【2日間セミナー】バイオリアクターの基礎と微生物培養・動物細胞における設計／スケールアップ

セミナー趣旨

＜主催者より＞
バイオリアクターを活用してより短い工程でより収率よくモノを生産する方法は古くから研究されてきました。現在も酵素、微生物菌体、動・植物細胞、細胞内小器官のもつ機能を利用した多くのバイオリアクターの研究開発が進められています。本セミナーでは、大量培養（スケールアップ）の他に細胞分離装置だけでなく再生医療を意識した担体作製も講義されます。特にエクセルを用いて実際の計算を行い、すぐに実践応用できることでしょう。動画も多用され、理解しやすいセミナーになっています。この機会をご活用ください。

習得できる知識

• バイオリアクターの具体的な設計方法が学べる
• 反応とバイオリアクターの設計の定量的関係が理解できる
• ラボスケールのデータから実機までのスケールアップの実際が分かる
• バイオリアクターのトラブルの原因を解明する手法を習得することができる
• 再生医療の基礎知識
• 再生医療のためのデバイス設計
• 再生医療のための物理刺激

セミナープログラム

【1日目】11月29日(月)　13:00～16:30

『微生物培養におけるバイオリアクターの設計とスケールアップ』

川瀬　義矩 氏　工学博士
東洋大学理工学部 応用化学科 名誉教授

【講演趣旨】
微生物培養のバイオリアクターの設計とスケールアップについて基礎から実際の計算まで分かり易くポイントを解説します。実際の撹拌槽型および気泡塔型バイオリアクターの設計とスケールアップを行うのに必要な計算方法をExcelのテンプレートを使って具体的に説明いたします。動画を数多く取り入れビジュアルに解説いたします。

1. バイオリアクターの基礎：バイオリアクターの最適な選択
   1. バイオリアクターの種類
   2. バイオリアクターの実例
   3. バイオリアクターの設計とスケールアップの考え方
      1. 撹拌槽型バイオリアクターの設計とスケールアップの戦略
      2. 気泡塔型バイオリアクターの設計とスケールアップの戦略
2. 微生物反応の基礎：バイオリアクターの反応速度
   1. 酵素反応の反応速度：　ミカエリス・メンテン式
   2. 微生物反応の反応速度：　モノー式、ダブリングタイム
   3. 阻害反応：基質阻害など
   4. 酸素消費速度：呼吸速度
   5. 固定化酵素、固定化微生物の反応速度：拡散と反応、有効係数
   6. 反応温度の影響
   7. 発酵熱（反応熱）の計算
   8. 反応速度定数の決定法
3. バイオリアクターの操作：バイオリアクターの運転方法
   1. 回分操作：培養時間とバイオリアクター容積の計算
   2. 反復回分操作
   3. 流加培養（半回分操作）：定速流加培養バイオリアクター容積の計算
   4. 連続操作（ケモスタット、タービドスタット、ウォッシュアウト）：バイオリアクター容積の計算、ウォシュアウト
4. バイオリアクターの設計：バイオリアクターの設計計算
   1. 設計のスペック：バイオリアクターの物質収支と熱収支
   2. バイオリアクターの混合状態と収率：完全混合、ピストン流、実際の混合状態、バイパス、デッドスペース
   3. 撹拌槽型バイオリアクターの設計計算
      1. 撹拌槽型バイオリアクターの設計：撹拌翼の選定
      2. ガス吹き込み：酸素供給速度、完全気体分散状態とフラッディング
      3. 発酵熱を除去するための伝熱面積の計算
      4. 設計計算例：撹拌槽の大きさ、撹拌速度、酸素吹き込み速度の決定
   4. 気泡塔型バイオリアクターの設計計算
      1. 気泡塔バイオリアクターの設計：ガス吹き込み速度の計算
      2. エアリフトバイオリアクターの設計：エアリフトの構造、ガス吹き込み速度の計算
   5. 固定化酵素・微生物バイオリアクターの設計計算
5. バイオリアクターのスケールアップ：バイオリアクターの生産力アップ
   1. 撹拌槽型バイオリアクターのスケールアップ例
      1. スケールアップのパラメータ：撹拌所要動力、混合時間、気体分散、剪断損傷
      2. 幾何学的相似と流動解析
   2. 気泡塔型バイオリアクターのスケールアップ例
      1. スケールアップのパラメータ：ガス吹き込み速度、混合時間、気体分散
      2. 幾何学的相似と流動解析
      3. エアリフトバイオリアクターのスケールアップ
6. まとめ：バイオリアクターにおける技術力の強化
   1. バイオリアクターの設計とスケールアップに失敗しない戦略
   2. バイオリアクターのトラブルを解決する戦略
7. 質疑応答

※講義内にて使用したExcelファイル（実務にも使えるファイル）は差し上げます。

【2日目】11月30日(火)　14:00～15:30

『動物細胞培養におけるバイオリアクターとその応用～再生医療のためのデバイス設計とその効果～』

古川　克子 氏　博士（医学）
東京大学大学院　工学系研究科
バイオエンジニアリング専攻・機械工学専攻 准教授

【講演趣旨】
動物細胞を用いたバイオリアクターの応用分野として再生医療がある。本発表では，再生医療におけるデバイス開発について、その周辺知識も含めて，概説する。再生医療の基礎知識のないかたにも理解が容易な講演を予定している。

1. 動物細胞の培養におけるバイオリアクター開発の背景
   1. 再生医療と人工臓器の違い
   2. 再生医療の3要素
   3. 動物細胞培養の概要
   4. 再生医療の適用臓器
2. デバイス設計１　細胞分離装置
   1. FACS
   2. MACS
3. デバイス設計２　担体作製
   1. スポンジ
   2. ファイバー
   3. 3次元印刷
   4. 3次元光造形
   5. 射出造形
4. デバイス設計１　メカニカルストレス
   1. メカニカルストレスとは
   2. 静水圧負荷の実例
   3. せん断応力負荷の実例
   4. 無重力培養の実例
   5. 複合刺激の実例
5. まとめ
6. 質疑応答

セミナー講師

川瀬　義矩 氏　工学博士
東洋大学理工学部 応用化学科 名誉教授

古川　克子 氏　博士（医学）
東京大学大学院　工学系研究科
バイオエンジニアリング専攻・機械工学専攻  准教授

セミナー受講料

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※請求書および領収証は1名様ごとに発行可能です。
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