Введение к работе
Актуальность проблемы. Одним из наиболее опасных инфекционных заболеваний сельскохозяйственных животных, при-*' носящим большой экономический ущерб животноводству, является ящур, борьба с которым обуславливает актуальность проблемы организации крупномасштабного производства проти-воящурной вакцины.
Достигнутый уровень теоретических знаний в таких областях, как микробиология, биология, биохимия, молекулярная биология, генетика в сочетании с накопленным опытом в биотехнологии и микробиологической промышленности с успехом могут быть применены при создании эффективных процессов для крупномасштабного производства вакцин. В настоящее время (.>зданы все предпосылки для существенного пересмотра традиционной технологии производства гидро-окисьалюминиевей (ГОА) противоящурной формолвакцины из ла-пинизированного вируса и перехода к новой прогрессивной технологии - к непрерывному глубинному суспензионному культивированию клеток ВНК-21.
Опираясь нг достигнутые успехи в области теории и практики биотехнологии при организации промышленного производства противоящурной вакцины, следует иметь в виду, что клетки животных и вирусы имеют ряд особенностей, отличающих их от обычных микроорганизмов: более сложная организация, большая лабильность, склонность к коагуляции и осаждению, высокая чувствительность к составу питательных сред, склонность к контаминации (заражению) и т.д. Это, в свою очередь, предъявляет специфические требования к промышленным и лабораторным аппаратам, применяемым для производства вакцин, контрольно-измерительным приборам, системам стерилизации и другим техническим устройствам. Кроме того, специфика клеток животных и вирусов, сказываются на организации научных исследований в области анализа, постановки эксперимента, расчета аппаратуры, оптимизации и управления процессами производства вакцин.
Поэтому создание и развитие новых подходов к анализу и расчету таких систем с учетом вышеуказанной специфики при
разработке и оптимизации биотехнологических процессов промышленного производства противоящурной вакцины является актуальной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.
Делі» работы состоит в решении следующих задач:
экспериментальное исследование процессов глубинного культивирования клеток ВНК-21 в производстве противоящурной вакцины;
разработка математических моделей периодического и непрерывного культивирования клеток ВНК-21 и проверка их адекватности;
на основе разработанных математических моделей оптимизация условий культивирования клеток ВНК-21 в периодическом и непрерывном режимах;
обоснование каналов управления и разработка методов регулирования и автоматизации для поддержания оптимальных условий культивирования клеток ВНК-21;
на основе разработанных методов регулирования и оптимизации модернизация промышленной линии получения противоящурной вакиины на Покровском заводе биопрепаратов.
Научная новизна. Показано, что наиболее прогрессивной является технология крупномасштабного производства противоящурной вакцины на основе клеток ВНК-21 глубинным методом суспензионного культивирования. Разработаны математические модели роста биомассы клеток ВНК-21 в суспензии в периодическом и непрерывном режимах, установлена адекватность этих моделей, позволивших предложить ряд новых подходов к оптимизации состава питательных сред и режимных параметров промышленной линии культивирования клеток ВНК-21, а также вскрыть и обосновать новые каналы управления для поддержания оптимальных условий культивирования клеток ВНК-21.
Практическая значимость и реализация результатов работы. На Покровском заводе биопрепаратов в ходе реконструкции промышленной линии получения противоящурной вакцины выданы рекомендации по выбору наиболее эффективных способов оптимизации и регулирования в процессах глубинного культивирования клеток ВНК-21 в суспензии; произведены изменения
в конструкциях аппаратов для суспензионного культивирования клеток ВНК-21 (замена приводов на более эффективные; усовершенствование конструкции мешалок, создание более эффективных способов аэрации и т.п.), существенно повысивших их эффективность; разработаны более эффективные программы и методики испытаний цеха питательных сред; созданы новые программы и методики испытаний межаппаратных и ' ' межучастковых связей АТЛ.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены на различных конференциях, семинарах и совещаниях, в том числе: на НТС Министерства сельского хозяйства РФ., семинарах и совещаниях Московской ветеринарной академии.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных трудов, в том числе 4 авторских свидетельства, сдано в печать 2 статьи.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 204 наименования, и приложений. Работа содержит 265 страниц машинописного текста, 57 рисунков и 23 таблицы.