• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제1권1호
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• pp.32-35
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• 1996

Amoving aeration-membrane (MAM) bioreactor was employed for the production of 2$\mu$g/mL of tissue type Plasminogen Activator (tPA)in serum free medium from normal human fibroblast cells. This system could maintain high cell density for long periods of steady state conditions in perfusion cultivation. Under normal operating condition, shear stress was as low as 0.65 dynes/$\textrm{cm}^2$ at the agitation speed of 80 rpm. Even though cell density gradually decreased with increasing agitation speed, tPA production increased linearly with increasing shear stress within a moderate range. This culture system allowed production of 2$\mu$g tPA/mL while maintaining a high cell denisty of 1.0$\times$107 viable cell/mL.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 추계학술발표대회 및 bio-venture fair
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• pp.297-300
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• 2000

Succinic acid was produced by Enterococcus faecalis RKY1 cells immobilized in hollow fiber bioreactor as an alternatively immobilized culture in bioconversion of fumaric acid to succinic acid. The feed was pumped through the shell side. As the flow rate of the feed was increased, the steady state was obtained more quickly. The steady state was reached after 24 hr cultivation in 0.25 ml/min, 12 hr in 0.5 ml/min, and 9 hr in 1.0 ml/min, respectively. The effect of medium pH on succinate production was also investigated. By changing the medium pH of 8.0, the succinic acid produced was increased about 16% than that of pH 7.0.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.1700-1703
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• 2008

The purpose of this study was to examine the effects of various mechanical stimuli for MC3T3-E1 cells. Among the several mechanical stimulations, we focused on compressive stain and ultrasound. In this study, we developed a bioreactor capable of applying controlled stimuli to scaffolds. PLLA/PCL scaffold was fabricated by using salt-leaching method. We performed dynamic cell culture using preosteoblasts MC3T3-E1 cells with 1MHz, 30mW/cm2 ultrasound and 10% of compressive strain. Result of CCK-8 analysis at 1, 4, 7, 10 days showed that mechanical stimuli had no significant effect for cell proliferation. However, those stimuli influenced ALP(Alkaline phopatase) activity, which is one of differentiation marker.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권1호
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• pp.7-13
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• 2005

Chitosan-alginate capsules were formed by electrostatic interactions and exhibited an appropriate mechanical strength, permeability, and stability for the culture of hepatocytes. Pig hepatocytes were isolated and hepatocyte spheroids formed and immobilized in chitosan-alginate capsules. An encapsulation procedure of 3 min and spheroid formation period of 24 h were the optimum conditions for the best liver functions. Pig hepatocytes with a cell density of $6.0{\tomes}10^6$ cells/ml in the capsules were found to be most suitable for application in a bioartificial liver support system. The encapsulated pig hepatocyte spheroids exhibited stable ammonia removal and urea secretion rates in a bioreactor for 2 weeks. Accordingly, chitosan-alginate encapsulated hepatocyte spheroids in a packed-bed bioreactor would appear to have potential as a bioartificial liver.

• 원예과학기술지
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• 제33권4호
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• pp.585-590
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• 2015

본 실험은 생물반응기를 이용한 딸기 조직배양묘 대량증식 시 flurprimidol 을 처리하여 순화율을 향상시키고자 실시하였다. Flurprimidol 을 0, 0.1, 0.5, 1.0 및 $2.0mg{\cdot}L^{-1}$의 농도로 6주동안 처리하여 생육조사한 결과, flurprimidol을 첨가한 처리구의 생장량이 대조에 비해 감소하였고, 처리농도가 증가할수록 생장억제효과가 크게 나타났다. 초장은 대조가 7.9cm인 것에 비해 flurprimidol 처리는 2.2-3.7cm 범위로 매우 짧아졌다. 뿌리수는 대조가 51.8개/주에 비해 flurprimidol 처리가 11.6-34.2개/주 범위로 감소하였다. 뿌리길이는 대조가 4.36cm에 비해 flurprimidol 처리는 0.88-3.08cm 범위로 크게 짧아졌다. 그러나 액아수는 flurprimidol $2.0mg{\cdot}L^{-1}$ 처리를 제외하고 모든 처리구에서 대조의 8.6개/주에 비해 많이 발생하였을 뿐만 아니라 액아수가 증가할수록 그에 따라 잎수도 증가하였다. Flurprimidol $1.0mg{\cdot}L^{-1}$ 처리 시 뿌리가 부패하여 지하부 발달이 불량하였다. Flurprimidol $1.0mg{\cdot}L^{-1}$와 $2.0mg{\cdot}L^{-1}$ 처리를 제외한 모든 처리의 순화율은 100%로 대조에 비해 23.3% 향상되었다. 순화 4주 후, flurprimidol $0.1mg{\cdot}L^{-1}$ 처리는 생체중을 제외한 지상부 및 지하부 생육이 대조와 비슷하게 회복되었다. 따라서 생물반응기를 이용한 딸기의 조직배양묘 대량 증식 시 순화율 향상을 위한 적정 flurprimidol 농도는 $0.1mg{\cdot}L^{-1}$였다.

• KSBB Journal
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• 제16권1호
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• pp.30-35
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• 2001

유가식배양과 세라믹 막을 장착한 생물반응기에서 운전인 TCRC 조업을 통해서 Bacillus thuringiensis의 고농도 세포배양을 실시하였다. 유가식 배양에서 B. thuringiensis의 세포 성장은 선형적으로 증가하였고, 이것은 세포성장 모델리의 결과와 잘 맞았다. 낮은 세포 성장속에도 불구하고 유가식 배양동안에 포자형성은 관찰할 수 없었고, 이것은 연속배양의 결과와는 반대였다. 유가식 조업 후에 회분식 배양으로 바꾸면 300 g/L의 포도당 공급 농도를 사용했을 때 2.7$\times$$10^9$ CFU/mL 의 포자농도를 얻었다. 생물반응기내에 세라믹 막을 장착한 TCRC 조업에서 포도당 공급 농도의 영향을 결정하였다. 50 g/L의 포도당 농도를 사용했을 때 TCRC 조업에서 82.5 g-cell/L에 해당하는 최대 세포농도 1.8$\times$$10^{10}$ CFU/mL 를 얻었다. TCRC에서 세포성장은 선형적으로 증가하였고 포도당 농도는 제한되었는데 이것은 세포성장은 모델링의 결과와 잘 일치하였다. 1 g/L의 포도당을 공급한 경우 이외에는 TCRC 조업 동안에 포자형성을 관찰할 수 없었다. 50 g/L의 포도당을 공급한 경우 TCRC조업 후에 회분식 배양으로 전환시키면 1.2$\times$$10^{10}$ CFU/mL 의 포자농도를 얻었고, 이것은 연구된 여러 배양형태 중에 가장 높은 포자농도이다. 이 때 최적의 포도당 공급속도는 0.55 g glucose/h로 공급하였을 때였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제29권4호
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• pp.240-247
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• 2001

본 연구에서는 동물세포 배양장치를 개발키 위한 기초연구로서 초미세 통기법이 산소 전달 속도와 세포의 생존율에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 통기 장치로 통기 구멍 크기가 다른 microsparger 를 사용하였을 때, 모형 반응기 내에서 측정한 산소 전달계수(k$_{L}$a)는 microsprager의 통기 구멍 크기가 작아질수록 현저히 증가하였다. 이는 공기 방울들과 매질 사이의 접촉 면적이 증가했기 때문인 것으로 판단된다. 두 가지 다른 형태의 임펠러 (square-pitch marine impeller 와 $45^{\circ}$) pitched flat blade impller) 를 사용하여 교반하였을 때, $k_{L}$ a 값은 marine impeller 를 사용하였을 때 다소 높았다. $100\mu\textrm{m}$ 이하의 통기 구멍을 가진 microsparger 를 사용하여 직접 통기가 세포에 미치는 손상에 대해 알아본 결과, 세포들의 손상 정도는 통기 속도가 증가할수록, 공기방울 크기가 작아질수록 더 커졌다. 2.5 L 용량의 소형 세포 반응기에 $0.5\mu\textrm{m}$ 의 통기 구멍 크기를 가진 micro-sparger를 장치하여 세포를 배양한 결과 , 지속적인 통기시에는 세포의 생존율이 80% 이하로 떨어지고, 정상적인 성장을 하지 못하였다. 그러나 용존 산소 농도가 20% 이하로 떨어졌을 때에만 통기하였을 때 세포는 정상적으로 자랐으며 세포 생존율도 대수기 전반에 걸쳐 90% 이상을 유지하였다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제10권3호
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• pp.198-204
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• 2005

Seeds of neem were collected from different parts of India and analyzed for their azadirachtin content by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). In order to assess the effects of genotypic and geographical variation on azadirachtin content in cell cultures, callus development was attempted in the seeds containing high and low concentration of azadirachtin. The concentration of azadirachtin in callus cultures was significantly affected by the explant source. Seed kernels with higher azadirachtin content produced higher azadirachtin content in callus cultures and lower azadirachtin content was seen in callus cultures produced from seed kernels with low azadirachtin content. The protocol for development of elite stock culture of Azadirachta indica was established with the objective of selecting a high azadirachtin-producing cell line. The highest azadirachtin-producing cell line was selected and the effects of different media and illumination conditions on growth and azadirachtin production were studied in shake flask suspension culture. Detailed batch growth kinetics was also established. These studies provided elite starter culture and associated protocols for cultivation of A. indica plant cell culture in the bioreactor.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제48권3호
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• pp.344-357
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• 2020

Streptococcus zooepidemicus 유래의 세포외 고분자물질인 히알루론산(hyaluronic acid) (HA)을 대량 생산하기 위해, 균주 개량, 생산배지 및 배양공정 개발에 관한 연구를 수행하였다. HA 고생산성 변이주를 선별하기 위해 약 99%의 사멸률을 보이는 ethylmethane sulfonate (EMS) 처리조건을 적용해서, 지속적인 random screening 방법으로 고생산성, 고안정성의 변이주들을 선별할 수 있었다. HA를 고농도로 생산하기 위해서는, 이 균주의 생화학 및 배양생리적 특성에 기반한 최적 배지개발이 필수적이라고 판단하여, one-factor-at-a-time (OFAT), full factorial design (FFD), steepest ascent method (SAM) 및 response surface method (RSM) (반응표면분석법)을 순차적으로 적용하여 통계적 배지 최적화 실험을 수행하였다. 최적 배지조성에서 플라스크 배양에 의한 HA 생산성은 5.38 g/l로서, 이전 배지(3.54 g/l)에 비해 약 52% 향상된 생산량을 얻을 수 있었다. 또한 선별된 우량균주와 최적화된 생산배지를 이용하여 5 L 발효조에서 배양공정 최적화 연구를 수행하였다. 이 균주의 생리학적 특성을 고려할 때, HA 생산성을 높이기 위해서는 (배양 중 HA 축적으로 인해 고점도를 띠는) 배양액으로의 충분한 용존산소 공급이 매우 중요한 요인인 것으로 판단되었다. 따라서 용존산소 공급과 밀접하게 관련있는 발효조의 교반시스템(교반 날개 종류, 크기 및 배치 등) 및 교반속도에 대한 최적화 연구를 수행하였다. 그 결과, 교반축 하부에는 Rushton turbine-type, 상부에는 marine-type의 확장된 교반날개(기존 대비 직경 1.3배 확장)가 설치된 경우, 450 rpm에서 강화된 혼합력과 충분한 용존산소 공급으로 인해 HA 생산성이 기존 플라스크 배양 대비 약 1.8배(9.79 vs. 5.38 g/l) 더 높은 것으로 확인되었다. 최종적으로 HA 배양공정의 scale-up 가능성을 확인하기 위해, pilot 규모의 50 L 발효조 배양을 최대 300 rpm의 교반속도에서 수행하였다. 처음으로 시도한 50 L 배양임에도 불구하고, HA 최대 생산성 면에서 볼 때, 5 L 발효조 결과와 거의 동일한 수준(98.5%) (9.11 vs 9.25 g/l)의 생산량을 얻을 수 있었다. 반면 지수기 성장단계인 배양 15시간까지의 50 L 배양의 HA 평균생산속도(r_p)는 0.46 g/l/hr로서 0.62 g/l/hr인 5 L 배양 대비 약 74% 정도에 머무는 것으로 나타났다. 따라서 생산 발효조의 scale-up 시, 생산균주의 전단응력 민감성(shear damage)을 함께 고려하면서, 산소전달계수(k_La)를 기반으로 하는 교반시스템에 대한 체계적인 연구가 진행된다면, HA 생산속도도 증가될 수 있는 긍정적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권12호
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• pp.1624-1631
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• 2021

Prodigiosin as a high-valued compound, which is a microbial secondary metabolite, has the potential for antioxidant and anticancer effects. However, the large-scale production of functionally active Hahella chejuensis-derived prodigiosin by fermentation in a cost-effective manner has yet to be achieved. In the present study, we established carbon source-optimized medium conditions, as well as a procedure for producing prodigiosin by fermentation by culturing H. chejuensis using 10 L and 200 L bioreactors. Our results showed that prodigiosin productivity using 250 ml flasks was higher in the presence of glucose than other carbon sources, including mannose, sucrose, galactose, and fructose, and could be scaled up to 10 L and 200 L batches. Productivity in the glucose (2.5 g/l) culture while maintaining the medium at pH 6.89 during 10 days of cultivation in the 200 L bioreactor was measured and increased more than productivity in the basal culture medium in the absence of glucose. Prodigiosin production from 10 L and 200 L fermentation cultures of H. chejuensis was confirmed by high-performance liquid chromatography (HPLC) and liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) analyses for more accurate identification. Finally, the anticancer activity of crude extracted prodigiosin against human cancerous leukemia THP-1 cells was evaluated and confirmed at various concentrations. Conclusively, we demonstrate that culture conditions for H. chejuensis using a bioreactor with various parameters and ethanol-based extraction procedures were optimized to mass-produce the marine bacterium-derived high purity prodigiosin associated with anti-cancer activity.