Разработка и совершенствование биотехнологических процессов при промышленном производстве биопрепаратов (03.10.2011)

Автор: Попова Вера Михайловна

- Разработана промышленная технологическая линия производства трипсина с использованием современного оборудования. Технология испытана в опытно-промышленных условиях, получен патент РФ № 2403285 от 04.06.2009 “Способ получения трипсина” (оп. 10.11. 2010 бюл. № 31. – С. 743).

Усовершенствован способ очистки и концентрирования трипсина методом ультрафильтрации через разделительные модули на полых волокнах с обеспечением подачи жидкости центробежным насосом.

- Разработан способ иммобилизации протеолитического фермента трипсина, сохраняющего свойства при длительном хранении и обладающего активностью на уровне контроля, обеспечивающего получение жизнеспособных клеток, более высокий выход при культивировании в сравнении с нативной формой.

- Определены технологические параметры культивирования перевиваемых линий клеток ПТ-80 и ВНК-21/13 в суспензии и псевдосуспензии на микроносителях в биореакторах с магнитным приводом и аэрацией культуры.

- Разработан модуль технологической обвязки для биореакторов (0,005; 0,025; 0,1; 0,25м3). Отработана технология культивирования перевиваемых клеток в биореакторах с использованием специализированного отечественного оборудования, оснащенного фильтрами тонкой очистки воздуха и пара с фильтрующими элементами из пористого титана; запорной малогабаритной и регулирующей арматурой, обеспечивающей осуществление технологических операций в автоматическом режиме.

- Разработаны полимерные композиции, которые применены в биологическом оборудовании в качестве конструкционного материала, стойкие к биологическим и химическим средам, температурным факторам (авторские свидетельства: № 384361 бюл. - 1973. - № 43. - С.167; № 701129 бюл. – 1979. - № 44. – С.193; № 770126 бюл. - 1980. - № 37. – С.308; № 783311бюл. - 1980. - № 44. – С.110).

- Впервые в отечественной ветеринарной практике разработана технология и использован метод обессоливания альбумина с помощью электродиализа для повышения эффективности процесса очистки растворов от солей.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований по разработке и усовершенствованию технологических процессов получения ферментов и биопрепаратов разработана нормативная и технологическая документация.

“Технологический регламент производства трипсина сухого для вирусологических целей”, утвержденный 01.06.1995 г., директором ВГНКИ и директором ГНУ ВНИТИБП.

“Технические условия ТУ 9358.013.00008064-96 “Трипсин сухой для вирусологических целей”, утвержденные 04.03.1996 г., директором ВГНКИ и согласованные 07.03. 1996 г. Департаментом ветеринарии МСХ РФ.

“Наставление по применению трипсина сухого для вирусологических целей”, утвержденное 04. 03. 1996 г. № 13-6-2/540, Департаментом ветеринарии МСХ РФ.

Разработана технологическая схема производства трипсина. Технология изготовления трипсина освоена в ГНУ ВНИТИБП и НПО “Синтез” (г. Курган), на Алма-Атинском и Омском биокомбинатах. Опытно-промышленные серии трипсина использованы для получения первичных и перевиваемых культур клеток при производстве противовирусных вакцин на Курской и Армавирской биофабриках, Омском и Алма-Атинском биокомбинатах.

Определены условия культивирования клеток в биореакторах, разработан Технологический регламент “Культивирование клеток и вирусов с использованием экспериментальных образцов оборудования“, утвержденный директором ГНУ ВНИТИБП 28.12.1985 г. Разработана технологическая схема процесса культивирования клеток и вирусов в аппаратах (реакторах). Технология культивирования клеток и вирусов использована в производстве противовирусных вакцин и диагностических препаратов при ИРТ, ПГ-3, РС, ВД-БС АВИ, бешенстве, болезни Марека (БМ).

- Разработаны и предложены в качестве конструкционного материала полимерные композиции, стойкие к биологическим и химическим средам, температурным факторам. Во ВНИТИБП организован участок по изготовлению полимерных материалов, предложен комплект пресс-форм для изделий биотехнологического назначения.

- Усовершенствована предварительная, тонкая и стерилизующая фильтрация биологических растворов с помощью материалов на безасбестовой основе. Определены условия и возможность использования в биопромышленности экологически безопасных, исключающих фазовые переходы, процессов микрофильтрации и ультрафильтрации; усовершенствован метод очистки альбумина с помощью электродиализа при получении питательной среды для культивирования лептоспир в промышленных условиях.

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

- технологические процессы изготовления трипсина;

- разработка способа иммобилизации трипсина на полимерном носителе и получения теплостойких композиций; определение токсичности полимерных материалов с помощью пастерелл и культур клеток;

- усовершенствование технологии культивирования перевиваемых клеток животных при получении вирусных препаратов суспензионным и псевдосуспензионным способами (на микроносителях) в биореакторах;

- усовершенствование глубинного культивирования золотистого стафилококка St. aureus для получения биологически активного протеина А;

- усовершенствование предварительной, тонкой и стерилизующей фильтрации биологических растворов (питательных сред, раствора трипсина, сыворотки крови и других) с помощью фильтровальных материалов на безасбестовой основе;

- совершенствование процессов микрофильтрации и ультрафильтрации в биопромышленности с использованием современных фильтровальных материалов и оборудования;

- технология обессоливания альбумина с помощью электродиализа в условиях промышленного производства.

Личный вклад автора заключается в формулировании проблемы, постановке целей и задач исследований, решении поставленных задач, планировании эксперимента и выполнении исследований, обобщении результатов и использовании их в практике.

Апробация работы. Материалы исследований доложены и обсуждены:

- на заседаниях Ученого совета ГНУ ВНИТИБП (1980-2009 гг.) в виде ежегодных отчетов по заданиям научно-технической программы (НТП) (1980-2009 гг.), фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса (АПК) Российской Федерации (РФ) на 2006-2010 гг.;

- на 23 Всесоюзных, Республиканских, Международных и Всероссийских, совещаниях, семинарах, конференциях, посвященных научным и практическим проблемам технологии промышленного производства ветеринарных биологических препаратов и биотехнологии, проводившихся в Москве, Владимире, Щелкове, Волжске, Курске, Сергиев-Посаде, Покрове, Краснодаре, (1981-2009 гг.);

- на секции “Ветеринарная биотехнология” (2011 г).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 71 научной работе, в том числе 11 в рецензируемых изданиях, входящих в перечень ВАК Минобрнауки РФ для публикации материалов докторской диссертации. Получено 6 авторских свидетельства и патентов.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 292 страницах и состоит из введения, обзора литературы, собственных исследований, включающих материалы и методы, результаты, выводы и практические предложения, приложения, содержит 40 таблиц и 52 рисунка. Список литературы включает 457 наименований, из которых 358 отечественных и 99 зарубежных. В приложении представлены копии документов, подтверждающие достоверность работы, ее научную и практическую значимость.

Автор выражает признательность академику РАСХН А.Я. Самуйленко за научно-методическую помощь в организации и проведении исследований.

Искреннюю благодарность за руководство НИР и ОКР автор приносит А.И. Гуславскому, Е.Э. Школьникову, В.П. Гайденко, Б.В. Соловьеву, И.Н. Матвеевой, а также В.А. Лукиной, В.С. Иванову, Е.А. Рубану.

Практическую и консультативную помощь в выполнении некоторых разделов диссертации оказывали сотрудники института Н.И. Гвозденко, Н.М. Пухова, Л.А. Скороходова, В.Н. Егорова, А.А. Раевский, А.А.Потемкин, В.Н. Качалов, Е.И. Ярыгина, Е.П. Сапегина, Ю.Д. Фролов, В.Н. Еремец, Л.В. Анисимова, С.М. Панферова, Н.И. Назаркина, И.Б. Пивикова, А.Б Абрамов, В.Е. Васько, М.А. Фролова, а также сотрудники ВГНКИ В.Т. Ночевный, Н.А. Башашкина, Ставропольской биофабрики - А.П. Сурмило, НПО порошковой металлургии - М.П. Анащенко, ВНИИ ЦБП - А.В. Канарский.

2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2. 1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Работа выполнена в 1980-2010 гг. согласно планам НИР и ОКР ГНУ ВНИТИБП в соответствии с отраслевыми научными программами, в рамках Российской научно-технической программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации.

Экспериментальные исследования осуществляли в лабораториях и отделах института, во Всероссийском государственном центре качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормов (ВГНКИ). Практическую реализацию научно-исследовательских разработок осуществляли на Щелковском, Омском и Алма-Атинском биокомбинатах, Ставропольской, Курской, Краснодарской биофабриках, НПО “Синтез” (г. Курган).

2.1. 1. Материалы

Питательные среды и растворы. В работе использовали культуральные среды Игла, 199, гидролизат лактальбумина; растворы Хенкса и Эрла; трипсин импортного (“Difko”, “Ferak“, “Merk“) и отечественного производства ТУ 9358013.00008064–96; сыворотки крупного рогатого скота (КРС), овец; защитные среды: сахарозо-альбуминовую (СФГА) и сахарозо-желатозную (СФГЖ); разбавитель вируса и раствор концентрата разбавителя для противовирусных вакцин (ТУ 9384-001-93840700-00).

Для изготовления вакцины против лептоспироза животных применяли питательную среду ГНКИ, в которой использовали альбуминовую фракцию сыворотки крови овец; для культивирования Staphylococсus aureus - бульон Хоттингера и мясопептонный бульон (МПБ).


загрузка...