문맥 (context)
액체의 기체 처리에 의해 기체의 유입 및 탈착이 일어난다. 적당한 산소 공급 및 이산화탄소 제거는 특히 배지에 세포 배양물의 공급 및 증식의 경우에 문제를 만든다.
그러나, 세포 배양물은 제약 산업에서, 예를 들어 항체 및 단백질 제조에서 훨씬 더 중요한 위치를 차지한다. 세포 배양물은 번역 후 변형으로 고도로 글리코실화된 단백질을 제조할 수 있는 능력을 가지기 때문에 특히 더 복잡한 물질의 제조에 예정된다.
세포 배양물은 그들이 배양되는 반응기(및 용기)에 대해 특별한 요건을 둔다. 예를 들어, 고전단력은 세포벽이 없는 세포의 세포막을 손상시키기 때문에 고전단력을 피하는 것이 필요하다. 전단력은 예를 들어 교반기에서, 또는 기체 기포가 액체 표면에서 터질 때 생긴다. 또, 세포가 거품과 함께 부유하는 경향이 있기 때문에 거품 형성도 피해야 한다. 거품 층에는 부적당한 배양 조건이 존재한다. 또, 거품 방지 수단의 이용은 결국은 워크업 동안 세포 손상 또는 수율 손실을 초래하거나, 또는 워크업 경비 증가를 초래할 수 있다.
표면 기체 처리는 위에서 개요한 요건 중 일부를 참작한 세포 배양물 기체 처리의 한 유형이다. 표면 기체 처리 동안, 액체 표면 위, 즉 반응기 기체 공간과 액체 사이 계면에서 기체 흡수 및 탈착이 일어난다. 일반적으로 극소량의 액체 부피를 기체 처리하는 데는 표면 기체 처리를 이용하는 것이 가능하기 때문에, 표면 대 부피 비에 의존해서 액중 기체 처리가 빈번히 이용된다. 유기포 기체 처리와 무기포 기체 처리를 구별하는 것은 가능하다. 그러나, 기포가 발생하는 기체 처리의 모든 유형은 액체 표면에서 거품이 형성된다는 점 또는 기체 기포가 터진다는 점과 같은 위에서 기술한 불리한 점을 갖는다. 게다가, 기체 기포를 예를 들어 교반기에 의해 분포 및/또는 분산시키는 것이 필요하다. 그러나, 이것은 또다시 전단력을 생성한다. 일반적으로는 기포를 생성하는 기체 처리에 의해서 필요한 기체 전달 속도를 달성할 수 있지만, 이것이 동시에 세포 손상을 초래한다는 것이 사실이다.
무기포 기체 처리는 기체 교환이 액중 막 표면에서 일어난다는 사실에 의해 문제를 해결한다. 이 경우, 기체 처리는 폐쇄 기공 또는 개방 기공 막을 이용해서 수행한다. 이들은 교반기에 의해 움직이는 액체 중에 배열된다. 실리콘은 다공성 중합체와 비교할 때 그 자체가 튜브 물질임을 입증하였다. 그 이유는 높은 기체 투과율, 높은 열 안정성, 및 50 m 이하의 튜브 단편의 길이에 균질하게 분포되는 멸균 후에도 보존되는 튜브 성질 때문이다. 튜브 단편의 큰 튜브 길이는 튜브 고정자의 시간 소모적 제조를 단축시키는 목적에 맞다. 실리콘 튜브는 일반적으로 한 번 사용된 후에 폐기된다.
종전의 막 기체 처리의 경우의 불리한 점은 비교적 낮은 물질 전달 계수이다(H.J. Henzler, J. Kauling: "Oxygenation of cell cultures" Bioprocess Engineering 9 (1993), 61-75 페이지). 높은 물질 전달 속도를 달성하기 위해서는, 생체반응기에 적절한 수의 막 표면을 설치하는 것이 필요하다. 그러나, 이것은 설계 및 취급(탑재, 멸균, 세정, 부적당하게 혼합된 영역 생성)과 관련해서 많은 비용이 든다. 게다가, 동력 투입량이 증가될 수 있다. 물질 전달 계수가 동력 투입량의 함수이기 때문에, 이것은 물질 전달 속도 증가를 초래할 수 있다. 그러나, 그 잠재성은 더 높은 동력 투입량에 기인하는 세포에 대한 전단 부하에 의해 제한된다.
이들 경계 조건은 상응하는 막 기체 처리가 더 낮은 동력 투입량 및/또는 낮은 전단 부하와 함께 동시에 높은 물질 전달 계수에 도달해야 한다는 요건으로 귀착한다. 제 2의 조건은 반응기 공간의 혼합이 계속해서 적당하게 수행된다는 것이다. 이것은 한편으로는 세포의 침강을 방지하고, 다른 한편으로는 액체가 충분히 짧은 혼합 시간 내에 혼합되는 것을 가능하게 한다.
이것을 달성하기 위해, 예를 들어 EP 0172478 A1에는 지금까지 실제로 승인을 얻을 수 없었던 방법 및 장치를 기술하였다. 여기에 관련된 것은 바스켓 상에 감긴 막 튜브이고, 이 바스켓은 생체반응기 내부에서 자연적 회전 없이 편심 운동을 수행한다. 그러나, 이것은 편심 장치를 필요로 한다. 반응기에, 다시 말해서 멸균 영역 내부에 편심 운동 기계 장치가 반드시 제공되어야 한다. 한편으로, 이것은 결국은 편심 장치의 멸균시 문제를 일으키고, 다른 한편으로, 이것은 멸균 영역의 오염 위험성의 끊임없는 원천이다. 게다가, 기계적으로 복잡한 유지를 필요로 하는 편심 장치 같은 장치를 멸균 영역에 설비하는 것은 아무런 의미가 없다. 편심 장치의 필요 및 그와 관련된 문제가 이 특허의 응용을 방해하였다고 추정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 손상을 주지 않고 세정하기 쉬운 방식으로 수행되는 효과적인 세포 배양물의 무기포 기체 처리를 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
본 발명이 제공하고자 하는 목적은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
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1과제 해석
task_interpretation본 발명이 달성하고자 하는 기술적 목적을 질문함
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2정보 추출
information_extraction문맥의 마지막 부분에서 '본 발명의 목적은'으로 시작하는 문장을 탐색함
- 따라서, 본 발명의 목적은 손상을 주지 않고 세정하기 쉬운 방식으로 수행되는 효과적인 세포 배양물의 무기포 기체 처리를 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
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3근거 선택
evidence_selection목적을 명시한 직접적인 구절을 선택함
- 본 발명의 목적은 손상을 주지 않고 세정하기 쉬운 방식으로 수행되는 효과적인 세포 배양물의 무기포 기체 처리를 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
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4논리 통합
logical_integration추출된 목적의 핵심 요소(손상 방지, 세정 용이성, 효과적인 무기포 기체 처리)를 결합함
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5결론 도출
conclusion_formulation세포에 손상을 주지 않으면서도 세정이 용이하고, 효과적인 무기포 기체 처리가 가능한 방법 및 장치를 제공하는 것이 목적임을 도출함
- 손상을 주지 않고 세정하기 쉬운 방식으로 수행되는 효과적인 세포 배양물의 무기포 기체 처리를 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
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6답변 생성
answer_generation질문에 대해 문맥에 근거하여 명확하게 답변을 작성함
- 손상을 주지 않고 세정하기 쉬운 방식으로 수행되는 효과적인 세포 배양물의 무기포 기체 처리를 위한 방법 및 장치를 제공하는 것
최종 답변 (final_answer)
손상을 주지 않고 세정하기 쉬운 방식으로 수행되는 효과적인 세포 배양물의 무기포 기체 처리를 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
핵심 해석 (core_interpretation)
기존 기술의 문제점(세포 손상, 세정 및 유지보수의 어려움 등)을 해결하기 위해 세포 손상 방지와 세정 용이성을 갖춘 무기포 기체 처리 기술을 구현하는 것이다.