DE3413707C2 - Verfahren zur Massenzüchtung von Zellen in Lamellen-Kammern - Google Patents
Verfahren zur Massenzüchtung von Zellen in Lamellen-KammernInfo
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Abstract
Die Oberfläche des Bodens eines Behälters zur Massenzüchtung von diploiden Zellen wird vielfach vergrößert durch senkrechte parallele Lamellen, in deren Spalte die Zellsuspension eingeführt wird. Das Ausfließen der Flüssigkeit bei horizontaler Lage der Lamellen zum Absetzen und Anhaften der Zellen wird verhindert durch die kleine Spaltenbreite, die Parallelität der Lamellen und ihre horizontale Position sowie durch Oberflächenspannung der Flüssigkeit. Der Zellansatz wird in zwei Schritten, erst für die eine und dann für die zweite Lamellenwand durchgeführt. Nach Anhaften der Zellen wird der Behälter in die vertikale Position der Lamellen zurückgeschwenkt und die Zellzüchtung bzw. Produktion eines biologischen Stoffes durchgeführt.
Description
In der biologischen Forschung und in der pharmazeutischen Industrie hat die Massenzellzüchtung große
Bedeutung und findet breite Anwendung. Es besteht kein Zweifel, daß sie tro£. aller Fortschritte der Gentechnologie auf vielen Gebieten noch lange die einzige Methode für die Herstellung von interessanten biologischen
Stoffen bleiben wird. Deshalb ist es verständlich, daß man sich überall bemüht die bekannten Techniken der
Massenzellzüchtung zu verbessern bzw. neue zu finden.
tausend Lite, η als sog. Suspensionskulturen gezüchtet werden können, war es schon immer schwierig, die
normalen diploiden Zeilen in großem Umfang zu züchten. Sie sind verankerungsbedürftig, d. h. sie müssen an
einem festen Substrat haften, um wachsen zu können und hören auf, sich zu vermehren, wenn sie einen
konfluierenden Zellrasen gebildet haben.
Außerdem hat es sich gezeigt daß die Produktionsfähigkeit der diploiden Zellen abhängig ist von den
Bedingungen, die für ihre Morphologie und Physiologie die unterschiedlichen Zellkultursysieme bieten. Deutlich
zeigt es sich am Beispiel von Interferon. Die höchsten Titer erreicht man in belüfteten statischen Kulturen an
planen Oberflächen (Petri- und Roux-Schalen, Wannenstapelsystem). Bisher enttäuschten alle eingetauchten
statischen und bewegten bzw. perfundierten Platten- und Röhren-Systeme sowie auch die Pseudosuspensionskulturen an gewölbten Mikroträgern.
Mit dem Wannenstapelsystem stehen für die Züchtung von anspruchsvollen verankerungsbedürftigen Zellen
und für die Produktion von schwierigen Stoffen wk; Beta-Interferon Behälter zur Verfügung, die aus bis zu 40
horizontal übereinander gestellten Flächen von 20 χ 30 cm bestehen. Sie bilden Kammern, welche durch entsprechende Verbindungen und Kanäle nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren bei ständigem Luft
druckausgleich gefüllt/geleert werden können. Die Bebrütung geschieht in stationärer horizontaler Position, die
für den Stoffwechsel und die Entwicklung der Zellmorphologie die optimalen Bedingungen sichert.
Die eingetauchten Platten- und Röhren-Systeme leiden besonders arn Mangel von Sauerstoff und Nährstoffen, was durch Umpumpen und Aeration vom komplementären Nährmeoium behoben werden soll, bisher
so jedoch ohne besonderen Erfolg blieb. Virus kann man ia solchen Systemen produzieren, nicht aber z. B. Interferon.
Nachteile des Wannenstapelsystems: verhältnismäßig großer Nährmediumverbrauch, ziemlich schwerfällige
und zeitraubende Füllung/Entleerung, großes Gewicht und großer Raumbedarf der 40-Wannen-Türme (15 kg)
und der Baukastensystem (Batterie) von 4 Türmen (mit Korb über 70 kg). Weiter entstehen erhebliche Herslcllungskosten, die bei industrieller Produktion zu Buche schlagen.
Der Erfindung liegt die Aufgbe zugrunde, das Massenzüchten von normalen diploiden Zellen durchzuführen,
ohne dabei das erforderliche Sauerstoffangebot aus der Luft zu gefährden oder einen Mangel an Nährstoffen
befürchten zu müssen, d. h. ohne ständiges Umpumpen vom komplementärem und aeriertem Medium auszukommen.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst. Der Anspruch 2 nennt eine Ausgestaltung dieses Verfahrens.
Den Anspruch 3 definiert die Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach Anspruch 1 oder 2.
Durch die Kombination — eingetauchtes Plattensystem und Belüftung — werden die Vorteile der eingetauchten Plattensysteme (größte Oberfläche im kleinsten Raum) und des Wannenstapels (Belüftung) belassen und die
Nachteile ausgeschaltet.
1. Umgerechnet auf die für die Zellen zur Verfugung stehende Oberfläche sind die Lamellen-Systeme 5 bis
lOmal kleiner als die Wannenstapelsysieme. Trotz Luftraum über den Lamellen nehmen sie weniger Raum
ein als Systeme mit eingetauchten Platten, weil diese in ihrer Bauart viel komplizierter sind.
2. Die Luftschicht über den Lamellen sichert das erforderliche Sauerstoffangebot und ermöglicht auf einfache
Art die Kontrolle des pH durch CO2-Zufuhr.
3. Falls für das Wachstum der Zellen das Nährmedium in den Spalten genügt, verzeichnet man einen um 40 bis
80% verminderten Nährmediumverbrauch. Bei 2 mm breiter Spalte entfällt auf jeden Zellrasen eine 1 mir.
hohe Schicht des Mediums, was für manche Zellarten vollkommen ausreicht. Man kann aber auf einfache
Art die Menge des Nährmediums durch Oberschwemmen der Lamellen vergrößern, frisches Medium
hinzufügen oder auch den kompletten Nährmediumwechsel vornehme».
4. Je nach Größe des Lamellen-Systems kann man die Füllung/Entleerung von Hand durchführen oder im
geschlossenen System mit Hilfe einer Schlauchpumpe und eines Roboters für Halterung und Lagewechsel
der Behälter weitgehend mechanisieren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben:
Die Lamellen-Kammer ist ein rechteckiger länglicher flacher Behälter (ähnlich einer Plastik-Roux-Schale), auf
dessen Boden eine Vielzahl von gleich hohen, zur langen Wand parallelen Lamellen senkrecht aufgestellt sind.
Bei kleineren Lamellen-Kammern für Laborgebrauch befindet sich in einer der kurzen Wände ein breiter Hals
mit Schraubverschluß zur Versorgung von Hand. Bei großen Lamellen-Kammern für industrielle Massenzellzüchtung
mit erheblichem Mediumverbrauch befinden sich in den beiden kurzen Wänden Öffnungen mit
Stutzen für Schlauchanschlüsse zur Versorgung mit Flüssigkeiten in geschlossenem System mittels Schlauchpumpe
bzw. zum Luftdruckausgleich über Filter.
Die Gesamtnutzfläche der Lamellen-Kammer kann verschiedene Größen aufweisen, die sich einerseits nach
den technischen Möglichkeiten der Herstellung richten, andererseits den Ansprüchen der zu züchtenden Zellen
Rechnung tragen müssen. Die Nutzfläche ergibt sich aus den Massen des Behälters und der Höhe und Anzahl
der Lamellen. Die Anzahl der Lamellen ist durch ihre Dicke und durch die Breite der Spalte bedingt
Erfindungsgemäß haben sich Lamellen-Kammern mit 0,5 bis 1,0 mm dicken und 10 bis 100 mm hohen Lamellen,
mit 0,5 bis 2ß mm breiten Spalten bewährt, wobei der obere lamellenfreie Teil des Behälters annähernd so
hoch war wie die Lamellen.
Die Lamellen-Kammern können aus allen für die Zellzüchtung geeigneten Materialien wie Glas, Kunststoff
usw. bestehen. Vorzugsweise bestehen sie aus Polystyrol, dessen Oberfläche zellfreundlich behandelt ist
Beispiele der Berechnung der Gesamtnutzfläche
Kleine-Lamellen-Kammer für | 148x240 | 100 | Große Lamellen-Kammer für | 298x480 | 100 | |
Laborgebrauch | 355 | 50 | industrielle Massenzellzüchtung | 1420 | 100 | |
Bodenausmaße — mm | 1.0 | 100 | 1,0 | 200 | ||
Bodenfläche — cm2 | 2,0 | 240 | 2,0 | 480 | ||
Lamellen-Dicke — mm | 50 | 24 000 | 50 | 96 000 | ||
Spalten-Breite — mm | 50 | 49 | 100 | 99 | ||
Lamellen-Höhe — mm | 25 | 100 | 48 | 25 | 200 | 96 |
Anzahl d. Lamellen | 50 | 120 | 2 352 | 100 | 240 | 9 904 |
Anzahl ä. Lamellenwände | 100 | 12000 | 200 | 200 | 48 000 | 200 |
Fläche d. Lamellenwand — cm2 | 60 | 49 | 7,2 | 120 | 99 | 28.4 |
Gesamtnutzfläche — cm2 | &000 | 24 | 24 000 | 48 | ||
Anzahl d. Spalten | 49 | 1 176 | Hierzu 1 Blatt Zeichnungen | 99 | 4 952 | |
Vol. einer Spalte — ml | 12 | 100 | 24 | 100 | ||
Gesamt-Vol. d. Spalten — ml | 588 | 3,6 | 2 476 | 14.2 | ||
Höhe d. Seitenwand — mm | 50 | 50 | ||||
Gesamt-Volumen | 1,8 | 7,1 | ||||
d. Lamellen-Kammer — L | ||||||
30
40
Claims (3)
1. Verfahren zur Massenzüchtung von normalen diploiden Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß
man
■aj die Zellsuspension in die Lamellenspalte eines Behälters, an dessen Boden eine Vielzahl von gleich
hohen parallelen Lamellen senkrecht aufgestellt ist, wobei die Lamellen 0,5 bis 1,0 mm dick und 10 bis
100 mm hoch und die Spalte zwischen den Lamellen 0,5 bis 2,0 mm breit sind und der obere lamellenfreie
Teil des Behälters annähernd so hoch ist wie die Lamellen, füllt
ίο b) danach den Behälter um 90' schwenkt und so auf eine Seitenwand stellt, daß die Lamellen eine
horizontale Position einnehmen oder 2 bis 4° nach hinten gesenkt sind, die Zellen absetzen und an der
Lamellenwand anhaften läßt,
c) nach Anhaften der Zellen den Behälter in die vertikale Position der Lamellen zurückschwenkt und die
Zellzüchtung durchführt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Zellansatz erst für die eine und dann für
die zweite Lamellenwand durchgeführt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß am
Boden eines Behälters eine Vielzahl von gleich hohen parallelen Lamellen senkrecht aufgestellt ist daß die
Lamellen 0,5 bis 1,0 mm dick und 10 bis 100 mm hoch und die Spalte zwischen den Lamellen 0,5 bis 2,0 mm
breit si^tjund daß der obere lamellenfreie Teil des Behälters annähernd so hoch ist wie die Lamellen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843413707 DE3413707C2 (de) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | Verfahren zur Massenzüchtung von Zellen in Lamellen-Kammern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843413707 DE3413707C2 (de) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | Verfahren zur Massenzüchtung von Zellen in Lamellen-Kammern |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3413707A1 DE3413707A1 (de) | 1985-10-17 |
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---|---|---|---|
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-
1984
- 1984-04-12 DE DE19843413707 patent/DE3413707C2/de not_active Expired
Also Published As
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DE3413707A1 (de) | 1985-10-17 |
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