DE2341180A1

DE2341180A1 - Vorrichtung zur zuechtung von gewebezellen und mikroorganismen auf rotierbaren flaechen

Info

Publication number: DE2341180A1
Application number: DE19732341180
Authority: DE
Inventors: Hans Dr-Ing Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Chemap AG
Priority date: 1972-08-18
Filing date: 1973-08-14
Publication date: 1974-03-28
Also published as: FR2196388A1; CH563456A5; DE2341180B2; DD107484A5; GB1423218A; US3925165A; IT998367B; FR2196388B1

Description

Vorrichtung zur Züchtung von Gewebezellen und Mikro-' Organismen auf rotierbaren Flächen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Züchtung von Gewebezellen und Mikroorganismen auf in einem Behälter rotierbaren flächenhaften Unterlagen oder Trägern.

Es ist bekannt, insbesondere die zur Herstellung von Impfstoffen bestimmten aus einem Gewebe isolierten Zellen auf einem flächenhaften festen Träger in einzelliger Schicht zu züchten, um eine Entartung der Zellen, wie sie bei freiem Wachstum möglich ist, zu verhindern. Wenn eine größere Menge Impfstoffe gewonnen werden muß, sind große Flächen für die Kultur der Gewebezellen erforderlich, welche gleichmäßig mit Nährflüssigkeit und Gasen, vor allem Sauerstoff (Luft), in Berührung gebracht werden müssen.

Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen eine Vielzahl von ebenen Flächen (Tellern) übereinander angeordnet sind oder auch horizontale Röhren, die zur Förderung des Flüssigkeits- und Gas-

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austausches an rotierbaren, vertikalen Scheiben befestigt sind. Als besonders raumsparend und in der Wirkung vorteilhaft sind in· neuerer Zeit Vorrichtungen vorgeschlagen und gebaut worden, bei welchen die Trägerfläche als Spiralfläche ausgebildet ist, die aus Kunststoff, emailliertem Metall oder Glas hergestellt ist. Diese Materialien haben sich als Unterlage für das Zellenwachstum am besten bewährt. Bei den Vorrichtungen mit horizontalen Flächen macht die Gaszufuhr insofern Schwierigkeiten, als das hierbei übliche Sauerstoff- oder Lufteinblasen mit Tauchrohren eine Schaumbildung in der Nährflüssigkeit verursacht, welche die Zellkultur in ihrer Entwicklung stört, die empfindlichen Eiweißstoffe des Substrates denaturiert und eine ungleichmäßige Verteilung des Gases auf die einzelnen Flächenteile bewirkt. Die Ausführung mit rotierbaren Spiralflächen bedeutet gegenüber diesen Ausführungen bereits eine erhebliche Verbesserung, da bei jeder Umdrehung in einem nicht ganz gefüllten Behälter von der horizontal angeordneten Öffnung der Spirale Gas in die Flüssigkeit zwischen den einzelnen Spiralwindungen eingepumpt wird. Es wird also regelmäßig die auf den Spiralflächen wachsende Zellkultur mit Gas oder Nährflüssigkeit in Berührung gebracht. Jedoch hat diese Ausführung, bei welcher die Kulturfläche nur aus einer einzigen Spirale besteht, den Nachteil, daß bei jeder Umdrehung des Spiralkörpers nur einmal Luft aufgenommen werden kann und bei der Zucht von Gewebezellen ist zum regelmäßigen Auswachsen nur eine sehr langsame Rotation zulässig. Wenn z.B. nur 1-2 Umdrehungen pro Stunde stattfinden dürfen, ist der Gasaustausch sehr langsam· und schwach. Besonders bei großen Apparaten mit ausgedehnten Flächen bestehen noch weitere Nachteile darin, daß die z.B. bei Apparaten mit 30 m Kulturfläche etwa 30m lange Spiralbänder erforderlich sind, deren Reinigung nur mit komplizierten Hilfsapparaten vorgenommen werden kann. Selbst bei Anwendung von körnigen Reinigungsmitteln, welche bei schneller Drehung zusammen mit der Reinigungsflüssigkeit zwischen den Spiralflächen durchgetrieben wird, ist bei derartig langen Wegen der Reinigungseffekt mangelhaft.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Vorteile des Gewebezellzuchtapparates mit Spiralfläche aufweist, jedoch einen besseren Gasaustausch ermöglicht. Ebenso soll die Reinigung der Unterlageflächen mit Hilfe von körnigen Zusatzmitteln erleichtert werden und auch die Besichtigung und die von Zeit zu Zeit erforderliche völlige Reinigung besonders leicht möglich sein.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei der eingangs genannten Gewebezellzuchtvorrichtung dadurch gelöst, daß die Unterlagen in Vielzahl an dem rotierbaren Träger in zu dessen Achse parallelen Befestigungsmitteln lösbar angebracht sind.

Bei vorteilhafter Ausgestaltung dieser Vorrichtung ist vorgesehen, daß die auf dem Träger angeordneten Unterlageflächen an den Stirnseiten durch je eine Endscheibe, insbesondere unter Zwischenlage einer Dichtungsscheibe gegen den Behälterraum abgeschlossen sind, oder daß die Unterlageflächen in Form ebener Platten radial in zur Achse des Trägers parallelen Nuten eingeschoben sind, oder daß die Unterlageflächen mit ihrer Innenkante zwischen zur Achse des Trägers parallel angeordnete Vorsprünge eingeschoben sind. Wenn die Unterlagen als gekrümmte· Flächen ausgebildet sind, können diese in zur Längsachse des Trägers parallele Nuten eingeschoben oder zwischen zur Längsachse des Trägers parallel angeordnete Vorsprünge, sein. Bei allen diesen Ausführungen ist es zweckmäßig, wenn die in die am Träger befindlichen Befestigungsmittel eingeschobenen Unterlageflächen durch die stirnseitig angebrachten Endscheiben in ihrer Lage befestigt sind.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Unterlageflächen derart an den Träger befestigt sind, daß zwischen der Innenkante der Unterlageflächen und dem Umfang des Trägers ein Ringspalt verbleibt, durch welchen die Räume zwischen den Unterlageflächen verbunden sind, und in Ends|feeiben Öffnungen angebracht sind, die in diesen Ringrs.um münden! Schließlich hat sich ^Is zweckmäßig erwiesen, wenn

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die Unterlageflächen vorzugsweise nahe der Außenkante, mit an der benachbarten Unterlagefläche anliegenden, ihre Distanz hierdurch festlegenden Ansätzen versehen sind.

Die neue Vorrichtung löst die Erfindungsaufgabe in vollkommener Weise. Es sind außerdem noch weitere Vorteile gegenüber der bekannten Ausführung in einer Spirale erkennbar, insbesondere auch bezüglich der leichten und wirtschaftlichen Fertigung. Da die einzelnen Unterlageflächen dieselbe Krümmung aufweisen, ist bei der Ausführung in Kunststoff oder Metall nur eine Vorrichtung erforderlich. Wenn dagegen eine einzige Spirale in mehreren Teilen hergestellt werden sollte, werden die Krümmungsradien nach außen hin notwendigerweise größer. Die wesentlichsten Vorteile liegen jedoch darin, daß auch bei langsamer Umdrehung jeweils genügend Gas mit einer verhältnismäßig kleinen Fläche des zu züchtenden Gewebes in Berührung kommt, so daß ein vollkommener Gasaustausch möglich ist. Die erreichte leichte Ausbaufähigkeit der einzelnen Unterlageflächen bringt vor allem den Vorteil einer leichten Reinigung und Zerlegung nach einer gewissen Anzahl von Produktionszyklen. Durch Abnahme einer der seitlichen Endscheiben können die Unterlageflächen leicht herausgezogen, gereinigt und wieder eingeschoben werden. Die einfachere Form der Unterlageflächen gestattet auch die Herstellung aus Glas, welches sich seit langem für die Einschichtkulturen bewährt und vielfach jedem anderen Material vorgezogen wird.

Die Erfindung ist mit vorteilhaften"Ausgestaltungen an einem Ausführungsbeispiel an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, in der zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. 1,

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Fig. 3 eine einzelne Unterlagefläche in Draufsicht und Schnitt,

Fig. 4 Einzelheiten eines Trägers und verschiedene Ausführungen der Unterlageflächen,

Fig. 5 eine weitere Ausführung für die Befestigungsmittel.

Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, hat die Gewebezellzuchtvorrichtung einen zylindrischen Behälter, in welchem der als Hohlwelle 4 ausgebildete Träger mit den lösbar eingesetzten flächenhaften Unterlagen (Unterlageflächen) 1 rotierbar ist. Der Behälter ist aus einem Glaszylinder 9 und zwei Flanschdeckeln 11 mittels Zugschrauben 10 zusammengestellt. Der rotierbare Innenteil besteht aus der Hohlwelle 4, an welcher zwei Kränze von Vorsprüngen 17 so angebracht sind, daß zwischen ihnen eine schmale Nut offenbleibt, in welche die Unterlageflächen 1 mit ihrer Innenkante seitlich eingeschoben werden können. Beiderseits dieser eingesetzten Unterlageflächen 1 sind Endscheiben 19 und Dichtungsscheiben 7 auf der Hohlwelle 4 aufgeschoben, auf einer Seite, in der Zeichnung links, an einem Bund der. Hohlwelle 4 anliegend, auf der anderen Seite durch eine auf der Hohlwelle 4 angebrachten gewindegängige Mutter 20 festgeschraubt. Da die eingesetzten Unterlageflächen 1 mit ihrer inneren Kante nicht ganz bis zur Hohlwelle 4 reichen, bleibt dort ein schmaler Ringspalt, welcher die Räume zwischen den Unterlageflächen 1 am äußeren Umfang der Hohlwelle 4 miteinander verbindet. Von diesem Ringspalt führen mehrere Öffnungen 3 in den Endscheiben 19 nach dem Behälterraum. Die Hohlwelle 4 selbst steht durch die Anschlüsse 12 und 12' mit einem Kühl- oder Wärmemittel in Verbindung. Die Welle ist einerseits in einer der beiden Flanschen 11 in einer geschlossenen Büchse gelagert, im anderen Flansch durch eine mit einer steril zu haltenden Dichtung 5 na.cn außen geführt. An den Flanschen 11 des Behälters sind Anschlüsse 6 angebracht, durch welche Gas (Luft) ein- bzw. ausgeleitet wird. Am Anschluß 8 w£rd die Nährflüssigkeit zu- und am Ende der Kulturzeit wieder ausgeleitet. Zwischen den einzelnen, in diesem

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Beispiel mit kreisbogenförmiger Krümmung ausgeführten Unterlageflächen 1 ist ein Zwischenraum 2 vorhanden, welcher durch Distanzstücke 18, die nahe der äußeren Kante der Unterlageflächen 1 angebracht sind und an der benachbarten Fläche aufliegen, genau festgelegt ist. Die ganze aus Hohlwelle 4, Unterlageflächen 1, Endscheiben 19 und zwischengelegte Dichtungen 7 bestehende rotierbare Trommel bildet eine in sich festgefügte Einheit, da durch Umbördelungen am Umfang der Endscheibe 19 die Unterlageflächen 1 auch nach außen hin festgespannt sind.

Während der Anzucht des Zellgewebes wird die Nährflüssigkeit eingefüllt und zwar nur so weit, bis die Nährflüssigkeit die Hohlwelle ganz überdeckt, also nur die obersten Unterlageflächen aus ihr herausragen. Dann wird die Hohlwelle durch den aus Elektromotor 13, Keilriemenscheiben 14 und 15, Keilriemen 16 bestehenden Antrieb sehr langsam in Rotation gebracht, und zwar in Uhrzeigerrichtung, wobei die schaufelartige Krümmung der Unterlageflächen gemäß Fig. 2 vorausgesetzt ist. Bei der Rotation tauchen dann die einzelnen gekrümmten Unterlageflächen nacheinander in die Nährflüssigkeit und schließen dabei jeweils beim Eintauchen eine Luftblase mit ein, welche bei der langsamen Rotation der Reihe nach alle Stellen der Unterlagefläche berührt, bis sie an der tiefsten Stelle angekommen, aus der seitlichen Öffnung 3' in den Behälterraum entweichen kann. Bei der weiteren Drehung ist der Raum zwischen den "Schaufeln" ganz mit Nährflüssigkeit erfüllt, welche erst beim Auftauchen der Schaufelenden wieder durch Luft ersetzt wird, während die Nährflüssigkeit durch den Ringspalt und die Öffnungen 3 wieder in den äusseren Behälterraum zurückläuft.

In Fig. 3 ist eine schaufelartig gestaltete Unterlagefläche 1 einzeln dargestellt, rechts in Draufsicht, links im Schnitt (gleich Seitenansicht). Fig. 4 zeigt die Anordnung der Unterlageflächen in größerem Maßstab. In Fig. 5 ist die Hohlwelle 4 mit zwei verschiedenen Arten der Befestigungsmittel dargestellt, und zwar oben mit den langen Vorsprüngen 17 des oben beschriebenen Beispiels und in-der unteren Hälfte der Zeichnung mit

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stiftartigen Vorsprüngen 21. Die lösbare Befestigung der Unterlageflächen kann auch in anderer Weise erfolgen, insbesondere durch Einstecken von an den Flächen angebrachten Fortsätzen in entsprechende Aussparungen der Hohlwelle.

Schließlich kann auch, wie in Fig. 4 dargestellt, die Form der Unterlageflächen nicht gekrümmt, sondern eben gewählt werden. In diesem Fall muß der Behälter weniger hoch gefüllt werden, damit diese radialen Flächen noch Luft schöpfen können. Hierbei ist es leicht möglich, die Flächen aus ebenem Glas einfach und billig herzustellen. Nach diesem Prinzip ist es möglich, Gewebezellzuchtvorrichtungen mit großen wirksamen Flächen zu bauen.

Ansprüche 1061

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Claims

Ansprüche

(■Π Vorrichtung zur Züchtung von Gewebezellen oder Mikroorganismen auf flächenhaften Unterlagen, die auf einem in einem Behälter rotierbaren Träger angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Unterlageflächen (1 ) in Vielzahl an dem rotierbaren Träger (4) in zu dessen Achse parallelen Befestigungsmitteln (17) lösbar angebracht sind.
2. Vorrichtung rach AnspruchΊ, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Träger (4) angeordneten Unterlageflächen (1) an den Stirnseiten durch je eine Endscheibe (19), insbesondere unter Zwischenlage einer Dichtungsscheibe (7) gegen den Behälterraum abgeschlossen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlageflächen in Form ebener Platten radial in zur Achse des Trägers parallelen Nuten (17) eingeschoben sind.
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Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlageflächen (1) mit ihrer Innenkante zwischen zur Achse des Trägers parallel angeordnete Vorsprünge eingeschoben sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h ne t, daß die Unterlageflächen (1) als gekrümmte Flächen ausgebildet sind, die in zur Längsachse des Trägers parallele Nuten eingeschoben sind.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Unterlageflächen (1) als gekrümmte Flächen ausgebildet sind, die zwischen zur Längsachse des Trägers parallel angeordnete Vorsprünge eingeschoben sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die in die am'Träger befindlichen Befestigungsmittel (17) eingeschobenen Unterlageflächen (1) durch die stirnseitig angebrachten Endscheiben (19) in ihrer Lage befestigt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlageflächen (1) derart an den Träger (4) befestigt sind, daß zwischen der Innenkante der Unterlageflächen und dem Umfang des Trägers ein Ringspalt verbleibt, durch welchen die Räume zwischen den Unterlageflächen verbunden sind, und in Endscheiben (Ί9) Öffnungen (3) angebracht sind, die in diesen Ringraum münden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlageflächen (1) vorzugsweise nahe der Außenkante mit an der benachbarten .Unterlagefläche anliegenden, ihre Distanz hierdurch festlegenden Ansätzen (18) versehen sind. .

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