Мельник В.М.

Національний технічний університет України «КПІ»

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ КУЛЬТИВУВАННЯ КЛІТИН

Пропонуємо конструкція відноситься до біотехнології і може бути використана для культивування клітин в рідинних середовищах при виготовленні біологічно-активних речовин і вакцин.

Відомий апарат для культивування (АК) клітин, який містить циліндричний корпус з технологічними патрубками і розміщені в його порожнині перфоровані тарілки (диски) з переточними отворами, дисковий аератор, а також розташовані зовні корпусу циркуляційні труби (А.с. СССР № 1774654, С 12 М 1/04, 1994).

Недолік цього АК полягає у відносно великих габаритах та матеріалоємкості внаслідок наявності розташованих зовні корпусу труб та великої кількості перфорованих тарілок.

Відомий також АК, який містить вертикально розташований циліндричний корпус з технологічними патрубками, розміщені в копусі по його осі вал з радіально приєднаними до нього перемішуючими елементами у вигляді лопаток, вертикально розташовані на внутрішній поверхні корпусу відбиваючі пластини, привод і аератор.

Цей АК є найбільш близьким до пропонуємої конструкції за технічною суттю та досягаємим ефектом.

Відомий АК простіший від попереднього, але наявність в ньому відбиваючих (гальмуючих) пластин для зменшення захоплення робочої рідини (РР) призводить до пошкодження ними клітин та утворення застійних зон, що знижує ефективність культивування і є його основним недоліком.

В основу корисної моделі поставлена задача усунення травмування клітин та ліквідація застійних зон в РР шляхом зміни розташування вала з перемішуючими лопатками, а, отже, і звільнення від відбійних пластин, які є причиною підвищеного травмування клітин.

Поставлена задача вирішується тим, що в АК, який містить циліндричний корпус з технологічними патрубками, розміщений в корпусі вздовж його осі вал з перемішуючими лопатками, привод і аератор, згідно корисної моделі новим є те, що вал з перемішуючими лопатками розташований відносно осі корпусу з ексцентриситетом.

Розташування вала з перемішуючими лопатками з ексцентриситетом відносно осі корпусу забезпечує плавне, замість різкого (ударного) в найближчому аналогу, гальмування РР та перешкоджає утворенню застійних зон, що має місце в найближчому аналогу.

Плавне гальмування РР усуває пошкодження клітин, а ліквідація застійних зон - прискорює їх ріст, що підвищує вихід якісного продукту і призводить до зростання ефективності культивування.

На рис. 1 схематично зображений АК; на рис. 2 – переріз А-А на рис.1.

АК містить циліндричний корпус 1 з патрубками 2 для введення живильної рідини і посівного матеріалу, патрубком 3 з аератором 4, патрубком 5 для видалення культуральної рідини і патрубком 6 для видалення відпрацьованого газу. Вздовж осі корпусу 1 розміщений приєднаний до приводу 7 (мотор-редуктор) вал 8 з перемішуючими лопатками 9 (діаметром D₁). Вал з перемішуючими лопатками 9 розташований з ексцентриситетом “е” відносно осі О корпусу 1 (рис. 2). Лопатки 8 утворюють (при обертанні) з внутрішньою поверхнею корпусу 1 повільнозмінний в коловому напрямку зазор n, що надає йому клиноподібну форму і, аналогічно відбійним пластинам в найближчому аналогу, зменшує небажане захоплення РР.

Працює АК наступним чином.

В корпус 1 попередньо простерилізованого АК через патрубок 2 вводять живильну рідину і посівний матеріал (РР 10), після чого в аератор 4 через патрубок 3 подають газ для аерації культурального середовища і вмикають привод 7, який приводить в обертання вал 8 з перемішуючими лопатками 9. Обертаючися, перемішуючі лопатки 9 здійснюють механічне переміщення РР, та викликають її коловий рух навколо осі О корпусу 1, інтенсивність якого уповільнюється розташуванням осі О₁ вала 8 з ексцентриситетом відносно осі корпусу.

Відсутність на внутрішній поверхні діаметром D корпусу 1 будь-яких виступів, які мають місце в найближчому аналогу і виконані в формі пластин, забезпечує плавне, замість різкого (ступінчастого, ударного) гальмування РР в найближчому аналогу, усуває травмування клітин і призводить до підвищення виходу якісного продукту. Одночасно з цим, на відміну від найближчого аналогу, ліквідуються застійні зони, що прискорює ріст клітин і сприяє підвищенню продуктивності.

Усунення травмування клітин та ріст продуктивності підвищують ефективність культивування, а відсутність в конструкції відбиваючих пластин слугує спрощенню виготовлення та зменшенню матеріалоємності.

По закінченню процесу культивування зупиняють привод 7, а готовий для подальшого використання продукт зливають через патрубок 5.