バイオリアクター利用における留意事項～実務利用・技術開発のポイント～

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第1章 培養装置の種類と特長
1. 培養装置に要求される主な性能
1.1 pH のコントロール
1.2 十分な酸素供給能
1.3 スケールアップの容易さ
2. 培養方法
2.1 培養操作
2.1.1 回分培養
2.1.2 流加培養
2.1.3 ケモスタット
2.1.4 灌流培養
2.2 固体培養
2.3 固定化培養
3. 培養装置
3.1 通気撹拌槽
3.2 気泡塔
3.3 流動層
3.4 充填層
3.5 動物細胞培養で使われる培養装置
3.6 植物細胞培養で使われる培養装置

第2章 大量培養でも利用される培養のプロセスとその応用
第1節 回分・流加・連続培養
1. 比増殖速度とMonod の経験式
2. 回分・流加・連続培養の速度式
3. 回分・流加・連続培養の特徴と使い分け
4. 流加培養の理論と実際
4.1 指数流加培養の理論式
4.2 パラメーターの設定
4.2.1 初発液量V 0 と初発細胞濃度X 0
4.2.2 目標の比増殖速度μ* と細胞収率Y X/S
4.2.3 流加培地の基質濃度S F
4.3 流速の調整
4.4 指数流加培養における留意点
4.4.1 制限基質以外の栄養素の枯渇
4.4.2 利用されなかった培地成分の蓄積
4.4.3 pH と温度
5. 流加培養のメリット
5.1 酵母の好気発
5.2 大腸菌の好気発酵とその抑制
5.3 乳酸菌の好気流加培養
6. 製パン用酵母の工業的な好気流加培養
6.1 比増殖速度による酵母の代謝の変化
6.2 生産コスト低減のための戦略
6.3 RQ 制御
6.4 アルコール制御
第2節 組織工学における灌流培養技術
1. 生体模倣システム(Microphysiological system: MPS)
2. 再生医療・組織工学
3. 細胞シート治療
4. 細胞シートの生体内移植
5. 細胞シート血管網への灌流培養

第3章 産業利用されているバイオリアクターの概要
第1節 フォトバイオリアクター
1. 極初期段階の歴史的PBR
2. PBR の2 つの基本的なアプローチ
3. PBR と微細藻類による炭素固定能力
3.1 微細藻類種の選択
3.2 薄層光バイオリアクター
4. 閉鎖型あるいは半閉鎖型PBR
4.1 多彩な種類と用途
4.2 チューブ式PBR
4.3 商業生産へのスケールアップ
5. レースウェイポンドと排水処理
6. バイオフィルム式PBR の将来性と課題
第2節 メンブレンバイオリアクター(MBR)
1. メンブレンバイオリアクター(MBR)の概要
2. 膜ユニットの設置方法によるMBR の分類
3. MBR で使用される膜および膜ユニット
4. MBR において使用される各種生物処理法
5. MBR の一般的特徴
6. MBR における運転管理
7. MBR の関する研究課題
第3節 ラジアルフロー型バイオリアクターを活用した組織再生と薬剤スクリーニングへの展開
1. 組織工学にもとづく再生医療および創薬分野でのバイオリアクターの役割
1.1 組織再生における足場材料とバイオリアクターの関わり合い
1.2 創薬分野におけるバイオリアクターの役割
2. ラジアルフロー型バイオリアクター(RFB)による細胞培養とそのメリット
3. ラジアルフロー型バイオリアクターを活用した硬組織再生(骨再生)
4. ラジアルフロー型バイオリアクターを活用した軟組織再生(肝組織再生)と薬剤スクリーニングの可能性

第4章バイオリアクター利用上の留意点
1. フラスコと卓上型バイオリアクター(通気攪拌型培養槽)の違い
2. ジャーファメンターの適切な操作設計・制御に必要なパラメーターとその計算法
3. ジャーファメンターを用いた一般的な培養制御・操作
4. バイオものづくり人材の育成・開発支援拠点「大阪工業大学バイオものづくりラボ」

第5章バイオリアクターの産業利用における関連技術ポイント
第1節 撹拌槽型バイオリアクターにおけるスケールアップの重要指標と留意点
1. スケールアップにおける重要な指標とパラメーター
2. スケールアップにおけるトラブル
3. CFD(Computational Fluid Dynamics: 数値流体力学)による流動解析の利用
第2節 バイオリアクターにおける消泡技術
1. 泡沫の発生
2. 消泡剤と消泡装置
2.1 消泡剤
2.2 消泡装置
2.2.1 インペラー型消泡装置
2.2.2 コニカル型消泡装置
2.2.3 回転円板型消泡装置
2.2.4 剪断型消泡装置
3. 消泡装置を利用する際のポイント
3.1 消泡装置の設置
3.2 泡沫破壊の難易
3.3 消泡装置による泡沫破壊限界
3.4 撹拌軸に取り付けた消泡装置の消泡性能の改善
第3節 「 バイオリアクターも含めたバイオ医薬製造設備の...