят ферментеры с емкостью сосудов от 1 до 20 л. Для отработки технологии промышленного культивирования применяются так называемые пилотные ферментеры с емкостью сосуда от 30 до 400 л. Во всех случаях питательной средой заполняется не более 75 % объема сосуда.
Части ферментеров, контактирующие с питательной средой (сосуды, соединительные трубопроводы, насосы и т. п.), должны изготовляться из биологически пассивных, химически стойких материалов,' позволяющих производить стерилизацию насыщенным водяным паром (качественная нержавеющая сталь, фторопласт, боросиликатное стекло, силиконовая резина).
Сосуды ферментеров имеют цилиндрическую (иногда коническую) форму. В них размещаются датчики температуры, pH, Ог, а также (Система для аэрации питательной среды, производимой бар-ботированием газов через питательную среду или сочетанием продувки газов с механическим перемешиванием среды. При использовании механических мешалок их соединение с приводным двигателем производится при помощи магнитных муфт, что снижает риск загрязнения питательной среды. Мешалки вращаются со скоростью от 10 до 1500 об/мин, которая автоматически поддерживается с точностью до ±3 %. Конструкция лопастей мешалок во многом определяет возможность работ с легко повреждаемыми клетками животных. Иногда для повышения эффективности перемешивания в сосуд могут дополнительно помещаться неподвижные лопасти-отражатели, часто используемые и для подачи газов и отведения избыточного тепла из суспензии. Особое внимание уделяется борьбе с пеной, для чего в сосуд вводят специальный датчик пенообра-зования. При механическом пеногашении лопасти пеногасителя размещаются на валу мешалки. При химическом пеногашении в крышке сосуда предусматривается специальный ввод для реагента гашения.
Конфигурация трубопроводов должна обеспечивать отсутствие застойных зон и мест скопления загрязнений. Газы, подаваемые в сосуд ферментера, стерилизуются фильтрацией через фильтры, обеспечивающие перехват 99.999 % частиц с размером более 0.3 мкм. Аналогичные меры применяются на выходе газов из сосуда в окружаю-24
щее пространство. Специальные технические приемы обеспечивают невозможность попадания капель питательной среды в газопроводы, что исключает их зарастание.
Управление работой ферментера осуществляется комплексом измерительных и управляющих приборов, включающим в себя систему датчиков-преобразователей измеряемого параметра в электрический сигнал, органы задания необходимых величин этих параметров и исполнительные устройства, 'регулирующие и стабилизирующие во времени заданные режимы работы.
Как правило, датчики помещаются внутри рабочего объема фер-ментерного сосуда и находятся в прямом контакте с питательной средой и клетками. Одним из главных специальных требований к их конструкции является стерилизуемость. Кроме того, они должны выдерживать длительное воздействие различных химических реагентов, обладать должной чувствительностью и малой инерционностью. Удовлетворение всех перечисленных требований — сложная техническая задача. Органы управления и системы стабилизации размещаются в блоке управления ферментером, выполняются на полупроводниковой элементной базе. Системы индикации могут быть аналоговыми или цифровыми, т. е. использовать стрелочные или цифровые приборы. Исполнительные устройства в ферментерах для культивирования культур клеток животных обычно электрические, с приводом от моторов постоянного тока или шаговых электродвигателей.
