Оболочка для выращивания биологических объектов
Использование: биотехнология, культивирование микроорганизмов, растительных и животных клеток и тканей, а также растений . Сущность изобретения: оболочка для выращивания биологических объектов выполнена из эластичного материала в виде мешка и содержит внутри полупроницаемую , светопроэрачную мембрану, размещенную с образованием по меньшей мере одной ячейки, а ячейка образует растяжимую камеру с отверстием для ввода объекта и среды, отверстие выполнено с возможностью герметизации. Указанная мембрана имеет структуру с отверстиями, размер которых меньше размера вирусов, но проницаем для газов. Мембрана выполнена из полиэтилена высокой плотности, не проницаемого для жидкости и проницаемого для водяных паров, при толщине порядка 31,75 мкм. Проницаемость к водяным парам составляет порядка 0,32 г. на 645 см2 за 24 ч, 6 з. п. ф-лы, 13 ил. у Ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГOCflATEHT СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4742216/13 (86) РСТ/US 88/00551 (03,03.88) (22) 01.09.89 (46) 23.08,93, Бюл. М 31 . (31) 021408 (32) 04.03.87 (33) US (71) Агристар Инк. (US) (72) Малкольм Глен Керц (US) (56) Патент США hh 4311477, кл, А01G 1/04, 1982, (54) ОБОЛОЧКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ (57) Использование: биотехнология, культивирование микроорганизмов, растительных и животных клеток и тканей. а также растений. Сущность изобретения: оболочка для
Изобретение касается оболочки для микроразмнажения, культивирования ткани и культивирования других биологических объектов. Более конкретна изобретение касается усовершенствованной оболочки для усиления роста и воспроизводства растительных и животных клеток и ткани, бактерий и других микроорганизмов и для предотвращения возникновения загрязне-. ния в культурах.
Целью изобретения является достижение нижеприведенных результатов: повышенная защита от загрязнения; повышенные скорости выращивания; не требуется стерильное помещение для культивируемой культуры;
„„5U„„1836419 АЗ (зиз С 12 М 3/00, А 01 G 31/00 в
ыращивания биологических объектов выполнена иэ эластичного материала в виде мешка и содержит внутри полупроницаемую, светопроэрачную мембрану, размещенную с образованием по меньшей мере одной ячейки, а ячейка образует растяжимую камеру с отверстием для ввода объекте и среды, отверстие выполнено с возможностью герметизации, Указанная мембрана имеет структуру с отверстиями, размер которых меньше размера вирусов, но проницаем для газов. Мембрана выполнена из полиэтилена высокой плотности, не проницаемого для жидкости и проницаемого для водяных паров, при толщине порядка 31,75 мкм. Проницаемость к водяным парам со- а ставляет порядка 0,32 г. на 645 см эа 24 ч, 6 з. и. ф-лы, 13 ил. не требуются дорогие стеклянные контейнеры или не придется нести убытки при несении затрат на замену разбившегося контейнера; нет трудовых затрат, связанных с чисткой и стерилизацией контейнеров при повторном использовании; увеличение числа ростков или всходов от культуры, снижение примерно наполовину количества среды, необходимой для каждой растительной культуры; устранение необходимости строгого управления влажностью в помещении клуьтивирования культуры; увеличение числа культур, которые могут воспроизводиться в помещении культивирования культуры того же размера;
1836419 уменьшение размера зоны приготовления среды и размера автоклава и увеличение количества новых культур, которые могут быть установлены лаборантаДругие цели и преимущества изобретения будут видны из описания.
Изобретение включает в себя новую оболочку для микроразмножения, культивирования ткани и другого органического материала. Оболочка выполнена из полупроницаемой и прозрачной мембраны. которая не препятствует пропусканию света и газообмену, но герметизирует от биологических загрязнителей а окружающей среде. Мембрана образует множество ячеек, которые содержат органические образцы и среды. Ячейки герметизируются настолько, чтобы полностью опоясывать и герметизировать культуры от окружающей среды, Наиболее предпочитаемой мембраной является полиэтиленовый материал высокой плотности.
Одним из основных преимуществ изобретения является то, что биологические загрязнители в окружающей атмосфере не могут проникнуть через мембрану интегумента и тем самым не могут загрязнить культуру. Полупроницаемая мембрана так-. же обеспечивает повышенный газообмен, необходимый для растительных и животных клеток и многих микроорганизмов, чтобы жить и размножаться. Поскольку оболочки являются не проницаемыми для загрязнителей, органический материал, который в нем содержится, не требуется культивировать в стерильной окружающей среде, и связанные с этим расходы и проблемы устраняются. Аналогичным образом, так как оболочка интегумент не будет давать возможность бактериям, вирусам и другим микроорганизмам из окружающей среды проникать через мембрану, интегумент может также использоваться для культивирования специального микроорганизма. Оболочка препятствует утечке микроорганизмов, выращенных или поддерживаемых в ней, из интегумента и возможного заражения лабораторного персонала и одновременно препятствует микроорганизмам в окружающей среде загрязнять культуру требуемых микроорганизмов, содержащихся в оболочке, Оболочка также является непроницаемой для жидкости, так что питательная среда, типично жидкая или полутвердая, которая поддерживает рост ткани, организма или растения, хотя и в оболочке, не может просочиться наружу или высохнуть, Таким образом, используя настоящее изобретение, также не требуется поддерживать
55 точный уровень влажности а помещении культивирования культуры, что снова может повлечь за собой специальное и дорогостоящее оборудование.
Преимущество использования полупроницаемой оболочки B том, что скорости рос та ткани или ростка резко увеличиваются, Это увеличение происходит, как считается, потому, что кислород и углекислый газ, которые требуются для дыхания и фотосинтеза растения и для поддерживания некоторых бактерий, возможны в больших количествах, чем в случае, когда способ осуществляется в стеклянных или пластмассовых контейнерах, соответствующих предшествующему уровню техники, в которых свободно сидящие крышки, резиновые пробки, колпачки и фильтры, необходимые для предотвращения попадания загрязнителей, мешают газообмену.
Предпочитаемый вариант реализации этой оболочки выполнен из полиэтилена высокой плотности со сварным швом. Этот материал является непроницаемым для загрязнителей, и благодаря его полной герметизации после помещения в полость его органического образца вся наружная поврехность может быть тщательно очищена от загрязнителей путем погружения перед открыванием оболочки, которое (открывание) подвергает культуру возможному загрязнению. Фактически на оболчоке нет зон, где загрязнители могут скапливаться и избежать очищения от загрязнителей.
Стоимость микровыращения и культивирования значительно снижается, так как стоимость оболочки значительно меньше, чем стоимость контейнеров. Предпочитаемые оболочки в отличие от стеклянных испытательных пробирок не бьются. Их низкая стоимость делает их полностью изделиями одноразового использования, устраняя затраты. связанные с промывкой, результат которой часто менее чем стерильный продукт, Предложенная оболочка и ее варианты изображены на чертежах; на фиг. 1 — вид оболочки спереди; на фиг, 2 — вертикальный вид частично в разрезе оболочки по линии
А-А на фиг, 1 с материалом оболочки а увеличенном масштабе; ца фиг, 3 — частичный вид сверху оболочки на фиг. 1, с материалом оболочки в увеличенном масштабе, на фиг.
4 — образец меристематической ткани, культивируемой в оболочке на фиг. 1; на фиг. 5— культура начальной ткани на первой стадии роста, увеличенная в течение второй стадии в оболочке на фиг. 1; на фиг. 6 — рост индивидуального ростка в течение третьей стадии а оболочке на фиг, 1; на фиг. 7- упаковка
1836419
20 оболочки с индивидуальными ячейками; на фиг. 8 — вид в перспективе альтернативного варианта реализации оболочки на фиг. 1 и 7; на фиг. 9- вертикальный вид спереди оболочки на фиг. 8 в открытом положении; на фиг. 10 — вертикальный вид сбоку оболочки на фиг. 9 в открытом положении; на фиг. 11 — вид сверху оболочки на фиг. 9; на фиг. 12 — вертикальный вид спереди оболочки на фиг. 8 s перегнутом положении; нефиг. 13-. вид сверху оболочки, показанного на фиг, 12, На фиг. 1-3 показана оболочка 10 для размещения и культивирования органического материала, такого, кзк растительные или животные тани и клетки и микроорганизмы, в том числе бактерии, вирусы, грибки, плесени и одноклеточные водоросли.
Оболочка 10 включает в себя мембрану 12, которая окружает растительную ткань из родительского растения или культиватора в течение первых трех стадий микроразмножения, Однако оболочка может использоваться для культивирования любого типа органического материала. После герметизации мембрана 12 полностью и целиком окружает и заключает в себе культуру, изолируя ее от окружающей среды.
Оболочка 10 образована со складной (перегибземой пополам) мембраной 12 по линии 14, так что образуются две боковые стороны 16, 18. Боковые стороны 16, 18 подвергаются тепловой сварке в позициях 24, 26 вдоль всей длины своей и смежно с продольными кромками 20, 22 мембраны 12, так что образуется конверт. Конвертообраэная оболочка 10 включает в себя ячейку 30, образующую расширяющуюся камеру для содержания растительной ткани и питательной среды для роста. Ячейка 30 имеет примерный средний объем 50 мл для большинства сортов растений. Размер и объем камеры ячейки 30 может изменяться, чтобы принимать конкретную ткань или росток. содержащийся е ней. Таким образом, ячейка 30 может быть разных размеров.
Ячейка 30 имеет по крайней мере первоначально открытый конец 28, образованный концевыми кромками 32. 34 мембраны 12.
Конец 28 служит в качестве отверстия входа ячейки 30 для приема растительной ткани и питательной среды. Как тоже можно видеть, вместо изготовления оболочки 10 из одной склздываемой или сгибаемой мембраны 12, она может быть выполненз из двух индивидуальных и отдельных кусков материала, таких кзк базовый материал и фронтальный материал, В этом варианте реализации нижняя часть ячейки 30 выполнена путем тепловой сварки фронтального материала с базовым материалом вблизи нижних конце25
55 вых кромок ее, е отличие от линии сгиба 14, где один кусок материала используется, как описано со ссылкой на фиг, 1-3. Составные оболочки могут быть образованы с получением преимущества прочности одного материала и проницаемости для кислорода и углекислого газа другого, в качестве примера.
Мембрана 12 изготовлена иэ полиэтилена, который может сгибаться и сплющиваться, так что он может храниться и транспортироваться в рулонах. Далее, полиэтилен настолько недорогой, что может выбрасываться после завершения любой данной стадии процесса микроразмножения. Предпочтительно мембрана 12 выполнена из полиэтилена высокой плотности, Мембрана 12 может быть выполнена иэ полиэтилена плотности 0,94-0,96 г/см . Матез риал для мембраны 12 должен выдерживать стерилизацию в автоклаве, который может достигать температуры 250 С.
На фиг. 4 — 6 оболочка 10 показана в . каждой иэ первых трех стадий микроразмножения. После помещения растительной ткани и питательной среды в ячейку 30 входное отверстие на открытом конце 28 заваривается сварным швом 36 вдоль асей длины его и смежно с концевыми кромками 32, 34 мембраны 12 для закрывания и герметизации ячейки 30, содержащей внутри растительную ткань и питательную среду. В зто время растительная ткань полностью и целиком опоясана и изолирована от окружающей среды и герметизирована от биологических загрязнителей е окружающей среде. На фиг. 4 — 6 схематично показаны оболочки 10 А, В и С, содержащие растительную ткань и питательную среду в каждой из первых трех стадий микроразмножения. На фиг. 4 показана меристематическая ткань 38 иэ родительского растения или культивара, заключенная в оболочке 10 вместе с соответствующей питательной средой 40, На фиг. 5 показано использование другой оболочки 10 В в течение второй стадии культивирования ткани. Начальная культура ткани 42 со стадии 1 или часть такой ткани переводится в ячейку 30 B. содержащую соответствующую питательную среду 44 стадии 2. Нз фиг. 6 показан отдельный растак 46, выращенный на стадии 2, заключенный в другую оболочку 10 С и помещенный в питательную среду 48 типа предтрансплантная питательная среда Мурашиге, чтобы способствовать дифференциации клеток и росту индивидуальных ростков, таких, как 46, причем каждый росток 46 развивает корни 47 и листву 49.
1836419
20
Хотя оболочка 10 показана и описана как образующая одну ячейку 30 для окружения индивидуальной культуры, предпочтительно„чтобы оболочка имела множество ячеек.
На фиг. 7 показан блок оболочек 50.
Блок 50 образован из мембраны 12 и по типу, аналогичному оболочке 10 на фиг. 1.
Для размещения большинства культур блок
50 имеет размеры примерно 300 см ширины и 150 см высоты. Блок оболочек 50 образоВан со складной мембраной 12 со складной линией 52, образуя боковые стороны 54, 56, В отличие от оболочки 10, боковые стороны
54, 56 завариваются швом Вдоль всей продольной их длины в 58, 60, 62, 64, 66. 68 и 70 для образования отдельных ячеек 72. Отдельные образцы тканей 74 и питательной среды 76 показаны включенными в каждую из ячеек 72, Растительная ткань и питательная среда могут быть для любой из первых трех стадий микроразмножения, как показано на фиг, 4 — 6. Входные отверстия на Верхнем конце 78 завариваются сварным швом 80 вдоль всей длины блока интегумента 50, чтобы закрыть ячейки 72 после введения ткани 74 и питательной среды 76 в ячейки 72. Верхняя пола или полоска 82 может быть образована на верхних концах 78 мембраны 12 для подвешивания блока оболочек 50 в вертикальном положении, Соответствующие средства соединения, как апертуры 84, 86, могут быть образованы в полоске 80 для средства прикрепления, такого, как прищепки или Sобразные крючки, чтобы подвешивать блок
50 вертикально. Подвешивание выращиваемых тканей и растений вертикально на разных высотах заметно снижает количество пространства, необходимого для зоны Выращивания, Подвешивание одних культур над другими допускается благодаря прозрачности материала блоков оболочек 50.
Далее, вертикальное подвешивание блоков
50 на разных Высотах будет также усиливать движение воздуха в зоне выращивания.
Многие расположения традиционных зон выращивания концентрируют культуры тканей или растений и данной высоте в зонах выращивания, таких. как противолежащие верхушки или рабочие.поверхности, так что имеет место ограниченное движение воздуха между растениями, Таким образом, путем увеличения пропускания света и
Воэможности воздуха для газоОбмена В результате подвешивания блоков оболочек 5О рост тканей и растений усиливается, и требования в зоне выращивания сокращаются.
Ячейка 30 и тем самым оболочка 10 имеет размер в соответствии с выращиваемой культурой.
На фиг. 8-t3, показан другой вариант реализации оболочки, который адаптирован и имеет размер для микроразмножения латуксалата, шпината или других лиственных-овощей. Интегумент 90 для опоясывания ткани в случае лиственного овоща выполнен с мембраной 92, которая аналогична мембране 12 для оболочки 10 или блока оболочек 50, как показано на фиг. 1 и 7 соответственно, Оболочка 90 выполнена с мембраной
92, экструдированной в трубчатой форме с окружностью примерно 520 см, Трубчатая мембрана 92 складывается {сгибается) на четвертушки панелей 94, 95, 96, 97 и восьмушки панелей 98, 100 и 102, 104, как показано на фиг. 8, 11 и 13. Восьмушки панелей, 98, 100 и 102, 104 образуются в результате складывания четвертушек панелей 95 и 97 в позициях 106 и 108 соответственно. Четвертушки панелей 94, 95, 96 и 97 были образованы путем складывания (сгибания) трубчатой мембраны на четвертушки длины в местах сгибов 110, 112, 1 t4, 116, Сгибы
106, 108 направлены внутрь, как показано на фиг. 13, и один конец 118 трубчатой мембраны 92 сваривается швом в 120 в согнутом положении, как показано на фиг, 12, для образования ячейки 122, опоясывающей ткань лиственного овоща и питательную среду. Ячейка 122 имеет обьем примерно
1000 мл, который может изменяться в соответствии с конкретной растительной тканью лиственного овоща, выращиваемой в ней.
Другой конец 124 трубчатой мембраны 92 первоначально оставляется открытым, как входное отверсти 126 для приема ткани лиственного овоща и питательной среды.
Ячейка 122 предпочтительно включает в себя камеру 130 листвы и камеру 132 корней с открытой горловиной t34 между ними, что лучше всего видно на фиг. 10..Камеры 130, 132 и горловина 134 образованы с участками сварного шва Восьмушек панелей 100 и
104 с четвертушкой панели 96 в местоположениях 136 и 138 и участками сварного шва восьмушек панелей 98 и 102 с четвертушкой панели 94 В местоположениях 140 и 142.
Дополнительно после расширения интегумента 90 сварные швы t36, 138 и 140, 142 создают сгибы в t06, 108 и 146, показанных на фиг. 8 и 9, ля образования камеры 132 для корней.
Камера 130 для листвы и камера 132 для корней ячейки 122 дает возможность отделить листву от корневой системы во время выращивания и более конкретно отделить листву от питательной среды. Росток распо1836419
10 лагается в ячейке 122 таким образом, что листва растет в камере 130 для листвы и корневая система проходит из камеры 130 для листвы вниз через горловину 134 и в камеру 132 для корней, где расположена питательная среда. Принимая. что ячейка имеет объем примерно 1000 мл, камера 132 для корней имеет размер, чтобы содержать примерно 50 мл питательной среды, Путем поддерживания оболочки 92 в вертикальном положении вся питательная среда будет стекать вниз в камеру 132 для корней, Этот поток вниз облегчается угловым сварным швом s 136 и 138. Таким образом, питательная среда тем самым удерживается отдельно от листвы. Это дает возможность листве сохраняться чистой от питательной среды, а лиственному овощу расти в предпочитаемой и требуемой симметричной форме. Без разделения ячейки 122 на камеры для листвы и корней лиственные овощи растут хаотично. приобретая случайную форму и утрачивая свою симметрию. Далее, при уменьшенном участке горловины 134, разделяющей ячейку 122 на камеру 132 для корней и на камеру 130 для листвы, питательная среда сохраняется в камере 132 для корней и ее поток в камеру 130 для листвы предотвраащется или замедляется, когда оболочка 90 наклонена или перевернута, так как питательная среда будет стремиться течь в верхние угловые участки 139 камеры
132 для корней, вместо того чтобы течь через жестко горловины 134. Дополнительно уменьшенный участок горловины 134 стремится закрепить зрелое растение в положении в ячейке 122, так как корни растения будет расти в массе с размером большим, . чем площадь поперечного сечения участка горловины 134. Этот рост корневой массы также действует для предотвращения потока питательной среды в камеру 130 для листвы.
Материал для мембраны 12 оболочек
10, 50 и для мембраны 92 оболочки 90 является критическим для обеспечения требуемо го окружения для ткани и растения во время первых трех стадий микроразмножения и, в частности, в отношении усиления роста благодаря возможности оптимального газообмена и пропускания света. Газообмен, например, требуется для необходимых биохимический действий, необходимых для роста культуры. Понимание роли газов и гаэообмена требует пояснения использования каждого газа индивидуально.
Две функции роста зеленого растения представляют собой фотосинтез и дыхание.
Фотосинтез является биохимическим процессом, в котором зеленые растения преоб5
55 разуют углекислый газ и воду в сложные углеводороды в присутствии света данной длины волны и интенсивности в течение данного периода времени, Процесс подвергается воздействию ряда окружающих факторов, включая количество света, доступное количество воды, углекислого газа, температуру, возраст листа и содержание хлорофилла ткани. Фотосинтез также именуется как фиксация углекислого газа. Точная химия процесса сложная, но по существу хлорофилл в присутствии углекислого газа, воды и света преобразует углекислый газ и воду в сложные углеводороды, которые, в свою очередь, преобразуются в сахара и используются растением как источник питания.
Одним из побочных продуктов этого процесса является образование свободного кислорода, Фиксация углекислого газа растениями объясняет большую часть их содержания углерода и последующее увеличение веса в течение роста. Точное потребление углекислого газа растениями изменяется от вида к виду. Однако диапазон между 8 и 80 мг углекислого газа в 1 ч для 100 см поьерхности ткани может использоваться как аппроксимация потребления углекислого газа в отношении большинства растений, находящихся в хороших окружающих условиях.
Это потребление может быть прямо связано с сухим весом растительной ткани. При скорости потребления углекислого газа 25 мг/ч в случае 100 см поверхности ткани увеличез ние на 5 Д первоначального веса ткани может быть реализовано в течение 1 ч, Из этого изложения фотосинтеза и .фиксации углекислого газа ясно, что среди критических факторов. влияющих на рост растения, выступает доступное количество углекислого газа.
Другая функция, связанная с газами, представляющая интерес, зто дыхание.
Этот процесс является по существу реакцией восстановления окисления, где кислород служит в качестве окислителя для углеводородов и сахаров, образованных во время процесса фотосинтеза. Снова точная химия. связанная с этим процессом, очень сложная. Однако конечный результат состоит в освобождении химической энергии, необходимой для непрерывного роста растения, При фотосинтезе или фиксации углекислого газа число факторов окружающей среды влияет на потребление кислорода для процесса дыхания, Эти факторы включают в себя температуру, свет, голодание ткани, доступное количество кислорода и возраст ткани. Хотя дыхание происходит, как считается, все время в ткани растения, имеет место заметное увеличение этой ак1836419
12 тивности при отсутствии света. Зто считается результатом сниженной активности цикла при отсутствии света.
Потребление кислорода для использования в дыхании изменяется от вида к виду, и хотя не был установлен вообще согласованный диапазон для растений в идеальных окружающих условиях, зарегистрировано потребление от 350 до 1480 микролитроа на
1 r свежей ткани. Нет прямого соответствия свежего веса с поглощением кислорода.
Также имеется различие а поглощении кислорода от ткани к ткани а рамках данного растения. Древесные ткани и органы хране ния крахмала имеют наименьшее потребление, тогда как корневые кончики и другие районы, содержащие меристематические клетки, имеют наивысший номинал потребления. Это может быть. прямо связано с активностью роста в данной зоне растения, где наиболее активные участки требуют наибольшего образования энергии и потребряют наибольшие количества кислорода.
Исходя иэ этого легко видеть, что наличие доступного количества углекислого газа и кислорода является важным для непрерывного роста тканей зеленого растения.
В операциях микроразмножения согласно предшествующему уровню техники
10
25 обмен кислорода и углекислого газа между 30 тканями растения, расположенными а стеклянном или пластмассовом контейнере для защиты от загрязнения, серьезно ограничивался, тем что газообмен должен протекать через хлопчатобумажное уплотнение, рас- 35 положенное в отверстии для резиновой пробки между свободной посадкой пластиковой крышкой наверху контейнера и контейнером или верхней частью его или между щелями в перегороженной верхней части 40 пластмассового контейнера. Это урезывание газообмена ограничивает рост растительной ткани. Материал мембран 12, 92 обеспечивает заметное усиление возможного газообмена по сравнению со стеклян- 45 ными или пластмассовыми контейнерами.
Мембраны 12, 92 выполнены из прозрачного и полупроницаемого материала.
Предпочитаемым материалом является полиэтилен высокой плотности. Он имеет про- 50 ницаемость водяных паров порядка
0,2-0,32 г на б45 см за 24 ч у листа, который имеет толщину 31.75 мам. Предпочтительно, чтобы материал мембраны 12,92 имел толщину 31,75 мкм. Другие материалы, «о- 55 торые имеют требуемую прозрачность для пропускания света, проницаемость для газа и непроницаемость для загрязнителей, также могут использоваться для мембран 12, 92. Например, определенный прозрачный полиэтилен низкой плотности является соответствующим для этой цели и даже дает возможность большей газопроницаемости, чем предпочитаемый полиэтилен высокой плотности: однако такой полиэтилен низкой плотности не может выдерживать высоких температур актоклава и должен стерилизоваться с помощью других средств. Могут использоваться и другие полимерные материалы, имеющие большую проницаемость, чем предпочитаемый полиэтилен высокой плотности, однако, если проницаемость слишком большая, питательная среда высыхает, так как вода а растворе питательной среды испаряется и проходит через мембраны 12.92 и наружу иэ оболочки, Полиэтилен высокой плотности при толщине 31,75 мкм образует молекулярную структуру в течение процесса экструзии, которая особенно полезна в качестве мембраны для интегументов. Полиэтилен высокой плотности образован из линейных кристаллических полимеров соответствующего молекулярного веса с высокой прочностью на растяжение и модулем расширения, высокой степенью симметрии, сильными межмолекулярными связями и управляемой степенью сшивания между слоями, Поперечные связи между смежными слоями полимеров вводятся для предотвращения скольжения полимерных цепей при приложенном напряжении. Светло сшитые смежные однородные слои полимеров полиэтилена высокой плотности для мембран 12, 92 образуют между ними промежутки или пустоты, которые создают возможность протектаь и редпочитаемой диффузии или осмосу через них для требуемого газообмена и пропускания света между окружающей средой и растительной тканью, Эти промежутки или пустоты меньше, чем 0,01 мкм, что препятствует прохождению через них даже самых маленьких микроорганизмов, как вирусы. Он также обеспечивает жесткость, облегая перенос и обращение с культурами. После герметизации ячейки культура полностью окружена и закрыта от окружающей атмосферы и среды в отличие от контейнеров, так что предотвращает попадание любого загрязнителя.
Необходимый гаэообмен между культурой и атмосферой окружающей среды по причине образования побочного кислорода растением во время фотосинтеза и потребления кислорода растением во время дыхания происходит а результате осмоса. Газы диффундируют или распространяются через полупроницаемые мембраны 12, 92, котоыре разделяют смешивающиеся газы в окружающей атмосфере и в ячейке а направ13
1836419
14 лении уравновешивания их концентраций.
Осмотическое давление или несбалансированное давление между окружающей атмосферой и ячейкой вызывает диффузию и осмос, вызывающие взаимодействие или взаимообмен газами в результате взаимной газовой пенетрации через разделительные полупроницаемые мембраны 12,92, Таким образом, мембрана оболочки дает возможность ткани дышать благодаря осмосу и дает возможность воздуху диффундировать через полупроницаемую мембрану и также предотвращать прохождение биологических загрязнителей, Материал мембран 12,92 является прозрачным и не препятствует прохождению и диффундированию света через него, имеющего длины волн по крайней мере 400 — 750 нм. Индивидуальные длины волн света в диапазоне 400 — 750 нм требуются для индивидуальных фотосинтезирующих агентов, как хлорофил, в тканях зеленых растений для проведения реакций, необходимых для жизни и роста. Уменьшенная толщина материала мембран 12, 92 и однородность молекулярной структуры, образованной частично s результате процесса экструзии материала для мембраны 12, 92, обеспечивает большее пропускание света на образец ткани, заключенной в интегументах, чем это было ранее возможно с помощью стеклянных и пластмассовых контейнеров. Примерная толщина материала 0,032 мм для мембраны 12, 92 по сравнению со значительно более толстыми стеклянными или пластмассовыми контейнерами значительно усиливает количество света и разные индивидуальные длины волн света, которые принимают культуры ткани, Важно, чтобы каждая длина волны света, необходимая для реакции каждого фотосинтезирующего агента. проходила чреез интегумент. Однородность и легкое сшивание молекулярной структуры материала для мембраны 12, 92 обеспечивают проходной канал для света с меньшим сопротивлением. Молекулярная структура стекла и пластмассы контейнеров является более сложной и поэтому создает более сложный путь прохождения через стекло или пластмассу, который свет должен преодолевать, чтобы достигнуть растительной ткани, Таким образом, более толстая и более сложная молекулярная структура стеклянных и пластмассовых контейнеров тормозит прохождение света и может отфильтровывать определенные длины волн света, необходимые для фотосинтезирующих агентов тканей эелень1х растений.
Таким образом. предложенная оболочка и блок оболочек дает возможность реали10
20 зовать и испольэовать усовершенствованный метод микроразмножения биообъектое.
Формула изобретения
1. Оболочка для выращивания биологических объектов, выполненная из эластичного материала в виде мешка, о т л и ч з ющ а я с я тем, что онэ содержит внутри полупроницаемую светопрозрачную мембрану, размещенную с образованием по меньшей мере одной ячейки и укрепленную по периметру соседних слоев мешка, а ячейка образует растяжимую камеру с отверстием для ввода биообъекта и среды, отверстие выполнено с возможностью герметизации, при этом мембрана имеет структуру с отверстиями, размер которых меньше размера вирусов для диффузии газов через эти отверстия и исключения проникновения через мембрану загрязнений внешней среды, причем мембрана выполнена из полиэтилена высокой плотности, непроницаемого для жидкости и проницземого для водяных пзров.
25 2. Оболочка по и. 1, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что полиэтилен высокой плотности имеет толщину 31,75 мкм.
3. Оболочка по и, 1, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что мембрана имеет проницаемость
30 по отношению к водяным парам порядка
0,32 г на 645 см зз 24 ч.
4. Оболочка по и. 1, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что мембрана выполнена из термостойкого и устойчивого к давлению матери35 ала для обеспечения возможности стерилизации в автоклаве.
5. Оболочка пои. 1, отл ич а юща я- с я тем, что ячейка выполнена из одного листа мембраны, согнутой и термосваренной
40 вдоль своих открытых сторон или с образованием мембраной термосваренных нескольких ячеек, при этом мембрана с несколькими ячейками образует ленту для . подвешивания оболочки е вертикальном по/
45 ложении, снабженную средством для крепления ленты к подложке.
6. Оболочка пои. 1,îòë ичэ ю ща я- с я тем, что для обеспечения выращивания растения, мембрана из полиэтилена образу50 ет ячейку для растения и сред, включающую листовую корневую камеры с отверстием между ними для проникновения через него корневой системы растения, причем листовая и корневая камеры образованы скреп55 ленными соседними стенками ячейки с образованием в отдельных местах отверстий для сообщения этих камер, 7. Оболочка по и. 1 о т л и ч а ю щ э я с я тем, что она содержит два листа полиэтиленовой или полимерной гаэопроницаемой
1836419
1б
2 полупрозрачной пленки, расположенных один над другим и скрепленных продольными сварными швами с образованием ячеекотделений для питательной среды и биологических объектов, при этом каждая из ячеек-отделений выполнена открытой с одной из сторон для последующей герметизации путем сварки пленки.
26
1836439
18ЗГ)419
82
50 г
/2
54
-5б б 6б
52
l/О
«4
183641 9 юг. У
172
75á
Я
Фаг. П
770 38 yy EE 70Я r"12
720
?78
Фиг. 7Г
Составитель Н,Осипов
Редактор О.Кузнецова Техред M. Моргентал Корректор C.Пекарь
Заказ 3007 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
136
739
7Я
139
1д2
