12/17 動物細胞におけるバイオリアクターの 装置・操作設計／スケールアップと大量培養における注意点

 大阪工業大学 工学部 生命工学科 教授　博士（工学）　長森 英二 氏　≫【講師紹介】

　[主な研究・業務]
　微生物や動物細胞の培養工学
　動物細胞の組織工学、機能的培養技術の開発

 　バイオ生産プロセスの開発には、生物反応を扱うが故の困難が生じやすい。動物細胞の物質生産をオーガナイズするには、まず従来のバイオリアクターの成り立ちを知ることが先決である。さらに動物細胞の培養で留意すべき点を理解すれば、正しく装置や操作を設計できるものと期待する。

 １．バイオリアクターとは何か（概論）
　1-1．バイオリアクターの活躍の場　～醸造、発酵、環境浄化からバイオ医薬品、再生医療まで～
　1-2．一般的なバイオリアクターの形状
　　・通気撹拌型
　　・気泡塔型
　　・固定化担体，固定化細胞の活用
　　・センサー，制御系
　1-3．バイオリアクター運転の基本プロセス および操作上の注意点
　　・滅菌
　　・培地仕込み
　　・洗浄方法
　　・他
　1-4．フラスコ培養とバイオリアクターのちがい
　1-5．バイオリアクターにおいて大事な操作変数と各種制御の実装
　1-6．バイオリアクターの基本的取り扱い
　　・バイオリアクターのメンテナンス
　　・バイオリアクターのコンタミ対策
　　・起こりがちなトラブルと対処法
　　・他
 
２．バイオリアクターに関わる反応の定式化と操作設計への活用
　2-1．一次反応速度式の記述法
　2-2．増殖速度論、殺菌速度論
　　・比速度（単位細胞当たりの速度）の概念を使いこなそう
　2-3．回分培養操作
　　・増殖連動型
　　・増殖非連動型
　　・基質/生産物による阻害と解除
　2-4．流加培養操作
　2-5．連続培養操作
　2-6．酸素供給速度論
　　・酸素移動容量係数
 
３．スケールアップの方法論、実際
　3-1．スケールアップの指標
　　・撹拌動力
　　・液循環速度
　　・シェアストレス
　　・酸素供給速度
　3-2．スケールアップの設計式
　　・物理的なスケールアップ指標
　　・生物側にも配慮した物理的指標
　3-3．スケールアップの留意点
　　・不均一性
　　・液高さのあるリアクター
 
４．動物細胞の大量培養における注意点
　4-1．動物細胞培養の実際、注意点
　4-2．iPS細胞培養の実際、注意点
　4-3．シングルユースリアクター
 
５．バイオ分離精製概論
　　・精製コストへの認識の重要性
　　・バイオの分離精製に困難性が伴なう要因
　　・分離精製の基本，操作に関わる設計式の基本
 
６．将来展望
　　・生体内環境を模倣した培養技術
　　・臓器リアクターの実現にむけて

□質疑応答□

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