Анотація до роботи:

Білоткач К. М. Розробка промислової технології культивування біологічних агентів для виробництва ротавірусних антигенів.

Дисертація (рукопис) на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 03.00.20 - біотехнологія. - Національний університет харчових технологій. - Київ, 2006.

Дисертація присвячена розробці промислової технології культивування поверхневозалежної культури клітин свинячої нирки ембріональної версинізованої (ПКК СНЕВ) та ротавірусу мавп.

Одержані дані про те, що культивування поверхневозалежних культур клітин (ПКК) можливе на полімерних матеріалах, зокрема, плівці поліетилену низької щільності. Для культивування на насадці, виготовленої зі стрічок поліетиленової плівки, запропоновано використовувати нову систему рециркуляції та аерації середовища культивування, яка розміщена всередині апарату та в основі роботи якої лежить принцип перекачування рідини водопідйомником Архімеда.

Встановлено, що присутність глюкози у концентрації до 2,8 г/л на початку культивування ПКК СНЕВ позитивно впливає на виживання клітин під час інокуляції, проте, її концентрація під час культивування має становити 0,53 г/л.

Визначені мінімальна посівна концентрація ПКК СНЕВ - 200 000 клітин/мл та оптимальна множинність інфікування ротавірусом - 2,910^-4 ТЦД50/клітину. Для скорочення lag-фази запропоновано вносити 25% середовища кондиціювання до основного складу живильного середовища.

Розроблено напівбезперервний режим культивування ПКК СНЕВ із порційним внесенням концентрованих субстратів росту, застосування якого дозволяє збільшити антигенний титра - у 4 рази порівняно із класичною технологією кльтивування вказаних БА.

У дисертації подані теоретичні узагальнення і нове розв’язання наукового завдання, що полягає у підвищенні ефективності процесів культивування культур клітин тварин і вірусів, зокрема у розробці ефективних методів культивування поверхневозалежних клітин на поверхнях полімерів та оптимізації режиму окисного покращення біоафінності носіїв, а також в оптимізації складу поживних середовищ щодо концентрацій основних ростлімітуючих субстратів, визначенні оптимальних умов інокуляції БА.

За результатами дослідження:

1. Підібрано матеріал – плівку з поліетилену низької щільності (ГОСТ 10354-82), поверхня якої придатна для культивування ПКК тварин in vitro.

2. Встановлено, що при інокуляції культури СНЕВ у низьких посівних концентраціях на поверхню плівки поліетилену внесення 25% (за об’ємом) середовища кондиціювання до базального поживного середовища дозволяє скоротити тривалість lag-фази ПКК СНЕВ на 24 години.

3. Визначено оптимальну інфікуючу дозу ротавірусу мавп штаму SA-11 під час його культивування у клітинах ПКК СНЕВ, які зростають на поверхні плівки поліетилену. Оптимальна множинність інфікування складає 2,910^-4 ТЦД50/клітину.

4. За допомогою методів математичного моделювання доведено, що глюкоза на початку культивування впливає на виживання клітин, як речовина із протекторною дією, проте, в ході культивування збільшення концентрації глюкози негативно впливає на питому швидкість росту ПКК СНЕВ. Визначені оптимальні концентрації глюкози становлять: на початку культивування - 2,8 г/л, під час культивування - 0,53 г/л.

5. Науково обгрунтовано та експериментально підтверджено ефективність розробленої технології виготовлення насадок, що дозволяє створювати просторові та біоафінні насадки з високим співвідношенням площі поверхні для прикріплення та росту клітин до об’єму культивування (1 см²/0,6 мл). Створена насадкова система культивування із рециркуляцією та аерацією середовища, яка дозволяє рівномірно інокулювати насадку та забезпечити киснем клітини у кількості 1,310⁶ клітин/мл.

6. Розроблено промислову технологію культивування ротавірусу мавп штаму SA-11 та поверхневозалежної культури клітин свинячої нирки ембріональної версинізованої, яка дозволяє збільшити вихід антигенного титру ротавіруса у 4 рази, порівняно із класичною технологією культивування вказаних БА.

Публікації автора:

Періодичні фахові видання, затверджені ВАК України:

1. Білоткач К.М., Салюк А.І., Трохименко О.П., Дзюблик І.В. Культивування поверхневозалежних культур клітин тварин на нетрадиційних матеріалах. Дослідження впливу окиснювальної модифікації поліетиленової плівки на вихід біомаси клітин // Вісник Тернопільського державного технічного університету. – 2004. – Т.9. - № 2. – С. 160-167. (Особисто автором проведено оптимізацію режиму окисної модифікації (хромовою сумішшю) поверхні поліетиленової плівки та встановлено, що окиснення у хромовій суміші поверхні поліетилену має позитивний результат на вихід клітин за умови обробки полімеру не довше, ніж 5 хвилин; проведено культивування ПКК СНЕВ на насадці, виготовленій з окисненої плівки та встановлено, що новий метод окиснення дає можливість отримати на 20% більше клітин, ніж з насадки, виготовленої з неокиснених стрічок ПЕП).

2. Білоткач К.М., Трохименко О.П., Коршун Л.М. Підвищення ефективності культивування вакцинного штаму ротавірусу тварин //Аграрний вісник Причорномор’я. -2004. - Вип. 25. - С. 78-88. (Особисто автором запропоновано план та проведено дослідження впливу основних лімітуючих ріст субстратів на вихід біомаси клітин ПКК СНЕВ, було самостійно оброблено отримані в ході дослідження дані та виконано математичні розрахунки щодо визначення оптимальних концентрацій субстратів, проведено культивування ПКК СНЕВ у напівбезперервному режимі з порційним внесенням субстратів).

3. Білоткач К.М., Салюк А. І., Трохименко О. П., Дзюблик І. В. Штучні матеріали як носії для культивування поверхнево-залежних культур клітин // Наукові праці національного університету харчових технологій. - 2004. - № 15. -С. 80 -82. (Особисто автором досліджено та доведено можливість використання штучних матеріалів вітчизняного виробництва, зокрема плівки з поліетилену низької щільності (виготовленої за ГОСТ 10354-82), як носіїв для культивування поверхнево-залежних культур клітин; власноруч виготовлено модельні насадки, на яких були прокультивовані ПКК: СНЕВ, L-929, ПТП, HEP-2).

4. Білоткач К.М., Трохименко О. П., Дзюблик І. В. Салюк А. І. Культивування ротавірусів на полімерних носіях при одержанні культуральної інактивованої протиротавірусної вакцини // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. - 2005. -№ 44, - C. 6-10 (Особисто автором розроблено план експерименту, підібрано вимірювальну техніку, проведено експеримент та математично оцінені отримані результати. Запропоновано режим культивування ПКК СНЕВ, стратегію керування процесом культивування та складено алгоритм розрахунку оцінюваних значень концентрацій клітин та субстратів, а також визначення об’ємів концентрованих субстратів росту, які необхідно вводити, та кратність розведення середовища культивування; проведене культивування ротавірусу на вирощених на насадці клітинах).

5. Дзюблик І. В., Трохименко О. П., Білоткач К. М., Салюк А. І. Спосіб культивування поверхневозалежних культур клітин тварин та людини. Деклараційний патент на винахід №20031211040, виданий 16.08.2004р.(Особисто автором опрацьовано літературні дані щодо існуючих запатентованих способів культивування ПКК та запропоновано метод культивування на стрічках ПЕП, розроблено метод виготовлення зі стрічок компактної насадки та апробовано його на практиці, визначено характер росту ПКК на модельній насадці та кількісно оцінено приріст клітин).

6. Білоткач К.М., Трохименко О.П., Салюк А. І., Коршун Л.М. Насадкова система для культивування культур клітин тварин із перемішуючим та аеруючим пристроєм - модифікованим водопідйомником Архімеда. // Наукові вісті НТУ КПІ. - 2005. - № 6(44), - С. 118 - 125. (Автором безпосередньо виведений математичний вираз, що описує вплив геометричних параметрів аератора на значення об’ємного коефіцієнту масопередачі, розраховані оптимальні розміри конструкційних елементів запропонованого пристрою, накреслено ескіз апарату та зроблено замовлення на його виготовлення. Автором власноруч були проведені дослідження щодо перевірки ефективності застосування запропонованої системи культивування ПКК, зроблені висновки та підготовлено статтю до друку).

Тези доповідей:

7. Білоткач К.М., Дзюблик І.В., Салюк А.І., Трохименко О.П. Створення високоефективного обладнання для мікробіологічного виробництва ротавірусної вакцини для ВРХ і свиней // Наукові праці НУХТ. - спецвипуск №10. Тези VII міжнародної науково-технічній конференції “Пріоритетні напрями впровадження в харчову промисловість сучасних технологій, обладнання і нових видів продуктів оздоровчого та спеціального призначення” . - Київ. - 2001. - С. 180-181.

8. Гирин. В.Н., Дзюблик И.В., Трохименко Е.П., Ковалюк Е.В., Билоткач Е.М. Поиск и создание иммунопотенциирующих компонентов для ротавирусных антигенов // Тезисы докладов Международной научно-практической конференции «Новые технологии получения и применения биологически активных веществ». - Алушта. - 2002. – С. 105-106.

9. Білоткач К.М., Трохименко О.П., Салюк А.І. Високопродуктивне обладнання для промислового культивування поверхневозалежних культур клітин// Тези доповідей учасників І Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих учених. - Київ. - 2003. - С. 139-140.

10. Білоткач К.М., Салюк А. І., Трохименко О. П., Дзюблик І. В. Спосіб культивування поверхневозалежних культур клітин з метою досягнення високої щільності їх біомаси // Тези конференції-конкурсі робіт молодих учених “Актуальні проблеми біохімії та біотехнології". –Київ. - 2003. - С.34.

11. Білоткач К.М., Салюк А. І., Трохименко О. П., Дзюблик І. В. Оптимізація умов промислового культивування клітин тварин та людини // Тези ІІІ-ої міжнародної науково-практичної конференції “Наука і соціальні проблеми суспільства: медицина, фармація, біотехнологія”. - Харків. - 2003. - С. 246.

12. Білоткач К.М., Трохименко О. П., Дзюблик І. В. Культивування ротавірусів на полімерних носіях при одержанні культуральної протиротавірусної вакцини // Тези IV-ї міжнародній конференції “Біоресурси та віруси”. - Київ. - 2004. -

13. Білоткач К. М., Салюк А. І., Дзюблик І. В., Трохименко О. П., Коршун Л. М. Оптимізація режиму культивування біологічних агентів при виробництві інактивованої протиротавірусної вакцини // Тези ІІ-ї міжнародній конференції “Біотехнологія. Освіта. Наука”. - Львів. - 2004. - С.