Аппараты для культивирования клеток

Эффективность дрожжевого производства во многом определяется возможностями совершенствования генетического аппарата дрожжевой клетки с целью сверхсинтеза необходимых метаболитов. Причем стратегической линией развития микробиологической промышленности является тесная увязка клеточного и технологического уровней оптимизации процессов. Создание эффективного штамма-продуцента, связанное с реконструкцией генома, должно с самого начала быть ориентировано на возможности технологического процесса. Внутриклеточные потоки вещества и энергии должны быть приведены в соответствие с массообменными характеристиками аппаратов культивирования, возможностями аэрации, доступ- [c.32]

Секционированные колонные биореакторы. Применение секционированных по высоте колонных биореакторов для процессов биотехнологии связано с целым рядом преимуществ этих аппаратов возможностью организации заданной структуры газожидкостных потоков возможностью осуществления многостадийного процесса культивирования микроорганизмов высокой интенсивностью перемешивания среды п транспорта кислорода к клеткам. Известно [c.160]

Указанные недостатки устраняются при непрерывном культивировании, методы которого разработали С. В. Лебедев, А. А. Андреев, Н. Д. Иерусалимский и другие ученые. Из непрерывных процессов лучше всего разработан метод глубинной ферментации. В этом случае в ферментатор с культурой продуцента непрерывным потоком подается стерильная среда, а из него непрерывно вытекает готовая культуральная жидкость. Процесс может быть гомо- и гетерогенно непрерывным. При гомогенно непрерывном процессе в аппарате, где идет интенсивное перемешивание, все параметры (концентрация питательных веществ, клеточный титр и др.) постоянны во времени. При гетерогенно непрерывном процессе несколько ферментаторов соединены вместе и образуют каскад. Питательная среда поступает в первый ферментатор и готовая культуральная жидкость вытекает из последнего ферментатора. Культивирование микроорганизмов в протоке через систему трубок также идет по принципу гетерогенно непрерывного процесса ферментации. В этом случае имеет место непрерывный поток питательной среды, но клетки не обеспечены постоянными условиями роста (сколько аппаратов, столько и условий культивирования). [c.69]

Помимо стационарного способа культивирования с регулярными пассажами, описанного выше для первичных культур, для большинства перевиваемых клеточных культур возможно применение метода суспензионных культур, при котором клетки находятся в жидкой среде во взвешенном состоянии. Модификацией данного метода является проточное культивирование, при котором в специальный аппарат (ферментер или роллерный культиватор) непрерывно добавляют свежую питательную среду и удаляют отработанную. Подобный метод позволяет в любой момент получить значительные количества клеточной массы для культивирования вирусов он применяется, как правило, в крупных лабораториях или при промышленном производстве вакцин. [c.261]

Действие всех перечисленных факторов проявляется во времени и сказывается не только на показателях массообмена, но и теплообмена — ферментации протекают в растворах неньютоновских псевдопластических жидкостей В биотехнологических процессах теплообмен — постоянно учитываемый и контролируемый фактор — либо требуется подача тепла, например, в случаях стерилизации питательных сред или при культивировании анаэробов при 55—56°С (биологическая обработка отходов в бескислородных условиях), либо, напротив, необходим отвод тепла, образующегося в биореакторах, в которых выращивают аэробные клетки В этих целях пользуются рубашками аппаратов, в которые подается горячая или холодная вода, змеевиками, вмонтированными внутри аппаратов, "выносными" теплообменниками и др Взаимосвязь скоростей отвода и образования теплоты описывается [c.265]

При периодическом культивировании целесообразно создать искусственно такое установившееся состояние, при котором концентрация клеток, удельная скорость роста и окружающая клетки среда не изменялись бы со временем Такие условия возможны при непрерывном культивировании, когда клетки продуцента размножаются со скоростью, зависящей от притока питательных веществ и некоторых других условий Часть объема культуральной жидкости постоянно вытекает с той же скоростью, с какой подается среда в аппарат Метод проточного культивирования может быть организован как процесс полного вытеснения и как процесс полного смешения Осуществление первого возможно для культивирования анаэробных микроорганизмов в ферментаторе, представляющем собой трубу, в которую с одного конца непрерывно подают питательную среду и посевной материал, а из другого конца отбирают культуральную жидкость Процесс происходит без перемешивания и аэрации Когда среда и посевной материал попадают в ферментатор, популяция находится в лаг-фазе, а на выходе из ферментатора культура может находиться в любой фазе в зависимости от скорости подачи среды В ферментаторе воспроизводится полная кривая размножения, но не во времени, а в пространстве [c.306]

Ферментатор со струящейся пленкой. Аппарат (рис. 28) состоит из цилиндрического сосуда, заполненного вертикальными трубками (насадками), обеспечивающими круговорот жидкости и газа. Культуральная жидкость или исходная питательная среда (и-парафины) подаются сверху и в виде тонкой пленки спускаются по вертикальным каналам. За счет падения скорости, перпендикулярной направлению потока, клетки вовлекаются в дополнительное вращательное движение, обеспечивающее постоянный подвод к клетке свежих питательных веществ. Площадь поверхности пленки на 1 м объема резервуара с насадкой составляет 250 м , а на 1 м жидкости—1250 м . Поверхность обмена в процессе культивирования остается приблизительно постоянной, а скорость насыщения кислородом регулируется количеством воздуха, подаваемого под небольшим избыточным давлением. Возможна замена воздуха чистым кислородом. [c.105]

Одно из наиболее перспективных направлений генной инженерии — выращивание лекарств на ферме , т. е. получение относительно больщих количеств редких и дорогих белков, применяемых в медицине, из молока трансгенных коров или овец. Дело в том, что не все лекарственные препараты можно получить с помощью бактерий тем способом, который описан для инсулина и гормона роста человека. Во многих случаях для экспрессии белка необходима очень точная его укладка или модификация с использованием аппарата, имеющегося только в клетках млекопитающих. Так, к некоторым аминокислотам белка фактора IX уже после его синтеза должна добавляться группа —СООН. Крупномасштабное культивирование клеток, продуцирующих эти белки, теоретически возможно, однако оно потребует больших затрат и технически трудно выполнимо. [c.235]

Возможности биотехнологии во многом определяются способностями человека изменить генетический аппарат организма. Заставить его клетки работать в десятки, сотни и тысячи раз более эффективно для получения требуемого продукта. Но полученный биотехнологами организм, тратя энергию на бесполезный (с точки зрения этого организма) продукт, может замедлять рост, развитие. В случае микроорганизмов высокопродуктивные штаммы могут легко вытеснять из биореактора (ферментера) дикие собратья. Необходимо улучшать условия культивирования. [c.322]

Количество и размер электронно-светлых зон, выявляемых на ультратонких срезах (рис. 20, 6 и аморфных гранул, выявляемых на сколах, значительно увеличиваются при дальнейшем культивировании мицелия и достигают максимума на третьи сутки. В этот период, когда содержание антибиотика достигает максимального значения, наблюдается заметное просветление цитоплазмы и интенсивное развитие мембранного аппарата, окружающего многочисленные гранулы (рис. 20, б). Размеры гранул настолько велики, что в некоторых случаях они заполняют большую часть пространства гифы между двумя смежными септами. Аналогичные по форме п размерам гранулы наблюдаются и на негативно контрастированных препаратах (рис. 20, е). На последних этапах культивирования (7— 8 сутки) цитоплазма полностью просветляется, а содержимое клетки представлено скоплениями мембран и многочисленными крупными гранулами. Электронно-микроскопические исследования показали, что появление гранул, увеличение их числа и размеров коррелирует с содержанием антибиотика в культуре. Обнаружение у гранул люминесценции, характерной для флавофунгина, было прямым доказательством их природы (рис. 20, г). [c.175]

Для проверки адекватности разработанной математической модели были также проведены опыты по непрерывному культивированию клеток ВНК-21 в аппарате Нью-Брансвик (Ур= = 8 л). Клетки выращивали на среде ПС, содержащей 10% АВК и 7% сыворотки крупного рогатого скота. Величину pH поддерживали на уровне 7,1 0,1 с помощью автоматической системы регулирования. Полученные зависимости концентрации биомассы во времени представлены на рис. 2.46 и 2.47. [c.178]

Отдельные клетки, небольшие группы или достаточно крупные агрегаты >50 клеток) выращивают во взвешенном состоянии в жидкой среде. Применяют разные аппараты и способы поддержания их в таком состоянии. Начальный момент получения суспензионной, клеточной культуры является событием рандоми-ческим. Зто означает, что только клетки, которые подряду причин способны к перестройке метаболизма и размножению с высоким коэффициентом в данных конкретных условиях суспензионного культивирования, образуют хорошие линии. Важными характеристиками таких линий является высокая степень дезагрегации (5—10 клеток в группе), морфологическая выравненность клеток (небольшие размеры, сферическая или слегка овальная форма, плотная цитоплазма), отсутствие трахеидоподобных элементов. На рис. 5 представлены клетки суспензионной культуры [c.21]

В 1965 г. Pluznik и Sa hs предложили методику получения колоний из суспензии клеток селезенки при культивировании в агаре на подложке из клеток. мышиного эмбриона. В культурах развивались два типа очагов одни, состоящие из крупных элементов с метахроматической зернистостью, другие, содержащие нейтрофильные гранулоциты. Клетки с метахроматической зернистостью были описаны авторами как тучные клетки. Однако в последующем данные электронномикроскопического анализа показали, что эти клетки представляют собой макрофаги, содержащие фагоцитированные частицы агара. Они имеют неровную поверхность и ядра разнообразной формы. На клеточной поверхности обнаруживаются микроворсинки, а в цитоплазме — большое количество включений и вакуолей, которые содержат аморфный материал. Шероховатый и гладкий эндоплазмати-ческий ретикулум присутствует в определенных участках, митохондрии многочисленны, аппарат Гольджи хорошо развит. [c.32]

Оптимальной, на наш взгляд, схемой получения устойчивых к Са + дифференцированных клеток сердца является разработка Нага и соавторов [19], учитывающая преимущества более ранних методик. Извлеченное сердце гепаринизированной перед забоем (1000 ед гепарина на 1 кг массы) крысы (200—300 г) помещают в 10 мл охлажденного до О °С бескальциевого физиологического раствора Кребса—Рингера (РКР) на фосфатном буфере, pH 7.4, содержащем 5 10 М глюкозы и 1 % бычьего сывороточного альбумина. Перфузионный аппарат наполняют 50 мл бескальциевого РКР, предварительно оксигенированного продуванием смесью 95 % Ог и 5 % СО2. Через аорту (извлекая сердце, сохраняют ее участок длиной около 5 мм) вводят канюлю и промывают сердце РКР в течение 15 мин при 37 °С (на эту процедуру обычно расходуется около 25 мл физиологического раствора) при этом сердце часто сохраняет.сократительную активность. Перфузию продолжают оксигенированным РКР, содержащим 0.1 % коллагеназы, 0.1 % гиалуронидазы и 1 % бычьего сывороточного альбумина (к этому времени сокращения миокарда прекращаются). После окончания перфузии размягченную и потерявшую упругость ткань разрезают на 4 кусочка, удалив предсердия и крупные сосуды, затем повторно по 10— 15 мин до 3—4 раз инкубируют в растворе ферментов в РКР, отделяя клетки легким встряхиванием. Полученные фракции объединяют и отмывают центрифугированием (3—5 мин при 37 °С, 800 об/мин) на настольной центрифуге. Сходная методика получения изолированных клеток для культивирования описана Клэйкомом и Лэнсо-ном [14]. [c.292]

При создании промышленного штамма микроорганизма во многих случаях необходимо добиться не максимальной экспрессии гена, а ее оптимизации. Очень высокий синтез некоторых белков часто летален для клетки. Для промышленного производства важно получить максимальный выход продукта с единицы объема ферментера в единицу времени, а не максимилып п1 синтез белка в пересчете на клетку. Так, высокий синтез некоторых белков может резко снизить скорость роста и жизнеспособность клеток и в конечном счете привести к снижению выхода продукта в промышленной ферментации. Получение белков, токсичных для микроорганизмов, часто выгодно проводить с регулируемым промотором в две стадии. В первой стадии при молчащем промоторе осуществляется рост биомассы, а затем путем изменения условий культивирования включается промотор. В этих условиях все клетки в аппарате одновременно начинают синтезировать продукт и их дальнейшая судьба пас не волнует. Типичными примерами регулируемых промоторов могут бьггь промоторы фага А, (Р[. и Рк) при наличии 15-мутации в гене-репрессоре. В этом случае включение осуществляется новьппением температуры в ферментере. Другой пример —промотор кислой фосфатазы у дрожжей, который можно включить перенесением культуры на среду, дефицитную по неорганическому фосфату. [c.102]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология