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    • 专利摘要:
    Vorrichtungund Verfahren zur Zell-Kultivierung in einem Kulturgefäß, mit einem über einenMagnetantrieb in Pendelbewegungen versetzbaren Pendel-Rührer, miteinem Membran-Korb, der einen Träger aufweist,der eine aus mindestens einer mikroporösen Hohlfaser gebildete Begasungsmembranzur Begasung eines in dem Kulturgefäß befindlichen Kulturmediumsträgt, undder innerhalb des Kulturgefäßes an einerVerschlussplatte mit Durchführungenzur Gaszufuhr und Gasabfuhr, die über flexible Schlauchverbindungenmit der Begasungsmembran verbunden sind, pendelnd aufgehängt ist, wobeider Trägerdes Membran-Korbes zusätzlichzu der Begasungsmembran mit einer mikroporösen membranartigen Ummantelungversehen ist, die mit einem lösbarenBodenverschluss und mit einem Deckelelement einen Behälter zurAufnahme von Zell-Trägermaterialienbildet, und wobei das Deckelement eine zentrale Durchführung aufweist,die mittels einer flexiblen Schlauchverbindung mit einer zentralenDurchführungan der Verschlussplatte verbunden ist, über die der mit dem Zell-TrägermaterialbefüllteMembran-Korb direkt mit den zu kultivierenden Zellen beimpfbar ist.
    公开号:DE102004029709A1
    申请号:DE200410029709
    申请日:2004-06-21
    公开日:2006-01-12
    发明作者:Wolfgang Kahlert；Bernd-Ulrich Wilhelm
    申请人:Sartorius AG；
    IPC主号:C12M1-02
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zell-Kultivierung in einemKulturgefäß, mit einem über einenMagnetantrieb in Pendelbewegungen versetzbaren Pendel-Rührer, miteinem Membran-Korb, der einen Trägeraufweist, der eine aus mindestens einer mikroporösen Hohlfaser gebildete Begasungsmembranzur Begasung eines in dem Kulturgefäß befindlichen Kulturmediumsträgt,und der innerhalb des Kulturgefäßes an einerVerschlussplatte mit Durchführungenzur Gaszufuhr und Gasabfuhr, die über flexible Schlauchverbindungenmit der Begasungsmembran verbunden sind, pendelnd aufgehängt ist.
    [0002] DieErfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Zell-Kultivierung in einemKulturgefäß, mit einem über einenMagnetantrieb in Pendelbewegungen versetzbaren Pendel-Rührer, miteinem Membran-Korb, der einen Trägeraufweist, der eine aus mindestens einer mikroporösen Hohlfaser gebildete Begasungsmembranzur Begasung eines in dem Kulturgefäß befindlichen Kulturmediumsträgt,und der innerhalb des Kulturgefäßes an einerVerschlussplatte mit Durchführungenzur Gaszufuhr und Gasabfuhr, die über flexible Schlauchverbindungenmit der Begasungsmembran verbunden sind, pendelnd aufgehängt ist.
    [0003] Ausder DE 92 15 153 U1 isteine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kultivierung von Zellen bekannt.Die Vorrichtung besteht aus einem Kulturgefäß, mit einem Deckel, an demein Pendel-Rührer aufgehängt ist.Der Pendel-Rührerweist einen Membran-Korb mit einem hohlzylinderförmigen Träger auf, auf dem hydrophobeMembranhohlfäden schraubenartigaufgewickelt sind. Der Membran-Korb wird an seinem oberen Ende vonelastischen Schläuchengehalten, die mit Durchführungen indem Deckel, zur Gaszufuhr und Gasabfuhr zur Versorgung der durchdie Membranhohlfädengebildeten Begasungsmembran, verbunden sind. Das Kulturgefäß ist ineinen Inkubator aufgenommen, in dem die Begasungsmembran mittelseiner Membranpumpe mit der Inkubatoratmosphäre speisbar ist. Im unterenBereich des Membranträgersist ein Magnetkern angeordnet, der von einer Magnetanordnung mitDrehantrieb außerhalbdes Kulturgefäßes beaufschlagbarist. Überdie Drehung der Magnetanordnung in Wirkverbindung mit dem Magnetkern,ist der Pendel-Rührerzur Durchmischung des Kulturmediums in kreisende Pendelbewegungenversetzbar, um ein Sedimentieren der Zellen am Gefäßboden,was deren Absterben durch Sauerstoff- und Nährstoffmangel verursachen würde, zuverhindern. Der Pendel-Rührerhat gegenüberherkömmlichenRührwerken,die innerhalb des Kulturgefäßes direktin der Kulturflüssigkeitangeordnet sind den Vorteil, dass er eine für die zu kultivierenden Zellenschonendere Durchmischung gewährleistet. Über dieBegasungsmembran wird eine bedarfsgerechte Sauerstoffversorgungder Zellen bei der Zellteilung sichergestellt, um möglichstgute Wachstumsbedingungen in dem Kulturgefäß zu ermöglichen. Die Begasungsmembranhat zudem den Vorteil, das sie eine blasenfreie und damit gegenüber denscherkraftempfindlichen Zellen scherkraftarme Einspeisung des Sauerstoffs ermöglicht.
    [0004] Ausder EP 0172 478 B1 isteine vergleichbare Vorrichtung bekannt, bei der das Kulturgefäß jedochnicht in einen Inkubator aufgenommen ist, über den die Begasungsmembranmit einer Inkubatoratmosphäreversorgt wird.
    [0005] Für die Kultivierungvon Zellen, insbesondere zur Produktion von Antikörpern austierischen Zellen in kleineren Mengen zu Versuchzwecken oder zur Vorkulturherstellungfür Bioreaktoren,haben sich die bekannten Vorrichtungen mit Pendel-Rührer undBegasungsmembran, die beispielsweise unter der Bezeichnung SuperSpinnerder Sartorius BBI Systems GmbH im Handel sind, bewährt.
    [0006] Nachteiligbei den bekannten Vorrichtungen mit Pendel-Rührer ist, dass sie nicht ohneweiteres zur Kultivierung von Zellen geeignet ist, die für ein effektivesWachstum eine feste Unterlage benötigen.
    [0007] Weiterhinist aus der DE 29 40446 A1 eine Vorrichtung zur Zell-Kultivierung bekannt,bei der in einem Kulturgefäß ein feststehenderzylinderförmiger doppelwandigerHohlkörperaus Stahl, dessen Ober- und Unterseite mit Sieben begrenzt ist,als ein Wärmetauscherzur Temperierung des Kulturmediums ausgebildet ist. Der Hohlkörper istmit einem permeablen Silikonschlauch umwickelt, der mit Druckluft gespeistwird, durch dessen Wändedurch Diffusion das Kulturmedium mit Sauerstoff angereichert wird. DasStahlrohr ist mit kleinen Kunststoffkugeln aufgefüllt, dieals Zell-Träger,sogenannte Carrier, wirken, auf den die Zell-Kulturen wachsen. ZurDurchmischung des Kulturmediums ist in dem Kulturgefäß ein drehbarerPropeller angeordnet, der übereinen äußeren Motorantreibbar ist.
    [0008] Diebekannte Vorrichtung hat den Vorteil einer relativ scherkraftarmenSauerstoffzufuhr durch die Silikon-Schlauchwicklung und ist zur Zell-Kultivierungmit Carriern prinzipiell geeignet, nachteilig bei der bekanntenVorrichtung ist jedoch, dass die Anlagerung der zu kultivierendenZellen an die Carrier relativ uneffektiv ist, da die Zellen in demKulturmedium in dem gesamtem Kulturgefäß gleichmäßig verteilt und damit relativniedrig konzentriert sind. Dadurch werden erst nach und nach dieCarrier mit Zellen besetzt. Weiterhin wirkt sich die nicht sehrzellschonende Durchmischung mit dem Propeller aus. Auch die Begasungist nicht sehr effektiv, da der durch die Schlauchwände desSilikonschlauches diffundierte Sauerstoff zunächst das Stahlrohr umströmen muss, umdann überdie Siebe die Carrier-Füllungzu erreichen. Schließlichist die Handhabung der Vorrichtung relativ umständlich, da zur Befüllung desKulturgefäßes mitdem Kulturmedium und den Zellen, bzw. zum Austausch und zur Entnahme,der komplette Deckel des Kulturgefäßes abgenommen werden muss.
    [0009] Schließlich istaus der US 5 501 971A eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Zell-Kultivierung bekannt,bei dem ein mit einem Zell-Trägermaterial befüllter Korbmit durchlässigenSeitenwändenund Sieben als obere und untere Begrenzung in einem Kulturgefäß angeordnetist. Weiterhin ist ein Rührwerkvorgesehen, dessen Welle durch den Hohlzylinders hindurchführt. ZurEinspeisung der Kulturflüssigkeitführt einerstes Zuführrohran das obere Sieb und ein zweites Zuführrohr durch den Korb hindurch andie Unterseite des Korbes. Durch das Rührwerk wird der Korb mit derin dem Kulturgefäß befindlichen Kulturflüssigkeitum- und durchströmt.
    [0010] Nachteiligbei der bekannten Vorrichtung ist, das keine aktive Begasung desKorbes vorgesehen ist. Dadurch ist keine optimale Sauerstoffversorgung desZell-Materials gewährleistet,wodurch insbesondere das Zellwachstum auf den Carriern eingeschränkt ist.Weiterhin ist durch den internen Rührer die Durchmischung wenigerzellschonend. Weiterhin ist die Konstruktion mit zwei Zuführungsrohrenund der durch den Korb führendenPropellerachse relativ aufwendig. Auch hier ist die Handhabung desKulturgefäßes relativumständlich,da zur Befüllungdes Korbes mit den Carriern, bzw. zu deren Austausch, mindestenseine Abschirmung mit mindestens einer Rohr-Durchführung abgenommenwerden muss.
    [0011] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten Vorrichtungenzur Zell-Kultivierung so weiterzuentwickeln, dass sie bei der zellschonendenund scherkraftarmen Arbeitsweise der Pendel-Rührer mit Begasungsmembran für die Verwendungmit Zell-Trägermaterialiengeeignet sind, und dass sie eine einfache und effektive Handhabungzur Befüllungmit den Zell-Trägermaterialiensowie zur Zuführung/Entnahmeder Kulturmedien und/oder der kultivierten Zellen und/oder der daraus erzeugtenWirkstoffe ermöglichen.
    [0012] DieseAufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1dadurch gelöst,dass der Trägerdes Membran-Korbeszusätzlichzu der Begasungsmembran mit einer mikroporösen membranartigen Ummantelungversehen ist, die mit einem lösbarenBodenverschluss und mit einem Deckelelement einen Behälter zurAufnahme von Zell-Trägermaterialienbildet, und dass das Deckelelement eine zentrale Durchführung aufweist,die mittels einer flexiblen Schlauchverbindung mit einer zentralen Durchführung ander Verschlussplatte verbunden ist, über die der mit dem Zell-Trägermaterial befüllte Membran-Korbdirekt mit den zu kultivierenden Zellen beimpfbar ist.
    [0013] BevorzugteAusführungsformender Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
    [0014] Mitder erfindungsgemäßen Vorrichtungwird ein kompaktes System zur Zell-Kultivierung zur Verfügung gestellt,dass die Vorteile der zellschonenden und scherkraftarmen Durchmischungder Kulturflüssigkeitin einem Kulturgefäß mittelseines Pendel-Rührerssowie die blasenfreie effektive Begasung mittels einer Hohlfaser-Begasungsmembranmit der Möglichkeitzur Verwendung von Zell-Trägermaterialien(Carrier) zur Vermehrung von Zellkulturen, die eine feste Unterlage,bzw. Oberfläche,zum Wachstum benötigen,vereint. Der Membran-Korb des Pendel-Rührers wird in seiner Funktionsweiseerweitert, indem er nicht mehr nur als ein Träger der Begasungsmembran dient,sondern nun auch Zell-Trägermaterialienals ein Behälteraufnehmen kann.
    [0015] DieVorrichtung ist insbesondere zum Einsatz mit sogenannten Micro-Carrierngeeignet. Dies sind millimeterkleine Feststoffkörper mit definierter Geometrie(beispielsweise Kugeln, Scheiben, Würfel) aus Materialien (beispielsweisePolystyrol), die als adherentes Trägermaterial für die Kultivierung vonZellen, beispielsweise von tierischen Zellen, besonders effektivsind. Durch die Micro-Carrier wird den Zellen eine sehr große Oberfläche zumWachstum zur Verfügunggestellt.
    [0016] DieHandhabung und Befüllungder Vorrichtung ist besonders einfach. Alle notwendigen Zuführungensind in der Verschlussplatte angeordnet. Insbesondere ist es möglich, über diezentrale Zuführungdie in dem Membran-Korb befindlichen Micro-Carrier direkt mit denZellen zu beimpfen. Die Kultur- bzw. Nährflüssigkeit durchströmt bei derDurchmischung dann den Korb und gewährleistet, dass sich die zukultivierenden Zellen optimal auf die vorhandenen Micro-Carrier verteilenund mit Nährstoff versorgtwerden. Dadurch, dass bei der Beimpfung die Zellen direkt dem Korbzugeführtwerden, stehen sie unmittelbar in konzentrierter Form zur Aufnahme aufden Micro-Carriern zur Verfügung.Dadurch wird der Kultivierungsprozess beschleunigt und die Carriereffektiver ausgenutzt.
    [0017] DerMembran-Korb ist vorzugsweise als ein hohlzylinderförmiger Behälter ausgebildet.Grundsätzlichsind jedoch auch andere Behälterformen denkbar.
    [0018] Für die Befüllung desMembran-Korbes mit den Micro-Carriern kann die Bodenplatte, bzw.der Bodenverschluss des Korbes gelöst und herausgenommen werden.Dies vereinfacht die Befüllungdes Korbes gegenübereiner Befüllungvon der Korb-Oberseite,bei der umständlichmit den Zuführungenhantiert werden muss. Insbesondere beim Einsatz der Vorrichtungfür Versuchzwecke,kann der Anwender/Kunde leicht und schnell die Korb-Füllung austauschen,um verschiedene Carrier zum Einsatz zu bringen. Selbstverständlich istnatürlichauch eine Verwendung ohne eine Carrier-Füllung möglich.
    [0019] Gemäß einerbevorzugten Ausführungsform derErfindung ist die Ummantelung des Membran-Korbes mit einer Porengröße ausgebildet,die für dasKulturmedium und das Begasungsmedium durchlässig ist, und die für die Zellkulturenund/oder einen durch die Zell-Kultivierung erzeugten Wirkstoff undurchlässig seinkann.
    [0020] Dadurch,dass die Ummantelung fürdas Kulturmedium und das Begasungsmedium durchlässig ist, aber für die vermehrtenZellen, bzw. Wirkstoffe undurchlässigsein kann, kann einerseits die Nährstoff-und Sauerstoffversorgung der Kulturen auf den Micro-Carriern gewährleistetund andererseits eine Konzentrierung und ein Verbleib der bereitskultivierten Zellen / des erzeugten Wirkstoffes in dem Korb ermöglicht werden,so dass das kultivierte Medium in konzentrierter Form über diezentrale Zuführungentnommen werden kann. Ummantelungen mit verschiedenen Porengrößen können vorgesehensein, bzw. vorgehalten werden, um verschiedene Membrankörbe entsprechendden Anforderungen herzustellen.
    [0021] Nacheiner weiteren bevorzugten Ausführungsformder Erfindung weist die Verschlussplatte eine Durchführung auf,an der ein Steigrohr angeordnet ist, das bei auf das Kulturgefäß aufgesetzterVerschlussplatte außerhalbdes Membran-Korbes in das eingefüllteKulturmedium ragt.
    [0022] Über dasSteigrohr kann das Kulturmedium, bzw. das Zell-Material, alternativ zu der zentralen Verbindungmit dem Korb, aus dem Kulturgefäß entnommenwerden, bzw. dem Kulturgefäß zugeführt werden.Dadurch, dass die Durchführungmit dem Steigrohr an der Verschlussplatte angeordnet ist, können dazuauch einfache kostengünstigeLaborflaschen zum Einsatz kommen. Seitenstutzen mit zusätzlichenAnschlüssenin den Kulturflaschen können entfallen.Dadurch werden Kosten gespart und zudem die Handhabung weiter vereinfacht.
    [0023] DieVerschlussplatte kann mit dem Öffnungshalseiner Standard-Laborflasche kompatibel sein. Sie wird dann einfachauf die Öffnungaufgesetzt und beispielsweise mit einer, entsprechend des Verschlussplatten-Durchmessersdurchbohrten Standard-Verschraubkappe, dicht verschlossen. Dadurch werdenweitere Kosten eingespart, insbesondere, wenn in Versuchsreihenmehrere der Vorrichtungen gleichzeitig zum Einsatz kommen sollen.Grundsätzlichist es auch möglich,dass dem Kunden Systeme mit Verschlussplatten verschiedenen Durchmessers zurAuswahl zur Verfügunggestellt werden. Es könnenauch weitere, vom Kunden frei verwendbare Durchführungen, bzw. Anschlüsse an derVerschlussplatte vorgesehen sein. Die wesentlichen Bauteile desMembran-Korbes,d.h. Träger,Deckel, Boden und Ummantelung, könnenkostengünstigund gewichtssparend aus Kunststoff hergestellt sein.
    [0024] DieBegasungsmembran kann als ein Faserbündel aus einer Mehrzahl vonHohlfasern ausgebildet sein, um eine besonders effektive und gleichmäßige Begasungzu ermöglichen.Die Begasungsmembran kann wendelförmig an der Ummantelung desMembran-Korbes entlang geführtund an dieser fixiert sein. Die Hohlfaser lässt sich besonders einfachum die Außenseiteder Ummantelung wickeln. Grundsätzlichist jedoch auch möglich,dass die Hohlfaser auf der Innenseite der Ummantelung direkt auf demTrägeraufgewickelt ist. Die Ummantelung des Membran-Korbes kann aus einemfür dieZellkulturen antihaftendem Material bestehen, damit eine Anlagerungvon Zellen an der Ummantelung und ein Verstopfen des Ummantelung-Gewebessicher verhindert wird.
    [0025] Diebekannten Verfahren zur Zell-Kultivierung in einem Kulturgefäß habendie oben beschrieben Nachteile.
    [0026] WeitereAufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten Verfahrenso zu verbessern, dass sie effektiver arbeiten.
    [0027] DieseAufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 10dadurch gelöst,dass der zusätzlichmit einer mikroporösenmembranartigen Ummantelung ausgebildete Membran-Korb über einen herausnehmbaren Bodenverschlussmit einem Zell-Trägermaterialbefülltwird, und dass der mit dem Zell-TrägermaterialbefüllteMembran-Korb direkt durch eine zentrale Schlauchverbindung zwischen einemDeckelelement des Membran-Korbes und der Verschlussplatte mit denzu kultivierenden Zellen, beimpft wird.
    [0028] Durchdie Befüllungdes Membran-Korbes mit Micro-Carriern über den herausnehmbaren Bodenverschlussund die direkte Beimpfung der Carrier mit dem Zellmaterial über denzentralen Anschluss wird eine schnelle, effektive und kostengünstige Arbeitsweisebei der Zell-Kultivierung mit Hilfe von Micro-Carriern ermöglicht. Die Entnahme der Kulturen, bzw.des angereicherten Kulturmediums nach der Kultivierung, d.h. nachBeendigung des sogenannten batch-Prozesses oder zur zwischenzeitlichenProbenahme, kann entweder direkt über die zentrale Schlauchverbindung,bzw. Zuführungoder ggf. über einaußerhalbdes Korbes in die Kulturflüssigkeithineinragendes Steigrohr erfolgen. Dadurch ist es möglich, dieKultur, bzw. den Wirkstoff, mittels einer entsprechenden Porengröße der Ummantelungnur oder überwiegendinnerhalb des Korbes zu konzentrieren und dann in konzentrierterForm zu entnehmen oder in der herkömmlichen Weise die Kulturflaschezu entleeren.
    [0029] WeitereEinzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichenBeschreibung und den beigefügtenZeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindungbeispielhaft veranschaulicht sind.
    [0030] Inden Zeichnungen zeigen:
    [0031] 1a:Ein Pendel-Rührermit einem erfindungsgemäßen Membran-Korbin einer perspektivischen Draufsicht,
    [0032] 1b:ein Abschnitt des Membran-Korbes mit einem Bodenverschluss in einerperspektivischen Ansicht von unten,
    [0033] 2a:den Membran-Korb in einer Seitenansicht im Schnitt,
    [0034] 2b:den Bodenverschluss des Membran-Korbes in einer Draufsicht und
    [0035] 2c:ein Deckelelement des Membran-Korbes in einer Draufsicht.
    [0036] EineVorrichtung zur Zell-Kultivierung in einem Kulturgefäß bestehtim Wesentlichen aus einem Pendel-Rührer 1 mit einem ummanteltenMembran-Korb 2.
    [0037] In 1a istder Pendel-Rührer 1 miteiner Verschlussplatte 3 dargestellt. Der Membran-Korb 2 ist über flexibleSchlauchverbindungen 4, 5, 6 mit der Verschlussplatte 3 verbunden,wodurch eine pendelnde Aufhängunggebildet wird. Dabei sind die äußeren Schläuche 4,bzw. 5 vorteilhaft wendelförmig über Kreuz angeordnet, mit ausreichendSpielraum, um dem Pendel-Rührer 1 einefreie Pendelbewegung zu ermöglichen.Die Verschlussplatte 3 kann auf den Öffnungshals eines nicht dargestelltenKulturgefäßes, vorteilhafteiner Standard-Laborflasche (beispielsweise mit 500 oder 1000 mlVolumen) aufgesetzt und mit einer nicht dargestellten durchbohrten Verschraubkappedicht mit dem Flaschenhalsgewinde verschraubt werden. Die Schlauchverbindungen 4 und 5 endenverschlussplattenseitig an zwei Durchführungen 7, bzw. 8 derVerschlussplatte 3 und membrankorbseitig an den Oberseitenzweier Durchführungen 13,bzw. 14, die an einer als eine rechteckige Platte ausgebildetenHalterung 16 angeordnet sind. Weiterhin ist die zentraleSchlauchverbindung 6 angeordnet, die verschlussplattenseitigan eine zentrale Durchführung 9 inder Verschlussplatte 3 und membrankorbseitig an eine zentraleDurchführung 15 angeschlossenist. Alle Durchführungensind als Bohrungen ausgebildet, in die jeweils ein Rohr-Stutzen eingesetztist. Die Stutzen sind bei Bedarf mit entsprechenden Verschlusskappenverschließbar.
    [0038] ZumMembran-Korb 2 hin sind die Schlauchverbindungen 4,bzw. 5 überdie Stutzen 13, bzw. 14 mit einer Begasungsmembran 18 verbunden.Die Begasungsmembran 18 ist aus vier Hohlfaser-Membranen, beispielsweiseaus vier „OxyphanPlus"-Fasern, gebildet,deren Faserenden von unten in die Stutzen 13, bzw. 14 eingeführt sind.Die Halterung 16 ist auf dem oberen Ende eines Rohrstücks 17 befestigt.Das untere Ende des Rohstücks 17 istmit einem Deckelelement 19 verbunden. Im Inneren des Rohrstücks 17 verläuft dieDurchführung 15,die übereine Bohrung 31 in dem Deckelelement 19 mit demMembrankorb 2 verbunden ist.
    [0039] DieSchlauchverbindungen 4, bzw. 5 dienen zur Gaszufuhr,bzw. zur Gasabfuhr der Begasungs-Membran 18. Die zentraleVerbindung 6 dient zur Beimpfung/Entnahme von Zellen und/oderKulturmedium direkt in, bzw. aus dem Membran-Korb 2. Inder Verschlussplatte 3 sind weitere Durchführungen,bzw. Stutzen 10, 11, 12 vorgesehen, dieals Anschlüsse,beispielsweise zur Anordnung eines (nicht dargestellten) Steigrohrsoder zur freien Verfügung desAnwenders stehen.
    [0040] DerhohlzylinderförmigeMembran-Korb 2 besteht aus einem Träger 20 (2a),der mit drei, jeweils im Winkel von 120° kreisförmig angeordneten Stegen 21, 22, 23,die auf der Oberseite mit dem Deckelelement 19 (2c)und auf der Unterseite mit einem Bodenverschluss 24 (1b und 2b)verbunden sind, ein Gerüstbildet. Das Gerüst 20 istmit einem, fürdie zu kultivierenden Zellen antihaftendem, mikroporösen Filtergewebe 30,mit einer Porengröße von beispielsweise100μm, ummantelt.Das Filtergewebe 30 liegt an den Rändern des Deckels 19 unddes Bodens 24 an und ist mit diesen Rändern verbunden, vorteilhaftverklebt. Die Hohlfaser-Membran 18 ist mit dem einen Endevon der Gaszufuhr 7, bzw. 13 kommend, außen über dieUmmantelung 30 geradlinig nach unten in Richtung Bodenverschluss 24 geführt undmit Klebepunkten entlang eines der Stege 21, 22, 23 fixiert,und ist dann von unten nach oben wendelförmig um die Ummantelung 30 gewickeltund zur Gasabfuhr 14, bzw. 8 zurückgeführt. Die Bauteiledes Gerüsts 20,der Verschlussplatte 3 und der Halterung 16 sindvorteilhaft aus Polycarbonat hergestellt.
    [0041] DerBodenverschluss 24 besteht aus einem äußeren Ring 25 undeiner inneren Bodenplatte 26. Die Bodenplatte 26 ist über einenGewindestift 27 (M3) mit dem Ring 26 lösbar verbunden.In einem Stutzen 28 der Bodenplatte 26 ist einMagnetkern 29 angeordnet, der die Platte nach innen undaußen durchragt.Innen ist der Magnetkern 29 nach oben von einem Abschussdes Stutzens 28 abgedeckt Der Magnetkern 29 bildetmit einer nicht dargestellten drehbaren äußeren Magnetanordnung einenMagnetantrieb, überden der in dem Kulturgefäß aufgehängte Pendel-Rührer 1 inkreiselnde Pendelbewegungen versetzbar ist, um die Kulturflüssigkeitzu durchmischen.
    [0042] Diegesamte Vorrichtung kann zur Sterilisation in einem Dampf-Autoklavenautoklaviert werden.
    [0043] EinVerfahren zur Zell-Kultivierung in einem Kulturgefäß beruhtim Wesentlichen auf einer direkten Beimpfung eines mit Micro-Carrierngefüllten, ummanteltenMembran-Korbes 2, eines pendelnd in dem Kulturgefäß aufgehängten Pendel-Rührers 1.
    [0044] DasVerfahren wird mit der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungdurchgeführt.
    [0045] Dazuwird zunächstder Bodenverschluss 24 gelöst und herausgenommen, derMembran-Korb 2 mit den gewünschten Micro-Carriern gefüllt undder Membran-Korb 2 wieder verschlossen. Anschließend wirdder Pendel-Rührer 1 indas Kulturgefäß eingehängt, mitder Verschlussplatte 3 verschlossen und dicht verschraubt.Anschließendkann das Kulturgefäß autoklaviertwerden und nach dem Autoklavieren mit Medium aufgefüllt werden. Über diezentrale Schlauchverbindung 6 wird anschließend derMembran-Korb 2 mit der zu kultivierenden Zelllinie, beispielsweisevon Säugetierzellenzur Produktion von Antikörpern,direkt auf die Micro-Carrier beimpft. Die Zellen können sichnun unmittelbar an die Micro-Carrier anlegen und mit ihrer Wachstumsphasebeginnen. Überdie Begasungs-Membran 18 werden die Zellen ausreichendmit Sauerstoff versorgt, der durch die Hohlfaserwände unddas Filtergewebe 30 in das Korbinnere diffundiert. DasFiltergewebe 30 ist ebenso für das Kulturmedium zur Versorgungder Zellen mit Nährstoffendurchlässig.Das Filtergewebe 30 kann so ausgelegt sein, dass die kultiviertenZellen (oder ein produzierter Wirkstoff) in dem Membran-Korb 2 zurückgehaltenwerden, und sich nicht oder nur verringert in der Kulturflüssigkeitaußerhalb desKorbes 2 verteilen.
    [0046] Durchdas antihaftende Material des Filtergewebes 30 wird einAnhaften der Zellen auf der Ummantelung 30 verhindert.
    [0047] DieDurchführungenin der Verschlussplatte 3 werden mit den erforderlichenAnschlüssen(Gaszufuhr/Gasabfuhr) verbunden und der Magnetantrieb in Betriebgesetzt. Zur Temperierung und Begasung (Sauerstoffversorgung) kanndas gesamte System in einem Brutschrank angeordnet sein und derKultivierungsprozess (batch Prozess), wie z.B. bei dem herkömmlichenSuperSpinner-System in der DE92 15 153 U1 beschrieben, durchgeführt werden. Zur zwischenzeitlichenKontrolle, oder zur Entnahme und Leerung nach der Beendigung des „batch"-Prozesses, ist eserfindungsgemäß möglich, dienun in hochkonzentrierter Form innerhalb des Membran-Korbes 2 vorliegendenZellen überdie zentrale Verbindung 6 zu entnehmen.
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] Vorrichtung zur Zell-Kultivierung in einem Kulturgefäß, mit einem über einenMagnetantrieb in Pendelbewegungen versetzbaren Pendel-Rührer, miteinem Membran-Korb, der einen Trägeraufweist, der eine aus mindestens einer mikroporösen Hohlfaser gebildete Begasungsmembranzur Begasung eines in dem Kulturgefäß befindlichen Kulturmediumsträgt, undder innerhalb des Kulturgefäßes an einerVerschlussplatte mit Durchführungenzur Gaszufuhr und Gasabfuhr, die über flexible Schlauchverbindungen mitder Begasungsmembran verbunden sind, pendelnd aufgehängt ist, dadurchgekennzeichnet, dass der Träger(20) des Membran-Korbes (2) zusätzlich zuder Begasungsmembran (18) mit einer mikroporösen membranartigenUmmantelung (30) versehen ist, die mit einem lösbaren Bodenverschluss (24)und mit einem Deckelelement (19) einen Behälter zurAufnahme von Zell-Trägermaterialienbildet, und dass das Deckelelement (19) eine zentrale Durchführung (15)aufweist, die mittels einer flexiblen Schlauchverbindung (6)mit einer zentralen Durchführung(9) an der Verschlussplatte (3) verbunden ist, über dieder mit dem Zell-Trägermaterialbefüllte Membran-Korb(2) direkt mit den zu kultivierenden Zellen beimpfbar ist.
    [2] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Zell-Trägermaterialals Micro-Carrier ausgebildet ist.
    [3] Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Ummantelung (30) des Membran-Korbes (2)mit einer Porengröße ausgebildetist, die fürdas Kulturmedium und das Begasungsmedium durchlässig ist, und die für die Zellkulturen und/odereinen durch die Zell-Kultivierungerzeugten Wirkstoff undurchlässigist.
    [4] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet,dass die Verschlussplatte (3) eine Durchführung (10, 11, 12)aufweist, an der ein Steigrohr angeordnet ist, das bei auf das Kulturgefäß aufgesetzterVerschlussplatte (3) außerhalb des Membran-Korbes(2) in das eingefüllteKulturmedium ragt.
    [5] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet,dass die Begasungsmembran (18) als ein Faserbündel auseiner Mehrzahl von Hohlfasern ausgebildet ist.
    [6] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet,dass die Begasungsmembran (18) wendelförmig um die Außenseiteder Ummantelung (30) des Membran-Korbes (2) gewickelt istund an der Ummantelung (30) fixiert ist.
    [7] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet,dass die Verschlussplatte (3) mit dem daran aufgehängten Pendel-Rührer (1) mitdem Durchmesser des Öffnungshalseseiner Standard-Laborflasche kompatibel ist.
    [8] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet,dass die Bauteile des Membran-Korbes (2) und der Verschlussplatte(3) aus Kunststoff hergestellt sind.
    [9] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet,dass die Ummantelung (30) des Membran-Korbes (2)aus einem fürdie Zellkulturen antihaftendem Material besteht.
    [10] Verfahren zur Zell-Kultivierung in einem Kulturgefäß, mit einem über einenMagnetantrieb in Pendelbewegungen versetzbaren Pendel-Rührer, miteinem Membran-Korb, der einen Trägeraufweist, der eine aus mindestens einer mikroporösen Hohlfaser gebildete Begasungsmembranzur Begasung eines in dem Kulturgefäß befindlichen Kulturmediumsträgt, undder innerhalb des Kulturgefäßes an einerVerschlussplatte mit Durchführungenzur Gaszufuhr und Gasabfuhr, die über flexible Schlauchverbindungen mitder Begasungsmembran verbunden sind, pendelnd aufgehängt ist,dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzlich mit einer mikroporösen membranartigenUmmantelung (30) ausgebildete Membran-Korb (2) über einenherausnehmbaren Bodenverschluss (24) mit einem Zell-Trägermaterialbefülltwird, und dass der mit dem Zell-TrägermaterialbefüllteMembran-Korb (2) direkt durch eine zentrale Schlauchverbindung(6) zwischen einem Deckelelement (19) des Membran-Korbes(2) und der Verschlussplatte (3) mit den zu kultivierendenZellen, beimpft wird.
    [11] Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet,dass die vermehrten, in dem Kulturmedium innerhalb des Membran-Korbes(2) konzentrierten Zellen und/oder mit Hilfe der Zell-Kultivierung erzeugtenWirkstoffe, überdie zentrale Schlauchverbindung (6) aus dem Kulturgefäß extrahiertwerden.
    [12] Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet,dass die vermehrten Zellen und/oder mit Hilfe der Zell-Kultivierung erzeugten Wirkstoffe, über einan der Verschlussplatte (3) angeordnetes Steigrohr, dasaußerhalbdes Membran-Korbes (2) in die Kulturflüssigkeit ragt, extrahiert werden.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004029709B4|2006-05-11|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2006-01-12| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-11-09| 8364| No opposition during term of opposition|
    2007-09-06| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: SARTORIUS BIOTECH GMBH, 37079 GOETTINGEN, DE |
    2008-04-03| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: SARTORIUS STEDIM BIOTECH GMBH, 37079 GOETTINGE, DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410029709|DE102004029709B4|2004-06-21|2004-06-21|Vorrichtung und Verfahren zur Zell-Kultivierung in einem Kulturgefäß|DE200410029709| DE102004029709B4|2004-06-21|2004-06-21|Vorrichtung und Verfahren zur Zell-Kultivierung in einem Kulturgefäß|
    DE200520009425| DE202005009425U1|2004-06-21|2005-06-16|Vorrichtung zur Zell-Kultivierung in einem Kulturgefäß|
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