CN109563476A - 细胞的培养方法、悬浮的细胞的除去方法及杀灭悬浮的细胞的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供细胞的培养方法,其包括:(1)应用于含悬浮的细胞的第1培养基,应用于细胞培养模块的工序、(2)维持在能培养细胞的温度,向上述细胞培养模块吸附上述细胞的工序、及,(3)将使上述细胞吸附的上述细胞培养模块在培养容器中,用第2培养基培养的工序,其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,在上述表面层A及B中的孔与上述大空隙连通。
Description
【技术领域】
本发明涉及细胞的培养方法。另外,涉及悬浮的细胞的除去方法。另外,涉及杀灭悬浮的细胞的方法。
【背景技术】
近年,在治疗或疫苗中使用的酶、激素、抗体、细胞因子、病毒(病毒蛋白质)等的蛋白质使用培养细胞而工业上产生。但是,这样的蛋白质的生产技术成本高,其提高医疗费。因此,旨在大幅的成本削减而要求高密度培养细胞的技术或增大蛋白质的产生量的革新的技术。
作为产生蛋白质的细胞,在有使用接附在培养基材的支架依赖性的接附细胞的情况中。这样的细胞由于支架依赖性地增殖,有接附在培养皿、板或室的表面而培养的必要。以往,为了大量地培养这样的接附细胞,有使用于接附的表面积变大的必要。然而,为了使培养面积变大,有必然增大空间的必要,其成为使成本增大的要因。
作为使培养空间变小的同时大量地培养接附细胞的方法,开发了使用有微小多孔的载体、特别是微载体的培养法(例如,专利文献1)。使用微载体的细胞培养系有为了使微载体不互相凝集而充分地搅拌-扩散的必要。因此,由于需要能将使微载体分散的培养基充分地搅拌-扩散的容积,可培养的细胞的密度有上限。另外,为了分离微载体和培养基,有用可区分细的粒子的滤器分离的必要,其也成为使成本增大的原因。从这样的状况,希求培养高密度的细胞的革新的细胞培养的方法论。
<聚酰亚胺多孔质膜>
聚酰亚胺多孔质膜在本申请前就用于滤器、低介电常数膜、燃料电池用电解质膜等,特别是以电池关系作为中心的用途。专利文献2~4特别记载了,气体等的物质透过性优良,空孔率高的,两表面的平滑性优良,相对强度高的,尽管高空孔率,但有多个对于向膜厚度方向的压缩应力的耐力优良的大空隙的聚酰亚胺多孔质膜。这些均是经由酰胺酸而制成的聚酰亚胺多孔质膜。
报告了包括将细胞应用于聚酰亚胺多孔质膜而进行培养的细胞的培养方法(专利文献5)。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:国际公开第2003/054174号
专利文献2:国际公开第2010/038873号
专利文献3:特开2011-219585号公报
专利文献4:特开2011-219586号公报
专利文献5:国际公开第2015/012415号
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
本发明以提供细胞的培养方法作为目的。另外,以提供悬浮的细胞的除去方法作为目的。另外,以提供杀灭悬浮的细胞的方法作为目的。再者,本发明以提供细胞培养模块作为目的。
【用于解决课题的手段】
本发明人发现有指定的结构的聚合物多孔质膜适宜于细胞的大量培养及细胞的除去。另外,发现有指定的结构的聚合物多孔质膜在指定的条件下适宜于细胞杀灭。即,虽不限定,但本发明优选含以下的实施方式。
[1]细胞的培养方法,其包括:
(1)向含悬浮的细胞的第1培养基应用细胞培养模块的工序、
(2)维持在能培养细胞的温度,向上述细胞培养模块吸附上述细胞的工序、及,
(3)将使上述细胞吸附的上述细胞培养模块在培养容器中,用第2培养基培养的工序,
其中,上述细胞培养模块具备:
聚合物多孔质膜,和
有2个以上的培养基流出入口,收容有上述聚合物多孔质膜的外套,
其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,在上述表面层A及B中的孔与上述大空隙连通,
其中,
(i)2个以上的独立的上述聚合物多孔质膜被汇集,
(ii)上述聚合物多孔质膜被折叠,
(iii)上述聚合物多孔质膜被卷成轮状,和/或,
(iv)上述聚合物多孔质膜被连接成绳状,
而收容在上述外套内,
其中,上述第2培养基不含表面活性剂。
[2]上述培养基流出入口的径比上述细胞的径大,并且,比上述聚合物多孔质膜流出的径小的,[1]中所述的方法。
[3]上述外套有网状的结构的,[1]或[2]中所述的方法。
[4]上述外套由非可挠性原料构成的,[1]~[3]之任一项所述的方法。
[5]上述工序(2)是一边静置、振荡和/或搅拌,一边向上述聚合物多孔质膜吸附上述细胞的工序的,[1]~[4]之任一项所述的方法。
[6]在上述工序(3)中的培养中,用向上述培养容器内连续或间歇地供给上述细胞培养基的***进行的,[1]~[5]之任一项所述的方法。
[7]在上述工序(3)中的培养中,上述聚合物多孔质膜的一部分不与细胞培养基的液相接触的培养的,[1]~[6]之任一项所述的方法。
[8]在上述工序(3)中的培养中,上述培养容器是可挠性袋型培养容器的,[1]~[7]之任一项所述的方法。
[9]在上述工序(3)中的培养中,上述培养容器是搅拌培养型容器的,[1]~[7]之任一项所述的方法。
[10]上述聚合物多孔质膜有平均孔径0.01~100μm的多个细孔的,[1]~[9]之任一项所述的方法。
[11]上述表面层A的平均孔径是0.01~50μm的,[1]~[10]之任一项所述的方法。
[12]上述表面层B的平均孔径是20~100μm的,[1]~[11]之任一项所述的方法。
[13]上述聚合物多孔质膜的总膜厚是5~500μm的,[1]~[12]之任一项所述的方法。
[14]上述聚合物多孔质膜是聚酰亚胺多孔质膜的,[1]~[13]之任一项所述的方法。
[15]上述聚酰亚胺多孔质膜是含从四羧酸二酐和二胺得到的聚酰亚胺的,聚酰亚胺多孔质膜的,[14]中所述的方法。
[16]上述聚酰亚胺多孔质膜是通过使从四羧酸二酐和二胺得到的聚酰胺酸溶液和含着色前体的聚酰胺酸溶液组合物成形之后,在250℃以上进行热处理得到的着色的聚酰亚胺多孔质膜的,[14]或[15]中所述的方法。
[17]上述聚合物多孔质膜是聚醚砜(PES)多孔质膜的,[1]~[13]之任一项所述的方法。
[18]上述细胞是接附细胞的,[1]~[17]之任一项所述的方法。
[19]上述细胞选自CHO细胞、Vero细胞、及MDCK细胞、成纤维细胞的,[1]~[18]之任一项所述的方法。
[20]悬浮的细胞的除去方法,其包括:
(1)向含悬浮的细胞的培养基应用聚合物多孔质膜的工序、
(2)维持在能培养细胞的温度,向上述聚合物多孔质膜吸附上述细胞的工序,
其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙。
[21]使悬浮的细胞杀灭的方法,其包括:
(1)向含悬浮的细胞的第1培养基应用聚合物多孔质膜的工序、
(2)维持在能培养细胞的温度,向上述聚合物多孔质膜吸附上述细胞的工序、及,
(3)将吸附上述细胞的上述聚合物多孔质膜悬浮于培养容器中的第2培养基而使上述聚合物多孔质膜继续形态改变而进行培养的工序,
其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,在上述表面层A及B中的孔与上述大空隙连通,
其中,上述第2培养基不含表面活性剂。
[22]细胞培养模块,其具备:
聚合物多孔质膜,和
有2个以上的培养基流出入口,收容有上述聚合物多孔质膜的外套,
其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,在上述表面层A及B中的孔与上述大空隙连通,
其中,
(i)2个以上的独立的上述聚合物多孔质膜被汇集,
(ii)上述聚合物多孔质膜被折叠,
(iii)上述聚合物多孔质膜被卷成轮状,和/或,
(iv)上述聚合物多孔质膜被连接成绳状,
而收容在上述外套内。
[23]上述培养基流出入口的径比上述细胞的径大,并且,比上述聚合物多孔质膜流出的径小的,[22]中所述的细胞培养模块。
[24]上述外套有网状的结构的,[22]或[23]中所述的细胞培养模块。
[25]上述外套由非可挠性原料构成的,[22]~[24]之任一项所述的细胞培养模块。
[26]上述聚合物多孔质膜有平均孔径0.01~100μm的多个细孔的,[22]~[25]之任一项所述的细胞培养模块。
[27]上述表面层A的平均孔径是0.01~50μm的,[22]~[26]之任一项所述的细胞培养模块。
[28]上述表面层B的平均孔径是20~100μm的,[22]~[27]之任一项所述的细胞培养模块。
[29]上述聚合物多孔质膜的总膜厚是5~500μm的,[22]~[28]之任一项所述的细胞培养模块。
[30]上述聚合物多孔质膜是聚酰亚胺多孔质膜的,[22]~[29]之任一项所述的细胞培养模块。
[31]上述聚酰亚胺多孔质膜是含从四羧酸二酐和二胺得到的聚酰亚胺的,聚酰亚胺多孔质膜的,[30]中所述的细胞培养模块。
[32]上述聚酰亚胺多孔质膜是通过使从四羧酸二酐和二胺得到的聚酰胺酸溶液和含着色前体的聚酰胺酸溶液组合物成形之后,在250℃以上进行热处理得到的着色的聚酰亚胺多孔质膜的,[30]或[31]中所述的细胞培养模块。
[33]上述聚合物多孔质膜是聚醚砜(PES)多孔质膜的,[22]~[29]之任一项所述的细胞培养模块。
【发明的效果】
由本发明有效率地吸附悬浮的细胞,变得能使用以往的悬浮培养容器而进行稳定培养。另外,由本发明,不使用如以往一样的滤器膜,简便地除去细胞变得可能。再者,当使用本发明的聚合物多孔质膜而使悬浮的细胞吸附之后,在继续改变聚合物多孔质膜形态的状态下进行培养时,简便地杀灭细胞,得到使在细胞内表达的蛋白质游离的培养基变得可能。再者,通过收容在外套中,使用模块化的聚合物多孔质膜,简单地吸附悬浮的细胞,简便并且稳定培养细胞变得可能。
【附图的简单的说明】
【图1】图1显示细胞培养模块的一实施方式。外套内收容有聚合物多孔质膜。
【图2】图2显示细胞培养模块的一实施方式。外套内收容有聚合物多孔质膜。
【图3】图3显示细胞培养模块的一实施方式。(A)显示网状的外套内收容有聚合物多孔质膜。(B)显示由网状的网和骨架构成的外套的一实施方式。
【图4】图4显示在旋转瓶内应用细胞培养模块时联用的装置的实施方式。(A)旋转型装置。将应用细胞培养模块的该装置设置在旋转瓶内,使该旋转型装置本身旋转而使用。(B)固定型装置。在旋转瓶的底部设置应用细胞培养模块的该装置。在装置中央的空间旋转旋转瓶的搅拌器而使用。
【图5】图5显示向可挠性袋型培养容器应用细胞培养模块而进行培养的一实施方式。在从培养开始(左)起1小时培养液的酚红向黄色改变(右)。
【图6】图6显示振荡培养时的网模块使用的一实施方式。
【图7】图7显示使用聚酰亚胺多孔质膜的细胞培养的模型图。
【图8】图8显示在实施例1中使用的细胞培养模块的一实施方式。
【图9】图9显示在实施例2中使用的细胞培养装置的一实施方式。
【图10】图10显示在实施例4中使用的细胞培养装置的一实施方式。(A)是显示细胞培养装置的构成的图。(B)是显示装载在(A)中的细胞培养装置的细胞培养部的图。
【图11】图11显示在实施例6中使用的细胞培养装置的一实施方式。基本上的构成与图10共同,但各段的培养基排出口各30度逆时针旋转而错开,成为培养基易排出的结构。
【图12】图12显示在实施例7中使用的细胞培养装置的一实施方式。
【图13】图13显示在实施例9中使用的细胞培养装置的一实施方式。(A)显示细胞培养装置的构成。(B)是显示在实施例9中使用的圆筒形容器(无螺旋状流路)的图。
【图14】图14显示在实施例10中使用的细胞培养装置的一实施方式。(A)是显示在实施例10中使用的圆筒形容器(有螺旋状流路)的模式图。(B)是显示在实施例10中使用的圆筒形容器(有螺旋状流路)的图。
【图15】图15显示在实施例11中使用的细胞培养模块的若干实施方式。
【图16】图16是显示在实施例12中使用的聚酰亚胺多孔质膜的荧光显微镜像的图。显示接种CHO-DP12细胞而培养2天后的荧光显微镜像。(A)静置培养2天后,(B)振荡培养2天后(无网)。
【图17】图17显示在实施例13中实施的细胞培养的一实施方式。
【图18】图18是应用在一实施方式中的本发明的细胞培养模块的WAVE型生物反应器示的图。显示向(A)封入有细胞培养模块的袋、(B)使用WAVE25的细胞培养模块的细胞吸附工序。
【图19】图19是显示在一实施方式中,从应用本发明而培养的产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞产生的抗体产生量及葡萄糖浓度的经时变化的坐标图。
【图20】图20是显示在本发明的一实施方式中的细胞培养装置的图。显示(A)细胞培养模块、(B)细胞培养部、(C)在一实施方式中的细胞培养装置。
【图21】图21是显示在一实施方式中的细胞培养装置的图。
【图22】图22是显示一实施方式的细胞培养装置中的从液滴化培养基供给手段滴下的培养基的样式的概念图。显示(A)滴型、(B)网类型、(C)淋浴型。(D)是显示用于供给滴型及网类型的液滴的应用于一实施方式的细胞培养装置的盖体的图。向盖体的培养基供给口***卷绕不锈钢钢制的网而形成的网束。
【图23】图23是显示在一实施方式中,使用本发明的细胞培养装置时的,从人皮肤成纤维细胞产生的纤连蛋白的量的坐标图。
【图24】图24是显示在一实施方式中的干热灭菌型虹吸式细胞培养装置(耐热虹吸型反应器)的图。
【图25】图25是显示在一实施方式中,使用本发明的细胞培养装置时的,从人皮肤成纤维细胞产生的纤连蛋白的量的坐标图。作为对照,显示通过用通常的培养皿培养人皮肤成纤维细胞产生的纤连蛋白的量(dish day8)。
【图26】图26显示在本发明的一实施方式中使用的培养基材(聚酰亚胺多孔质膜)及使用其的细胞培养装置。(A)显示短册状聚酰亚胺多孔质膜,(B)显示熔着固定一端的聚酰亚胺多孔质膜。(C)显示封入到培养袋而振荡培养中的(A)及(B)的聚酰亚胺多孔质膜。
【图27】图27显示图26(A):表9的方法(1)及图26(B):应用于表9的方法(2)的聚酰亚胺多孔质膜的培养的产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞的细胞密度的变化。
【具体实施方式】
1.细胞培养模块
本发明的一实施方式涉及细胞培养模块,其具备:
聚合物多孔质膜,和
有2个以上的培养基流出入口,收容有上述聚合物多孔质膜的外套,
其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,在上述表面层A及B中的孔与上述大空隙连通,
其中,
(i)2个以上的独立的上述聚合物多孔质膜被汇集,
(ii)上述聚合物多孔质膜被折叠,
(iii)上述聚合物多孔质膜被卷成轮状,和/或,
(iv)上述聚合物多孔质膜被连接成绳状
而收容在上述外套内。
以下将该细胞培养模块也称为“本发明的细胞培养模块”。再者,在本说明书中,作为“细胞培养模块”的记载可简记为“模块”,是指即使相互变更也相同。
在本说明书中,“细胞培养模块”是指能应用于细胞培养容器、细胞培养装置及细胞培养***、特别是在悬浮培养中使用的细胞培养容器、细胞培养装置及细胞培养***的细胞培养基材。细胞培养模块的若干实施方式示于图1~3、图8、图20(A)。本发明的细胞培养模块可由如图4~6、9~14、17、18、20、21及24一样的实施方式使用。另外,也可根据后述的实施例中所示的实施方式使用。
本发明的细胞培养模块通过聚合物多孔质膜被收容在外套中而膜状的聚合物多孔质膜在外套内,防止形态继续变形。由此,防止向在聚合物多孔质膜内生长的细胞加应激,凋亡等被抑制而稳定并且大量培养细胞变得可能。
本发明的细胞培养模块所具备的外套通过有2个以上的培养基流出入口,向外套的内部供给细胞培养基及向外部排出。该外套的培养基流出入口的径优选比上述细胞的径大,以使得细胞能流入外套的内部。另外,培养基流出入口的径优选比该培养基流出入口、比聚合物多孔质膜流出的径小。比聚合物多孔质膜流出的径小的径能根据收容在外套中的聚合物多孔质膜的形状、大小适宜选择。例如,聚合物多孔质膜是绳状时,比该聚合物多孔质膜的短边的宽度小,只要是该聚合物多孔质膜不流出的适度的径,就不特别限定。优选尽可能多设该培养基流出入口的数,以使容易向外套内外供给和/或排出细胞培养基。优选为5以上、优选为10以上、优选为20以上、优选为50以上、优选为100以上。培养基流出入口是,外套的一部分或全部也可有网状的结构。另外,该外套本身也可为网状。在本发明中,网形状的结构是指例如,有纵、横、和/或斜的格子状的结构,各网目是以流体可通过的程度形成培养基流出入口,但不限于此。
本发明的细胞培养模块所具备的外套优选有不由通常的培养条件、例如,搅拌培养、振荡培养条件中的培养基的运动变形的程度的强度,优选由非可挠性原料形成。另外,外套优选在细胞培养中,由不给细胞的生长影响的原料形成。作为这样的材料,例如,可举出聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基甲基丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯等的聚合物、不锈钢纲、钛等的金属,但不限于此。通过外套有某程度强度,防止外套内部的聚合物多孔质膜的形状继续变更,本发明的效果进一步发挥。在本说明书中,“外套不变形”是指在通常的培养环境下受的负荷下不变形,不是是指绝对不变形。
本发明的细胞培养模块是,
(i)2个以上的独立的上述聚合物多孔质膜被汇集,
(ii)上述聚合物多孔质膜被折叠,
(iii)上述聚合物多孔质膜被卷成轮状,和/或,
(iv)上述聚合物多孔质膜被连接成绳状,
而收容在上述外套内。
在本说明书中,“在外套内2个以上的独立的该聚合物多孔质膜被汇集收容”是指互相独立的2个以上的聚合物多孔性膜在被外套包围的一定空间内被汇集而收容的状态。在本发明中,2个以上的独立的该聚合物多孔质膜是,将该聚合物多孔质膜的至少1处和该外套内的至少1处由任意的方法固定,该聚合物多孔质膜也可固定为在外套内不动的状态。另外,2个以上的独立的聚合物多孔质膜也可为小片。小片的形状优选例如,可取圆、椭圆形、四角形、三角形、多角形、绳状等,任意的形状,优选为略正方形。在本发明中,当小片的大小可取任意的大小是略正方形时,长度可为任意的长度,例如,可为80mm以下,优选可为50mm以下,更优选可为30mm以下,进一步优选可为20mm以下,也可为10mm以下。另外,聚合物多孔性膜的小片是略正方形时,其一边的长度沿外套的内壁,或者比内壁的一边的长度短(例如,短0.1mm~1mm左右)地形成,也可为以使成为聚合物多孔质膜在外套内不动的状态。由此,防止向在聚合物多孔质膜内生长的细胞加应激,凋亡等被抑制而稳定并且大量培养细胞变得可能。再者,在绳状的聚合物多孔质膜的情况中,也可如后所述,(ii)上述聚合物多孔质膜被折叠,(iii)上述聚合物多孔质膜被卷成轮状,和/或,(iv)上述聚合物多孔质膜被连接成绳状而收容在该外套中。另外,为了汇集2个以上的独立的聚合物多孔质膜而收容在外套内,也可使任意的枚数的聚合物多孔质膜积层。此时,也可在聚合物多孔质膜和聚合物多孔质膜之间设内垫。通过设内垫,可向积层的聚合物多孔质膜之间有效率地供给培养基。内垫只要是在积层的聚合物多孔质膜之间形成任意的空间,有有效率地供给培养基的功能,就不特别限定,例如,可使用有网结构的平面结构体。内垫的材质例如,可使用聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基甲基丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、不锈钢钢制的网,但不限于此。有具有网结构的内垫时,有可向积层的聚合物多孔质膜之间供给培养基的程度的网目即可,可适宜选择。
在本说明书中,“被折叠的聚合物多孔质膜”是指通过在该外套内被折叠而由与聚合物多孔质膜的各面和/或外套内的表面的摩擦力成为在外套内不动的状态的聚合物多孔质膜。在本说明书中,“被折叠”可为聚合物多孔膜上带折痕的状态,也可为不带折痕的状态。
在本说明书中,“被卷成轮状的聚合物多孔质膜”是指聚合物多孔质膜被卷成轮状而由与聚合物多孔质膜的各面和/或外套内的表面的摩擦力成为在外套内不动的状态的聚合物多孔性膜。另外,在本发明中,被编成绳状的聚合物多孔质膜是指将例如短册状的多个聚合物多孔质膜由任意的方法编成绳状,由聚合物多孔质膜彼此的摩擦力而不互相动的状态的聚合物多孔质膜。(i)2个以上的独立的上述聚合物多孔质膜被汇集的聚合物多孔质膜、(ii)被折叠的聚合物多孔质膜、(iii)被卷成轮状的聚合物多孔质膜、及(iv)被连接成绳状的聚合物多孔质膜、也可组合收容在外套内。
在本说明书中,“该聚合物多孔质膜在外套内不动的状态”是指在将该细胞培养模块在细胞培养基中培养时,以成为该聚合物多孔质膜不继续形态改变的状态的方式收容在外套内的状态。换言之,该聚合物多孔质膜本身是以不由流体继续进行波浪运动的方式被抑制的状态。由于聚合物多孔质膜保持在外套内不动的状态,防止向在聚合物多孔质膜内生长的细胞加应激,细胞不由凋亡等被杀灭而变得能稳定地培养细胞。
本发明的细胞培养模块只要是培养细胞的培养装置及***等,就能应用市售的。例如,培养容器也能应用于由可挠性的袋构成的培养装置,能在悬浮于所述培养容器内的状态下使用。另外,本发明的细胞培养模块例如,能应用于旋转瓶等的搅拌培养型容器,培养。此外,作为培养容器,也能应用于开放容器,也能应用于闭锁容器。例如,能适宜利用于细胞培养用的培养皿、瓶、塑料袋、试管至大型的箱。例如,含BD Falcon公司制的细胞培养皿或Thermo Scientific公司制的Nunc细胞工厂等。
2.向细胞培养装置的细胞培养模块的应用
在本说明书中,“细胞培养装置”一般是指以与细胞培养***、生物反应器、或者反应器同义使用的用语,相互改换也有相同的含意。本发明的细胞培养模块可应用于接下来例示的细胞培养装置。另外,也能应用在接下来例示的装置以外的市售的装置中。
(1)虹吸式培养装置
本发明的细胞培养模块能在图9及图24中所示的虹吸式培养装置中应用。虹吸式培养装置是指细胞培养装置,其特征在于,具备聚合物多孔质膜,收容有上述聚合物多孔质膜的细胞培养部,将上述细胞培养部储存在内部的液蓄积部,配置在上述液蓄积部的上部的培养基供给手段,在上述液蓄积部的底部连通的倒U型管,设置在上述倒U型管的另一端的下部的培养基回收手段和配置在上述培养基回收手段的培养基排出手段,其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,在上述表面层A及B中的孔与上述大空隙连通,其中,从上述培养基供给手段向上述液蓄积部供给的培养基的液面达上述倒U型管的顶上部之时,由虹吸的原理而培养基间歇地吐出到上述培养基回收手段。在所述装置中,能将聚合物多孔质膜置换为细胞培养模块而使用。
(2)筒型气相培养装置
本发明的细胞培养模块能在图10、图11及图21中所示的筒型气相培养装置中应用。在一实施方式中,筒型气相培养装置是指具备聚合物多孔质膜,收容有上述聚合物多孔质膜的细胞培养部,配置在上述细胞培养部的上部的培养基供给手段和配置在上述细胞培养部的下部的培养基回收手段,其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,其中,上述细胞培养部具备有1个以上的培养基排出口的底部和大致垂直地配置在上述底部的侧部的细胞培养装置。另外,在一实施方式中,筒型气相培养装置是指具备聚合物多孔质膜,收容有上述聚合物多孔质膜的细胞培养部,配置在上述细胞培养部的上部的培养基供给手段和配置在上述细胞培养部的下部的培养基回收手段,其中,有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,在上述表面层A及B中的孔与上述大空隙连通,其中,上述培养基回收手段是收容上述细胞培养部的外筒的一部分的细胞培养装置。在所述装置中,能将聚合物多孔质膜置换为细胞培养模块而使用。
(3)喷雾及淋浴型培养装置
本发明的细胞培养模块能在图12中所示的喷雾及淋浴型培养装置中应用。喷雾及淋浴型培养装置是这样的细胞培养装置,其具备:
聚合物多孔质膜,装载上述聚合物多孔质膜的聚合物多孔质膜装载部,收容有上述聚合物多孔质膜装载部的筐体,配置在上述筐体的内部的液滴化培养基供给部,与上述液滴化培养基供给部连通的培养基供给线,与上述培养基供给线连通的培养基贮留部和设在上述培养基供给线的一部分的泵,
其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,在上述表面层A及B中的孔与上述大空隙连通,
其中,上述聚合物多孔质膜装载部具备缝隙状或网状的多个培养基排出口。在所述装置中,能将聚合物多孔质膜置换为细胞培养模块而使用。
(4)气相露出型旋转培养装置
本发明的细胞培养模块能在图13、14及图20中所示的旋转培养装置中应用。气相露出型旋转培养装置是这样的细胞培养装置,其特征在于,
具备聚合物多孔质膜,有上述聚合物多孔质膜的细胞培养部,贯通上述细胞培养部的轴和用于旋转上述轴的旋转电机和浸渍上述细胞培养部的至少一部分的培养基槽,
其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,在上述表面层A及B中的孔与上述大空隙连通,
以上述轴作为中心而上述细胞培养部旋转,在气相及液相中交替培养负载在上述聚合物多孔质膜上的细胞。在所述装置中,能将聚合物多孔质膜置换为细胞培养模块而使用。
3.聚合物多孔质膜
存在于本发明中使用的聚合物多孔质膜中的表面层A(以下也称为“A面”或“网面”)的孔的平均孔径不特别限定,例如是0.01μm以上且不足200μm、0.01~150μm、0.01~100μm、0.01~50μm、0.01μm~40μm、0.01μm~30μm、0.01μm~20μm、或者0.01μm~15μm,优选为0.01μm~15μm。
存在于本发明中使用的聚合物多孔质膜中的表面层B(以下也称为“B面”或“大孔面”)的孔的平均孔径只要是比存在于表面层A的孔的平均孔径大,就不特别限定,例如是5μm超200μm以下,20μm~100μm、30μm~100μm、40μm~100μm、50μm~100μm、或者60μm~100μm,优选为20μm~100μm。
聚合物多孔质膜表面的平均孔径可由多孔质膜表面的扫描型电子显微镜照片,对于200分以上的开孔部而测定孔面积,从该孔面积的平均值,根据下式(1)而由计算求出孔的形状是正圆时的平均直径。
【数1】
(式中,Sa是指孔面积的平均值。)
表面层A及B的厚度不特别限定,例如是0.01~50μm,优选为0.01~20μm。
在聚合物多孔质膜中的大空隙层中的大空隙的膜平面方向的平均孔径不特别限定,例如是10~500μm,优选为10~100μm,更优选为10~80μm。另外,所述大空隙层中的隔壁的厚度不特别限定,例如是0.01~50μm,优选为0.01~20μm。在一实施方式中,所述大空隙层中的至少1个隔壁有连通邻接的大空隙彼此的平均孔径0.01~100μm的,优选为0.01~50μm的1个或多个孔。在别的实施方式中,所述大空隙层中的隔壁无孔。
在本发明中使用的聚合物多孔质膜表面的总膜厚不特别限定,可为5μm以上、10μm以上、20μm以上或25μm以上,也可为500μm以下,300μm以下,100μm以下,75μm以下或50μm以下。优选为5~500μm,更优选为25~75μm。
在本发明中使用的聚合物多孔质膜的膜厚的测定可用接触式的厚度计进行。
在本发明中使用的聚合物多孔质膜的空孔率不特别限定,例如是40%以上且不足95%。
在本发明中使用的聚合物多孔质膜的空孔率可对切成指定的大小的多孔质膜的膜厚及质量进行测定,从单位面积重量质量,根据下式(2)而求出。
【数2】
空孔率(%)=(1-w/(S×d×D))×100 (2)
(式中各自,S是指多孔质膜的面积、d是指总膜厚、w是指测定的质量、D是指聚合物的密度。当聚合物是聚酰亚胺时,密度设为1.34g/cm3。)
在本发明中使用的聚合物多孔质膜优选为有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径是0.01μm~15μm,存在于上述表面层B的孔的平均孔径是20μm~100μm,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,上述大空隙层的隔壁、以及上述表面层A及B的厚度是0.01~20μm,在上述表面层A及B中的孔与大空隙连通,总膜厚是5~500μm,空孔率是40%以上且不足95%。在一实施方式中,大空隙层中的至少1个隔壁有连通邻接的大空隙彼此的,平均孔径0.01~100μm的,优选为0.01~50μm的1个或多个孔。在别的实施方式中,隔壁无这样的孔。
在本发明中使用的聚合物多孔质膜优选被灭菌。作为灭菌处理,不特别限定,可举出干热灭菌、蒸气灭菌、由乙醇等消毒剂的灭菌、紫外线或γ线等的电磁波灭菌等任意的灭菌处理等。
在本发明中使用的聚合物多孔质膜只要是具备上述的结构的特征,就不特别限定,优选为聚酰亚胺多孔质膜、或者聚醚砜(PES)多孔质膜。
3-1.聚酰亚胺多孔质膜
聚酰亚胺是指重复单位含酰亚胺键的高分子的总称,通常是指芳香族化合物直接经酰亚胺键连接的芳香族聚酰亚胺。芳香族聚酰亚胺由于芳香族和芳香族经酰亚胺键而具有共轭结构,由于具有刚直且强固的分子结构,并且,酰亚胺键具有强的分子间力而有非常高的水平的热的、机械的、化学性质。
可在本发明中使用的聚酰亚胺多孔质膜优选为含从四羧酸二酐和二胺得到的聚酰亚胺(作为主要的成分)的聚酰亚胺多孔质膜,更优选为由从四羧酸二酐和二胺得到的聚酰亚胺构成的聚酰亚胺多孔质膜。“作为主要的成分含”是指作为聚酰亚胺多孔质膜的构成成分,从四羧酸二酐和二胺得到的聚酰亚胺以外的成分则实质上不含,或者即使含也不影响从四羧酸二酐和二胺得到的聚酰亚胺的性质的附加的成分。
在一实施方式中,可在本发明中使用的聚酰亚胺多孔质膜也含,通过使从四羧酸成分和二胺成分得到的聚酰胺酸溶液和含着色前体的聚酰胺酸溶液组合物成形之后,在250℃以上进行热处理而得到的着色的聚酰亚胺多孔质膜。
聚酰胺酸通过聚合四羧酸成分和二胺成分而得到。聚酰胺酸是可通过热亚胺化或化学亚胺化闭环而作为聚酰亚胺的聚酰亚胺前体。
聚酰胺酸只要是即使酰胺酸的一部分被亚胺化也不影响本发明的范围,就可使用。即,聚酰胺酸也可被部分热亚胺化或化学亚胺化。
当使聚酰胺酸热亚胺化时,可根据需要,将亚胺化催化剂、含有有机磷的化合物、无机微粒子、有机微粒子等的微粒子等添加到聚酰胺酸溶液中。另外,当使聚酰胺酸化学亚胺化时,可根据需要,将化学亚胺化剂、脱水剂、无机微粒子、有机微粒子等的微粒子等添加到聚酰胺酸溶液中。即使向聚酰胺酸溶液配合上述成分,也优选在着色前体不析出的条件下进行。
在本说明书中,“着色前体”是指由250℃以上的热处理碳化一部分或全部而生成着色化物的前体。
作为可在上述聚酰亚胺多孔质膜的制造中使用的着色前体,均一地溶解或分散于聚酰胺酸溶液或聚酰亚胺溶液,由250℃以上、优选为260℃以上、再优选为280℃以上、更优选为300℃以上的热处理、优选为空气等的氧存在下的250℃以上、优选为260℃以上、再优选为280℃以上、更优选为300℃以上的热处理热分解,优选碳化而生成着色化物,更优选生成黑色系的着色化物,更优选碳系着色前体。
着色前体经加热则成为看似碳化物的物质,但含组织上含碳以外的异元素,层结构、芳香族交联结构、含四面体碳的无秩序结构。
碳系着色前体不特别限制,例如,可举出石油焦油、石油间距、煤焦油、煤间距等的焦油或间距、焦炭、从含丙烯腈的单体得到的聚合物、二茂铁化合物(二茂铁及二茂铁衍生物)等。在这些之中,优选从含丙烯腈的单体得到的聚合物和/或二茂铁化合物,作为从含丙烯腈的单体得到的聚合物,优选聚丙烯酸类树脂腈。
另外,在别的实施方式中,可在本发明中使用的聚酰亚胺多孔质膜也含不使用上述的着色前体而通过使从四羧酸成分和二胺成分得到的聚酰胺酸溶液成形之后,热处理得到的,聚酰亚胺多孔质膜。
不使用着色前体而制造的聚酰亚胺多孔质膜也可例如,通过以膜状流延由极限粘度数是1.0~3.0的聚酰胺酸3~60质量%和有机极性溶剂40~97质量%构成的聚酰胺酸溶液,浸渍或接触于以水作为必须成分的凝固溶剂,制作聚酰胺酸的多孔质膜,其后,热处理所述聚酰胺酸的多孔质膜而亚胺化来制造。在此方法中,以水作为必须成分的凝固溶剂是水,或者也可为5质量%以上且不足100质量%的水和超0质量%且95质量%以下的有机极性溶剂的混合液。另外,也可在上述亚胺化之后,在得到的多孔质聚酰亚胺膜的至少一面实施等离子体处理。
可在上述聚酰亚胺多孔质膜的制造中使用的四羧酸二酐可使用任意的四羧酸二酐,可对应于期望的特性等而适宜选择。作为四羧酸二酐的具体例,可举苯均四酸二酐、3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐(s-BPDA)、2,3,3’,4’-联苯基四羧酸二酐(a-BPDA)等的联苯基四羧酸二酐、氧基二酞酸二酐、二苯基砜-3,4,3’,4’-四羧酸二酐、双(3,4-二羧基苯基)硫化物二无水物、2,2-双(3,4-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二无水物、2,3,3’,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、双(3,4-二羧基苯基)甲烷二无水物、2,2-双(3,4-二羧基苯基)丙烷二无水物、p-亚苯基双(偏苯三酸单酯酸酐)、p-双亚苯基双(偏苯三酸单酯酸酐)、m-三联苯基-3,4,3’,4’-四羧酸二酐、p-三联苯基-3,4,3’,4’-四羧酸二酐、1,3-双(3,4-二羧基苯氧基)苯二无水物、1,4-双(3,4-二羧基苯氧基)苯二无水物、1,4-双(3,4-二羧基苯氧基)联苯基二无水物、2,2-双〔(3,4-二羧基苯氧基)苯基〕丙烷二无水物、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、4,4’-(2,2-六氟异亚丙基)二酞酸二酐等。另外,也优选使用2,3,3’,4’-二苯基砜四羧酸等的芳香族四羧酸。这些可单独使用,也可组合2种以上而使用。
在这些之中,也特别优选选自联苯基四羧酸二酐及苯均四酸二酐的至少一种芳香族四羧酸二酐。作为联苯基四羧酸二酐,可适宜地使用3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐。
可在上述聚酰亚胺多孔质膜的制造中使用的二胺可使用任意的二胺。作为二胺的具体例,可举以下的。
(1)1,4-二氨基苯(对亚苯基二胺)、1,3-二氨基苯、2,4-二氨基甲苯、2,6-二氨基甲苯等的苯核1个苯二胺;
(2)4,4’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯基醚等的二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基联苯基、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯基、2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯基、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二羧基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、双(4-氨基苯基)硫化物、4,4’-二氨基苯甲酰苯胺、3,3’-二氯联苯胺、3,3’-二甲基联苯胺、2,2’-二甲基联苯胺、3,3’-二甲氧基联苯胺、2,2’-二甲氧基联苯胺、3,3’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基醚、3,3’-二氨基二苯基硫化物、3,4’-二氨基二苯基硫化物、4,4’-二氨基二苯基硫化物、3,3’-二氨基二苯基砜、3,4’-二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基二苯基砜、3,3’-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氨基-4,4’-二氯二苯甲酮、3,3’-二氨基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、3,3’-二氨基二苯基甲烷、3,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、2,2-双(3-氨基苯基)丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷、2,2-双(3-氨基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、3,3’-二氨基二苯基亚砜、3,4’-二氨基二苯基亚砜、4,4’-二氨基二苯基亚砜等的苯核2个二胺;
(3)1,3-双(3-氨基苯基)苯、1,3-双(4-氨基苯基)苯、1,4-双(3-氨基苯基)苯、1,4-双(4-氨基苯基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(3-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)-4-三氟甲基苯、3,3’-二氨基-4-(4-苯基)苯氧基二苯甲酮、3,3’-二氨基-4,4’-二(4-苯基苯氧基)二苯甲酮、1,3-双(3-氨基苯基硫化物)苯、1,3-双(4-氨基苯基硫化物)苯、1,4-双(4-氨基苯基硫化物)苯、1,3-双(3-氨基苯基砜)苯、1,3-双(4-氨基苯基砜)苯、1,4-双(4-氨基苯基砜)苯、1,3-双〔2-(4-氨基苯基)异丙基〕苯、1,4-双〔2-(3-氨基苯基)异丙基〕苯、1,4-双〔2-(4-氨基苯基)异丙基〕苯等的苯核3个二胺;
(4)3,3’-双(3-氨基苯氧基)联苯基、3,3’-双(4-氨基苯氧基)联苯基、4,4’-双(3-氨基苯氧基)联苯基、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯基、双〔3-(3-氨基苯氧基)苯基〕醚、双〔3-(4-氨基苯氧基)苯基〕醚、双〔4-(3-氨基苯氧基)苯基〕醚、双〔4-(4-氨基苯氧基)苯基〕醚、双〔3-(3-氨基苯氧基)苯基〕酮、双〔3-(4-氨基苯氧基)苯基〕酮、双〔4-(3-氨基苯氧基)苯基〕酮、双〔4-(4-氨基苯氧基)苯基〕酮、双〔3-(3-氨基苯氧基)苯基〕硫化物、双〔3-(4-氨基苯氧基)苯基〕硫化物、双〔4-(3-氨基苯氧基)苯基〕硫化物、双〔4-(4-氨基苯氧基)苯基〕硫化物、双〔3-(3-氨基苯氧基)苯基〕砜、双〔3-(4-氨基苯氧基)苯基〕砜、双〔4-(3-氨基苯氧基)苯基〕砜、双〔4-(4-氨基苯氧基)苯基〕砜、双〔3-(3-氨基苯氧基)苯基〕甲烷、双〔3-(4-氨基苯氧基)苯基〕甲烷、双〔4-(3-氨基苯氧基)苯基〕甲烷、双〔4-(4-氨基苯氧基)苯基〕甲烷、2,2-双〔3-(3-氨基苯氧基)苯基〕丙烷、2,2-双〔3-(4-氨基苯氧基)苯基〕丙烷、2,2-双〔4-(3-氨基苯氧基)苯基〕丙烷、2,2-双〔4-(4-氨基苯氧基)苯基〕丙烷、2,2-双〔3-(3-氨基苯氧基)苯基〕-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-双〔3-(4-氨基苯氧基)苯基〕-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-双〔4-(3-氨基苯氧基)苯基〕-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-双〔4-(4-氨基苯氧基)苯基〕-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷等的苯核4个二胺。
这些可单独使用,也可混合2种以上而使用。使用的二胺可对应于期望的特性等而适宜选择。
在这些之中,也优选芳香族二胺化合物,可适宜地使用3,3’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基醚及对亚苯基二胺、1,3-双(3-氨基苯基)苯、1,3-双(4-氨基苯基)苯、1,4-双(3-氨基苯基)苯、1,4-双(4-氨基苯基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(3-氨基苯氧基)苯。特别优选选自苯二胺、二氨基二苯基醚及双(氨基苯氧基)苯基的至少一种二胺。
可在本发明中使用的聚酰亚胺多孔质膜从耐热性、高温下的尺寸稳定性的观点来看,优选由将玻璃转移温度是240℃以上、或者在300℃以上无明确的转移点的四羧酸二酐和二胺组合而得到的聚酰亚胺形成。
可在本发明中使用的聚酰亚胺多孔质膜从耐热性、高温下的尺寸稳定性的观点来看,优选为由以下的芳香族聚酰亚胺构成的聚酰亚胺多孔质膜。
(i)由选自联苯基四羧酸单位及苯均四酸单位的至少一种四羧酸单位和芳香族二胺单位构成的芳香族聚酰亚胺、
(ii)由四羧酸单位和选自苯二胺单位、二氨基二苯基醚单位及双(氨基苯氧基)苯基单位的至少一种芳香族二胺单位构成的芳香族聚酰亚胺、
和/或,
(iii)由选自联苯基四羧酸单位及苯均四酸单位的至少一种四羧酸单位和选自苯二胺单位、二氨基二苯基醚单位及双(氨基苯氧基)苯基单位的至少一种芳香族二胺单位构成的芳香族聚酰亚胺。
在本发明中使用的聚酰亚胺多孔质膜优选为有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚酰亚胺多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径是0.01μm~15μm,存在于上述表面层B的孔的平均孔径是20μm~100μm,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,上述大空隙层的隔壁、以及上述表面层A及B的厚度是0.01~20μm,在上述表面层A及B中的孔与大空隙连通,总膜厚是5~500μm,空孔率是40%以上且不足95%。其中,大空隙层中的至少1个隔壁有连通邻接的大空隙彼此的平均孔径0.01~100μm的,优选为0.01~50μm的1个或多个孔。
例如,国际公开第2010/038873号、特开2011-219585号公报、或者特开2011-219586号公报中记载的聚酰亚胺多孔质膜也能在本发明中使用。
3-2.聚醚砜(PES)多孔质膜
可在本发明中使用的PES多孔质膜含聚醚砜,典型而言实质上由聚醚砜构成。聚醚砜可由本领域技术人员公知的方法合成,例如,可由使二价苯酚、碱金属化合物及二卤代二苯基化合物在有机极性溶剂中进行缩聚反应的方法、预先合成二价苯酚的碱金属二盐而与二卤代二苯基化合物在有机极性溶剂中缩聚反应的方法等制造。
作为碱金属化合物,可举出碱金属碳酸盐、碱金属氢氧化物、碱金属氢化物、碱金属醇盐等。特别优选碳酸钠及碳酸钾。
作为二价苯酚化合物,举氢醌、儿茶酚、间苯二酚、4,4’-联苯二酚、双(羟基苯基)链烷类(例如2,2-双(羟基苯基)丙烷、及2,2-双(羟基苯基)甲烷)、二羟基二苯基砜类、二羟基二苯基醚类、或者它们的苯环的氢的至少1个被甲基、乙基、丙基等的低级烷基、或者甲氧基、乙氧基等的低级烷氧基取代的。作为二价苯酚化合物,可将上述的化合物两种类以上混合使用。
聚醚砜也可为市售品。作为市售品的例,可举出SUMIKAEXCEL7600P、SUMIKAEXCEL5900P(以上、住友化学(株)制)等。
聚醚砜的对数粘度从良好地形成多孔质聚醚砜膜的大空隙的观点来看,优选为0.5以上、更优选为0.55以上,从多孔质聚醚砜膜的制造容易性的观点来看,优选为1.0以下,更优选为0.9以下,再优选为0.8以下,特别优选为0.75以下。
另外,PES多孔质膜、或作为其原料的聚醚砜从耐热性、高温下的尺寸稳定性的观点来看,优选玻璃转移温度是200℃以上,或者观察不到明确的玻璃转移温度。
可在本发明中使用的PES多孔质膜的制造方法不特别限定,例如,也可由包括下列步骤的方法制造:
以膜状流延含对数粘度0.5~1.0的聚醚砜的0.3质量%~60质量%和有机极性溶剂40质量%~99.7质量%的聚醚砜溶液,浸渍或接触于以聚醚砜的贫溶剂或非溶剂作为必须成分的凝固溶剂,制作有空孔的凝固膜的工序、及
热处理在上述工序中得到的有空孔的凝固膜而使上述空孔粗大化,得到PES多孔质膜的工序,
上述热处理含将有上述空孔的凝固膜升温至上述聚醚砜的玻璃转移温度以上、或者240℃以上。
可在本发明中使用的PES多孔质膜优选为有表面层A、表面层B、及夹在上述表面层A和上述表面层B之间的大空隙层的PES多孔质膜,
上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的膜平面方向的平均孔径是10μm~500μm的多个大空隙,
上述大空隙层的隔壁的厚度是0.1μm~50μm,
上述表面层A及B各自的厚度是0.1μm~50μm,
上述表面层A及B之中,一方有平均孔径5μm超200μm以下的多个细孔,并且另一方有平均孔径0.01μm以上且不足200μm的多个细孔,
表面层A及表面层B的,一方面的表面开口率是15%以上,另一方面的表面层的表面开口率是10%以上,
上述表面层A及上述表面层B的上述细孔与上述大空隙连通,
上述PES多孔质膜的总膜厚是5μm~500μm,并且空孔率是50%~95%。
4.使用细胞培养模块的细胞培养方法
本发明的一实施方式涉及细胞的培养方法,其包括:
(1)应用于含悬浮的细胞的第1培养基,应用于细胞培养模块的工序、
(2)维持在能培养细胞的温度,向上述细胞培养模块吸附上述细胞的工序、及,
(3)将使上述细胞吸附的上述细胞培养模块在培养容器中,用第2培养基培养的工序,
其中,细胞培养模块具备:
聚合物多孔质膜,和
有2个以上的培养基流出入口,收容有上述聚合物多孔质膜的外套,
其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,
其中,
(i)2个以上的独立的上述聚合物多孔质膜被汇集,
(ii)上述聚合物多孔质膜被折叠,
(iii)上述聚合物多孔质膜被卷成轮状,和/或,
(iv)上述聚合物多孔质膜被连接成绳状
而收容在上述外套内,
其中,上述第2培养基不含表面活性剂。以下将本发明的细胞的培养方法也称为“本发明的细胞的培养方法”。
可在本发明中利用的细胞的种类选自例如,动物细胞、昆虫细胞、植物细胞、酵母菌及细菌。动物细胞被大分为属于脊椎动物门的动物来源的细胞和无脊椎动物(属于脊椎动物门的动物以外的动物)来源的细胞。在本说明书中的,动物细胞的来源不特别限定。优选是指属于脊椎动物门的动物来源的细胞。脊椎动物门含无颌类和有颌类,有颌类含哺乳纲、鸟纲、两栖纲、爬行纲等。一般优选为哺乳动物这样的属于哺乳纲的动物来源的细胞。哺乳动物不特别限定,优选为含小鼠、大鼠、人、猴、猪、狗、绵羊、山羊等。
可在本发明中利用的动物细胞的种类虽不限定,但优选选自多能性干细胞、组织干细胞、体细胞、及生殖细胞。
在本说明书中“多能性干细胞”是指有向所有的组织的细胞分化的能力(分化多能性)的干细胞的总称。虽不限定,但多能性干细胞含胚胎干细胞(ES细胞)、人工多能性干细胞(iPS细胞)、胚性生殖干细胞(EG细胞)、生殖干细胞(GS细胞)等。优选为ES细胞或iPS细胞。iPS细胞由无伦理的问题等的理由而特别优选。作为多能性干细胞,能使用公知的任意的,例如,能使用国际公开第2009/123349号(PCT/JP2009/057041)中记载的多能性干细胞。
“组织干细胞”是指能分化的细胞系列被限定于特定的组织,但有能向多样的细胞种分化的能力(分化多能性)的干细胞。例如骨髓中的造血干细胞成为血细胞的基础,神经干细胞向神经细胞分化。此外也有形成肝脏的肝干细胞、成为皮肤组织的皮肤干细胞等各种各样的种类。优选为组织干细胞选自间充质干细胞、肝干细胞、胰腺干细胞、神经干细胞、皮肤干细胞、或者造血干细胞。
“体细胞”是指构成多细胞生物的细胞之中生殖细胞以外的细胞。在有性生殖中不向第二代继承。体细胞优选选自肝细胞、胰腺细胞、肌细胞、骨细胞、成骨细胞、破骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、皮肤细胞、成纤维细胞、胰腺细胞、肾细胞、肺细胞、或者,淋巴细胞、红细胞、白细胞、单核细胞、巨噬细胞或巨核细胞的血细胞。
“生殖细胞”是指具有在生殖中向第二代传递遗传信息的作用的细胞。例如,含用于有性生殖的配偶子、即卵子、***、***、***、用于无性生殖的孢子等。
细胞也可选自肉瘤细胞、株化细胞及转化细胞。“肉瘤”是骨、软骨、脂肪、肌肉、血液等的非上皮性细胞来源的***细胞中发生的癌,含软部肉瘤、恶性骨肿瘤等。肉瘤细胞是来源于肉瘤的细胞。“株化细胞”是指经长期间在体外被维持,至具有一定的稳定的性质,半永久的传代培养变得可能的培养细胞。存在PC12细胞(大鼠肾上腺髓质来源)、CHO细胞(中国仓鼠卵巢来源)、HEK293细胞(人胎儿肾脏来源)、HL-60细胞(人白血细胞来源)、HeLa细胞(人子***来源)、Vero细胞(非洲绿猴肾脏上皮细胞来源)、MDCK细胞(狗肾脏肾小管上皮细胞来源)、HepG2细胞(人肝癌来源细胞株)、BHK细胞(新生儿仓鼠肾脏细胞)、NIH3T3细胞(小鼠胎儿成纤维细胞来源)等来源于含人的各种各样的生物种的各种各样的组织的细胞株。“转化细胞”是指从细胞外部导入核酸(DNA等),使遗传的性质改变的细胞。
在本说明书中,“接附细胞”一般是指有为了增殖而在适合的表面接附自身的必要的细胞,也称为附着细胞或支架依赖性细胞。在本发明的几个实施方式中,使用的细胞是接附细胞。在本发明中使用的细胞是接附细胞,更优选为在悬浮于培养基中的状态下也能培养的细胞。能悬浮培养的接附细胞是指能通过由公知的方法将接附细胞向适宜于悬浮培养的状态驯化而得到,例如,可举出CHO细胞、HEK293细胞、Vero细胞、NIH3T3细胞等或从这些细胞派生而得到的细胞株。即使是这里未例举的,由于在本发明中使用的细胞是接附细胞,只要是由驯化而能悬浮培养的细胞,就不特别限定。
使用聚合物多孔质膜的细胞培养的模型图示于图7。图7是用于辅助理解的图,各要素不是实际尺寸。在本发明的细胞的培养方法中,通过向聚合物多孔质膜应用细胞,培养,由于大量的细胞在聚合物多孔质膜所具有的内部的多面的连接多孔部分或表面生长,简便地培养大量的细胞变得可能。另外,在本发明的细胞的培养方法中,比以往的方法大幅地减少在细胞培养中使用的培养基的量的同时,培养大量的细胞变得可能。例如,即使聚合物多孔质膜的一部分或整体处于不与细胞培养基的液相接触的状态,也可经长期培养大量的细胞。另外,相对于含细胞生存域的聚合物多孔质膜体积的总和,显著地减少细胞培养容器中所含的细胞培养基的总体积变得可能。
在本说明书中,将不含细胞的聚合物多孔质膜还包括其内部间隙的体积而在空间中所占的体积称为“表观聚合物多孔质膜体积”(参照图7)。进而,将向聚合物多孔质膜应用细胞,在向聚合物多孔质膜的表面及内部负载细胞的状态下,聚合物多孔质膜、细胞、及向聚合物多孔质膜内部浸润的培养基作为整体在空间中所占的体积称为“含细胞生存域的聚合物多孔质膜体积”(参照图1)。在膜厚25μm的聚合物多孔质膜的情况中,含细胞生存域的聚合物多孔质膜体积成为最大比表观聚合物多孔质膜体积大50%左右的值。在本发明的方法中,可在1个细胞培养容器中收容多个聚合物多孔质膜而进行培养,但此时,有时将含对于负载细胞的多个聚合物多孔质膜各自的细胞生存域的聚合物多孔质膜体积的总和简记载为含细胞生存域的聚合物多孔质膜体积的总和”。
通过使用本发明的方法,即使在细胞培养容器中所含的细胞培养基的总体积是含细胞生存域的聚合物多孔质膜体积的总和的10000倍或比其少的条件下,也经长期良好地培养细胞变得可能。另外,即使在细胞培养容器中所含的细胞培养基的总体积是含细胞生存域的聚合物多孔质膜体积的总和的1000倍或比其少的条件下,也可经长期良好地培养细胞。再者,即使在细胞培养容器中所含的细胞培养基的总体积是含细胞生存域的聚合物多孔质膜体积的总和的100倍或比其少的条件下,也可经长期良好地培养细胞。进而,即使在细胞培养容器中所含的细胞培养基的总体积是含细胞生存域的聚合物多孔质膜体积的总和的10倍或比其少的条件下,也可经长期良好地培养细胞。
即,根据本发明,能使细胞培养的空间(容器)变得与进行以往的二维培养的细胞培养装置比而至极限小型化。另外,在想要增加培养的细胞的数的情况中,由增加积层的聚合物多孔质膜的枚数等的简便的操作柔软地增加细胞培养的体积变得可能。只要是具备在本发明中使用的聚合物多孔质膜的细胞培养装置,就分离培养细胞的空间(容器)和储藏细胞培养基的空间(容器)变得可能,对应于培养的细胞数,准备必要的量的细胞培养基变得可能。储藏细胞培养基的空间(容器)可对应于目的而大型化或小型化,或也可为能更换的容器,不特别限定。
在本发明的细胞的培养方法中,例如,在使用聚合物多孔质膜的培养后细胞培养容器中所含的细胞的数是指,作为细胞均一地分散于全部细胞培养容器中所含的细胞培养基的,培养至每1ml培养基达1.0×105个以上、1.0×106个以上、2.0×106个以上、5.0×106个以上、1.0×107个以上、2.0×107个以上、5.0×107个以上、1.0×108个以上、2.0×108个以上、5.0×108个以上、1.0×109个以上、2.0×109个以上、或者5.0×109个以上。
再者,作为测量培养中或培养后的细胞数的方法,可使用各种公知的方法。例如,作为以使用聚合物多孔质膜的培养后细胞培养容器中所含的细胞的数作为细胞均一地分散于全部细胞培养容器中所含的细胞培养基的测量的方法,可适宜使用公知的方法。例如,可适宜地使用使用CCK8的细胞数测量法。具体而言,使用Cell Countinig Kit8;同仁化学研究所制溶液试剂(以下,记载为“CCK8”)而测量在不使用聚合物多孔质膜的通常的培养中的细胞数,求出吸光度和实际的细胞数的相关系数。其后,应用细胞,向含CCK8的培养基移培养的聚合物多孔质膜,在温育器内保存1~3小时,取上清而测定在480nm的波长处的吸光度,从首先求出的相关系数计算细胞数。
另外,从别的观点来看,细胞的大量培养是指例如,在使用聚合物多孔质膜的培养后培养至每1平方厘米聚合物多孔质膜含的细胞数达1.0×105个以上、2.0×105个以上、1.0×106个以上、2.0×106个以上、5.0×106个以上、1.0×107个以上、2.0×107个以上、5.0×107个以上、1.0×108个以上、2.0×108个以上、或者5.0×108个以上。每1平方厘米聚合物多孔质膜中所含的细胞数能使用细胞计数器等的公知的方法而适宜测量。
在本说明书中,“悬浮的细胞”含例如,由胰蛋白酶等的蛋白质分解酶强制地悬浮接附细胞而悬浮于培养基中而得到的细胞,或由上述的驯化工序而变得能在培养基中悬浮培养的细胞等。
在本说明书中,“培养基”是指用于培养细胞、特别动物细胞的细胞培养基。培养基作为与细胞培养液同义的含意使用。因此,在本发明中使用的培养基是指液体培养基。培养基的种类能使用通常使用的培养基,根据培养的细胞的种类适宜确定。
在本发明的细胞的培养方法中,在该工序(1)中使用的第1培养基只要是可培养细胞的培养基,就不特别限定,例如,当培养CHO细胞时,可使用JX Energy制BalanCD(商标)CHO GROWTH A。
在本发明的细胞的培养方法中,该工序(2)的能细胞培养的温度只要是细胞能吸附在细胞培养模块上的温度即可,10℃~45℃、优选为15℃~42℃、更优选为20℃~40℃、再优选为25℃~39℃。另外,在本发明的细胞的培养方法中,使该工序(2)的细胞吸附的时间,例如是5分钟~24小时、优选为10分钟~12小时、更优选为15分钟~500分钟。
在本发明的细胞的培养方法中,该工序(2)可为一边振荡和/或搅拌,一边向该细胞培养模块的该聚合物多孔质膜吸附细胞,也可为静置而向该细胞培养模块的该聚合物多孔质膜吸附细胞。振荡的方法不特别限定,例如,也可在市售的振荡装置上,装载含本发明的细胞培养模块和细胞的培养容器,振荡。振荡可继续或断续地进行,例如,可交替重复振荡和静置,适宜调整即可。搅拌的方法不特别限定,例如,也可通过向市售的旋转瓶内放入本发明的细胞培养模块和细胞,使搅拌器旋转来搅拌。搅拌可继续或断续地进行,例如,可交替重复搅拌和静置,适宜调整即可。
在本发明的细胞的培养方法中,在该工序(3)中使用的第2培养基选择在接附细胞的培养中使用的培养基,例如,可使用D-MEM、E-MEM、IMDM、Ham’s F-12等,但不限于此。第2培养基优选不含抑制细胞向基材接附的成分、例如,表面活性剂的培养基。使用的第2培养基根据细胞的种类适宜选择。在该工序(3)中,通过用第2培养基进行培养,促进该工序(2)中吸附在聚合物多孔质膜上的细胞接附在该聚合物多孔性膜内。由此,细胞能不从该聚合物多孔质膜脱落而稳定培养。另外,本发明的细胞的培养方法使用具备前述的聚合物多孔质膜的细胞培养模块。在本发明的细胞的培养方法中使用的细胞培养模块通过聚合物多孔质膜被收容在外套中而防止膜状的聚合物多孔质膜在外套内形态继续变形。由此,防止向在聚合物多孔质膜内生长的细胞加应激,凋亡等被抑制而稳定并且大量培养细胞变得可能。
在本发明的细胞的培养方法中,该工序(3)只要是培养细胞的培养装置及***等,就能应用市售的。例如,培养容器可为可挠性袋型培养容器,另外,也可用搅拌型培养容器、例如旋转瓶等的培养容器进行培养。此外,作为培养容器,能应用于开放容器,也能应用于闭锁容器。例如,能适宜利用于细胞培养用的培养皿、瓶、塑料袋、试管至大型的箱。例如,含BD Falcon公司制的细胞培养皿或Thermo Scientific公司制的Nunc细胞工厂等。另外,在本发明的细胞的培养方法中,通过使用细胞培养模块,对于先天不能悬浮培养的细胞而也用悬浮培养用装置进行在悬浮培养类似状态下的培养变得可能。作为悬浮培养用的装置,例如,能使用康宁公司制的旋转瓶或旋转培养等。另外,该工序(3)也可用本说明书中记载的细胞培养装置实施。
在本发明的细胞的培养方法中,该工序(3)也能使用以向含该细胞培养模块的培养容器连续添加培养基而回收的方式的连续循环型的装置而执行。
在本发明的细胞的培养方法中,该工序(3)也可为从设置在含该细胞培养模块的培养容器之外的细胞培养基供给手段向细胞培养容器中连续或间歇地供给细胞培养基的***。此时,可作为细胞培养基在细胞培养基供给手段和细胞培养容器之间循环的***。
5.悬浮的细胞的除去方法
本发明的一实施方式涉及悬浮的细胞的除去方法,其包括:
(1)向含悬浮的细胞的第1培养基应用聚合物多孔质膜的工序、
(2)维持在能培养细胞的温度,向上述聚合物多孔质膜吸附上述细胞的工序,
其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙。以下将本发明的细胞的除去方法也称为“本发明的细胞的除去方法”。
在本发明的细胞的除去方法中使用的聚合物多孔质膜可使用前述的聚合物多孔质膜。该聚合物多孔质膜可为前述的细胞培养模块,也可为不收容在外套中的聚合物多孔质膜。
在本发明的细胞的培养方法中,在该工序(1)中使用的第1培养基只要是可培养细胞的培养基,就不特别限定,例如,当培养CHO细胞时,可使用JX Energy制BalanCD(商标)CHO GROWTH A。
在本发明的细胞的除去方法中,该工序(2)的能细胞培养的温度只要是细胞能吸附在细胞培养模块上的温度即可,10℃~45℃、优选为15℃~42℃、更优选为20℃~40℃、再优选为25℃~39℃。另外,在本发明的细胞的培养方法中,使该工序(2)的细胞吸附的时间,例如是5分钟~24小时、优选为10分钟~12小时、更优选为15分钟~500分钟。
在本发明的细胞的除去方法中,该工序(2)可为一边振荡和/或搅拌,一边向该细胞培养模块的该聚合物多孔质膜吸附细胞,也可为静置而向该细胞培养模块的该聚合物多孔质膜吸附细胞。振荡的方法不特别限定,例如,也可在市售的振荡装置上,装载含本发明的细胞培养模块和细胞的培养容器,振荡。振荡可继续或断续地进行,例如,可交替重复振荡和静置,适宜调整即可。搅拌的方法不特别限定,例如,也可通过向市售的旋转瓶内放入本发明的细胞培养模块和细胞,使搅拌器旋转来搅拌。搅拌可继续或断续地进行,例如,可交替重复搅拌和静置,适宜调整即可。
由本发明的细胞的除去方法,以往为了从含细胞的培养基除去细胞,需要进行利用离心分离处理或滤器的处理等的操作。根据本发明的方法,不使用滤器等,能从培养基除去细胞变得可能。
6.杀灭悬浮的细胞的方法
本发明的一实施方式涉及杀灭悬浮的细胞的方法,其包括:
(1)向含悬浮的细胞的第1培养基应用聚合物多孔质膜的工序、
(2)维持在能培养细胞的温度,向上述聚合物多孔质膜吸附上述细胞的工序、及,
(3)将吸附上述细胞的上述聚合物多孔质膜悬浮于培养容器中的第2培养基而使上述聚合物多孔质膜继续形态改变而进行培养的工序,
其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,在上述表面层A及B中的孔与上述大空隙连通,其中,上述第2培养基不含表面活性剂。以下将本发明的杀灭细胞的方法也称为“本发明的细胞的杀灭方法”。
在本发明的细胞的杀灭方法中使用的聚合物多孔质膜与上述同样。在本发明的细胞的杀灭方法中使用的,该聚合物多孔质膜与前述的细胞培养模块及细胞的培养方法不同,不收容在外套中的聚合物多孔质膜。
在本发明的细胞的杀灭方法中,在该工序(1)中使用的第1培养基只要是可培养细胞的培养基,就不特别限定,例如,当培养CHO细胞时,可使用JX Energy制BalanCD(商标)CHO GROWTH A。
在本发明的细胞的杀灭方法中,该工序(2)的能细胞培养的温度只要是细胞能吸附在聚合物多孔质膜上的温度即可,10℃~45℃、优选为15℃~42℃、更优选为20℃~40℃、再优选为25℃~39℃。另外,在本发明的细胞的杀灭方法中,使该工序(2)的细胞吸附的时间,例如是5分钟~24小时、优选为10分钟~12小时、更优选为15分钟~500分钟。
在本发明的细胞的杀灭方法中,通过含(3)将吸附上述细胞的上述聚合物多孔质膜悬浮于培养容器中的第2培养基而使上述聚合物多孔质膜继续形态改变而进行培养的工序,该聚合物多孔质膜内的细胞由凋亡等杀灭。在本发明的细胞的培养方法中,在该工序(3)中使用的第2培养基选择在接附细胞的培养中使用的培养基,例如,可使用D-MEM、E-MEM、IMDM、Ham’s F-12等,但不限于此。第2培养基优选不含抑制细胞向基材接附的成分、例如,表面活性剂的培养基。使用的第2培养基根据细胞的种类适宜选择。在该工序(3)中,通过用第2培养基进行培养,促进该工序(2)中吸附在聚合物多孔质膜上的细胞接附在该聚合物多孔性膜内。
在本发明的细胞的杀灭方法中,该工序(3)可为任意的温度,可为10℃~45℃、优选为15℃~42℃、更优选为20℃~40℃、再优选为25℃~39℃。本发明的细胞的杀灭方法能不使用在以往的杀灭细胞的方法、特别,破坏细胞膜的方法中使用的表面活性剂等而破坏细胞。
【实施例】
以下,基于实施例而更具体性地说明本发明。再者,本发明不限定于这些实施例。本领域技术人员可基于本说明书的记载而容易地向本发明加修饰-变更,它们包括在本发明的技术性范围内。
在以下的实施例中使用的聚酰亚胺多孔质膜通过使从作为四羧酸成分的3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐(s-BPDA)和作为二胺成分的4,4’-二氨基二苯基醚(ODA)得到的聚酰胺酸溶液和含作为着色前体的聚丙烯酰胺的聚酰胺酸溶液组合物成形之后,在250℃以上进行热处理,调制。得到的聚酰亚胺多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在所述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚酰亚胺多孔质膜,存在于表面层A的孔的平均孔径是6μm,存在于表面层B的孔的平均孔径是46μm,膜厚是25μm,空孔率是73%。
(实施例1)
使用袋型模块反应器的细胞培养
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO Growth A)而悬浮培养,继续培养至每1ml的活细胞数成为1.6×106。准备盒型模块(图8),以如下所述的组合,将灭菌地25μm聚酰亚胺多孔质膜在模块内安排,焊接盒的盖部分而结束模块的准备。各实验的构成示于表1。再者,使用的聚酰亚胺多孔质膜的尺寸是1.5×1.5cm。
【表1】各实验的模块构成
向振荡培养向氧透过袋如表1中记载放入1~3个模块,在CO2温育器内进行过夜振荡培养。次日,从各振荡袋排出含细胞的培养基液,对细胞数进行计数。各实验的细胞回收结果示于以下的表2。确认附着细胞数随聚酰亚胺多孔质膜的一面积及蓄积状况而改变。
【表2】各实验的细胞回收结果
实验编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
细胞回收数 | 7.0×10<sup>6</sup> | 5.4×10<sup>6</sup> | 4.0×10<sup>6</sup> | 3.6×10<sup>6</sup> | 5.7×10<sup>6</sup> |
细胞回收率 | 44% | 34% | 25% | 23% | 36% |
注加20ml新的培养基,在CO2温育器内继续振荡培养。2~3天实施一次培养基更换,适宜地用利用Cell Countinig Kit8,同仁化学研究所制溶液试剂(以下,记载为“CCK8”)的比色定量法确认细胞数,用HPLC法确认抗体产生量。培养基维持清澄的状态。从悬浮液除去起第6天和第8天的培养结果示于表3及表4。均,培养基量是20ml。培养基使用加2%的FBS的IMDM。
【表3】培养第6天的培养结果
实验编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
生长细胞密度(个细胞/cm<sup>2</sup>) | 4.0×10<sup>5</sup> | 5.7×10<sup>5</sup> | 4.4×10<sup>5</sup> | 2.5×10<sup>5</sup> | 3.2×10<sup>5</sup> |
总细胞数 | 1.8×10<sup>7</sup> | 2.6×10<sup>7</sup> | 3.9×10<sup>7</sup> | 3.4×10<sup>7</sup> | 2.9×10<sup>7</sup> |
每一天的抗体产生量(mg/L/日) | 3.8 | 4.6 | 12.0 | 8.3 | 7.4 |
【表4】培养第8天的培养结果
实验编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
生长细胞密度(个细胞/cm<sup>2</sup>) | 4.8×10<sup>5</sup> | 6.0×10<sup>5</sup> | 3.9×10<sup>5</sup> | 3.4×10<sup>5</sup> | 2.9×10<sup>5</sup> |
总细胞数 | 2.2×10<sup>7</sup> | 2.7×10<sup>7</sup> | 4.0×10<sup>7</sup> | 3.5×10<sup>7</sup> | 2.4×10<sup>7</sup> |
每一天的抗体产生量(mg/L/日) | 6.1 | 6.5 | 14.2 | 15.5 | 12.2 |
此后,从培养第9天起将培养基量变更为20ml~40ml,再继续实验1~5的各自的培养10天、合计19天。在第19天解体培养袋,在1个袋蓄积各自的模块,加40ml的培养基,在CO2温育器内执行振荡培养。由于在1小时左右而观测到培养基的pH降低(图5)、1小时各1次,注加0.5摩尔氢氧化钠和45%葡萄糖而培养6小时。培养实施后,回收培养液而用利用CCK8的比色定量法确认细胞数,用HPLC法确认抗体产生量。细胞密度是每1平方厘米4.7×105个,总细胞数是1.9×108个,换算为每一天的抗体产生量是55mg/L/天。
(实施例2)
使用利用虹吸式培养装置的聚酰亚胺多孔质膜的细胞培养法
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO GROWTH A)而悬浮培养,继续培养至每1ml的活细胞数成为3.9×106。向1个10cm径培养皿各自注加12ml上述悬浮培养液之后,用尼龙网(30#、网目547μm)形成外套,向同培养皿加灭菌地加一定量(每1模块20cm2)聚酰亚胺多孔质膜而封的模块12个。将模块用细胞悬浮液湿润之后,在CO2温育器内过夜放置。
次日,取出模块,在图9所示的虹吸式细胞培养装置的平台部分设置模块10个,在液蓄积中,贮留350ml的培养基(含FBS2%的IMDM),经由管泵使同培养基以每分60ml的速度循环。在2天后结束培养。观察到以细胞密度5.5×104个细胞/cm2而总细胞数1.2×107个细胞。
(实施例3)
使用利用虹吸式培养装置的聚酰亚胺多孔质膜的细胞培养法
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO GROWTH A)而悬浮培养,继续培养至每1ml的活细胞数成为9.9×106。向振荡培养向氧透过袋放入10个模块,在CO2温育器内进行过夜振荡培养。
次日、从振荡袋取出模块,在与实施例2同样的条件下,进行利用虹吸式培养装置的细胞培养。在液蓄积中,贮留350ml的培养基(Kohjin Bio制KBM270),经由管泵使同培养基以每分60ml的速度循环。在4天后结束培养时,观察到以细胞密度1.0×105个细胞/cm2而总细胞数2.1×107个细胞。
(实施例4)
使用利用筒型气相培养装置的聚酰亚胺多孔质膜的细胞培养法
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO GROWTH A)而进行悬浮培养,继续培养至每1ml的活细胞数成为9.9×106。向振荡培养向氧透过袋放入10个模块,在CO2温育器内进行过夜振荡培养。
次日,取出模块,在图10所示的筒型气相培养装置的平台部分设置模块10个,在液蓄积中,贮留350ml的培养基(Kohjin Bio制KBM270),经由管泵使同培养基以每分20ml的速度循环。在4天后结束培养时,观察到以细胞密度2.5×105个细胞/cm2而总细胞数5.0×107个细胞。表示不使用氧供给装置而可用紧凑并且简便的设备培养大量的产生抗体的细胞的事实。
(实施例5)
使用利用筒型气相培养装置的聚酰亚胺多孔质膜的细胞培养法
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO GROWTH A)而悬浮培养,继续培养至每1ml的活细胞数成为2.4×106。用尼龙网(30#、网目547μm)形成外套(外套),将加一定量(每1模块20cm2)灭菌地聚酰亚胺多孔质膜而封的模块30个灭菌地封入到氧透过型培养袋,注加上述培养液30ml。在CO2温育器内过夜放置之后,次日,取出模块,在图11所示的筒型气相培养装置的平台部分设置模块30个,在液蓄积中,贮留300ml的培养基(Kohjin Bio制KBM270),经由管泵使同培养基以每分20ml的速度循环。
在4天后结束培养时,观察到以细胞密度7.1×104个细胞/cm2而总细胞数5.8×107个细胞。表示不使用氧供给装置而可用紧凑并且简便的设备培养大量的产生抗体的细胞的事实。
(实施例6)
使用利用喷雾及淋浴型培养装置的聚酰亚胺多孔质膜的细胞培养法
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO GROWTH A)而悬浮培养,继续培养至每1ml的活细胞数成为3.9×106。向1个10cm径培养皿各自注加12ml上述悬浮培养液之后,用尼龙网(30#、网目547μm)形成外套,向同培养皿加灭菌地加一定量(每1模块20cm2)聚酰亚胺多孔质膜而封的模块12个。将模块用细胞悬浮液湿润之后,在CO2温育器内过夜放置。
次日,取出模块,在图12所示的喷雾及淋浴型培养装置的内部设置模块12个,在液蓄积中,贮留200ml的培养基(含FBS2%的IMDM),经由管泵使同培养基以每分60ml的速度循环。
在2天后结束培养时,观察到以细胞密度3.4×104个细胞/cm2而总细胞数8.2×106个细胞。
(实施例7)
使用利用喷雾及淋浴型培养装置的聚酰亚胺多孔质膜的细胞培养法
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO GROWTH A)而悬浮培养,继续培养至每1ml的活细胞数成为9.9×106。向振荡培养向氧透过袋放入10个模块,在CO2温育器内进行过夜振荡培养。
次日,从振荡袋取出模块,在与实施例7同样的条件下,进行利用喷雾及淋浴型培养装置的细胞培养。在液蓄积中,贮留200ml的培养基(Kohjin Bio制KBM270),经由管泵使同培养基以每分60ml的速度循环。在4天后结束培养时,观察到以细胞密度8.8×104个细胞/cm2而总细胞数1.8×107个细胞。
(实施例8)
气相露出型旋转培养装置
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO GROWTH A)而悬浮培养,继续培养至每1ml的活细胞数成为1.3×106。在图13中所示的气相露出型旋转培养装置(无垂直滚筒式、螺旋状流路)内部用尼龙网(30#、网目547μm)形成外套(外套),安排加一定量(每1模块20cm2)灭菌地聚酰亚胺多孔质膜而封的模块18个,以能旋转的状态准备。向上部液蓄积注加40ml上述悬浮培养液之后,以每分6次旋转的缓慢的速度用悬浮培养液湿润。将含此旋转部的机器整体在CO2温育器内放置5小时之后,排除上部液蓄积的悬浮培养液,继续模块的旋转地,从贮留500ml的培养基(含FBS2%的IMDM)的下部液蓄积经由管泵使同培养基以每分10ml的速度循环。在培养7天的时间点观察到以细胞密度3.2×105个细胞/cm2而总细胞数1.0×108个细胞。
(实施例9)
气相露出型旋转培养装置
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO GROWTH A)而悬浮培养,继续培养至每1ml的活细胞数成为1.3×106。在图14中所示的气相旋转培养装置(有分体滚筒式、螺旋状流路)内部用尼龙网(30#、网目547μm)形成外套,安排加一定量(每1模块20cm2)灭菌地聚酰亚胺多孔质膜而封的模块18个,以能旋转的状态准备。向上部液蓄积注加40ml上述悬浮培养液之后,以每分6次旋转的缓慢的速度用悬浮培养液湿润。将含此旋转部的机器整体在CO2温育器内过夜放置之后,排除上部液蓄积的悬浮培养液,继续模块的旋转地,从贮留500ml的培养基(含FBS2%的IMDM)的下部液蓄积经由管泵使同培养基以每分10ml的速度循环。培养7天的时间点观察到以细胞密度2.4×105个细胞/cm2而总细胞数8.5×107个细胞。
(实施例10)
由各种各样的模块的CHO-DP12细胞的袋培养
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO Growth A)而悬浮培养,继续培养至每1ml的活细胞数成为1.1×106。准备用尼龙网(30#、网目547μm)形成外套,灭菌地加一定量(每1模块20cm2)聚酰亚胺多孔质膜而封,或固定一部分而使聚酰亚胺多孔质膜露出的各种模块6种(图15,模块照片),以如表1所示的组合,灭菌地向氧透过型培养袋内部安排25μm聚酰亚胺多孔质膜,焊接开口部而结束模块装备型培养袋的准备。各实验的构成示于图15。
向这些培养袋注加6ml上述细胞悬浮液,2小时及5.5小时后,对未吸附而悬浮的细胞数进行测定。发现与模块形状及聚酰亚胺多孔质膜的形状呼应,观测到未吸附细胞数的事实。结果示于表5。
【表5】
实验编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
2小时后未吸附细胞数(个细胞/ml) | 7.8×10<sup>5</sup> | 7.0×10<sup>5</sup> | 2.4×10<sup>5</sup> | 1.4×10<sup>5</sup> | 3.9×10<sup>5</sup> | 2.5×10<sup>5</sup> |
5.5小时后未吸附细胞数(个细胞/ml) | 5.0×10<sup>6</sup> | 2.7×10<sup>5</sup> | 6.0×10<sup>4</sup> | 4.0×10<sup>4</sup> | 2.6×10<sup>5</sup> | 1.6×10<sup>5</sup> |
吸附工序结束后,供给20ml的培养基后,在CO2温育器内进行振荡培养。每日,一边加氢氧化钠溶液及加料培养基,一边每周进行2次左右培养基更换。进行培养基更换时,用利用CCK8的比色定量法进行细胞数,确认细胞的增殖。发现了依赖于模块的形状而细胞的增殖行为大改变的事实。关于在4天、7日及11天时间点的细胞数而综合于表6。
【表6】
实验编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
4天后生长细胞密度(个细胞/cm<sup>2</sup>) | 2.8×10<sup>4</sup> | 4.3×10<sup>4</sup> | 3.1×10<sup>4</sup> | 5.8×10<sup>4</sup> | 8.8×10<sup>4</sup> | 1.0×10<sup>4</sup> |
7天后生长细胞密度(个细胞/cm<sup>2</sup>) | 9.3×10<sup>4</sup> | 1.1×10<sup>5</sup> | 1.2×10<sup>5</sup> | 1.9×10<sup>5</sup> | 7.4×10<sup>3</sup> | 6.2×10<sup>3</sup> |
11天后生长细胞密度(个细胞/cm<sup>2</sup>) | 1.2×10<sup>5</sup> | 1.2×10<sup>5</sup> | 1.2×10<sup>5</sup> | 2.4×10<sup>5</sup> | 未测定 | 未测定 |
(实施例11)
培养基更换型新颖培养法
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO GROWTH A)而悬浮培养,继续培养至每1ml的细胞数成为2.0×106。准备作为0.3cm×2.5cm的细长的形状的聚酰亚胺多孔质膜而进行干热灭菌之后,在20cm2培养皿内设置11~12片,注加上述悬浮培养液4ml而将聚酰亚胺多孔质膜用细胞悬浮液充分地湿润之后,放置于CO2温育器内。2小时后,在将培养皿从温育器取出,吸除细胞悬浮液之后,加培养基(添加2%FBS的IMDM)4ml而还在CO2温育器内继续培养。培养基用2天一次的步幅进行更换。
培养开、从开始起7天后,以使用CCK8而培养的3个培养皿内的聚酰亚胺多孔质膜上的细胞数作为每面积的细胞数算出。次日,3个培养皿之中1个持续直接培养,而在其余2个之中1个中,每个培养液向NIPRO制的氧透过型培养袋移生长细胞的聚酰亚胺多孔质膜,用热封机灭菌地密闭。再者,关于其余的培养皿1个,用夹在大概0.3cm×0.3cm细片上灭菌地细断聚酰亚胺多孔质膜之后,准备30#尼龙网的外袋,将1cm×1cm左右的大小的袋用热封机灭菌地形成,向每个该网外膜,向尖部的NIPRO制的氧透过型培养袋每个培养基移送而用热封机灭菌地密闭。
静置培养与至今同样地继续,而将直接放入聚酰亚胺多孔质膜的培养袋和用尼龙网制成外套而放入到培养袋各自设置在CO2温育器内的摇床上进行1分钟发生20~30次振摇的设定,实施2天振荡培养。用与实施前同样的CCK8法算出进行静置培养、及2种振荡培养之后的细胞密度。结果示于表7。仅直接放入到袋的振荡培养的例,观察到显著的细胞数的减少。
直接从放入聚酰亚胺多孔质膜的袋取出聚酰亚胺多孔质膜,加培养基1ml,再者,加CellMask Orange Plasma Membrane Stain(1μL)及Hoechst33342(PromoKine公司制)(1μL)而在温育器内静置5分钟。其后,除去放入染色试剂的培养基,加新的培养基而结束染色。用荧光显微镜进行活细胞成像。同样地,继续静置培养的聚酰亚胺多孔质膜也在同样的条件下,实施成像测定。置于静置培养而确认到大量的细胞(图16(A))。一方面,在直接放入到振荡袋的聚酰亚胺多孔质膜中,仅极其少量的细胞可用眼睛确认(图16(B))。荧光显微镜照片示于图16。
【表7】聚酰亚胺多孔质膜上生长的细胞密度的变化
(实施例12)
使用含人间充质干细胞的聚酰亚胺多孔质膜的模块的细胞培养法
使Lonza公司制、人间充质干细胞用培养皿进行传代-增殖,由胰蛋白酶处理,将5.0×106个细胞悬浮于培养基20ml。向氧透过性培养袋,用尼龙网(30#、网目547μm)形成外套(外套),安排灭菌地加一定量(每1模块20cm2)聚酰亚胺多孔质膜而封的模块30个,向该处注加上述悬浮液之后,在CO2温育器内进行过夜振荡培养。次日,撤销袋内的液之后,灭菌地移送到向旋转瓶赋予模块保持功能的容器(图4(A)),加80ml的间充质干细胞专用培养基而在CO2温育器内执行搅拌培养(图17)。1周的搅拌培养之后,用使用CCK8的比色定量法求出细胞数时,确认到5.5×107个细胞。表示由旋转培养法能容易地培养大量的人间充质干细胞。
(实施例13)
使用含聚酰亚胺多孔质膜的模块和WAVE型生物反应器的产生物质的法
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO GROWTH A)而悬浮培养,继续培养至每1ml的活细胞数成为2.1×106。
用Clever公司制交点熔着聚丙烯网(25#、网目670μm)形成外套,准备300个灭菌地加一定量(每1模块10cm2)聚酰亚胺多孔质膜及2个交点熔着聚丙烯网制内垫(10#、网目2145μm)而封的模块,通过附属于袋的帽而灭菌地封入GE Healthcare制生物反应器;ReadyToProcess WAVE 25(往后,表述为WAVE25)用袋。将袋设置在WAVE25中,设定空气·CO2浓度-温度等而结束准备。经由管灭菌地向其中注加上述悬浮培养液500ml,用37℃5%CO2浓度开始振动,执行向聚酰亚胺多孔质膜的细胞吸附。图18显示反应器及模块进入袋等。24小时后,将注加的培养基从袋排出,向其中加500ml的Kohjin Bio制CHO培养基KBM270。对从袋内排出的液进行细胞计数时,每1ml的活细胞数是1.1×106。成为吸附了48%的活细胞的计算。
为了对袋内的状况变化进行解析,定期采样培养基,使用Roche公司制Cedex Bio而执行葡萄糖量、乳酸产生量、抗体产生量等的各种成分组成分析。培养基以1天~2天一次地间歇更换,将细胞培养连续执行约40天。另外,在后半的实验中,如图19所示,1天实施数次培养基更换,进行效果等的验证。图19显示抗体产生量及葡萄糖浓度的经时结果。发现显示葡萄糖消费量或抗体产生量缓慢地升高的样式的同时,可连续并且高效产生抗体的事实。通过培养全期间的每一天的产生抗体的效率是64mg/L。
(实施例14)
<有不锈钢纲制外套的模块化聚合物多孔质膜(以下,称为“金属模块”)及不锈钢纲制细胞培养部(以下,称为“金属滚筒”)的制作>
为最大限度地活用聚酰亚胺多孔质膜所具有的耐热性,用简单的整体干热灭菌结束灭菌作业,制作不锈钢钢网制的外套、内垫、及由聚酰亚胺多孔质膜构成的金属模块(参照图20(A))。具体而言,将积层1cm×1cm的聚酰亚胺多孔质膜及与聚酰亚胺多孔质膜同面积的不锈钢钢网(称为“内垫”,未图示)的(以聚酰亚胺多孔质3个、内垫1个、聚酰亚胺多孔质4个、内垫1个、聚酰亚胺多孔质3个的顺序积层)用不锈钢网制的外套封闭而制作金属模块(图20(A))。作业在开放空间下非灭菌地实施。用于运用此金属模块的金属滚筒也同样地用不锈钢纲网制作(图20(B)),在向内部放入20个金属模块的状态下,非灭菌地组装。其后,将含金属模块的金属滚筒用铝箔包,于摄氏190度干热灭菌80分钟,放冷却。
<气相露出型旋转培养装置>
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO GROWTH A)而悬浮培养,继续培养至每1ml的活细胞数成为1.1×106。如图20(C)所示,灭菌地安排含金属模块的金属滚筒,在清洁环境下以能旋转的状态准备(图20(C))。如上所述,向培养槽(相当于图13(A)的培养槽)注加将细胞悬浮培养而得到的培养基34ml和新鲜的培养基(BalanCD(商标)CHO GROWTH A)6ml之后,将金属滚筒用每分1旋转的速度旋转,使聚酰亚胺多孔质膜在培养基中湿润。将此装置整体在CO2温育器内放置21小时之后,排除上部液蓄积的培养基,继续金属滚筒的旋转地,从贮留200ml的培养基(KBM-270)的培养基排出槽(相当于图13(A)的培养基排出槽)经由管泵使同培养基以每分10ml的速度循环。培养4天的时间点观察到以细胞密度3.9×105个细胞/cm2而总细胞数7.8×107个细胞。其后,将上部液蓄积及下部液蓄积全量的培养基更换为新鲜的培养基(KBM-270),在同条件下再继续培养2天。此时点观察到以细胞密度1.3×106个细胞/cm2而总细胞数2.6×108个细胞。
(实施例15)
利用有不锈钢纲制外套的模块化聚合物多孔质膜(以下,称为“金属模块”)的筒型气相培养装置(以下,称为“气筒型生物反应器”)的准备及使用其的细胞培养
为最大限度地活用聚酰亚胺多孔质膜所具有的耐热性,用简单的整体干热灭菌结束灭菌作业,制作不锈钢钢网制的外套、内垫、及由聚酰亚胺多孔质膜构成的金属模块(相当于图20(A))。具体而言,将积层1cm×1cm的聚酰亚胺多孔质膜及与聚酰亚胺多孔质膜同面积的不锈钢钢网(称为“内垫”,未图示)的(以聚酰亚胺多孔质3个、内垫1个、聚酰亚胺多孔质4个、内垫1个、聚酰亚胺多孔质3个的顺序积层)用不锈钢网制的外套封闭而制作金属模块(图20(A))。作业在开放空间下非灭菌地实施。
用于运用此金属模块的玻璃制耐热气筒型反应器在玻璃室内安设金属模块,由液滴下,能将培养基供给于气筒内。具备金属模块的气筒型生物反应器由于仅由耐热原料制作,变得能仅通过简便的干热灭菌执行灭菌。通过将金属模块30个设置在耐热气筒内后,将非灭菌地组装的装置用铝箔包,于摄氏190度干热灭菌80分钟,放冷却来完结灭菌作业。
使用制作的气筒型生物反应器而着手人皮肤成纤维细胞的培养实验。
如上述所示,将气筒型反应器整体灭菌地组装,在CO2温育器内设置装置整体(图21)。将用培养皿培养的人皮肤成纤维细胞用胰蛋白酶处理剥离,对于图22(A)~(C)所示的各反应形式,准备各70ml的细胞悬浮液。此时的细胞密度是每1ml的活细胞数是1.4×105。关于吸附后的细胞增殖行为而用表8进行说明。
【表8】
※1:液中残留细胞密度表示向聚酰亚胺多孔质膜吸附细胞之后的残留在细胞悬浮液中的细胞数(密度)。
※2:细胞吸附率表示在接种中使用的细胞悬浮液中的细胞有多少吸附在聚酰亚胺多孔质膜上。
※3:初期预计成熟度是指将在聚酰亚胺多孔质膜上的细胞的最大生息数设为100%时的实际的细胞的吸附细胞数表示为%。
※4:表示与※3相同的(测定培养第5天而算出)。上部:表示最上部的模块,下部:表示最上部的模块的值。
再者,滴型的液滴如图22(D)所示,通过向设在盖体的培养基供给口***卷绕的不锈钢钢网(久宝金属制作所制、品番E9103,20#)(相当于图22(D)的网束)来实现。网类型的液滴除了滴型的方法之外,通过在网束的正下方设平面状的不锈钢钢网(久宝金属制作所制、品番E9103,20#),盖模块来实现。淋浴型的液滴通过使用池内公司制、品番1/8MVVP6503PP-IN番的管嘴来实现。
其后,通过使用泵而连续供给培养基(使用Kohjin Bio株式会社制_KBM FibroAssist)来开始培养基循环,推进连续培养。一边3天实施一次培养基更换,一边继续培养。关于细胞数的评价,有30个模块之内、取出1~2个,将这些模块上生长的人皮肤成纤维细胞使用CCK8的呈色反应而测定细胞数。如从此实验结果明了,在本实验中确证,培养基液的注加方法成为决定其后的各***中的模块内细胞数的事实。另外,令人感兴趣的是观察到,利用网的液渗透平准化的效果非常地大,细胞稳定地增殖的结果。一方面,认为在滴的添加方式中培养基不扩大到反应器内部整体,通过发生偏流来限定细胞生长区域而导致细胞数的减少。认为淋浴式地注加培养基的方法也贡献于某程度的液平准化效果。
继而,为验证作为主培养方法的生物反应器的效率,推进物质产生能的评价。使用宝生物制人纤连蛋白测定用Elisa kit而测定产生的纤连蛋白量。在图23中显示测定结果。
如也从图11自明,在此产生物质的评价中,也是网培养法压倒性地显示显著,着实渐渐延伸纤连蛋白产生力。可实现1个月的稳定运转。一方面,虽然在淋浴型及滴型中也达成稳定的物质,但无法看出产生力的提升。用非常地简便的装置用气相暴露型培养稳定培养人初代细胞,可证实可以高效率实现有用物质的产生。
(实施例16)
金属模块及玻璃制耐热虹吸反应器
为最大限度地活用聚酰亚胺多孔质膜所具有的耐热性,用简单的整体干热灭菌结束灭菌作业,制作不锈钢钢网制的外套、内垫、及由聚酰亚胺多孔质膜构成的金属模块(图20(A))。具体而言,将积层1cm×1cm的聚酰亚胺多孔质膜及与聚酰亚胺多孔质膜同面积的不锈钢钢网(称为“内垫”,未图示)的(以聚酰亚胺多孔质3个、内垫1个、聚酰亚胺多孔质4个、内垫1个、聚酰亚胺多孔质3个、的顺序积层)用不锈钢网制的外套封闭而制作金属模块(图20(A))。作业在开放空间下非灭菌地实施。
用于运用此金属模块的玻璃制耐热虹吸反应器基于Soxlet提取器设计,由于具有耐热性,仅由玻璃和金属制作(图24(A))。显示放入金属模块(图20(A))的玻璃制耐热虹吸反应器。在此反应器内部非灭菌地积层不锈钢模块30个而组装装置。其后,将反应器部分用铝箔包,于摄氏190度干热灭菌80分钟,放冷却。
接下来,实施利用耐热型虹吸反应器的人皮肤成纤维细胞的干满培养。如图24(A)所示,灭菌地组装反应器整体,在CO2温育器内设置装置整体(图24(B))。将用培养皿培养的人皮肤成纤维细胞用胰蛋白酶处理剥离,准备细胞悬浮液70ml。当细胞计数时,每1ml的活细胞数是1.4×105。向设置金属模块的Soxlet管内部注加悬浮液70ml,静置30分钟纤连蛋白产生力。静置后,灭菌地排出内部液,向虹吸反应器内部再次注加排出的液。将此作业重复3次,其后,采样液部而测定细胞数时,细胞数是8.0×103。可认为94%的细胞通过在此静置条件下的自然接触吸附。接下来,通过使用泵而连续供给培养基(使用Kohjin Bio株式会社制_KBM Fibro Assist)来表达虹吸功能,向金属模块内部稳定并且循环地供给培养基和空气(氧)。一边3天实施一次培养基更换,一边继续培养。将稳定并且大量产生纤连蛋白纤连蛋白产生力用宝生物制人纤连蛋白测定用Elisa-kit进行测定,确认简便并且继续达成高效率的物质产生(图25)。
如从图所示,由于在每单位体积的一天的物质产生量优良的基础上,与通常的培养皿培养不同,非常地容易放大,可用紧凑的装置提升生产性。表示以人初代细胞作为物质产生的基盘,制作连续产生系,无需使用有氧供给等的手段的复杂的装置而制造稀少物质或有用物质的方法。
(实施例17)
利用聚酰亚胺多孔质膜的可挠性的动物细胞的除去方法
将产生抗人IL-8抗体的CHO-DP12细胞(ATCC CRL-12445)驯化-悬浮化的细胞使用培养基(BalanCD(商标)CHO GROWTH A)而悬浮培养,继续培养至每1ml的活细胞数成为6.9×105纤连蛋白产生力。关于接下来使用的培养基材而示于表9(图26(A)及(B))。为了高效率引发形状变化而有效率地引起细胞死亡,与通常的培养中使用的正方形等的聚酰亚胺多孔质膜不同,选择细长的形状的聚酰亚胺多孔质膜。
【表9】
用表9中所示的条件,向灭菌地包埋同面积-异形状的聚酰亚胺多孔质膜的培养袋注加10ml上述的细胞悬浮液,在37℃、5%CO2温育器内静置1天,将细胞吸附在聚酰亚胺多孔质膜上(图26(C))。接下来从各袋抽取细胞吸附后的悬浮液,各注加各20mlCHO细胞培养用培养基(Kohjin Bio公司制KBM270),在同温育器内静置2天。关于细胞增殖行为而示于表10。
【表10】
如表10所示确认到,在静置培养中,根据各自的培养基材特性,细胞顺利进入培养基材,在培养袋内增殖。接下来,在CO2温育器内部设置LMS公司制震摇混合器(SHM-2002),将培养袋设置在同混合器上,开始振荡(~20rpm)。2天后,为了强化部件变形,注加50ml空气而持续振动。再者,从10天后,以50ml增量培养基而使振荡强化(~45rpm)。定期使用CCK8而测量各袋的活细胞数。细胞数的变化示于图27。与静置培养中的细胞增殖不同,引发培养基材形状依赖性地细胞数的减少,随着时间经过而细胞数继续减少,在23天后显示细胞被杀灭的事实。在形状变化被一部分抑制的方法(2)(短册固定型)中也发现通过振荡速度的变化而细胞数进一步减少的事实。确立了振荡条件及培养基材形状依赖性地,非药剂地杀灭动物细胞的方法论。
Claims (21)
1.细胞的培养方法,其包括:
(1)向含悬浮的细胞的第1培养基应用细胞培养模块的工序、
(2)维持在能培养细胞的温度,向上述细胞培养模块吸附上述细胞的工序、及,
(3)将使上述细胞吸附的上述细胞培养模块在培养容器中,用第2培养基培养的工序,
其中,上述细胞培养模块具备:
聚合物多孔质膜,和
有2个以上的培养基流出入口,收容有上述聚合物多孔质膜的外套,
其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,在上述表面层A及B中的孔与上述大空隙连通,
其中,
(i)2个以上的独立的上述聚合物多孔质膜被汇集,
(ii)上述聚合物多孔质膜被折叠,
(iii)上述聚合物多孔质膜被卷成轮状,和/或,
(iv)上述聚合物多孔质膜被连接成绳状,
而收容在上述外套内,
其中,上述第2培养基不含表面活性剂。
2.上述培养基流出入口的径比上述细胞的径大,并且,比上述聚合物多孔质膜流出的径小的,权利要求1所述的方法。
3.权利要求1或2所述的方法,其中上述外套有网状的结构。
4.权利要求1~3之任一项所述的方法,其中上述外套由非可挠性原料构成。
5.权利要求1~4之任一项所述的方法,其中上述工序(2)是一边静置、振荡和/或搅拌,一边向上述聚合物多孔质膜吸附上述细胞的工序。
6.权利要求1~5之任一项所述的方法,其中在上述工序(3)中的培养中,用向上述培养容器内连续或间歇地供给上述第2培养基的***进行。
7.权利要求1~6之任一项所述的方法,其中在上述工序(3)中的培养中,上述聚合物多孔质膜的一部分是不与细胞培养基的液相接触的培养。
8.权利要求1~7之任一项所述的方法,其中在上述工序(3)中的培养中,上述培养容器是可挠性袋型培养容器。
9.权利要求1~7之任一项所述的方法,其中在上述工序(3)中的培养中,上述培养容器是搅拌培养型容器。
10.权利要求1~9之任一项所述的方法,其中上述聚合物多孔质膜有平均孔径0.01~100μm的多个细孔。
11.权利要求1~10之任一项所述的方法,其中上述表面层A的平均孔径是0.01~50μm。
12.权利要求1~11之任一项所述的方法,其中上述表面层B的平均孔径是20~100μm。
13.权利要求1~12之任一项所述的方法,其中上述聚合物多孔质膜的总膜厚是5~500μm。
14.权利要求1~13之任一项所述的方法,其中上述聚合物多孔质膜是聚酰亚胺多孔质膜。
15.权利要求14所述的方法,其中上述聚酰亚胺多孔质膜是含从四羧酸二酐和二胺得到的聚酰亚胺的,聚酰亚胺多孔质膜。
16.权利要求14或15所述的方法,其中上述聚酰亚胺多孔质膜是通过使从四羧酸二酐和二胺得到的聚酰胺酸溶液和含着色前体的聚酰胺酸溶液组合物成形之后,在250℃以上进行热处理而得到的着色的聚酰亚胺多孔质膜。
17.权利要求1~13之任一项所述的方法,其中上述聚合物多孔质膜是聚醚砜(PES)多孔质膜。
18.权利要求1~17之任一项所述的方法,其中上述细胞是接附细胞。
19.权利要求1~18之任一项所述的方法,其中上述细胞选自CHO细胞、Vero细胞、及MDCK细胞、成纤维细胞。
20.悬浮的细胞的除去方法,其包括:
(1)向含悬浮的细胞的培养基应用聚合物多孔质膜的工序、
(2)维持在能培养细胞的温度,向上述聚合物多孔质膜吸附上述细胞的工序,
其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,在上述表面层A及B中的孔与上述大空隙连通。
21.杀灭悬浮的细胞的方法,其包括:
(1)向含悬浮的细胞的第1培养基应用聚合物多孔质膜的工序、
(2)维持在能培养细胞的温度,向上述聚合物多孔质膜吸附上述细胞的工序、及,
(3)将吸附上述细胞的上述聚合物多孔质膜悬浮于培养容器中的第2培养基而使上述聚合物多孔质膜继续形态改变而进行培养的工序,
其中,上述聚合物多孔质膜是有具有多个孔的表面层A及表面层B和夹在上述表面层A及表面层B之间的大空隙层的三层结构的聚合物多孔质膜,其中存在于上述表面层A的孔的平均孔径比存在于上述表面层B的孔的平均孔径小,上述大空隙层有与上述表面层A及B结合的隔壁和被所述隔壁以及上述表面层A及B包围的多个大空隙,在上述表面层A及B中的孔与上述大空隙连通,
其中,上述第2培养基不含表面活性剂。
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