CS248861B3 - Microcarriers suitable for growing animal cells and methods of producing them - Google Patents

Microcarriers suitable for growing animal cells and methods of producing them Download PDF

Info

Publication number
CS248861B3
CS248861B3 CS496985A CS496985A CS248861B3 CS 248861 B3 CS248861 B3 CS 248861B3 CS 496985 A CS496985 A CS 496985A CS 496985 A CS496985 A CS 496985A CS 248861 B3 CS248861 B3 CS 248861B3
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
gelatin
microcarriers
microspheres
groups
solution
Prior art date
Application number
CS496985A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Miroslav Stol
Miroslav Tolar
Milan Adam
Jarmil Viska
Pavel Veber
Original Assignee
Miroslav Stol
Miroslav Tolar
Milan Adam
Jarmil Viska
Pavel Veber
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CS46485A external-priority patent/CS247431B1/en
Application filed by Miroslav Stol, Miroslav Tolar, Milan Adam, Jarmil Viska, Pavel Veber filed Critical Miroslav Stol
Priority to CS496985A priority Critical patent/CS248861B3/en
Publication of CS248861B3 publication Critical patent/CS248861B3/en

Links

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Řešení se týká mikronosičů z derivátů želatiny jež jsou vhodné k pěstování živočišných buněk a způsobu jejich výroby. Podstata biologické aktivity mikronosičů podle řešení spočívá v přítomnosti aldiminových vazebních seskupení v polymerní želatinové matrici. Tvorby aldiminového vazebného seskupení se zde zúčastňují jednak primární aminoskupiny v bočních řetězcích želatiny a jednak aminoskupiny další fyziologicky nezávadné nízkomolekulární látky, přičemž tyto primární aminoskupiny jsou kovalentně vázány s funkčními skupinami vybraných alifatických či aromatických dialdehydů. Část použitého dialdehydu způsobuje navíc i trojrozměrné zesífování polymerních řetězců želatiny, čímž se dosáhne nerozpustnosti a netavitelnosti mikronosičů za vyšších teplot. Toto pak umožňuje snadnou a bezpečnou sterilizaci mikronosičů obvyklým způsobem v autoklávu, tj. 15 minut při 120 C. Mikronošiče podle řešení mají podobu mikrokuliček o průměrné velikosti 100 až 300 /im, přičemž jejich kultivační povrch je dobře definován a je velmi vhodný k laboratornímu či velkokapacitnímu pěstování i těch nejnáročnějších typů buněk, například diploidních a primárních či embryonálních živočišných buněk. Podstatou způsobu výroby mikronosičů podle řešení je modifikace známého postupu dispergace vodného roztoku želatiny ve směsi vhodných organických rozpouštědel. Modifikace postupu spočívá ve využití isotermních podmínek při uvedené dispergaci a v použití dobře definovaných látek k likvidaci volných reaktivních aldehydických skupin na povrchu mikrokuliček.The solution concerns microcarriers from gelatin derivatives which are suitable for growing animal cells and a method of their production. The essence of the biological activity of the microcarriers according to the solution lies in the presence of aldimine binding groups in the polymeric gelatin matrix. The formation of the aldimine binding group is involved here both by the primary amino groups in the side chains of gelatin and by the amino groups of another physiologically harmless low-molecular substance, while these primary amino groups are covalently bound to the functional groups of selected aliphatic or aromatic dialdehydes. In addition, part of the dialdehyde used also causes three-dimensional crosslinking of the gelatin polymer chains, thereby achieving insolubility and infusibility of the microcarriers at higher temperatures. This then enables easy and safe sterilization of the microcarriers in the usual way in an autoclave, i.e. 15 minutes at 120 C. The microcarriers according to the solution have the form of microspheres with an average size of 100 to 300 µm, while their cultivation surface is well defined and is very suitable for laboratory or large-scale cultivation of even the most demanding types of cells, for example diploid and primary or embryonic animal cells. The essence of the method of manufacturing microcarriers according to the solution is a modification of the known process of dispersing an aqueous solution of gelatin in a mixture of suitable organic solvents. The modification of the process consists in the use of isothermal conditions during the said dispersion and in the use of well-defined substances to destroy free reactive aldehyde groups on the surface of the microspheres.

Description

Vynález se týká mikronosičů z biologicky aktivních derivátů želetiny, připravených v podobě mikrokuliček o průměrné velikosti 100 až 300 /im, které jsou vhodné jako kultivační podložka k pěstování živočišných buněk.The invention relates to microcarriers made of biologically active iron derivatives, prepared in the form of microspheres with an average size of 100 to 300 µm, which are suitable as a culture medium for growing animal cells.

V průmyslové výrobě některých biologicky aktivních látok je obvykle třeba napěstovat velké množství buněčného substrátu. Tak je tomu ve výrobě lidských i zvířecích vakcín, interferonů, hormonů, enzymů, nukleových kyselin a dalších biologicky významných látek.In the industrial production of some biologically active substances, it is usually necessary to grow large amounts of cell substrate. This is the case in the production of human and animal vaccines, interferons, hormones, enzymes, nucleic acids and other biologically important substances.

K tomuto účelu byly vypracovány různé techniky pěstování buněk.Various cell culture techniques have been developed for this purpose.

Kultivace buněk v suspenzi je dosud nejefektivnější technikou velkokapacitního pěstování buněk in vitro. Tímto způsobem se však dají pěstovat jen ty buněčné kultury, které pro své dělení nevyžadují přichycení k pevné kultivační podložce. Jsou to většinou buněčné kultury se změněnou sadou chromosomů, např. stabilní buněčné linie myších fibroblastů, tzv. buňky L, dále linie buněk z ledviny syrského křečka, tzv. buňky BHK, a lidské buňky z karcinomu děložního krčku, tzv. buňky HeLa, a další.Cell culture in suspension is currently the most effective technique for large-scale in vitro cell cultivation. However, only those cell cultures that do not require attachment to a solid culture substrate for their division can be grown in this way. These are mostly cell cultures with an altered set of chromosomes, e.g. stable mouse fibroblast cell lines, so-called L cells, Syrian hamster kidney cell lines, so-called BHK cells, and human cervical carcinoma cells, so-called HeLa cells, and others.

Mnohé buňky však k svému dělení potřebují vhodný kultivační povrch, na který se přichytí a vytváří zde buněčnou monovrstvu, tzv. monolayer. Většinou se jedná o primární buňky získané z orgánů, tkání či embryí různých živočichů, např. primární buňky z kuřecích či myších embryí. Dále jsou to diploidní buňky, které mají dvojnásobný počet chromosomů, např. diploidní buňky získané z plic lidského embrya, tzv. buňigy LEP. Tyto buněčné kultury se velkokapacitně obvykle pěstují stacionární technikou ve velkých skleněných kultivačních nádobách, např. v Roux lahvích obsahu 1 200 či 2 000 ml.However, many cells need a suitable culture surface to divide, on which they attach and form a cell monolayer. These are mostly primary cells obtained from organs, tissues or embryos of various animals, e.g. primary cells from chicken or mouse embryos. There are also diploid cells that have twice the number of chromosomes, e.g. diploid cells obtained from the lungs of a human embryo, so-called LEP cells. These cell cultures are usually grown in large-scale using stationary techniques in large glass culture vessels, e.g. in Roux flasks with a capacity of 1,200 or 2,000 ml.

Některé buněčné kultury je možno též pěstovat rollerovou technikou, tj, ve válcovitých nádobách, na kterých se buněčná monovrstva vytváří po celé cylindrické ploše horizontálně se otáčející kultivační nádoby.Some cell cultures can also be grown using the roller technique, i.e., in cylindrical containers in which a cell monolayer is formed over the entire cylindrical surface of the horizontally rotating culture container.

Technika kultivace buněk ve skleněných lahvích vyhovuje v laboratoři, ale ne v průmyslové výrobě. Nevýhodou je zde náročnost na prostor a spotřebu elektrické energie v termostatech, pracnost v péči o velký počet kultivačních lahví s buňkami, kde je navíc i zvýšené nebezpečí jejich kontaminace, a v neposlední řadě též velká pracnost při mytí kultivačního skla pro jeho opětné použití. Zvětšováním objemu a počtu kultivačních lahví nelze tedy řešit potřebu zvýšené produkce živočišných buněk.The technique of culturing cells in glass bottles is suitable in the laboratory, but not in industrial production. The disadvantages are the space requirements and the consumption of electricity in thermostats, the laboriousness in caring for a large number of culture bottles with cells, where there is also an increased risk of their contamination, and last but not least, the great laboriousness in washing the culture glass for its reuse. Therefore, increasing the volume and number of culture bottles cannot solve the need for increased production of animal cells.

Velmi progresivním způsobem, který výrobu radikálně zhospodárňuje, je kultivace buněk na mikronosičích. Principem tohoto pěstování je růst a vytváření buněčné monovrstvy na mikrokuličkách, které jsou suspendovány do kultivačního média a v něm se pak za míchání volně vznáší. Průměr mikrokuliček se pohybuje v rozmezí od 70 do 300 ;u, optimálně kolem 200 Λΐ.A very progressive method that radically reduces production costs is the cultivation of cells on microcarriers. The principle of this cultivation is the growth and formation of a cell monolayer on microspheres, which are suspended in the culture medium and then float freely in it with stirring. The diameter of the microspheres ranges from 70 to 300 μm, optimally around 200 μm.

Výhodou tohoto způsobu pěstování buněk je velká kultivační plocha úhrnného povrchu mikrokuliček, na kterých se buňky množí. To dovoluje získat velké množství buněk v poměrně malém objemu kultivačního média. Při stejné spotřebě kultivačního média se tak povrch použitelný pro zakotvení buněk zvětší přibližně šestkrát.The advantage of this method of cell cultivation is the large cultivation area of the total surface of the microspheres on which the cells multiply. This allows obtaining a large number of cells in a relatively small volume of culture medium. With the same consumption of culture medium, the surface area available for cell anchoring increases approximately sixfold.

Tak například 1 gram mikronosičů připravených na základě dietylaminového derivátu dextránového gelu, které jsou již běžně vyráběny a jsou dostupné na světových trzích, jsou-li suspendovány v 1 litru kultivačního média, mají stejnou plochu jako 327 ks Petriho mlsek o průměru 10 cín, nebo jako 21 ks rollerových kultivačních nádob obsahu 1 litru.For example, 1 gram of microcarriers prepared based on the diethylamine derivative of dextran gel, which are already commonly produced and available on world markets, when suspended in 1 liter of culture medium, has the same surface area as 327 Petri dishes with a diameter of 10 tin, or as 21 roller culture vessels with a capacity of 1 liter.

Příprava jedné výrobní šarže virové vakcínv, při starém způsobu stacionární kultivace v lahvích, vyžaduje použití 500 ks Roux lahví obsahu 1,2 litru. Každá z nich obsahuje 0,12 litru kultivačního média, tedy celkem 60 litrů. Při novém způsobu kultivace na mikronosičích lze dosáhnout téhož růstu buněk s použitím 250 ml usazené suspenze mikrokuliček o průměru kolem 200 /im, které jsou pak rozptýleny ve 20 litrech kultivačního média.The preparation of one production batch of viral vaccine, using the old method of stationary cultivation in bottles, requires the use of 500 Roux bottles of 1.2 liters. Each of them contains 0.12 liters of culture medium, i.e. a total of 60 liters. With the new method of cultivation on microcarriers, the same cell growth can be achieved using 250 ml of a settled suspension of microspheres with a diameter of about 200 μm, which are then dispersed in 20 liters of culture medium.

*'*'

Postačí zde jeden či dva kultivační tanky, o příslušném obsahu 20 či 10 litrů, které může snadno obsloužit jeden pracovník.One or two cultivation tanks, with a capacity of 20 or 10 liters, which can be easily operated by one worker, are sufficient.

Buněčné kultury se pěstují na mikronosičích v kultivačních médiích, sestávajících z anorganických solí, aminokyselin, vitaminů a koenzymů, jako např. v bazálním či minimálním Eaglově médiu a dalších. Médium se obvykle doplňuje živočišnými séry, např. inaktivovaným telecím sérem, fetálním bovinním sérem, nebo kuřecím sérem, v koncentraci 1 až 20 i obj. V některých případech se médium doplňuje bílkovinným hydrolyzátem, jako např. laktátalbuminovým hydrolyzátem, sojovým peptonem, kvasničným hydrolyzátem a jinými živinami.Cell cultures are grown on microcarriers in culture media consisting of inorganic salts, amino acids, vitamins and coenzymes, such as in basal or minimal Eagle medium and others. The medium is usually supplemented with animal sera, such as inactivated calf serum, fetal bovine serum, or chicken serum, at a concentration of 1 to 20 i vol. In some cases, the medium is supplemented with protein hydrolysate, such as lactate albumin hydrolysate, soy peptone, yeast hydrolysate and other nutrients.

Kultivační média mají optimální pH v rozmezí 7,0 až 7,6 a osmolalitu 260 až 350 mOsm. Teplota při kultivaci živočišných buněk se pohybuje v rozmezí 35 až 40 °C, podle druhu buněčné kultury, v některých případech se používá atmosféra obsahující 95 4 vzduchu a 5 % oxidu uhličitého.Culture media have an optimal pH of 7.0 to 7.6 and an osmolality of 260 to 350 mOsm. The temperature for culturing animal cells ranges from 35 to 40 °C, depending on the type of cell culture, in some cases an atmosphere containing 95% air and 5% carbon dioxide is used.

Mikronosiče k pěstování živočišných buněk se v současné době vyrábějí především z aminoderivátů agarosy, dextranu, celulózy či polystyrenu, a dále ze želatiny zesítěné pomocí glutarového aldehydu, nebo kovalentně vázané na povrchu agarosových miktokuliček.Microcarriers for growing animal cells are currently produced mainly from amino derivatives of agarose, dextran, cellulose or polystyrene, as well as from gelatin cross-linked with glutaraldehyde or covalently bound to the surface of agarose microspheres.

V základní čsl. přihlášce vynálezu AO č. 247 431 jsou popsány rozmanité polymerní kompozice, obsahující definované množství aldiminových vazebních seskupení, které výrazně stimulují adhezi, růst a diferenciaci živočišných buněk.In the basic Czechoslovak patent application AO No. 247 431, various polymer compositions are described, containing a defined amount of aldimine binding groups, which significantly stimulate adhesion, growth and differentiation of animal cells.

V případě biologicky aktivních polymerních kompozic v podobě mikrokuliček podle současného vynálezu vycházíme z aldiminových derivátů želatiny. Tvorby aldiminových vazebných seskupení se zde zúčastňují jednak volné aminoskupiny lysylových bočních skupin v polymerních řetězcích želatiny a.jednak primární aminoskupiny další fyziologicky nezávadné látky, která je nízkomolekulární a obsahuje nejméně jedriu primární aminoskupinu ve své molekule.In the case of biologically active polymer compositions in the form of microspheres according to the present invention, we start from aldimine derivatives of gelatin. The formation of aldimine binding groups involves both the free amino groups of the lysyl side groups in the polymer chains of gelatin and the primary amino groups of another physiologically harmless substance that is low molecular weight and contains at least one primary amino group in its molecule.

Příkladem takových látek jsou především esenciální či neesenciální alfa-aminokyseliny, např. glycin, alanin, lysin a kyselina glutamová či asparagová, dále aminocukry, např. glukosamin či galaktosamin, nebo je zde možno použít i některých biogenních aminů, např. etanolaminu, cysteaminu, serotoninu, tryptaminu, dopaminu, histaminu a dalších podobných aminů a biologickou aktivitou, případně dalších látek, např. kyselinu 4-aminomáselnou či 6-aminokapronovou, hydroxylamin apod.Examples of such substances are primarily essential or non-essential alpha-amino acids, e.g. glycine, alanine, lysine and glutamic or aspartic acid, as well as amino sugars, e.g. glucosamine or galactosamine, or it is also possible to use some biogenic amines, e.g. ethanolamine, cysteamine, serotonin, tryptamine, dopamine, histamine and other similar amines and biological activity, or other substances, e.g. 4-aminobutyric or 6-aminocaproic acid, hydroxylamine, etc.

S uvedenými primárními aminoskupinami snadno reagují aldehydické funkční skupiny vybraných alifatických či aromatických dialdehydů, jako je glyoxal, glutaraldehyd, nebo dialdehyd kyseliny tereftalové či ortho-ftalové. Vzniklé aldiminy, tzv. Schiffovy báze, pak mají uvedenou biologickou aktivitu, tj. stimulují adhezi, růst a diferenciaci živočišných buněk.Aldehydic functional groups of selected aliphatic or aromatic dialdehydes, such as glyoxal, glutaraldehyde, or terephthalic or ortho-phthalic acid dialdehyde, readily react with the above-mentioned primary amino groups. The resulting aldimines, so-called Schiff bases, then have the above-mentioned biological activity, i.e. they stimulate adhesion, growth and differentiation of animal cells.

Použité alifatické či aromatické dialdehydy navíc způsobují i prostorové sítování polymerních řetězců želatiny, která tvoří základní matrici mikrokuliček. Dosáhne se tak jejich nerozpustnosti i netavitelnosti za vyšších teplot a tím i potřebné tvarové stability. Toto pak umožňuje snadnou a bezpečnou sterilizaci mikrokuliček v autoklávu za obvyklých podmínek, tj. 15 minut při 120 °C.The aliphatic or aromatic dialdehydes used also cause spatial crosslinking of the polymer chains of gelatin, which forms the basic matrix of the microspheres. This makes them insoluble and infusible at higher temperatures, and thus also provides the necessary shape stability. This then allows for easy and safe sterilization of the microspheres in an autoclave under usual conditions, i.e. 15 minutes at 120 °C.

Hydrolytická stabilita aldiminového vazebného seskupení, která je sice v kyselém prostředí malá, je v oblasti pH 7,0 až 7,6 výborná a tím je umožněno využití popsané biologické aktivity aldiminů v technice tkáňových či buněčných kultur.The hydrolytic stability of the aldimine binding group, which is low in an acidic environment, is excellent in the pH range of 7.0 to 7.6, thus enabling the use of the described biological activity of aldimines in tissue or cell culture techniques.

Mikronosiče připravené způsobem podle přítomného vynálezu je však možno hydrolyticky Štěpit za pomoci proteolytlckých enzymů, které obvykle štěpí samotnou želatinu, např.However, microcarriers prepared by the method of the present invention can be hydrolytically cleaved using proteolytic enzymes that usually cleave gelatin itself, e.g.

kolagenáza, trypsin, dispáza apod. Enzymatického štěpení je možno využít v těch případech, kdy půjde o potřebu izolace samotných buněk. Podmínky takového enzymatického štěpení jsou obecně známy.collagenase, trypsin, dispase, etc. Enzymatic digestion can be used in cases where the isolation of the cells themselves is required. The conditions for such enzymatic digestion are generally known.

Způsob přípravy mikrokuliček podle přítomného vynálezu vychází ze známé techniky, kterou popsali K. Nilsson a K.Mosbach ve FEBS Lett., 145-150, 1980. Principem této metody jes a/ příprava vodného roztoku želatiny, o sušině 20 % hmot., při teplotě 50 °c, b/ dispergace teplého roztoku želatiny, sub a, ve směsi organických rozpouštědel, tj.The method of preparing microspheres according to the present invention is based on the known technique described by K. Nilsson and K. Mosbach in FEBS Lett., 145-150, 1980. The principle of this method is a/ preparation of an aqueous gelatin solution, with a dry matter content of 20% by weight, at a temperature of 50 °C, b/ dispersion of the warm gelatin solution, sub a, in a mixture of organic solvents, i.e.

objemových dílů toluenu a 27 objemových dílů chloroformu, za použití 1 až 3 % obj. vhodné povrchově aktivní látky, např. glycerolmonooleátu, přičemž se tato dispergace provede za intenzivního míchání a lázeň uvedených organických rozpouštědel má teplotu místnosti, c/ praní zformovaných želatinových mikrokuliček v přebytku acetonu a jejich následné vysušení, d/ sítování rehydratovaných mikrokuliček ve vodném roztoku glutaraldehydu, o koncentraci ca 5 S obj., po dobu 30 minut při teplotě místnosti, e/ praní zesítěnýoh faikrokuliček pomocí 0,15 M-NaCl, f/ rozdělení mikrokuliček do frakcí podle jejich velikosti, kde užitečná frakce k pěstování buněk je mezi 100-250 g/ sterilizace mikrokuliček dispergovaných v 0,15 M-NaCl pomocí autoklávu, tj. 15 minut při 120 °C, h/ sterilní mikrokuličky se před vlastním použitím ještě kondicionují a perou desetinásobným objemem příslušného kultivačního média, které obsahuje, dle typu buněčné kultury, lo až 20 % obj., fetalního telecího séra.parts by volume of toluene and 27 parts by volume of chloroform, using 1 to 3% by volume of a suitable surfactant, e.g. glycerol monooleate, whereby this dispersion is carried out with intensive stirring and the bath of the said organic solvents is at room temperature, c/ washing the formed gelatin microspheres in excess acetone and their subsequent drying, d/ sieving the rehydrated microspheres in an aqueous solution of glutaraldehyde, with a concentration of about 5% by volume, for 30 minutes at room temperature, e/ washing the cross-linked microspheres with 0.15 M-NaCl, f/ dividing the microspheres into fractions according to their size, where the useful fraction for cell cultivation is between 100-250 g/ sterilizing the microspheres dispersed in 0.15 M-NaCl using an autoclave, i.e. 15 minutes at 120 °C, h/ the sterile microspheres are further conditioned and washed with a tenfold volume before use of the appropriate culture medium, which contains, depending on the type of cell culture, 10 to 20% vol. of fetal calf serum.

Přestože takto připravené želatinové mikronosiče jsou velmi vhodné a dobře použitelné k pěstování živočišných buněk, má uvedený postup některé nedostatky:Although gelatin microcarriers prepared in this way are very suitable and well-suited for growing animal cells, the above procedure has some drawbacks:

- při dispergaoi teplého roztoku želatiny do lázně se směsí organických rozpouštědel při teplotě místnosti se výrazně mění fyzikálněchemioké parametry povrchového napětí., vyvolané hlavně vzrůstem teploty lázně při postupném dávkování roztoku želatiny, což má za následek změnu velikosti formovaných mikrokuliček a jejich neobyčejně širokou distribuci, podíl nevhodně malých či velkých částic je tak poměrně vysoký;- during the dispersion of a warm gelatin solution into a bath with a mixture of organic solvents at room temperature, the physicochemical parameters of the surface tension change significantly, mainly caused by the increase in the bath temperature during the gradual dosing of the gelatin solution, which results in a change in the size of the formed microspheres and their unusually wide distribution, the proportion of unsuitably small or large particles is thus relatively high;

- za výše uvedených podmínek dochází k rychlému tuhnutí roztoku želatiny do pevného gelu, nedostatečně rozmíchané podíly roztoku želatiny vytváří nevhodně velké kuličky a rovněž tím narůstá podíl kulově nesymetrických či dokonce vláknitých částic;- under the above conditions, the gelatin solution rapidly solidifies into a solid gel, insufficiently mixed portions of the gelatin solution form inappropriately large spheres and the proportion of spherically asymmetric or even fibrous particles also increases;

- při sííování želatinových mikrokuliček pomocí glutaraldehydu dochází také k navázání jen jedné aldehydické funkční skupiny k polymernímu řetězci želatiny a druhá aldehydická funkce zůstane nezreagovaná ač stále reaktivní, proto uvedení autoři používají zmíněné kondiclonace mikronosičů pomocí živného média s přídavkem séra;- when cross-linking gelatin microspheres with glutaraldehyde, only one aldehyde functional group is bound to the gelatin polymer chain, and the second aldehyde function remains unreacted, although still reactive, which is why the aforementioned authors use the aforementioned conditioning of microcarriers using a nutrient medium with the addition of serum;

- pokud se likvidace nezreagovaných aldehydíckých funkcí provádí výše uvedeným způsobem, tj. pomocí přebytku živného média a přidaného séra, dochází k naprosto nedefinovanému vyvázání některých jeho složek na povrchu mikronosičů, což má za následek také nedostatečně definované složení vlastního kultivačního povrchu těchto nosičů, přičemž nutno hlavně brát v úvahu kolísání kvality a neúplnou charakterizaci použitého séra.- if the elimination of unreacted aldehyde functions is carried out in the above-mentioned manner, i.e. using an excess of nutrient medium and added serum, there is a completely undefined binding of some of its components on the surface of the microcarriers, which also results in an insufficiently defined composition of the cultivation surface of these carriers, while it is necessary to mainly take into account the fluctuations in quality and incomplete characterization of the serum used.

Všechny shora uvedené nedostatky jsou eliminovány při použití způsobu přípravy mikronosičů podle přítomného vynálezu, který se liší následovně:All of the above-mentioned shortcomings are eliminated when using the method for preparing microcarriers according to the present invention, which differs as follows:

1. Dispergace teplého roztoku želatiny se provádí v podstatě za isotermních podmínek, tj. lázeň je ohřátá na stejnou teplotu jakou má výchozí roztok želatiny. Roztok želatiny se tak může dispergovat za dobře definovaných fyzikálněchemických podmínek do pravidelných mikročástic kulovitého tvaru, přičemž je celá soustava udržována v dynamické rovnováze, díky stále kapalnému charakteru želatinových mikrokuliček. Velikost a distribuce mikrokuliček jsou určovány řadou parametrů, z nichž možno uvést densitu a viskozitu roztoku želatiny při dané teplotě, složení organické fáze, tj. směsi organických rozpouštědel, která má být isodensní s roztokem želatiny, koncentraci použité povrchové aktivní látky, velikost a geometrii reaktoru a použitého míchadla, rychlost otáčení michadla, charakter míchání a řadu dalších faktorů,1. Dispersion of a warm gelatin solution is carried out essentially under isothermal conditions, i.e. the bath is heated to the same temperature as the initial gelatin solution. The gelatin solution can thus be dispersed under well-defined physicochemical conditions into regular spherical microparticles, while the entire system is maintained in dynamic equilibrium, thanks to the still liquid nature of the gelatin microspheres. The size and distribution of the microspheres are determined by a number of parameters, including the density and viscosity of the gelatin solution at a given temperature, the composition of the organic phase, i.e. the mixture of organic solvents that should be isodense with the gelatin solution, the concentration of the surfactant used, the size and geometry of the reactor and the stirrer used, the speed of rotation of the stirrer, the nature of the mixing and a number of other factors,

2. Kapalná soustava, která je udržovaná v dynamické rovnováze se rychle ochladí na teplotu, při které dojde ke zgelování původně kapalných mikrokuliček a tím se fixuje jejich konečný tvar, velikost i distribuce velikosti částic, přičemž lze dosáhnout podílu požadovaných parametrů výsledných mikrokuliček. Jejich výroba se tím velmi zhospodárňuje. Podstatně se zde snižuje podíl nepravidelných částic. Nutno zde zdůraznit, že na rychlosti ochlazení závisí zdar celé operace, neboř při velmi pomalém ochlazování kapalné soustavy dochází zpravidla ke slepování částic a jejich agregaci do obtížně oddělitelných shluků.2. The liquid system, which is maintained in dynamic equilibrium, is quickly cooled to a temperature at which the originally liquid microspheres gel and thus their final shape, size and particle size distribution are fixed, while the proportion of the required parameters of the resulting microspheres can be achieved. This makes their production very economical. The proportion of irregular particles is significantly reduced. It is necessary to emphasize here that the success of the entire operation depends on the cooling rate, because very slow cooling of the liquid system usually leads to sticking of particles and their aggregation into difficult-to-separate clusters.

3. Sítování želatinových mikrokuliček může být regulováno, kromě koncentrace použitého vodného glutaraldehydu a jeho objemového poměru, teploty a doby působení, též koncentrací a typem použité nízkomolekulární látky s obsahem primárních aminoskupin, jak dříve uvedeno v popisu vynálezu. Taktéž vyvázání nezreagovaných aldehydických skupin glutaraldehydu, či jiného použitého dialdehydu, se provádí definovaným způsobem, tj. známou a dobře definovanou látkou, např. určitou alfa-amino kyselinou, nebo případně silně zředěným vodným roztokem výchozí želatiny. Tím se získají mikronosiče s dobře definovaným kultivačním povrchem.3. The crosslinking of gelatin microspheres can be controlled, in addition to the concentration of the aqueous glutaraldehyde used and its volume ratio, temperature and exposure time, also by the concentration and type of the low-molecular substance used containing primary amino groups, as previously mentioned in the description of the invention. Also, the binding of unreacted aldehyde groups of glutaraldehyde, or other dialdehyde used, is carried out in a defined manner, i.e. with a known and well-defined substance, e.g. a certain alpha-amino acid, or possibly a highly diluted aqueous solution of the starting gelatin. This results in microcarriers with a well-defined cultivation surface.

Ostatní detaily způsobu přípravy mikrokuliček jsou již v podstatě shodné s původně navrženým postupem výše uvedených autorů.Other details of the method of preparing microspheres are essentially identical to the procedure originally proposed by the above-mentioned authors.

Výsledné mikrokuličky z aldiminových derivátů želatiny, vyrobené způsobem podle přítomného vynálezu, slouží jako speciální kultivační podložka - mikronosič - k pěstování živočišných buněk in vitro.The resulting microspheres of aldimine derivatives of gelatin, produced by the method according to the present invention, serve as a special culture substrate - a microcarrier - for growing animal cells in vitro.

Dále uvedené příklady zde slouží pro ilustraci vynálezu a nevymezují počet možných kombinací, vzájemného zastoupení a využití jednotlivých látek.The examples given below serve to illustrate the invention and do not limit the number of possible combinations, mutual representation and use of individual substances.

Příklad 1 gramů kvalitní fotoželatiny bylo přelito 80 ml destilované vody a ponecháno botnat při laboratorní teplotě 2 hodiny. Pak byla směs zahřívána v termostatu při 56 °c za mírného míchání, až došlo ke ztekucení zbotnalých částic želatiny. K roztoku želatiny byly přidány za míchání 2 gramy glycinu čistoty p. a. a směs byla temperována při uvedené teplotě 20 minut. Tekutý roztok byl při dané teplotě pomalu dávkován do směsi organických rozpouštědel celkového objemu 1 litr.Example 1 grams of high-quality photogelatin were poured with 80 ml of distilled water and left to swell at laboratory temperature for 2 hours. Then the mixture was heated in a thermostat at 56 °C with gentle stirring until the swollen gelatin particles liquefied. 2 grams of glycine of p. a. purity were added to the gelatin solution with stirring and the mixture was tempered at the specified temperature for 20 minutes. The liquid solution was slowly dosed at the given temperature into a mixture of organic solvents with a total volume of 1 liter.

Doba dávkování byla 6-8 minut. Lázeň organických rozpouštědel obsahovala 700 ml toluenu 300 ml chloroformu a příslušné množství povrchově aktivní látky - PAL, kterou zde byl glycerol-mono-oleát. Proces dispergace probíhal ve skleněném reaktoru obsahu 2 litrů a tvaru “U”, za použití třílistového míchadla Faundlerova typu.The dosing time was 6-8 minutes. The organic solvent bath contained 700 ml toluene, 300 ml chloroform and the appropriate amount of surfactant - PAL, which here was glycerol mono-oleate. The dispersion process took place in a 2 liter glass reactor with a “U” shape, using a three-blade stirrer of the Faundler type.

V závislosti na rychlosti míchání, teplotě dispergace a množství PAL byly získány různé výsledky, které jsou shrnuty v následující tabulce. Pevné mikrokuličky byly získány ochlazením disperze z uvedené teploty na teplotu 20 °c, během 5-8 minut při nezměněném míchání.Depending on the stirring speed, the dispersion temperature and the amount of PAL, different results were obtained, which are summarized in the following table. Solid microspheres were obtained by cooling the dispersion from the indicated temperature to 20 °C, within 5-8 minutes with unchanged stirring.

Rychlost Speed Doba Time PAL PAL Teplota Temperature Velikost a Size and otáčení rotation míchání mixing dispergace dispersion distribuce distribution min 1 min 1 min. min. ml ml °C °C částic particles 400 400 15 15 2 2 20 až 22 20 to 22 asi 500/u, about 500/u, 600 600 It It II II II II velmi široká very wide 800 800 II II II II II II II II distribuce částic particle distribution 1 200 1,200 II II II II II II II II 400 400 30 30 2 2 42 42 asi 500 /i, široká about 500 /i, wide 600 600 li if II II II II 350 až 500 jn 350 to 500 yen 800 800 II II II II It It 250 až 500 JU 250 to 500 JU 800 800 II II 3 3 II II 200 až 300 ja 200 to 300 I 800 800 30 30 II II 50 50 75%! 100 až 250 /1 75%! 100 to 250 /1 800 800 It It 53 53 85%: ». n 85%: ». n 800 800 u at It It 56 56 90%: “ 90%: “

Z uvedené tabulky jsou zřejmé výhody postupu isotermní dispergace roztoku želatiny v uvedené směsi rozpouštědel. Rozmez! velikosti částic mikrokuliček mezi 100 až 250 /i je optimální pro pěstování živočišných buněk na mikronosičích in vitro.The advantages of the isothermal dispersion of the gelatin solution in the solvent mixture are evident from the table. The particle size range of the microspheres between 100 and 250 µm is optimal for the cultivation of animal cells on microcarriers in vitro.

Příklad 2Example 2

Mikrokuličky z aldiminového derivátu želatiny vyrobené podle příkladu 1, za podmínek uvedených v posledním řádku tabulky, byly následně prány desetinásobným objemem 1% roztoku glycinu. Tím zreagovaly všechny zbývající volné aldehydické skupiny použitého dialdehydu. Mikrokuličky pak byly převedeny do roztoku 0,15 M-NaCl a sterilizovány ve skleněné ampuli autoklávováním 15 minut při 120 °C.The microspheres of the aldimine derivative of gelatin prepared according to Example 1, under the conditions given in the last row of the table, were subsequently washed with a ten-fold volume of a 1% glycine solution. This reacted all remaining free aldehyde groups of the dialdehyde used. The microspheres were then transferred to a 0.15 M-NaCl solution and sterilized in a glass ampoule by autoclaving for 15 minutes at 120 °C.

Příklad 3Example 3

Postupováno podle příkladu 1 a 2, avšak namísto 1% roztoku glycinu bylo zde použito roztoku glukosaminu, nebo etanolaminu či kyseliny 6-amino-kapronové za jinak podobných podmínek.The procedure was as in Examples 1 and 2, but instead of a 1% glycine solution, a solution of glucosamine, or ethanolamine, or 6-aminocaproic acid was used under otherwise similar conditions.

Příklad 4Example 4

Postupováno podle příkladu 1 a 2, avšak k likvidaci volných aldehydických funkčních skupin bylo zde použito přebytku vodného roztoku výchozí želatiny ó koncentraci 0,5 % hmot..The procedure was as in Examples 1 and 2, but an excess of an aqueous solution of the starting gelatin with a concentration of 0.5% by weight was used to destroy free aldehyde functional groups.

Příklad 5Example 5

Srovnávací pokusy s mikronoslči na základě agarosových gelů s kovalentně vázanou želatinou prokázaly, že mikronosiče z modifikované želatiny, připravené způsobem podle současného vynálezu, jsou přinejmenším stejně kvalitní jako nejlepší mikronosiče na světovém trhu.Comparative experiments with microcarriers based on agarose gels with covalently bound gelatin have shown that microcarriers from modified gelatin, prepared by the method according to the present invention, are at least as good as the best microcarriers on the world market.

Tyto mikronosiče jsou vhodné zejména pro pěstování náročných typů buněk, tj. diploidních a primárních či ebryonálních. Kultivace živočišných buněk adherovaných na našich mikronosičích prokázaly, že tyto mikronosiče výrazně zlepšují přežití, růst a diferenciaci těchto buněk. Například, diferenciace embryonálních kuřecích svalových buněk - myoblastů kosterního svalstva probíhá v myotuby snadno a úspěšně.These microcarriers are particularly suitable for growing demanding cell types, i.e. diploid and primary or embryonic. Cultivation of animal cells adhered to our microcarriers has shown that these microcarriers significantly improve the survival, growth and differentiation of these cells. For example, differentiation of embryonic chicken muscle cells - skeletal muscle myoblasts - occurs easily and successfully in myotubes.

Příklad 6Example 6

Při suspenzní kultivaci buněk LEPig odherovaných na mikronosičích připravených postupem podle přikladu 1, 2 a 4, bylo při produkci herpetického viru dosaženo vysokého titru: lcJ/ml pro typ I viru a 10® a% ®'5/ml pro typ II viru.In suspension culture of LEP ig cells grown on microcarriers prepared according to the procedure of Examples 1, 2 and 4, a high titer was achieved in the production of herpes virus: 1cJ/ml for type I virus and 10® and % ®' 5 /ml for type II virus.

Příklad 7Example 7

Při suspenzní kultivaci buněk LEP^g adherovaných na mikronosičích, jak uvedeno v příkladu 6, bylo dosaženo výborných výsledků v produkci fibroblastového interferonuj bylo tak získáno 512 m.j./ml interferonu, zatímco při starém způsobu stacionární kultivace bylo získáno pouze 120 m.j./ml interferonu.In the suspension culture of LEP^ g cells adhered to microcarriers, as shown in Example 6, excellent results were achieved in the production of fibroblast interferon, 512 IU/ml of interferon were obtained, while in the old method of stationary culture only 120 IU/ml of interferon were obtained.

Claims (5)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 1. Mikronosiče vhodné k pěstování živočišných buněk, podle AO č. 247 431, vyznačené tím, že jsou připraveny na základě aldiminových derivátů želatiny, v podobě mikrokuliček o průměrné velikosti 100 a 300 /im, přičemž tvorby aldiminových vazebních seskupení se kromě primárních aminoskupin obsažených ve výchozí želatině také zúčastňují aminoskupiny další fiziologicky nezávadné látky, která je nízkomolekulární a obsahuje nejméně jednu primární aminoskupinu ve své molekule, a tyto aminoskupiny jsou kovalentně vázány s funkčními skupinami vybraných alifatických či aromatických dialdehydů tak, že prakticky žádné aldehydické skupiny nezůstávají volné ve výsledném produktu.Microcarriers suitable for growing animal cells according to AO No. 247 431, characterized in that they are prepared on the basis of aldimine derivatives of gelatin in the form of microspheres of an average size of 100 and 300 µm, wherein the formation of aldimine binding moieties besides the primary amino groups contained in the starting gelatin also other fizio-safe substances, which are low molecular weight and contain at least one primary amino group in their molecule, also participate in amino groups, and these amino groups are covalently bonded to functional groups of selected aliphatic or aromatic dialdehydes so that virtually no aldehyde groups remain free in the final product . 2. Mikronosiče podle bodu 1, vyznačené tím, že nízkomolekulární látka obsahující primární aminoskupinu ve své molekule je vybrána ze skupiny sloučenin obsahující alfa-aminokyseliny, například glycin, alanin, lysin, kyselinu glutamovou či asparagovou, aminocukry, například glukosamin či galaktosamin, jiné aminokyseliny, například kyselinu 4-aniino-máselnou či 6-amino-kapronovou, biogenní aminy, například etanolamin, cysteamin, serotonin, dopamin, histamin a další podobné látky.Microcarriers according to claim 1, characterized in that the low molecular weight substance containing the primary amino group in its molecule is selected from the group of compounds containing alpha-amino acids, for example glycine, alanine, lysine, glutamic or aspartic acid, amino sugars such as glucosamine or galactosamine, other amino acids , for example 4-amino-butyric acid or 6-amino-caproic acid, biogenic amines such as ethanolamine, cysteamine, serotonin, dopamine, histamine and the like. 3. Mikronosiče podle bodu 1, vyznačené tím, že alifatický dialdehyd je bud glyoxal nebo glutaraldehyd a aromatický dialdehyd je bud dialdehyd kyseliny ortho-ftálové nebo dialdehyd kyseliny tereftálové.3. Microcarriers according to claim 1, characterized in that the aliphatic dialdehyde is either glyoxal or glutaraldehyde and the aromatic dialdehyde is either ortho-phthalic dialdehyde or terephthalic dialdehyde. 4. Způsob přípravy mikronosičů podle bodů 2 až 3, vyznačený tím, že dispergace vodného roztoku želatiny v organických rozpouštědlech, s vodou prakticky nemísitelných, se provede při teplotě nad 40 °C, kdy vzniká disperze udržovaná ve stavu dynamické rovnováhy se potom ochladí tak, že roztok želatiny obsažený v mikrokuličkách přejde do formy gelu.4. Process for preparing microcarriers according to claims 2 to 3, characterized in that the dispersion of the aqueous solution of gelatin in organic solvents, practically immiscible with water, is carried out at a temperature above 40 [deg.] C. whereby the dispersion maintained in the dynamic equilibrium state is cooled. that the gelatin solution contained in the microspheres becomes gel. 5. Způsob přípravy mikronosičů podle bodů 1 až 4, vyznačený tím, že se mikrokuličky, po jejich zesítění příslušným dialdehydem a vyprání volného dialdehydů v přebytku prací vody, kondicionují pomocí zředěného vodného roztoku výchozí želatiny, jehož koncentrace je pod 1 % hmot., čímž se bezpečně zlikvidují volné aldehydické funkce částečně vázaného dialdehydů na povrchu mikrokuliček.5. Process for preparing microcarriers according to Claims 1 to 4, characterized in that the microspheres, after crosslinking with the appropriate dialdehyde and washing the free dialdehydes in excess of washing water, are conditioned by means of a dilute aqueous solution of starting gelatin below 1% by weight. the free aldehyde functions of the partially bound dialdehydes on the surface of the microspheres are safely destroyed.
CS496985A 1985-01-23 1985-07-02 Microcarriers suitable for growing animal cells and methods of producing them CS248861B3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS496985A CS248861B3 (en) 1985-01-23 1985-07-02 Microcarriers suitable for growing animal cells and methods of producing them

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS46485A CS247431B1 (en) 1985-01-23 1985-01-23 Polymeric compositions for stimulating adhesion, growth and differentiation of animal cells
CS496985A CS248861B3 (en) 1985-01-23 1985-07-02 Microcarriers suitable for growing animal cells and methods of producing them

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS248861B3 true CS248861B3 (en) 1987-02-12

Family

ID=25745290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS496985A CS248861B3 (en) 1985-01-23 1985-07-02 Microcarriers suitable for growing animal cells and methods of producing them

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS248861B3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7217765B2 (en) Cell media and methods
EP0102985B1 (en) A method of immobilizing bio material in bead polymers
US5629191A (en) Method of making a porous matrix particle
Reuveny Microcarrier culture systems
EP0058689A4 (en) Cell culture medium, improved process of growing animal cells, method of producing microcarriers and microcarriers.
US20070202594A1 (en) Carrier for cell culture and method for culturing cells
JPS6244919B2 (en)
JPS60120987A (en) Production of immobilized microbial cell or enzyme
JPH04502105A (en) enzyme stabilization
US4024020A (en) Method of cell culture on polyacrylonitrile surface
GB2059991A (en) Cultivating cells on particulate microcarriers
Markvicheva et al. Immobilized enzymes and cells in poly (N-vinyl caprolactam)-based hydrogels: Preparation, properties, and applications in biotechnology and medicine
Nilsson Methods for immobilizing animal cells
EP0531733A1 (en) Carrier for animal cell culture
CN103348000A (en) Compositions and methods for stabilizing sensitive compounds
Bramble et al. Plant cell culture using a novel bioreactor: the magnetically stabilized fluidized bed
US4169761A (en) Process for the cultivation of viruses
CS248861B3 (en) Microcarriers suitable for growing animal cells and methods of producing them
CA1280381C (en) Entrapment of anchorage-dependent cells
JPS6098985A (en) Preparation of immobilized mold of microorganism for enzyme
CN119318361B (en) Preparation method of edible microcarrier based on albumin
RU2014084C1 (en) Method for preparation of virion herpetic vaccine
EP0258441A1 (en) Process for cultivating animal cells on a large scale
WO1990013625A1 (en) Method of preparing gelatin microcarriers
CZ277691B6 (en) Micro-carriers with fibronectin suitable for cultivation of animal cells, process for preparing and use thereof