УСТРОЙСТВО ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ КЛЕТОК ВО ВРЕМЯ БЕСПИЛОТНОГО КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА

Полезная модель относится к космической медицине и биотехнологиям, в частности к устройствам, предназначенным для культивирования клеток во время беспилотного космического полета в условиях невесомости.
Известен биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций, содержащий емкость с прозрачными стенками и герметично закрывающейся крышкой. В корпусе емкости расположена биоматрица, укрепленные в корпусе спицы для фиксации биоматрицы, пневмоакустические форсунки с углом раскрыва факела, равным 180°, и с возможностью подачи в емкость стерильной воздушно-водяной смеси с повышенным содержанием до 5% углекислого газа и температурой смеси, равной 36,6°C. На корпусе емкости укреплены клапан сброса избыточного давления, трубка сброса питательной среды (1).
Недостатками данного устройства является невозможность его использования во время беспилотного космического полета; необходимость подачи в емкость стерильной воздушно-водяной смеси с повышенным содержанием до 5% углекислого газа и температурой смеси, равной 36,6°C и необходимость смены питательной среды, что требует дополнительного оборудования на космическом корабле, наличие исследователей-космонавтов.
Известен биореактор для выращивания клеток, содержащий сосуд, состоящий из цилиндрической средней части и герметично связанных с ней верхней крышки и дна, выполненного в виде нижней крышки, и имеющих по меньшей мере одно отверстие для подвода или отвода питательной среды или кислорода. Указанные крышки имеют кольца с резьбой на внутренней поверхности, а цилиндрическая средняя часть сосуда - наружную резьбу для образования герметичного резьбового соединения с кольцами крышек. Устройство может содержать намагничиваемую шайбу, фольгу, пластину для создания давления питательной среды (2).
Недостатками данного устройства является невозможность его использования во время беспилотного космического полета; необходимость подачи в емкость и создания давления питательной среды, что требует дополнительного оборудования на космическом корабле, наличие исследователей-космонавтов.
Известны способ и биореактор для культивирования и стимуляции трехмерных жизнеспособных и устойчивых к механическим нагрузкам клеточных трансплантатов. Подходящие для трансплантации клетки соединительной или опорной ткани культивируют в биореакторе, который состоит из основного корпуса, герметично и стерильно соединенного с крышкой и образующего по меньшей мере одно реакторное пространство, в котором размещены поверхность для трансплантата, а также миниактуатор. Биореактор оборудован по меньшей мере двумя муфтовыми соединениями для шлангов подачи и отвода питательной среды и газа. В этом закрытом биореакторе над трансплантатом может находиться магнитный поршнеобразный пуансон, служащий аппликатором нагрузки на клеточную культуру. (3). Данный биореактор взят нами за прототип.
Недостатком данного устройства является невозможность его использования во время беспилотного космического полета; необходимость подачи в емкость питательной среды, что требует дополнительного оборудования на космическом корабле, наличия исследователей-космонавтов, дополнительных материальных и трудозатрат.
Целью разработки полезной модели является создание устройства для культивирования клеток во время беспилотного космического полета, позволяющего культивировать клетки в условиях невесомости без смены питательной среды и других дополнительных физических воздействий на них.
Эта цель достигается тем, что устройство для культивирования клеток во вребя беспилотного космического полета в условиях невесомости без смены питательного раствора, состоит из полого корпуса, герметично и стерильно соединенного с крышкой, внутри которого располагаются клетки на биоматрице, представляющей собой пористый трехмерный носитель - аллогенную деминерализованную спонгиозу; при этом внутреннее пространство устройства целиком без воздушной прослойки заполнено питательно средой, содержащей 10% эмбриональную телячью сыворотку, с возможностью биоматрице свободно плавать в питательной среде.
Сравнение предлагаемого устройства с другими, известными в области медицины, показывает его соответствие критериям полезной модели.
Устройство для культивирования клеток во время беспилотного космического полета состоит из полого корпуса, герметично и стерильно соединенного с крышкой. Внутри корпуса имеется внутреннее пространство в которое свободно помещают биоматрицу с клетками. После чего внутреннее пространство корпуса целиком без воздушной прослойки заполняют питательной средой, содержащей 10% эмбриональную телячью сыворотку, так что биоматрица свободно плавает в питательной среде. Герметично закрывают корпус крышкой и продолжают культивирование клеток в условиях невесомости во время космического полета.
2
2
Устройство используют следующим образом. Предварительное выращивание клеток производят в культуральных флаконах объемом 50 мл, постоянной влажности и 5% CO в CO-инкубаторе с использованием ростовой среды с добавлением 10% эмбриональной телячьей сыворотки. На третьем пассаже идентифицируют и иммунофенотипируют полученную культуру с помощью морфологических и иммуногистохимических методов. Клетки высевают на биоматрицу - пористый трехмерный носитель - аллогенную деминерализованную спонгиозу. Полученный таким образом комбинированный клеточный продукт свободно помещают во внутреннее пространство корпуса устройства для культивирования клеток во время беспилотного космического полета. Все внутреннее пространство корпуса устройства целиком без воздушной прослойки заполняют питательной средой, содержащей 10% эмбриональную телячью сыворотку. При этом комбинированный клеточный продукт свободно плавает в питательной среде. После герметичного закрытия крышки устройство готово к продолжению культивирования клеток в условиях невесомости во время космического полета.
Пример использования предлагаемого устройства
Эксперимент длительностью 30 суток с последующей оценкой жизнедеятельности клеточных культур во время беспилотного космического полета проводили на борту беспилотного космического аппарата «БИОН-М» №1 с использованием научной аппаратуры «Биоконт-Б». Установлено, что после 30-дневного полета клетки в предлагаемом устройстве без смены питательной среды не только сохранили жизнеспособность, но и в течение и по окончании полета активно пролиферировали.
Техническим результатом создания устройства является возможность культивировать клетки во время беспилотного космического полета без смены питательной среды и других дополнительных физических воздействий на культуры клеток. Помимо упрощения конструкции устройства при его применении снижаются материальные и трудозатраты при проведении экспериментов в космосе. Не нужно дорогостоящее оборудование для дополнительных воздействий на клетки, которое занимает место в космическом аппарате. В предлагаемом устройстве клетки могут культивироваться, как при беспилотном полете, что подтверждено успешным применением предлагаемых устройств на борту беспилотного космического аппарата «БИОН-М» №1, так и естественно при полете пилотируемых космических кораблей.
Данное устройство может широко применяться как в научно-исследовательских лабораториях, так и при проведении экспериментальной работы в космосе во время беспилотного и пилотируемого полета.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1. Патент РФ на изобретение №2482180 «Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций» от 20.05.2013.
2. Патент РФ на изобретение №2332448 «Биореактор для выращивания клеток» от 27.08.2008.
3. Патент РФ на изобретение №2370534 «Способ и биореактор для культивирования и стимуляции трехмерных жизнеспособных и устойчивых к механическим нагрузкам клеточных трансплантатов» от 20.10.2009.