JPS60207581A - 細胞培養方法 - Google Patents

細胞培養方法

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JPS60207581A
JPS60207581A JP6112084A JP6112084A JPS60207581A JP S60207581 A JPS60207581 A JP S60207581A JP 6112084 A JP6112084 A JP 6112084A JP 6112084 A JP6112084 A JP 6112084A JP S60207581 A JPS60207581 A JP S60207581A
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liquid
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cell culture
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Michiyuki Tokashiki
渡嘉敷 通之
Shuichi Sato
修一 佐藤
Hironori Murakami
浩紀 村上
Ryozo Hasegawa
長谷川 僚三
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Teijin Ltd
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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ) (、) iiE業上の利用分野 本発明は細胞を培養増殖させるための培養方決に関する
ものである。さらに詳しくは、大規模に細胞培養を行う
に適した方法に間するものでりシ、効率よ(細PAに栄
養分を与え、1 一方副生ずる生育阻害、物質を除去す
る目的1 で作られたサスペンション型細脂培養システ
ムにおけるAJB胞培養方法に関するものである。
(b) 従来技碕 1 大規模による細胞大量培養は例えばウイルス、ワク
チン、インターフエpンなどの抗ウィルス剤、あるいは
ホルモンなどの生物薬品の製造に必須である。殊に近年
特定タンノくり質などを標的とするモノクローナル抗体
の生産は抗体産生細胞とミエローマによる/−イプリド
ーマ大量培養によるものであり、その技術の解決は工業
的に重要なテーマである。
従来、細胞培養は一般にシャーレ試験管。
培養びんなどを用い℃実験室的ffl模で行なわれ℃い
る。
一方近年細胞の大量培養法及びそのための装置として、
いくつかの提案がなされ℃いる。
これらの提案は、太き(分けて付着培養(anchor
ag@dependant eultur6 )と浮遊
培養、つまシサスペンジョン培養(5usp・n5lo
nculture )との2つの・方弐忙分類されるが
、これらの方式は培養される細胞の特性によっていずれ
かに決められる。
本発明はサスペンション型の細胞培養における改良方法
IC関する。そのサスペンション培養によって細胞を培
養する方法に関し、最近いくつかの提案があり、例えば
マグネテイツクスターラーもしくは機械的に駆動される
シャフト上の羽根車によって、スピナーフラスコの中に
調整された攪拌機能を設けた培養方法などが提案され℃
いる(例えば特開昭57−65180号公報参照)。
しかし上記の方法においては、一定量の栄養分の中で培
養されるため細胞の生長増殖は比較的低い密度で停止す
る。
(c) 発明の構成 そこで本発明者らは、前記した如き従来法における欠点
を克服し、サスペンション培養法よって、大量且つ高密
度の培養が可能な培養方法について研究を進めた結果、
本発明に到達した。
すなわち、本発明はサスペンション型細胞培養槽のサス
ペンション液中に、細胞培養に必要な栄養分及び生育阻
害物質を実質的に透過するが、細胞は実質的に透過しな
(・壁膜より形成された中空糸の多数よシなる毛管束で
あって、その毛管束の両端は固着層によシ固着された2
ニツトの少(とも1個が収納され、(1)サスペンショ
ン液中の培養液をユニットの中空糸の壁膜な介してユニ
ットの両端又は一端から導管を通じて培養槽外へ排出し
、(ii)Lかる後、培養槽外から細胞培養に悪影響を
与えない水性液体媒体を導管を通じて該ユニットの両端
又は一端へ供給して該液体媒体を中空糸の壁膜を介して
サスペンション液中へ流入し、前記排出と流入とを交互
に繰返すことを特徴とする細胞培養方法である。
さらに前記本発明方法は、サスペンション型細胞培養槽
のサスベンジジン液中に、少くとも2個の該ユニットが
収納され、それぞれのユニットは前記排出と流入が交1
iに繰返されるように作動され、且つ該培養槽中のサス
ペンション液中の培養液の排出が停止しないように各ユ
ニットの排出と流入の間隔を互い忙制御することによっ
て一層有利に培養することができる。
かくして本発明の培養方法によれば、サスペンション型
の培養槽におけるサスペンション液中に、少くとも1個
の前記毛管束よシなるユニットが沈められておシ、細胞
が産出した老廃物9代謝産物、その他生前阻害物質を含
んだ古い培養液が、サスペンション液から中空糸の壁膜
を介して中空糸中へ流れユニットの両端又は一端から導
管を経て培養槽外へ排出され、成る時間経過するとこの
排出を停止し、次いで培養槽外から細胞培養に悪影響を
与えない水性液体媒体を導管を通じてユニットの両端又
は一端へ供給して核液体媒体を中空糸の壁膜な介してサ
スペンション液へ流入せしめられる。
従って、本発明方法においては、サスペンション液中に
沈められたユニットによって。
それに設けられた多数の中空糸の壁膜な介して水性液体
媒体のサスペンション液中への供給と、サスペンション
液中からの古い培讐液へ排出とが交互に繰返されるので
、中空糸の壁膜の細孔&1ffl鳥やその他固形物が詰
多実質的な壁面積の効率低下を来すことはな(、有利に
水性液体媒体の供給と、古い培養液の排出とをスムース
に行うことができ、極めて高密度の細胞培養が可能とな
る。
特に本発明方法においては、ユニットを2個以上別々に
或いは適当に組合せてサスペンション液中に没入するこ
ともでき、また簡単に2個以上を直列又は並列に連結し
て使用することもできるので、細胞の種類と密度、培養
条件、培養の規模の変化に応じて容易に中空糸の壁膜の
面積を適応させることが可能である。
また本発明においては、少くとも2個のユニットの組合
せて使用し、それぞれのユニットは、培養槽のサスペン
ション液中忙おいて液の供給と古い培養液の排出が繰返
されるように作動され、且つ少くとも1個のユニットは
古い培養液の排出が常時性なわれるように。
つまシ培養槽中のサスペンション液中の培養液の排出が
停としないよう忙各ユニットにおける液の排出と流入の
間隔を互い忙制御することができる。
本発明の細胞培養方法はサスペンション型の細胞培養槽
中用されるが、サスペンション型とは、水性媒体中で細
胞それ自体が浮遊しながら、或いは細胞を微小担体(マ
イク−キャリアー)K担持して浮遊しながら、またマイ
クロカプセル中で細胞が生育されるような種々の浮遊培
養をいう。殊に本発明は、細胞自体を浮遊させながら培
養する方式に有利に用いられる。
本発明の細胞培養方法において培養される細胞は、植物
細胞、動物細胞、微生物細胞などであってもよく、また
人為的或いは遺伝子操作によシ変性された細胞であって
もよい。
殊に本発明の培養方法は、動物細胞の培養忙適している
本発明におけるサスペンション型の細胞培養槽中におい
ては、培養しようとする細胞が培養液中圧浮遊した状態
で培養される。培養液は実質的托水よシなる水性媒体に
、種々の無機塩、ビタQン類、捕酵素、ブドウ糖、アミ
ノ酸1抗生物質などの通常細胞培養に使用される添加成
分が加えられている。また培養液には血清を加えること
もできるし、血清を用いない所謂無血清培地を培養液と
して使用することも出来る。
本発明方法において、培養槽外からサスペンション液中
にあるユニットへ導管を通じて供給される″細胞培養に
悪影響を与えない水性媒体“としては、減薗水を主体と
してこの中く前記添°加成分の一種又はそれ以上を加え
て使用することができる。この水性媒体は培養に必要な
全ての添加成分を含んでいる新しい培養液であってもよ
く、またこれら成分を全て含んでいる必要はなく、一部
は他の供給手段でサスペンション液中に導入することも
できる。また水性媒体としては、本発明方法に従ってユ
ニットから導管を通じて培養槽外へ排出された培養液(
以下これを°′古い培養液”ということがある)を一部
として使用することも可能である。
本発明方法忙使用されるユニットを構成している中空糸
毛管は、種々の重合体よシなるものであればよく、その
重合体としては例えばセルロースアセテート、ポリスル
ホン、ポリ7クリロニトリル、弗素系ポリマーなどが好
ましい例として挙げられる。
中空糸毛管の壁膜忙は多数の微細孔を有しており、その
毛管の壁膜は、栄養分及び細胞の老廃物9代謝生産物な
どを透過するが、細胞或いはそれが付着した微小担体又
はマイクロカプセルは透過しない大きさの細孔が多数設
けられている。細胞自体を浮遊させて培養させる場合、
細孔の大きさは細胞の大きさによって左右されるが、一
般に平均孔径が10μ以下、好ましくは8μ以下が適当
である。一方微小担体(マイクロキャリアー)の表面に
細胞を付着させて培養させる場合又はマイクコカプセル
を使用して培養させる場合には、それらが透過しない大
きさの細孔である必要がある。
また、該毛管の壁膜は、水を成る程度透過する能力を有
することが望ましい。すなわち、該壁膜は水の透過係数
(ld / W?・hr−mHg)が10以上、好まし
くは100 以上であるのが有利である。一方上限は特
にないが、20.000 以下、好ましくは10.00
0 以下が望ましい。
さらに該壁膜としては、栄養分や細胞の老廃物9代謝生
産物などの如き分子量の小さい化合物は透過するが、分
子量の大きい化合物(例えば1000以上、好ましくは
soo。
以上)は透過しない膜、例えば限外濾過嘆を使用するこ
とも可能である◎ 以下添付図面によυ本発明の細胞培養方法を更に詳細に
説明する。
株付第1図は、本発明の細胞培養方法な実施するための
概略図の一例を示すものであり。
第2−A図、第2−B図及び第2−C図はそれぞれ本発
明におけるユニットの概略図の一例を示したものである
第1図は、2つのユニツ) 3− a及び3−bを一対
として作動させ工培養する場合を示したものでメジ、第
1図におい℃、1はサスペンション型培養槽における培
養本体であり、栄養物などを含む水性媒体は、その供給
槽6からポンプ7により供給導管8を通り切り換え弁1
2又は14を経て一つのユニットへ送られる。一方他の
ユニットからは古い培養液が排出され切シ換え弁13又
は15を経て排出導管11を通ってポンプ10によシ古
い培養液の貯槽9へ送られる。
第1図に示されている2つのユニット3−a及び3−b
は、多数の中空糸よシなる毛管束の両端は固着層によシ
固着されている。そしてその上部は液の流出入口になっ
ておシ、その下部は封止されている構造を有している。
培養槽1には、細胞がサスペンション液中を効果的に浮
遊するように攪拌装g12が第1図に示すように備え付
けられていてもよい。
攪拌2のように回転型攪拌翼に限らずマグネットスター
ラーであってもよい。さらにサスペンション液中の細胞
を効果的に浮遊させることができる他の攪拌効果を奏す
る手段であってもよい。
第1図の培養槽においては2つのユニットが一対となっ
ている一つの組の場合について示されているが、この一
対の組は一つに限らず複数組使用することもできる。ま
たユニットは一対の組として使用しないで、−個の独立
したユニットを入れこのユニットに培養液の排出と水性
液体媒体の供給とを繰返して操作するようにしてあって
もよい。この独立したユニットを多数使用することがで
きることは云うまでもない。
さらに培養槽には、酸素、二酸化炭素や栄養素の濃度、
pHの値を測定し、そわらを成る範囲忙維持する装置が
一般に設置されているが、本発明の細胞培養槽にもこれ
らの装置が備えられてもよいことは云うまでもない。し
かし第1図にはこれらの付属装置は省略されている。
本発明の培養槽圧供給される新しい培養液は、この中に
ブドウ等、蛋白質の如き栄養源。
種々アミノ酸、無機塩、抗生物質などの細胞培養に必要
な成分を水溶液として含むものが使用されるが、さらに
血清を含んでいてもよく、また含んでいな(てもよい。
これら成分は必要な全てを培養液としてユニットを通し
て供給してもよいが、一部の成分は他の供給手段によっ
てサスペンション液中へ導入スることも可能である。一
般に細胞培養には、酸素、二酸化炭素なども必要である
が、これらは新しい培養液に溶存させて供給してもよく
、さら忙第1回に示すように弁16を通してガス供給管
17よシ直接すスペンション液へ供給してもよい。
第2−A図、第2−B図及び第2−C図はいスレも本発
明方法に使用されるユニットの種々の形態の例を示した
ものである。これらの図において矢印→は第1図の培養
槽において切p換え弁12,13.14又は15のいず
れかに接続される液の流出入口和結合した導管を示して
いる。
第2−A図のユニットは基本的忙は、第1図のユニット
と同じ形態のものであ)、多数の中空糸よりなる毛管束
の両端が固着層によシ固着され、一方の端部に液の共通
した流入口と排出口が設けられており、他の端部は封止
された構造を有している。第2−B図は毛管束の両端が
固着層に固着され、その両端には液の出入口が設けられ
、この出入口にはそれぞれ導管が接合され、これら導管
が結合されて共通した液の流入口と排出口を形成してい
る構造を有している。また第2−C図は毛管束の両端が
1つの共通した固着層によって固着された形態であり、
その両端部に液の共通した流入口と排出口を有している
構造を有している。以上それぞれのユニットは、基本的
な型の一例を示したものであり、他の若干の変更は当然
許容される。これらユニットは任意に複数個組合せて使
用することもできる。
本発明方法忙おいて1つのユニットは、いずれも水性液
状媒体(例えば新しい培養液)の供給と古い培養液の排
出とを交互に繰返しながら操作されるが、その間隔は、
細胞の種類、密度、培養条件などによって左右されるが
、一般には1分乃至五目、好ましくは5分乃至10時間
の範囲で切り換えることが出来る。
本発明方法は1つのユニットをサスペンション液中に沈
めて前述のように液の供給と排出を交互に繰返しながら
操作することもでき、またこのよ5に操作されるユニッ
トを2個以上沈めてそれぞれ独立して操作してもよい。
しかしながら一般には2個又はそれ以上のユニットを使
用するのが好ましく、その場合複数のユニットを互いに
運動させて操作するのが有利である。
複数のユニットを互いに連動させて操作する場合、培R
:櫂におけるサスペンション叙の培養液の槽外への排出
が一時期においても停止することがないように(つまシ
常時古い培養液の槽外への排出が行なわれるように)各
ユニットの液の排出と流入の間隔を互いに制御するのが
一層望ましい。また2個のユニットを一対としてサスペ
ンション液中へ沈め、その一方は水性液体媒体がサスペ
ンション液中へ供給され、他のユニットは古い培養が排
出されるように作動しており、それらの流れが交互に逆
になるように切り換え弁を切り換えるように操作してこ
のように一対のユニットを交互に作動させることにより
水性液体媒体の供給と、古い培養液の排出とを常時連続
的に行い、かくして、しかも培養槽中のサスペンション
の液面、を一定の水準に維持することが容易に可能とな
る。
本発明方法を実施するに当って、成るユニットにおける
水性液体媒体の供給と古い培養液の排出との間隔は任意
に決定することができる。一般には古い培養液の排出は
、細胞などが中空糸の壁膜の細孔を寒ぎ排出量が少なく
ならない限シ長時間行うことができるが、30分以上1
0日以内が望ましく、サスペンション液中の細胞密度が
小さいときは比較的長持間であル、逆に細胞密度が大き
くなると短時間忙なる傾向がある。
一方水性液体媒体(例えば新しい培養液)の供給は、前
記排出よりも概して短い時間でよい。普通1分以上であ
れば充分である。供給時間は供給fi(面積肖り)によ
っても左右され、多いと短かくてよく、逆忙少ないと長
くすることが必要となる。特に若干加圧して。
短時間に水性液状媒体を供給することが有利であること
が多い。
以上説明した本発明の培養方法によれば、サスペンショ
ン屋の培養において、新しい培養液の供給と古い培養液
の排出を連続的或いit半連続的に行うので、高密度で
しかも大量の細胞を培養することが出来る。殊に本発明
ではユニットにおける中空糸の壁膜の細胞に細胞その他
の固形物が一時的に詰ったとしても、長時間に亘って詰
ることはなく、従って効果的に培養液の交換を行うこと
が出来、極めて高密度の培養を行うことが可能である。
さらに本発明のユニットは、単に2個以上或いはこれを
直列又は並列、或いは独立して2本以上を適当に組合せ
℃、装置の規模、細胞の種類、培養条件など忙合せなが
ら使用することが容易であるという利点がある。
以下実施例を掲げ℃本発明方法を詳述する。
実、施例 (11ユニットの性状; セルー−ズアセテート、アクリル酸ポリマー及び硝酸セ
ルロースよりなるポリマーアーイよシ形成された中空糸
の多数を用いて、添付図面第2−A図に示されるような
片側が封止されたユニットな作った。各中空糸の内径は
320/Jであシ外径は460μで6って。
その壁膜は平均孔径が0.2μの多数の微細孔を有して
いた。ユニット忙おげろ中空糸の有効長は36■であり
、中空糸の総有効面積(外径基準)は80csiであっ
た。なお使用した中空糸の透水率は4J / m’−h
r−錦Hgであった。
(2)培養槽の形状; 添付第1図に示したような構造をした内容積が56gm
のガラス容器を培養槽として使用した。この培養槽には
、第1図に示されているよ5に2つのユニットが収納さ
れておシ。
またマリン屋攪拌子が装着されている・また、培養槽内
には二酸化炭素及び酸素の供給導管が挿入されているが
、これは第1図の5に該当する。
(3)新培養液組成; 使用した新しい培養液の組成は下記の通シであった。
単位は%に断わらない限シ11当シのKM(ミリモル)
でおる。
NaC1110,OmM KCI 5・0 Mg5Oa O,55 MgCl、 、 6H,0− c a (NOI)s、4 uxo −CaC1,、2
)1,0 0.74 NaH1PO4、2H,0− Na*llPO4、iza、o 3.41CuSO,、
5H103、OX 10−藝FeSO4、7H@0 8
 、 OX 10−F e (N03) g 、 9 
Hlo −ZnSO4,7H1011,OX 10−’
A1an1n* o、o、ys Arginin*、HCl 2.76 Asparagine、Hlo 0+63Ampara
tic acid 0.30・Cyst@In@、HC
l、Hlo 0.60Cya’ロtte − Glutamlc aeld O127Glutaml
na 6,84 Glycine 0・57 H1stldine、HCl、Hp 0.36Hydr
oxyproline 0.24Isol@ucine
 1・20 Leuc1n@ 1.26 Lyslne、HCl 1.08 M@thto+htn* 0.33 Phsnylalanlne O,45Proline
 O・48 Setine O・81 Thr@onine O,93 Tryptophan O00+1 Tyroalne O,48 Valjne O,LI p−Amlno benzo(c acid 3.7 
Xl0−”Biotim 4.1 X 1G−’ Pantoth@nat*−Ca 2.6 X 1G−
”Cholin chloride 8,8X10−”
Folie aell 、 4.lX10−”Inom
ltol 2.6 X 10−’Nlac1namid
e 1.2 X 10−”Pyridoxal、HCl
 4,9X1G−”Pyrldoxins、HCl 2
.5 Xl0−”Rlboflavlne 5.6X1
0”Thlamin、HCl 4.7 X 10−”V
itamin B、、 2.5 X 10”’Llpo
ic acid 2.5X10−4Glutathia
ne 1.6 X 10−”Glucose 19,0
0 Hypoxanthins 7.5 X10−”Put
resein*、2HC12,5X 10−’Pyru
vate−Na 1.O Thymidlne 725 X 1G−”L%mol
@%e aala 7.5X1G−”Phenol r
@d 5.01!/LHEPE8 1.19.91/L NaHCO112,50WM Eltreptomyein 0.1 9/LP@n1
aillin G 10” U/LInmullne 
7.5pl/l1lTranaphclln 2 μm
1/lEthanolamins 10 μM/LNa
18・Os 2.5 X 10−’M/L (4) 培養方法; 前記培養槽圧液容積が300dとなるように新しい培養
液を入れその中に2つのユニットを挿入した。それぞれ
のユニットは第1図の6に示すような新しい培養液供給
槽と、古い培養液の貯槽9とに切シ換え弁を介して、そ
れぞれ導管で結合されている。それぞれの導管の途中に
は、ポンプが設けられており、2つのユニットは切シ換
え弁によって一方のユニットが新しい培養液を培養液供
給槽a外へ排出されるよう忙互忙逆の流れをするように
なっている。
一方培養槽においてはCO,ガス及び0.ガスがサスペ
ンション液中へ供給され、それらの供給はそれぞれ系内
のpH6,5〜7、溶存酸素量が3〜4−の一定となる
ように制御された。
培養槽の培養液中にマウスミニp−マ細砲p3ul を
親株とするマウスハイプリドーマ4C10B6 細胞株
tt t X 1 o、”個/dトft ;bように加
えた。この細胞は免疫グロブリン(13cr)生産型の
株である。
培養中のサスペンション液は27℃に保持され、またマ
リン屋攪拌子は60r%の速度で回転させた。培養開始
後、細胞密度がlXl0’個/dになってから2つのユ
ニットの作動を開始し、新しい培養液の供給と古い培養
液の排出を行った。1つのユニットにおける供給と排出
の間隔ははS:12時時間位で行い、1日における新し
い培養液の培養槽への供給は約300dであった。しか
し培養開始後5日経過後は、この新しい培養液の供給を
1日当り最高5OO−まで除々忙増加させた。
(5) 培養結果; か(して9日間培養を行った結果は下記のAシであった
なお本発明のユニットを全(使用しない他は全く同一条
件で培養を行った時の最終の細胞密度は281 G@個
/ mlであった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の細胞培養方法を実施するための概略図
の一例を示したもの、であり、第2−A図、第2−8図
及び第2−0図は、それぞれ本発明の細胞培養方法圧用
いられるユニットの形態の例を示したものである。 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 サスペンション型細胞培養槽のサスペンション液
    中に、細胞培養に必要な栄養分及び4育阻害物質を実質
    的に透過するが、細胞はメ質的に透過しない壁膜よシ形
    成された中空糸の多数よりなる毛管束であって、その毛
    管薦の両端は固着層によシ固着されたユニットσ少くと
    も1個が収納され、中サスペンション液中の培養液をユ
    ニットの中空糸の壁膜をブしてユニットの両端又は一端
    から導管を通して培養槽外へ排出し、(i*+ Lかる
    後、培養槽夕から細胞培養に悪影響を与えない水性液体
    ζ体を導管を通じて骸ユニットの両端又は−剣へ供給し
    て該液体媒体を中空糸の壁膜な介し℃サスペンション液
    中へ流入し、前記排出2流入とを交互に繰返すことを特
    徴とする細胞培養方法。 2、 サスペンション型細胞培養槽のサスペンジョン液
    中忙、少くとも2個の該ユニットが収納され、それぞれ
    のユニットは前記排出と流入が交互に繰返されるよう忙
    作動され、且つ該培養槽中のサスペンション液中の培養
    液の排出が停止しないよう忙各ユニットの排出と流入の
    間隔を互いに制御することを特徴とする第1項記載の細
    胞培養方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62130683A (ja) * 1985-11-26 1987-06-12 ベ−リンガ−・マンハイム・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 哺乳動物細胞を培養する方法および装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62130683A (ja) * 1985-11-26 1987-06-12 ベ−リンガ−・マンハイム・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 哺乳動物細胞を培養する方法および装置

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JPS6233878B2 (ja) 1987-07-23

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