Главная
Конференции
Наука и образование: поиск перспектив модернизации
Эффективный биореактор для культивирования клеток млекопитающих при производстве...

Эффективный биореактор для культивирования клеток млекопитающих при производстве антивирусных вакцин

Секция

Технические науки

Ключевые слова

биореактор клеток
адгезионная культура
монослой клеток

Аннотация статьи

Применительно к актуальной задаче биофармтехнологии рассмотрен подход к разработке и созданию нового оптимального технического решения биореактора для культивирования адгезионных клеточных культур, позволяющего существенно повысить эффективность биопроцесса.

Текст статьи

Культивирование в биореакторе клеточных культур, растущих в монослое и используемых для накопления вирусов, в отличии от традиционного метода их выращивания на куриных эмбрионах, открывает значительные возможности для промышленного производства вакцин и борьбы с вирусными болезнями. При создании оптимальной биотехнологии наряду с технологическими вопросами, в т.ч.: подбором сложной ростовой среды, выбором оптимальной адгезионной поверхности для прикрепления клеток, способа отделения выращенных клеток от подложки и др., важнейшим является разработка эффективного биореактора [1].

Особенности роста клеток животных и человека требуют определенного подхода к расчету процесса роста культуры и его аппаратурного оформления. Только ряд клеточных линий могут существовать в суспензионной культуре без изменения своих признаков, находясь в питательной среде во взвешенном состоянии, когда процессы диффузии питательных веществ не являются определяющими и лимитирующими кинетику развития клеток.

В то же время, для большинства типов клеток животных и человека нормальным состоянием является иммобилизация их в составе тканей организма. При этом, клетки, переведенные в культуру, стремятся сохранить свое «привычное» иммобилизованное состояние, что выражается в тесном спонтанном взаимодействии с подложкой (поверхности в биореакторе, микроносители, волокна и др.), на которой они растут с образованием пленочных монослоев для последующего синтеза нуклеиновых кислот и белков и развития клеток.

Необходимыми технологическими требованиям к биореактору являются: обеспечение стерильности длительного процесса, отсутствие механического или гидродинамического воздействия на клетки, создание оптимальных условий для роста клеток за счет контроля параметров процесса (рН, р02, Т, и др.), достижение нелимитируемого транспорта питательных компонентов. Клетки млекопитающих растут на твердой поверхности преимущественно в виде монослоя. Длительность процесса выращивания может составлять, например, 5÷15 суток в зависимости от вида клеток. Клетки чувствительны к механическим и гидродинамическим воздействиям и при культивировании клеток на микроносителях в аппаратах с мешалками к концу процесса культивирования погибает до 25% клеток. Существенное значение при выращивании клеток млекопитающих имеет подбор дорогостоящей питательной среды, состоящей из большого числа компонентов, в связи с чем минимизация её расхода имеет важное значение для экономики процесса.

Проведенный анализ известных типов аппаратов, применяемых для культивирования клеток млекопитающих, в т.ч.: аппараты роллерного типа, пленочные, мембранные, с полыми волоконными элементами, с микроносителями, позволил предложить новую эффективную конструкцию биореактора, имеющего определенные преимущества перед известными, согласно следующим критериям оптимальности инвариантными к объему используемого биореактора и удобными для их сравнения:

  • максимум отношения рабочей поверхности для формирования клеточного монослоя к объёму аппарата;
  • минимум отношения расхода необходимой для роста клеток дорогостоящей ростовой среды к массе выращенных клеток.

Кроме того, условия в биореакторе должны исключать стрессовые воздействия на клетки, за счет гидродинамических и механических эффектов, вызывающих гибель клеток и снижение продуктивности. Конструкция биореактора должна обеспечивать удобство эксплуатации.

Исходя из указанных технологических требований и сформулированных критериев оптимальности, а также с учетом рассмотренной математической модели и метода расчета, нами разработана новая конструкции биореактора, обеспечивающего необходимый транспорт питательных элементов, кислорода и за счет развитой поверхности контакта накопление большой массы культуры клеток. При этом, в биореакторе исключается стрессовое воздействие на клетки, обеспечивается удобство эксплуатации, а также возможность масштабирования биореактора.

Новый биореактор по своим показателям: производительности клеточной массы, экономии расхода дорогостоящей питательной среды превосходит в 3-4 раза известные биореакторы клеток. Проведенный патентный анализ подтверждает оригинальность, полезность и новизну данной разработки.

Список литературы

  1. Винаров А.Ю. и др. Ферментационные аппараты. 275с. 2-е изд. М.:Юрайт. 2018.

Поделиться

1506

Винаров А. Ю. Эффективный биореактор для культивирования клеток млекопитающих при производстве антивирусных вакцин // Наука и образование: поиск перспектив модернизации : сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 12 июля 2021г. Белгород : ООО Агентство перспективных научных исследований (АПНИ), 2021. С. 16-17. URL: https://apni.ru/article/2678-effektivnij-bioreaktor-dlya-kultivirovaniya

Актуальные исследования

#30 (212)

Прием материалов

20 июля - 26 июля

осталось 4 дня

Размещение PDF-версии журнала

31 июля

Размещение электронной версии статьи

сразу после оплаты

Рассылка печатных экземпляров

13 августа