DE10128809A1 - Cell culture chamber, for a closed culture system, has glass panes flanking the chamber for illumination and observation, with channels at the membrane plate for the feeds of nutrient and gassing and sensor connections - Google Patents

Cell culture chamber, for a closed culture system, has glass panes flanking the chamber for illumination and observation, with channels at the membrane plate for the feeds of nutrient and gassing and sensor connections

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DE10128809A1 DE2001128809 DE10128809A DE10128809A1 DE 10128809 A1 DE10128809 A1 DE 10128809A1 DE 2001128809 DE2001128809 DE 2001128809 DE 10128809 A DE10128809 A DE 10128809A DE 10128809 A1 DE10128809 A1 DE 10128809A1
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Abstract

Cell culture chamber (20) for a closed cell culture system, has a continuous feed of liquid nutrients, growth factors and gases, is new. Cell culture chamber (20) for a closed cell culture system, has a continuous feed of liquid nutrients, growth factors and gases. A membrane plate (1) has a membrane (2) to hold at least one cell culture, and a number of channels (4-4') for fluid feed, gassing and sensor connections. One side of the membrane plate has a transparent glass pane (3) for observation into the interior of the culture chamber. The other side of the membrane plate has a transparent closing glass pane (6), for light to illuminate the interior of the culture chamber from a lamp. The glass panes are of sapphire glass. The membrane is a gas-permeable bio-film.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zellkulturkammer für ein geschlos­ senes Zellkultursystem zur kontinuierlichen Versorgung ver­ schiedenster Zellen mit flüssigen Nährmedien, Wachstumsfakto­ ren, Gasen und dergleichen.The invention relates to a cell culture chamber for a closed sen cell culture system for continuous supply ver various cells with liquid nutrient media, growth factor ren, gases and the like.

Unter Zellkultur versteht man im wesentlichen eine Kultur, die von einzelnen Zellen angesetzt wird, die entweder von Gewebe­ teilen, von primären Kulturen, von Zell-Linien oder Zell- Stämmen durch enzymatische, mechanische oder chemische Zertei­ lung herrühren. Zur Kultivierung der Zellen werden üblicherwei­ se Kulturgefäße aus Plastik verwendet, die in CO2-Brutschränken inkubiert werden. Diese garantieren eine konstante Temperatur (z. B. 37°C) und eine Pufferung des Mediums durch eine 5%- bis 10%-ige CO2-Begasung. Die Sauerstoffversorgung erfolgt durch einfache Diffusion. Bei den bekannten Einrichtungen sind Co- Kultivierung und frei veränderliche Inkubationsbedingungen in der Regel nicht möglich.Cell culture is essentially understood to mean a culture which is started by individual cells which either share tissue, originate from primary cultures, from cell lines or cell strains by means of enzymatic, mechanical or chemical decomposition. To culture the cells, plastic culture vessels are usually used, which are incubated in CO 2 incubators. These guarantee a constant temperature (e.g. 37 ° C) and a buffering of the medium through 5% to 10% CO 2 gassing. Oxygen is supplied by simple diffusion. In the known devices, co-cultivation and freely variable incubation conditions are generally not possible.

Zur mikroskopischen Beobachtung oder zu speziellen Untersuchun­ gen müssen die Kulturgefäße aus dem jeweiligen Brutschrank ent­ nommen werden, wobei die Inkubation unterbrochen wird, die Zel­ len sich abkühlen und somit die Versuchsbedingungen nicht mehr konstant sind.For microscopic observation or for special examinations The culture vessels must be removed from the respective incubator be taken, interrupting the incubation, the cell cool down and therefore the test conditions no longer are constant.

Die bisher bekannten Zellkultureinrichtungen oder Zellkultursy­ steme werden jedoch den Anforderungen der modernen Zellkultur­ technologie nicht mehr gerecht.The previously known cell culture facilities or cell culture However, systems are meeting the requirements of modern cell culture technology no longer fair.

Insbesondere im Hinblick auf aktuelle Forschungsschwerpunkte in der Pharmaindustrie, die in den Bereichen Entzündung (Rheuma), Krebsbekämpfung, Herz/Kreislauf-Erkrankungen, Aids, Apoptose (programmierter Zelltod) und Blutgerinnung liegen, ist die Ent­ wicklung und Erprobung entsprechender neuer Wirkstoffe und Me­ dikamente mit Hilfe eines Zellkultursystems unabdingbar, das in der Weise konzipiert sein soll, daß die Substanz- und Wirkungs­ testung unter nahezu in-vivo-Bedingungen, d. h., mit nahezu per­ fekter Abbildung komplexer biologischer Systeme, vor Übertritt in die klinischen Phasen (Testung an Probanten) ermöglicht wird.Especially with regard to current research focuses in the pharmaceutical industry, which deals with inflammation (rheumatism),  Cancer control, cardiovascular diseases, AIDS, apoptosis (programmed cell death) and blood coagulation is the Ent development and testing of corresponding new active ingredients and me dicaments with the help of a cell culture system, which in the way should be designed so that the substance and effects testing under near in vivo conditions, d. that is, with almost per of complex biological systems before transition in the clinical phases (testing on probands) becomes.

Mit Rücksicht auf die geschilderte Situation besteht die Forde­ rung nach einer Möglichkeit der Simulation von Reaktionsabläu­ fen innerhalb eines oder mehrerer Organsysteme (z. B. durch Se­ rienschaltung von Zellkulturkammern mit Hepatozyten und anderen Zellarten, Untersuchung auf Abbauprodukte und Metabolite), da­ mit zum einen die Zeiträume zwischen Substanzwirkungserkennung und Arzneimittelzulassung erheblich minimiert werden und zum anderen vor dem Eintritt in die klinische Testphase die notwen­ digen Erkenntnisse über den Wirkungsmechanismus der Substanz innerhalb eines komplexen biologischen Systems erlangt werden können.With regard to the situation described, the Forde exists the possibility of simulating reaction ablation fen within one or more organ systems (e.g. by Se Connection of cell culture chambers with hepatocytes and others Cell types, examination for degradation products and metabolites), there on the one hand, the periods between substance effect detection and drug approval are significantly minimized and others the necessary before entering the clinical test phase knowledge about the mechanism of action of the substance can be obtained within a complex biological system can.

Eine ähnliche Situation liegt beispielsweise auch im Bereich der Kosmetikindustrie vor.A similar situation lies in the area, for example the cosmetics industry.

Im Stand der Technik sind beispielsweise multivalente Zellkul­ tursysteme (vgl. z. B. DE 199 15 178 A1), problemadaptierte Zellkultursysteme für spezifische Aufgabenstellungen (vgl. z. B. WO 98/17822) oder Verfahren zur Replikation von Zellkulturen bekannt (vgl. z. B. WO 97/37001).The prior art includes, for example, multivalent cell culture door systems (cf. e.g. DE 199 15 178 A1), problem-adapted Cell culture systems for specific tasks (see e.g. WO 98/17822) or method for replication of cell cultures known (see e.g. WO 97/37001).

Ferner ist beispielsweise aus der WO 99/23206 ein Verfahren zum Mischen einer varizella-infizierten Zellkultur in Rollflaschen bekannt. Furthermore, for example from WO 99/23206 a method for Mix a varicella-infected cell culture in roller bottles known.  

Schließlich ist aus der EP 0 999 266 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufnahme einer Zellkultur bekannt, wodurch mög­ lichst homogene Bedingungen für die molekularbiologische oder gentechnische Untersuchung von Zellen geschaffen werden sollen.Finally, EP 0 999 266 A1 describes one method and one Device for receiving a cell culture known, whereby poss as homogeneous as possible for molecular biological or genetic engineering of cells to be created.

Mit Rücksicht auf die eingangs geschilderte Situation auf dem Gebiet der modernen Zellkulturtechnologie liegt der vorliegen­ den Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine neue, zur Auf­ nahme wenigstens einer Zellkultur dienende Zellkulturkammer für ein geschlossenes Zellkultursystem zu schaffen, wobei eine kon­ tinuierliche Versorgung insbesondere verschiedener Zellen mit flüssigem Nährmedium, Wachstumsfaktoren, Gasen und dergleichen in der Zellkulturkammer gewährleistet ist, ohne daß die Zellen ihrer gewohnten Umgebung entnommen werden müssen, und wobei ferner eine permanente mikroskopische Beobachtung der Zellkul­ turen ohne Unterbrechung der Begasung ermöglicht ist.With regard to the situation described at the beginning The field of modern cell culture technology is present the invention is based on the object, a new, on take at least one cell culture chamber for to create a closed cell culture system, with a con continuous supply of various cells in particular liquid nutrient medium, growth factors, gases and the like is ensured in the cell culture chamber without the cells must be taken from their familiar surroundings, and where also a permanent microscopic observation of the cell culture doors without stopping the fumigation.

Diese Aufgabe wird bei einer Zellkulturkammer für ein geschlos­ senes Zellkultursystem zur kontinuierlichen Versorgung unter­ schiedlicher Zellen mit flüssigen Nährmedien, Wachstumsfakto­ ren, Gasen und dergleichen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zellkulturkammer im wesentlichen aus den folgenden Kompo­ nenten aufgebaut ist:
This object is achieved according to the invention in a cell culture chamber for a closed cell culture system for the continuous supply of different cells with liquid nutrient media, growth factors, gases and the like in that the cell culture chamber is essentially composed of the following components:

  • a) eine Membranplatte mit einer Membran zur Aufnahme wenig­ stens einer Zellkultur und mit einer Anzahl von Kanälen für Flüssigkeitszufuhr, Begasung und Sensorikanschluß;a) a membrane plate with a membrane for receiving little at least one cell culture and with a number of channels for liquid supply, fumigation and sensor connection;
  • b) eine auf der einen Seite der Membranplatte angeordnete lichtdurchlässige Glasscheibe für eine Beobachtung des In­ neren der Zellkulturkammer von der genannten einen Seite aus; undb) one arranged on one side of the membrane plate translucent glass pane for observation of the In nern of the cell culture chamber from the one side mentioned out; and
  • c) eine auf der anderen, gegenüberliegenden Seite der Mem­ branplatte angeordnete Abschlußplatte mit eingebauter, lichtdurchlässiger Glasscheibe für eine Beleuchtung des Inneren der Zellkulturkammer von der genannten anderen Seite aus mit Hilfe eines zugeordneten Beleuchtungssy­ stems.c) one on the other, opposite side of the mem end plate arranged with built-in,  translucent glass for lighting the Inside the cell culture chamber from the other mentioned Page out with the help of an assigned lighting system stems.

Vorzugsweise ist hierbei die lichtdurchlässige Glasscheibe an der Membranplatte für die Beobachtung des Inneren der Zellkul­ turkammer im Bereich der Unterseite der Membranplatte befe­ stigt.In this case, the translucent glass pane is preferably on the membrane plate for observing the inside of the cell culture door chamber in the area of the underside of the membrane plate Stigt.

Ferner bildet in bevorzugter Weise die Abschlußplatte einen Zellkulturkammerdeckel mit einer fest integrierten, lichtdurch­ lässigen Glasscheibe, wobei der Zellkulturkammerdeckel an der Oberseite der Membranplatte lösbar angebracht ist.Furthermore, the end plate preferably forms a Cell culture chamber lid with a firmly integrated, translucent casual glass pane, with the cell culture chamber lid on the Top of the membrane plate is removably attached.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß sowohl der Zellkulturkammerdeckel als auch die Unterseite der Membranplatte eine Ausnehmung zur Aufnahme und Befestigung der entsprechenden Glasscheibe aufweisen, insbesondere zur nicht- lösbaren Befestigung.According to a further embodiment of the invention it is provided that both the cell culture chamber lid and the underside of the Membrane plate has a recess for receiving and fastening the have the corresponding glass pane, especially for non- releasable attachment.

Vorzugsweise ist die jeweilige lichtdurchlässige Glasscheibe durch eine Saphirglasscheibe gebildet.The respective translucent glass pane is preferred formed by a sapphire crystal.

Darüberhinaus kann gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung noch vorgesehen sein, daß zur Fixierung der Membran an der Mem­ branplatte ein Haltering vorhanden ist, der mit Hilfe des Zell­ kulturkammerdeckels auf den Randbereich der Membran preßbar ist, wodurch die letztere fixierbar ist.Furthermore, according to a further embodiment of the invention still be provided that for fixing the membrane to the mem branplatte a retaining ring is present, which is made using the cell culture chamber cover can be pressed onto the edge area of the membrane is what makes the latter fixable.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß vorzugsweise auf der der Membranplatte zugewendeten Seite das Zellkulturkammerdeckels ein Dichtring vorgesehen ist, durch den im geschlossenen Zustand der Zellkulturkammer die auf der Mem­ bran ausgesäte Zellkultur aspetisch verschlossen wird.Another embodiment of the invention is that preferably on the side facing the membrane plate Cell culture chamber cover is provided a sealing ring through which  in the closed state of the cell culture chamber the on the mem bran seeded cell culture is sealed aspetically.

Eine andere, bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß durch eine geeignete Kompartimentierung der Zellkul­ turkammer eine konstante, kontinuierliche Begasung durch die entsprechend zugeordneten Kanäle hindurch mit frei wählbaren Konzentrationen unterschiedlichster Gase ermöglicht ist. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß eine Beobachtung der Zellkul­ tur im Inneren der Zellkulturkammer ohne Unterbrechung der Be­ gasung erfolgen kann.Another preferred development of the invention exists in that by a suitable compartmentalization of the cell culture a constant, continuous gassing through the according to assigned channels with freely selectable Concentrations of different gases is possible. This has the particular advantage that observation of the cell culture door inside the cell culture chamber without interrupting the loading gassing can take place.

Darüberhinaus besteht auch die Möglichkeit, daß die Membran­ platte auf ihrer dem Zellkulturkammerdeckel gegenüberliegenden Seite an einer zugeordneten Halteplatte zum Einbringen in das Zellkultursystem anbringbar ist, wobei diese Halteplatte eine integrierte Heizung für die Zellkulturkammer aufweist. Vorzugs­ weise ist diese Heizung eine elektrische Heizung.In addition, there is also the possibility that the membrane plate on its opposite the cell culture chamber cover Side on an associated holding plate for insertion into the Cell culture system can be attached, this holding plate has integrated heating for the cell culture chamber. virtue wise this heater is an electric heater.

Falls eine direkte Co-Kultivierung durchgeführt werden soll, kann mit besonderem Vorteil eine gasdurchlässige Biofolie als Membran verwendet werden, wie weiter unten noch näher erläutert wird.If direct co-cultivation is to be carried out, can be used as a gas-permeable bio film with particular advantage Membrane are used, as explained in more detail below becomes.

Die Erfindung wird nunmehr nachfolgend anhand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert, wobei zeigenThe invention will now be described below with reference to the embodiment examples explained in more detail, showing

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Zellkulturkammer; Fig. 1 shows schematically a plan view of a cell culture chamber;

Fig. 2 eine Schnittansicht der Zellkulturkammer gemäß der Li­ nie A-A nach Fig. 1; Fig. 2 is a sectional view of the cell culture chamber according to the Li never AA of Fig. 1;

Fig. 3 die Schnittansicht der Zellkulturkammer gemäß Fig. 2 in auseinandergezogener Darstellung; Fig. 3 is a sectional view of the cell culture chamber of Figure 2 in an exploded view.

Fig. 3A schematisch eine Seitenansicht einer Membranplatte der Zellkulturkammer; und Fig. 3A schematically shows a side view of a membrane plate of the cell culture chamber; and

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines kompletten, geschlosse­ nen Zellkultursystems, bei dem eine vorgegebene Anzahl von Zellkulturkammern zum Einsatz gelangt. Fig. 4 is a schematic view of a complete, closed cell culture system, in which a predetermined number of cell culture chambers are used.

Gemäß Fig. 1, 2, 3 und 3A besteht eine Zellkulturkammer 20 im wesentlichen aus einer Membranplatte 1, in die eine Membran 2, insbesondere eine gasdurchlässige Biofolie eingebracht, ist, die zur Aufnahme wenigstens einer Zellkultur dient. Im gezeig­ ten Ausführungsbeispiel ist die Membran 2 im unteren Bereich der Membranplatte 1 angeordnet, insbesondere fest eingespannt.According to Fig. 1, 2, 3 and 3A, there is a cell culture chamber 20 essentially consists of a membrane plate 1, in which a diaphragm 2, especially introduced a gas-permeable biofilm is serving at least one cell culture for recording. In the exemplary embodiment shown, the membrane 2 is arranged in the lower region of the membrane plate 1 , in particular clamped firmly.

Die Membranplatte 1 weist ferner eine Anzahl von Kanälen 4, 4', 4" und 4''' auf, die im Inneren der Zellkulturkammer 20 verlau­ fen und von denen der Kanal 4 zum Sensorikanschluß, der Kanal 4' zur Flüssigkeits- oder Gaszufuhr, der Kanal 4" zur Flüssig­ keitszufuhr und der Kanal 4''' zur Flüssigkeits- oder Gas- Ableitung dienen, wie dies weiter unten anhand der Fig. 3A noch näher erläutert wird. Die Zellkultur kann somit sowohl von oben als auch von unten gleichermaßen versorgt werden. Durch das spezielle System von Kanälen in der Membranplatte 1 ist insbesondere gewährleistet, daß die erforderlichen Inkubations­ bedingungen realisiert werden können.The membrane plate 1 also has a number of channels 4 , 4 ', 4 "and 4 "''which run inside the cell culture chamber 20 and of which the channel 4 for the sensor connection, the channel 4 ' for the supply of liquid or gas, the channel 4 "for liquid supply and the channel 4 '''for liquid or gas discharge, as will be explained in more detail below with reference to FIG. 3A. The cell culture can thus be supplied equally from above and from below. The special system of channels in the membrane plate 1 ensures in particular that the necessary incubation conditions can be realized.

Im Bereich der Unterseite der Membranplatte 1 ist eine licht­ durchlässige Glasscheibe 3 für eine Beobachtung des Inneren der Zellkulturkammer 20 angeordnet. Eine derartige Beobachtung er­ folgt vorzugsweise von der Unterseite der Membranplatte 1 aus mit Hilfe einer Videokamera mit Mikroskopaufsatz, wie dies noch weiter unten erläutert wird.In the area of the underside of the membrane plate 1 , a transparent glass pane 3 is arranged for observing the interior of the cell culture chamber 20 . Such an observation he preferably follows from the underside of the membrane plate 1 with the help of a video camera with a microscope attachment, as will be explained further below.

An der Oberseite der Membranplatte 1 ist ein Zellkulturkammer­ deckel 5 angeordnet, der eine obere Abschlußplatte bildet und in den eine lichtdurchlässige Glasscheibe 6 für eine Beleuch­ tung des Inneren der Zellkulturkammer 20 eingebaut ist. Der Zellkulturkammerdeckel 5 ist insbesondere an der Oberseite der Membranplatte 1 fest angebracht und vorzugsweise mit Hilfe von Schrauben 9 mit der Membranplatte 1 in lösbarer Weise ver­ schraubt.At the top of the membrane plate 1 , a cell culture chamber cover 5 is arranged, which forms an upper end plate and in which a translucent glass pane 6 is installed for lighting the interior of the cell culture chamber 20 . The cell culture chamber cover 5 is in particular firmly attached to the top of the membrane plate 1 and preferably screwed ver with the help of screws 9 with the membrane plate 1 in a detachable manner.

Sowohl der Zellkulturkammerdeckel 5 als auch die Unterseite der Membranplatte 1 sind mit einer entsprechenden Ausnehmung verse­ hen, um die entsprechende Glasscheibe 6 bzw. 3 aufnehmen und befestigen zu können.Both the cell culture chamber cover 5 and the underside of the membrane plate 1 are hen with a corresponding recess verses in order to accommodate and fasten the corresponding glass pane 6 or 3 .

Bei dem Zellkulturkammerdeckel 5 deckt somit die Glasscheibe 6 eine vorzugsweise runde Öffnung 13 ab.In the cell culture chamber cover 5 , the glass plate 6 thus covers a preferably round opening 13 .

In entsprechender Weise bildet bei der Membranplatte 1 die Glasscheibe 3 einen unteren Abschluß unterhalb der Membran 2.Correspondingly, in the membrane plate 1, the glass pane 3 forms a lower end below the membrane 2 .

In bevorzugter Weise sind die lichtdurchlässigen Glasscheiben 3 und 6 jeweils Saphirglasscheiben.The translucent glass panes 3 and 6 are each preferably sapphire glass panes.

Zur Fixierung der Membran 2 an der Membranplatte 1 ist ein Hal­ tering 7 vorgesehen, der mit Hilfe des Zellkulturkammerdeckels 5 auf den Randbereich der Membran 2 gepreßt werden kann, um so­ mit die letztere in der Zellkulturkammer 20 zu fixieren.To fix the membrane 2 on the membrane plate 1 , a Hal tering 7 is provided, which can be pressed with the help of the cell culture chamber cover 5 on the edge region of the membrane 2 , so as to fix the latter in the cell culture chamber 20 .

Darüberhinaus ist auf der der Membranplatte 1 zugewendeten Sei­ te des Zellkulturkammerdeckels 5 ein Dichtring 8 angeordnet. Mit Hilfe dieses Dichtringes 8 wird im geschlossenen Zustand der Zellkulturkammer 20 (vgl. Fig. 2) die auf der Membran 2 ausgesäte Zellkultur aseptisch verschlossen.In addition, a sealing ring 8 is arranged on the membrane plate 1 facing the te of the cell culture chamber cover 5 . With the help of this sealing ring 8 , the cell culture sown on the membrane 2 is aseptically closed in the closed state of the cell culture chamber 20 (cf. FIG. 2).

Fig. 3A zeigt schematisch eine Seitenansicht der Membranplatte 1 mit dort vorgesehenen Mündungen des Kanals 4 für Sensorikan­ schluß, des Kanals 4' für Flüssigkeits- oder Gaszufuhr, des Ka­ nals 4" für Flüssigkeitszufuhr und des Kanals 4''' für Flüssig­ keits- oder Gas-Ableitung. Fig. 3A shows schematically a side view of the membrane plate 1 with the provided mouths of the channel 4 for sensor circuit, the channel 4 'for liquid or gas supply, the channel 4 "for liquid supply and the channel 4 ""for liquid or gas discharge.

Die Mündungen der Kanäle 4, 4', 4" und 4''', wie sie in Fig. 3A für eine Seite S der Membranplatte 1 gezeigt sind, sind auf allen drei weiteren Seiten der Membranplatte 1 in identischer Weise vorgesehen.The mouths of the channels 4 , 4 ', 4 "and 4 "', as shown in FIG. 3A for one side S of the membrane plate 1 , are provided in an identical manner on all three further sides of the membrane plate 1 .

Aus Fig. 3A ist auch die Plazierung der gasdurchlässigen Mem­ bran 2 im Inneren der Membranplatte 1 zu ersehen, wobei die Plazierung der Membran 2 so gewählt ist, daß sich eine defi­ nierte Kompartimentierung der Zellkulturkammer 20 ergibt, wo­ durch sich eine direkte Co-Kultivierung zweier Zellkulturen et­ möglichen läßt. Bei einer derartigen direkten Co-Kultivierung wird zu beiden Seiten der Membran 2 je eine Zellkultur unter­ schiedlicher Art angesiedelt, wobei insbesondere die auf der einen Seite der Membran 2, d. h. auf der apikalen Seite wachsen­ den Zellen der ersten Zellkultur durch einen ersten Medienfluß in den Kanal 4' versorgt werden, wohingegen die auf der anderen Seite der Membran 2, d. h. der basolateralen Seite wachsenden Zellen der zweiten Zellkultur mit einem gegenüber dem ersten Medienfluß unterschiedlichen, zweiten Medienfluß durch den Ka­ nal 4" versorgt werden. Somit funktionieren die Zellen auf der apikalen Seite als Deckschicht, während die Zellen auf der basolateralen Seite als Innenzellen funktionieren.From Fig. 3A, the placement of the gas-permeable membrane 2 in the interior of the membrane plate 1 can be seen, the placement of the membrane 2 is selected so that there is a defi ned compartmentation of the cell culture chamber 20 , where by direct co-cultivation two cell cultures et possible. In such a direct co-cultivation, a cell culture of different types is settled on both sides of the membrane 2 , with the cells on the one side of the membrane 2 , ie on the apical side, growing in particular by the cells of the first cell culture through a first media flow into the cell culture Channel 4 'are supplied, whereas the cells of the second cell culture growing on the other side of the membrane 2 , ie the basolateral side, are supplied with a second media flow through the channel 4 "which differs from the first media flow. The cells on the function thus apical side as a cover layer, while the cells on the basolateral side function as inner cells.

Der zur apikalen Seite führende Kanal 4' kann aber auch zur Be­ gasung dienen, insbesondere zu einer konstanten, kontinuierli­ chen Begasung mit frei wählbaren Konzentrationen unterschied­ lichster Gase.The channel 4 'leading to the apical side can also be used for gassing, in particular for constant, continuous gassing with freely selectable concentrations of different gases.

Der Kanal 4 dient, wie bereits erwähnt, für den Sensorikan­ schluß. The channel 4 serves, as already mentioned, for the sensor circuit.

Der Kanal 4''' dient schließlich für die Ableitung von Flüssig­ keiten oder Gasen von der apikalen Seite der Membran 2.The channel 4 '''is finally used for the discharge of liquids or gases from the apical side of the membrane 2nd

Die Komponenten der Zellkulturkammer 20 sind insbesondere aus einem geeigneten Edelstahl gefertigt, beispielsweise aus Edel­ stahl 1,4435.The components of the cell culture chamber 20 are made in particular from a suitable stainless steel, for example from stainless steel 1.4435.

Nach Bestückung der Membranplatte 1 im Reinraum wird der Zell­ kulturkammerdeckel 5 aufgebracht und mit Hilfe der Schrauben 9 mit der Membranplatte 1 verschraubt, wobei es sich hierbei um kurze Schrauben 9 handelt, welche den Zellkulturkammerdeckel 5 an der Membranplatte 1 fixieren. Hierbei wird gleichzeitig mit Hilfe des Dichtrings 8 die Zellkultur, die von der Membranplat­ te 1 beherbergt wird, aspetisch verschlossen.After loading of the membrane plate 1 in the clean room of the cell is culture chamber lid applied 5 and screwed by means of screws 9 to the diaphragm plate 1, wherein this is short screws 9, which fix the cell culture chamber lid 5 on the membrane plate. 1 Here, with the help of the sealing ring 8, the cell culture, which is housed by the membrane plate 1 , is sealed aspetically.

In diesem Zustand wird die Zellkulturkammer 20 mit einer Halte­ platte 10 eines Zellkultursystems (vgl. Fig. 4) zusammengebaut.In this state, the cell culture chamber 20 is assembled with a holding plate 10 of a cell culture system (see. Fig. 4).

Insbesondere wird zu diesem Zweck die Membranplatte 1 an ihrer zu dem Zellkulturkammerdeckel 5 entgegengesetzten Seite an der Halteplatte 10 angebracht, die einen Aufnahmebolzen 11 für eine Justierung aufweist. Zur Befestigung der Membranplatte 1 an der Halteplatte 10 sind relativ lange Schrauben 12 vorgesehen. Die Halteplatte 10 weist ferner eine integrierte Heizung, vorzugs­ weise eine elektrische Heizung, für die Zellkulturkammer 20 auf, wie weiter unten noch näher erläutert wird.In particular, for this purpose the membrane plate 1 is attached to the holding plate 10 on its side opposite the cell culture chamber cover 5 , which has a locating pin 11 for an adjustment. Relatively long screws 12 are provided for fastening the membrane plate 1 to the holding plate 10 . The holding plate 10 also has an integrated heater, preferably an electric heater, for the cell culture chamber 20 , as will be explained in more detail below.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Zellkulturkammer 20 im wesentlichen quaderförmig ausgebildet und weist einen quadrati­ schen Grundriß auf. Selbstverständlich sind auch noch andere geometrische Ausführungen denkbar.In the exemplary embodiment shown, the cell culture chamber 20 is essentially cuboid and has a square plan. Of course, other geometric designs are also conceivable.

Im anhand der Fig. 1-3A erläuterten Ausführungsbeispiel sind Mündungen der Kanäle 4, 4', 4" und 4''' auf allen vier Seiten S der Membranplatte 1 in gleicher Weise vorgesehen. Aber auch hier wären noch andere Anordnungen für diese Kanäle, die im we­ sentlichen zylindrisch sind, denkbar. Andere Kanalquerschnitte sind ebenfalls denkbar.In the exemplary embodiment explained with reference to FIGS . 1-3A, openings of the channels 4 , 4 ′, 4 ″ and 4 ″ ″ are provided in the same way on all four sides S of the membrane plate 1. But here too there would be other arrangements for these channels, which are essentially cylindrical, other duct cross-sections are also conceivable.

Es ist noch zu erwähnen, daß die Halteplatte 10 für jede an dieser anzubringende Zellkulturkammer 20 eine mittlere, kreis­ runde Öffnung 14 aufweist, deren Durchmesser dem Öffnungsbe­ reich 13 des gegenüberliegenden Zellkulturkammerdeckels 5 ent­ spricht. Diese mittlere Öffnung 14 der Halteplatte 10 gewähr­ leistet die Beobachtung des Inneren der Zellkulturkammer 20 von unten mit Hilfe einer Videokamera mit Mikroskopaufsatz, wie dies anhand der Fig. 4 noch erläutert wird.It should also be mentioned that the holding plate 10 for each cell culture chamber 20 to be attached to this has a central, circular opening 14 , the diameter of which corresponds to the opening area 13 of the opposite cell culture chamber cover 5 . This central opening 14 of the holding plate 10 ensures observation of the inside of the cell culture chamber 20 from below with the aid of a video camera with a microscope attachment, as will be explained with reference to FIG. 4.

Fig. 4 veranschaulicht die Anwendung der erfindungsgemäßen Zellkulturkammern 20 bei einem geschlossenen Zellkultursystem 30. Fig. 4 shows the application of the cell culture chambers 20 according to the invention illustrated in a closed cell culture system 30.

Bei diesem Zellkultursystem 30 sind beispielsweise sechs Zell­ kulturkammern 20 als Gruppe A auf der Halteplatte 10 plaziert, die durch ihre integrierte Heizung E für die Inkubierung wäh­ rend der Betriebszeit des Zellkultursystems 30 konstante Tempe­ raturen innerhalb jeder der Zellkulturkammern 20 der Zellkul­ turkammergruppierung A gewährleistet.In this cell culture system 30 , for example, six cell culture chambers 20 are placed as group A on the holding plate 10 , which ensures constant temperatures within each of the cell culture chambers 20 of the cell culture group A through their integrated heating E for incubation during the operating time of the cell culture system 30 .

Insbesondere erfolgt mit Hilfe dieser Heizung E eine elektri­ sche Beheizung der jeweiligen Zellkulturkammer 20, wodurch eine sehr genaue Temperaturregelung ermöglicht ist. Die Heizung E ist insbesondere in der Weise ausgelegt, daß jede einzelne Zellkulturkammer 20 der Zellkulturkammergruppierung A gleichsam individuell beheizt werden kann.In particular, this heater E is used for electrical heating of the respective cell culture chamber 20 , which enables very precise temperature control. The heater E is in particular designed in such a way that each individual cell culture chamber 20 of the cell culture chamber group A can be heated, as it were, individually.

Ein besonderer Vorteil des Zellkultursystems 30 liegt darin, daß die Heizung E über eine zugeordnete Software steuerbar ist. Zu diesem Zweck ist oberhalb der Zellkulturkammergruppierung A ein System aus Infrarot-Temperaturmessern 25 installiert, in der Art, daß jeder einzelnen Zellkulturkammer 20 ein entspre­ chender Infrarot-Temperaturmesser 25 zugeordnet ist. Der jewei­ lige Infrarot-Temperaturmesser 25 fühlt mit Hilfe eines von der jeweiligen Zellkulturkammer 20 ausgehenden Infrarotstrahls 25' die in der Zellkultur vorherrschende Temperatur ab und meldet das entsprechende Meßergebnis permanent an ein computergesteu­ ertes Überwachungs- und Steuerungssystem G, das im wesentlichen aus einer Datenverarbeitungsanlage 37 und einem Monitor 36 be­ steht. Die einzelnen Infrarot-Temperaturmesser 25 sind über ei­ ne gemeinsame Verbindungsleitung 45 an das Überwachungs- und Steuerungssystem G angeschlossen. Wenn sich die anfangs vorge­ gebenen Temperaturen in den Zellkulturkammern 20 der Zellkul­ turkammergruppierung A ändern, erfolgt automatisch über das Überwachungs- und Steuerungssystem G eine Steuerung bzw. Rege­ lung der Heizung E, d. h., die in der einzelnen Zellkulturkammer 20 herrschende Temperatur wird permanent auf eine konstante Temperatur eingeregelt. Anstatt mit Hilfe von Infrarot- Temperaturmessern könnte die Temperaturmessung auch mittels an­ derer geeigneter Temperatur-Sensoren erfolgen.A particular advantage of the cell culture system 30 is that the heater E can be controlled via an associated software. For this purpose, a system of infrared temperature meters 25 is installed above the cell culture chamber group A, in such a way that a corresponding infrared temperature meter 25 is assigned to each individual cell culture chamber 20 . The respective infrared temperature meter 25 senses the prevailing temperature in the cell culture with the aid of an infrared beam 25 'emanating from the respective cell culture chamber 20 and reports the corresponding measurement result permanently to a computer-controlled monitoring and control system G, which essentially consists of a data processing system 37 and a monitor 36 be. The individual infrared temperature meters 25 are connected to the monitoring and control system G via a common connecting line 45 . If the initially predetermined temperatures in the cell culture chambers 20 of the cell culture group A change, the heating and control system G is automatically controlled by the monitoring and control system G, ie the temperature prevailing in the individual cell culture chamber 20 is permanently at a constant temperature adjusted. Instead of using infrared temperature meters, the temperature measurement could also be carried out by means of suitable temperature sensors.

Andererseits kann mit Hilfe der in dem Überwachungs- und Steue­ rungssystem G enthaltenen Software ermöglicht werden, daß die Temperaturen in den einzelnen Zellkulturkammern 20 der Zellkul­ turkammergruppierung A während der gesamten Versuchsdauer frei einstellbar und veränderbar sind, falls dies aus bestimmten Gründen erforderlich sein sollte.On the other hand, the software contained in the monitoring and control system G enables the temperatures in the individual cell culture chambers 20 of the cell culture group A to be freely adjustable and changeable during the entire test period, should this be necessary for certain reasons.

Zum Zwecke der permanenten mikroskopischen Beobachtung des In­ neren der jeweiligen Zellkulturkammer 20 ist ein Videosystem B mit einem entsprechend zugeordneten Mikroskopsystem vorgesehen. Dieses Videosystem B wird im folgenden näher erläutert.A video system B with a correspondingly assigned microscope system is provided for the purpose of permanent microscopic observation of the interior of the respective cell culture chamber 20 . This video system B is explained in more detail below.

Unterhalb jeder einzelnen Zellkulturkammer 20 der Zellkultur­ kammergruppierung A, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel insgesamt sechs Zellkulturkammern aufweist, ist eine Videokame­ ra 22 mit Mikroskopaufsatz 22' auf einem mechanisch einstellba­ ren Fahrtisch 23 angeordnet, somit insgesamt sechs Videokameras 22 mit zugehörigem Mikroskopaufsatz 22'. Somit beobachtet je eine Videokamera 22 mit Mikroskopaufsatz 22' je eine Zellkul­ turkammer 20. Nach Versuchsstart und nachdem sich aussagekräf­ tige Bereiche in der jeweiligen in der Zellkulturkammer 20 ent­ haltenen Zellkultur abzeichnen, wird ein Beobachtungssektor in der Zellkulturkammer 20 festgelegt. Dieser Beobachtungssektor wird sodann durch den mechanisch einstellbaren Fahrtisch 23 mittels (nicht dargestellter) Einstellschrauben angefahren, so­ dann wird der Fahrtisch 23 arretiert und das Videosystem B bleibt infolgedessen während der gesamten Versuchsdauer in der gleichen Position. Ferner wird bei Versuchsstart die Schärfe der Einstellung am jeweiligen Mikroskopaufsatz 22' einjustiert. Dieser Justiervorgang am jeweiligen Mikroskopaufsatz 22' er­ folgt für sämtliche sechs Zellkulturkammern 20 und bleibt so­ dann unverändert bis zum Versuchsende.Below each individual cell culture chamber 20 of the cell culture chamber grouping A, which in the present exemplary embodiment has a total of six cell culture chambers, a video camera 22 with a microscope attachment 22 'is arranged on a mechanically adjustable table 23 , thus a total of six video cameras 22 with an associated microscope attachment 22 '. Thus, each video camera 22 with a microscope attachment 22 ′ observes a cell culture chamber 20 . After the start of the experiment and after significant areas appear in the respective cell culture contained in the cell culture chamber 20 , an observation sector is defined in the cell culture chamber 20 . This observation sector is then approached by the mechanically adjustable table 23 by means of adjusting screws (not shown), then the table 23 is locked and the video system B consequently remains in the same position for the entire duration of the test. Furthermore, the sharpness of the setting on the respective microscope attachment 22 'is adjusted at the start of the experiment. This adjustment process on the respective microscope attachment 22 'follows for all six cell culture chambers 20 and then remains unchanged until the end of the experiment.

Vorzugsweise wird auch das Videosystem B über die im Überwa­ chungs- und Steuerungssystem G enthaltene Software gesteuert. Hierbei wird jede einzelne Videokamera 22 mit Mikroskopaufsatz 22' gesteuert. Dies erfolgt insbesondere in der Art, daß in frei wählbaren Zeitintervallen (beispielsweise im Minutentakt) Bilder von der jeweiligen Zellkultur in der Zellkulturkammer 20 aufgenommen werden, wobei zu dem jeweiligen Zeitpunkt einer solchen Aufnahme eine oberhalb der jeweiligen Zellkulturkammer 20 angeordnete Lichtquelle 24 die entsprechende Zellkultur be­ leuchtet, so daß eine ausreichende Ausleuchtung des Inneren der Zellkulturkammer 20 für die Videoaufnahmen gewährleistet ist. Wenn die Videoaufnahme beendet ist, bringt die Steuerung die jeweilige Lichtquelle 24 in einen schwach dimmenden Standby- Zustand, bis die nächste Videoaufnahme gemacht wird. Der von einer jeden Lichtquelle 24 ausgehende Lichtstrahl bzw. Lichtke­ gel, der durch die jeweilige Saphirglasscheibe 6 einer Zellkul­ turkammer 20 in das Innere dieser Zellkulturkammer 20 eintritt, ist in Fig. 4 mit 24' bezeichnet.The video system B is preferably also controlled via the software contained in the monitoring and control system G. Each individual video camera 22 is controlled with a microscope attachment 22 '. This takes place in particular in such a way that images of the respective cell culture are recorded in the cell culture chamber 20 at freely selectable time intervals (for example every minute), with a light source 24 arranged above the respective cell culture chamber 20 being the corresponding cell culture at the respective time of such recording lights up so that sufficient illumination of the interior of the cell culture chamber 20 is ensured for the video recordings. When the video recording is finished, the controller puts the respective light source 24 into a weakly dimming standby state until the next video recording is made. Emanating from each light source 24 light beam or Lichtke gel entering through the respective sapphire glass pane 6 of a Zellkul turkammer 20 in the interior of this cell culture chamber 20 is shown in Fig. 4 at 24 ', respectively.

Sämtliche Lichtquellen 24 sind über eine gemeinsame Verbin­ dungsleitung 46 an das Überwachungs- und Steuerungssystem G an­ geschlossen.All light sources 24 are connected to the monitoring and control system G via a common connection line 46 .

Durch jeden einzelnen Lichtstrahl bzw. Lichtkegel 24' wird die jeweilige, in der Zellkulturkammer 20 enthaltene Zellkultur flächendeckend ausgeleuchtet.The respective cell culture contained in the cell culture chamber 20 is illuminated area-wide by each individual light beam or light cone 24 '.

Das Videosystem B ist ebenfalls über eine Leitung 47 an das Überwachungs- und Steuerungssystem G angeschlossen, wobei von diesem aus die Leitung 47 zu einem Knotenpunkt 48 führt, mit dem die einzelnen Videokameras 22 über entsprechend zugeordnete Leitungen verbunden sind.The video system B is also connected via a line 47 to the monitoring and control system G, from which line 47 leads to a node 48 to which the individual video cameras 22 are connected via correspondingly assigned lines.

Das wie oben erläuterte Videosystem B mit Mikroskopsystem stellt nur eine Ausführungsmöglichkeit dar. Eine mögliche ande­ re Ausführungsform eines solchen Systems zur permanenten Beob­ achtung des Inneren der Zellkulturkammern besteht darin, daß ein einziges Beobachtungssystem, bestehend aus Videokamera und Mikroskopaufsatz, auf einem Fahrtisch installiert wird und daß dieser Fahrtisch die sechs Zellkulturkammern 20 der Zellkultur­ kammergruppierung A in frei wählbaren Intervallen abfährt. Die Justierung des Beobachtungssystems erfolgt für die einzelne Zellkultur bei Versuchsstart, d. h., vorzugsweise dann nachdem sich aussagekräftige Bereiche in der jeweiligen Zellkultur ab­ zeichnen, durch die entsprechende, im Überwachungs- und Steue­ rungssystem G enthaltene Software, d. h., durch das entsprechen­ de Computerprogramm sind die sechs Anfahrpositionen des Fahrti­ sches, auf dem das Beobachtungssystem montiert ist, program­ miert. Wegen der mechanischen Toleranzen des Fahrtisches muß jedoch ein größerer als der zu beobachtende Bereich innerhalb der einzelnen Zellkulturkammer aufgenommen werden. Innerhalb dieses größeren Bereiches wird nun mittels der Software der zu beobachtende Bereich definiert. Die Software ist in der Lage, Konturen zu speichern und wieder zu erkennen, d. h., beim erneu­ ten Anfahren einer Zellkulturkammer wird die Kontur und Anord­ nung der Zellen erkannt und ein anfänglich definierter Beobach­ tungsbereich gespeichert.The video system B with microscope system as explained above represents only one possible embodiment. A possible other embodiment of such a system for permanent observation of the interior of the cell culture chambers consists in the fact that a single observation system, consisting of a video camera and microscope attachment, is installed on a traveling table and that this table travels the six cell culture chambers 20 of the cell culture chamber group A at freely selectable intervals. The adjustment of the observation system is carried out for the individual cell culture at the start of the experiment, that is, preferably after significant areas in the respective cell culture emerge, by the corresponding software contained in the monitoring and control system G, ie by the corresponding computer program programmed six approach positions for the platform on which the observation system is mounted. Because of the mechanical tolerances of the travel table, however, a larger area than that to be observed must be recorded within the individual cell culture chamber. Within this larger area, the area to be observed is now defined using the software. The software is able to save and recognize contours, ie when a cell culture chamber is approached again, the contour and arrangement of the cells are recognized and an initially defined observation area is saved.

Dieses zuletzt erläuterte Beobachtungssystem ist in den Zeich­ nungen im einzelnen nicht dargestellt, jedoch erfolgt die Aus­ leuchtung des Inneren der Zellkulturkammern 20 ebenfalls mit Hilfe der Lichtquellen 24, wie bereits weiter oben im einzelnen erläutert.This observation system explained last is not shown in the drawings, but the illumination of the interior of the cell culture chambers 20 also takes place with the aid of the light sources 24 , as already explained in detail above.

Das in Fig. 4 dargestellte Zellkultursystem 30 weist ferner noch ein Dosiersystem C für Flüssigkeiten (z. B. flüssige Nähr­ medien und dergleichen) auf, welches z. B. vier Flüssigkeitsvor­ ratsbehälter 31 mit einer jeweils zugeordneten Flüssigkeitsent­ nahmeleitung 31' aufweist, wobei sodann die vier Flüssigkeits­ entnahmeleitungen 31' zu einem Leitungsbündel 32 zusammengefaßt sind. Dieses Leitungsbündel 32 ist andererseits mit einem Pum­ pensystem 29 verbunden, durch welches die verschiedenen Zell­ kulturkammern 20 der Zellkulturkammergruppierung A mit frei wählbaren Flüssigkeiten, die in den Flüssigkeitsvorratsbehäl­ tern 31 enthalten sind, versorgt werden.The cell culture system 30 shown in Fig. 4 also has a metering system C for liquids (z. B. liquid nutrient media and the like), which z. B. has four liquid storage tank 31 with a respective associated liquid line 31 ', then the four liquid extraction lines 31 ' are combined into a line bundle 32 . This line bundle 32 is on the other hand connected to a pump system 29 through which the various cell culture chambers 20 of the cell culture chamber group A with freely selectable liquids contained in the liquid storage containers 31 are supplied.

Das Pumpensystem 29 ist über eine Leitung 33 an ein Multiven­ tilmodul 30' angeschlossen. Die Zuführung der Flüssigkeiten zu der Zellkulturkammergruppierung A erfolgt von dem Multiventil­ modul 30' aus über sterile Schlauchsysteme 27 und 28, wobei diese Flüssigkeiten von den einzelnen Zellkulturkammern 20 fle­ xibel weitergeleitet werden. Sowohl die Flüssigkeitszuführung als auch die Flüssigkeitsab- bzw. weiterleitung erfolgt über sterile Schlauchsysteme, die mit Standard- Schlauchverbinderelementen und Verteilern bei Versuchsstart in­ stalliert werden, d. h. mit entsprechenden Kanälen in der Mem­ branplatte 1 einer jeweiligen Zellkulturkammer 20 verbunden werden. Hierbei wird die Verbindung der Standard-Schlauchver­ binderelemente (in den Zeichnungen im einzelnen nicht darge­ stellt) mit den zugeordneten Kanälen der Membranplatte 1 so aufeinander abgestimmt, daß die Sterilität gewährleistet ist.The pump system 29 is connected via a line 33 to a multiven tilmodul 30 '. The liquids are fed to the cell culture chamber group A from the multi-valve module 30 'via sterile hose systems 27 and 28 , these liquids being flexibly passed on from the individual cell culture chambers 20 . Both the liquid supply and the liquid discharge or forwarding takes place via sterile hose systems, which are installed with standard hose connector elements and distributors at the start of the test, ie are connected to corresponding channels in the membrane plate 1 of a respective cell culture chamber 20 . Here, the connection of the standard Rohrver binder elements (not shown in the drawings in detail) with the assigned channels of the membrane plate 1 are coordinated so that sterility is guaranteed.

Aus Gründen der Flexibilität können die Flüssigkeiten, die Strömungsrichtungen, die Verteilung der Flüssigkeiten und deren Durchflußmengen während des Versuchs geändert bzw. gesteuert werden, wobei eine derartige Steuerung vorzugsweise durch das computergesteuerte Überwachungs- und Steuerungssystem G er­ folgt. Zu diesem Zweck sind das Pumpensystem 29 mittels einer Verbindungsleitung 38 und das Multiventilmodul 30' über eine Verbindungsleitung 40 an das Überwachungs- und Steuerungssystem G angeschlossen.For reasons of flexibility, the liquids, the flow directions, the distribution of the liquids and their flow rates can be changed or controlled during the experiment, such a control preferably being carried out by the computer-controlled monitoring and control system G. For this purpose, the pump system 29 are connected to the monitoring and control system G by means of a connecting line 38 and the multi-valve module 30 'via a connecting line 40 .

Das Dosiersystem C des Zellkultursystems 30 erlaubt es somit, der Zellkulturkammergruppierung A unterschiedlichste Flüssig­ keiten zuzuführen.The dosing system C of the cell culture system 30 thus allows the cell culture chamber group A to be supplied with a wide variety of liquids.

Das Zellkultursystem 30 weist darüberhinaus ein Begasungssystem D für unterschiedlichste Gase auf. Dieses Begasungssystem D dient also dazu, die verschiedenen Zellkulturkammern 20 der Zellkulturkammergruppierung A mit unterschiedlichen Gasen, z. B. Luft, O2, N2, CO2, zu begasen. Von dem Begasungssystem D aus er­ folgt die Gaszuführung zu der Zellkulturkammergruppierung A mittels einer sterilen Schlauchleitung 26. Auch hierbei können die Gase von den verschiedenen Zellkulturkammern 20 unter Ver­ wendung entsprechend zugeordneter Kanäle 4' und 4''' (vgl. Fig. 3A) flexibel weitergeleitet werden.The cell culture system 30 also has a gassing system D for a wide variety of gases. This gassing system D thus serves to supply the different cell culture chambers 20 of the cell culture chamber group A with different gases, e.g. B. gas, O 2 , N 2 , CO 2 . From the gassing system D, the gas is supplied to the cell culture chamber group A by means of a sterile hose line 26 . Here, too, the gases can be passed on flexibly from the various cell culture chambers 20 using correspondingly assigned channels 4 'and 4 ''' (see FIG. 3A).

Gaszuführung und Gasab- bzw. weiterleitung erfolgen insgesamt über sterile Schläuche, die mittels Standard-Schlauchverbinder­ elementen und Verteilern bei Versuchsstart installiert werden. Die Verbindungen der Schlauchverbinderelemente mit den entspre­ chend zugeordneten Kanälen 4' und 4''' der Membranplatte 1 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Sterilität gewährleistet ist.Gas supply and gas discharge or transmission are carried out via sterile hoses that are installed using standard hose connectors and distributors at the start of the experiment. The connections of the hose connector elements with the corresponding channels 4 'and 4 ''' of the membrane plate 1 are matched to one another so that sterility is guaranteed.

Auch bei dem Begasungssystem D können aus Flexibilitätsgründen die Gase, die Strömungsrichtungen, die Gasverteilung sowie die Begasungskonzentration während des Versuchs geändert bzw. ge­ steuert werden. Zu diesem Zweck ist wiederum das Begasungssy­ stem D über eine Verbindungsleitung 39 an das computergesteuer­ te Überwachungs- und Steuerungssystem G angeschlossen, das die entsprechende Software für die Steuerung des Begasungssystems D enthält.In the case of the fumigation system D, the gases, the flow directions, the gas distribution and the fumigation concentration can be changed or controlled during the experiment for reasons of flexibility. For this purpose, the fumigation system D is in turn connected via a connecting line 39 to the computer-controlled monitoring and control system G, which contains the corresponding software for controlling the fumigation system D.

Schließlich gehört zu dem Zellkultursystem 30 noch ein Monito­ ring-System F, das vorgegebene Sensormodule 34 aufweist. Mit Hilfe dieses Monitoring Systems F können während der gesamten Versuchsdauer die relevanten Parameter in der jeweiligen Zell­ kulturkammer 20 der Zellkulturkammergruppierung A mittels ent­ sprechend zugeordneter Sensoren gemessen, insbesondere perma­ nent gemessen werden, wobei es sich bei diesen Parametern z. B. um pH-Wert, Glucose, Lactat, Sauerstoff, Elektropotentiale usw. handelt. Zu diesem Zweck steht das Monitoring-System F über ei­ ne Leitung 41, über einen Knotenpunkt 42 und von dort aus über weitere Leitungen 43 und 44 und entsprechend zugeordnete Ab­ zweigleitungen mit den einzelnen Zellkulturkammern 20 der Zell­ kulturkammergruppierung A des Zellkultursystems 30 in Verbin­ dung.Finally, the cell culture system 30 also includes a monitoring system F which has predetermined sensor modules 34 . With the help of this monitoring system F, the relevant parameters in the respective cell culture chamber 20 of the cell culture chamber group A can be measured by means of correspondingly assigned sensors, in particular continuously measured, during the entire duration of the experiment. B. is pH, glucose, lactate, oxygen, electropotentials, etc. For this purpose, the monitoring system F is connected via a line 41 , via a node 42 and from there via further lines 43 and 44 and correspondingly assigned branch lines to the individual cell culture chambers 20 of the cell culture chamber group A of the cell culture system 30 .

Die von den (nicht gezeigten) Sensoren gemessenen Parameter werden von dem Monitoring-System F über eine Leitung 35 an das computergesteuerte Überwachungs- und Steuerungssystem G zur entsprechenden Verarbeitung weitergeleitet. Wie bereits weiter oben anhand der Fig. 1 bis 3A erläutert, weist die Zellkul­ turkammer 20 wenigstens einen Kanal 4 für Sensorikanschluß auf, wobei die entsprechenden Sensoren und der zugeordnete Kanal 4 der Membranplatte 1 so aufeinander abgestimmt sind, daß die Sterilität gewährleistet ist.The parameters measured by the sensors (not shown) are forwarded by the monitoring system F via a line 35 to the computer-controlled monitoring and control system G for the corresponding processing. As already explained above with reference to FIGS . 1 to 3A, the cell culture chamber 20 has at least one channel 4 for sensor connection, the corresponding sensors and the assigned channel 4 of the membrane plate 1 being matched to one another in such a way that sterility is ensured.

Insgesamt betrachtet, ist das mit den erfindungsgemäßen Zell­ kulturkammern 20 bestückte, geschlossene Zellkultursystem 30 in der Lage, hochkomplexe biologische Vorgänge in Echtzeit und un­ ter nahezu in-vivo-Bedingungen, d. h. wie im lebenden Organis­ mus, zu simulieren.Viewed overall, the closed cell culture system 30 equipped with the cell culture chambers 20 according to the invention is able to simulate highly complex biological processes in real time and under almost in vivo conditions, ie as in the living organism.

Claims (11)

1. Zellkulturkammer (20) für ein geschlossenes Zellkultursy­ stem zur kontinuierlichen Versorgung unterschiedlicher Zellen mit flüssigen Nährmedien, Wachstumsfaktoren, Gasen und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellkul­ turkammer (20) im wesentlichen aus den folgenden Komponen­ ten aufgebaut ist:
  • a) eine Membranplatte (1) mit einer Membran (2) zur Auf­ nahme wenigstens einer Zellkultur und mit einer An­ zahl von Kanälen (4, 4', 4", 4''') für Flüssigkeits­ zufuhr, Begasung und Sensorikanschluß;
  • b) eine auf der einen Seite der Membranplatte (1) ange­ ordnete, lichtdurchlässige Glasscheibe (3) für eine Beobachtung des Inneren der Zellkulturkammer (20) von der genannten einen Seite aus; und
  • c) eine auf der anderen, gegenüberliegenden Seite der Membranplatte (1) angeordnete Abschlußplatte (5) mit eingebauter, lichtdurchlässiger Glasscheibe (6) für eine Beleuchtung des Inneren der Zellkulturkammer (20) von der genannten anderen Seite aus mit Hilfe eines zugeordneten Beleuchtungssystems.
1. cell culture chamber ( 20 ) for a closed cell culture system for the continuous supply of different cells with liquid nutrient media, growth factors, gases and the like, characterized in that the cell culture chamber ( 20 ) is essentially composed of the following components:
  • a) a membrane plate ( 1 ) with a membrane ( 2 ) for receiving at least one cell culture and with a number of channels ( 4 , 4 ', 4 ", 4 ''') for liquid supply, gassing and sensor connection;
  • b) on one side of the membrane plate ( 1 ) arranged, translucent glass pane ( 3 ) for observing the interior of the cell culture chamber ( 20 ) from said one side; and
  • c) on the other, opposite side of the membrane plate ( 1 ) arranged end plate ( 5 ) with built-in, translucent glass pane ( 6 ) for illuminating the interior of the cell culture chamber ( 20 ) from the other side mentioned with the aid of an associated lighting system.
2. Zellkulturkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige Glasscheibe (3) an der Membran­ platte (1) für die Beobachtung des Inneren der Zellkultur­ kammer (20) im Bereich der Unterseite der Membranplatte (1) befestigt ist. 2. Cell culture chamber according to claim 1, characterized in that the translucent glass plate ( 3 ) on the membrane plate ( 1 ) for observing the inside of the cell culture chamber ( 20 ) in the region of the underside of the membrane plate ( 1 ) is attached. 3. Zellkulturkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußplatte (5) einen Zellkulturkammerdeckel mit einer fest integrierten, lichtdurchlässigen Glasschei­ be (6) bildet, wobei der Zellkulturkammerdeckel an der Oberseite der Membranplatte (1) lösbar angebracht ist.3. Cell culture chamber according to claim 1, characterized in that the end plate ( 5 ) forms a cell culture chamber cover with a firmly integrated, translucent glass pane ( 6 ), the cell culture chamber cover being detachably attached to the top of the membrane plate ( 1 ). 4. Zellkulturkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Zellkulturkammer­ deckel (5) als auch die Unterseite der Membranplatte (1) eine Ausnehmung zur Aufnahme und Befestigung der entspre­ chenden Glasscheibe (6 bzw. 3) aufweist.4. Cell culture chamber according to one of the preceding claims, characterized in that both the cell culture chamber cover ( 5 ) and the underside of the membrane plate ( 1 ) has a recess for receiving and fastening the corresponding glass plate ( 6 or 3 ). 5. Zellkulturkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheibe (6, 3) eine Saphierglasscheibe ist.5. Cell culture chamber according to one of the preceding claims, characterized in that the glass plate ( 6 , 3 ) is a sapphire glass plate. 6. Zellkulturkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fixierung der Membran (2) an der Membranplatte (1) ein Haltering (7) vorgesehen ist, der mit Hilfe des Zellkulturkammerdeckels (5) auf den Randbereich der Membran (2) preßbar ist, wodurch diese letztere fixierbar ist.6. Cell culture chamber according to one of the preceding claims, characterized in that a fixing ring ( 7 ) is provided for fixing the membrane ( 2 ) to the membrane plate ( 1 ), which with the aid of the cell culture chamber cover ( 5 ) on the edge region of the membrane ( 2 ) is pressable, whereby the latter can be fixed. 7. Zellkulturkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Membranplatte (1) zugewendeten Seite des Zellkulturkammerdeckels (5) ein Dichtring (8) vorgesehen ist, durch den im geschlossenen Zustand der Zellkulturkammer (20) die auf der Membran (2) ausgesäte Zellkultur aseptisch verschlossen wird.7. Cell culture chamber according to one of the preceding claims, characterized in that on the side of the cell culture chamber cover ( 5 ) facing the membrane plate ( 1 ) a sealing ring ( 8 ) is provided, through which in the closed state of the cell culture chamber ( 20 ) on the membrane ( 2 ) seeded cell culture is sealed aseptically. 8. Zellkulturkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine geeignete Komparti­ mentierung der Zellkulturkammer (20) eine konstante, kon­ tinuierliche Begasung durch die entsprechend zugeordneten Kanäle (4', 4''') hindurch mit frei wählbaren Konzentra­ tionen unterschiedlichster Gase ermöglicht ist. 8. Cell culture chamber according to one of the preceding claims, characterized in that by a suitable compartment of the cell culture chamber ( 20 ) a constant, continuous fumigation through the correspondingly assigned channels ( 4 ', 4 ''') with freely selectable concentrations of different Gases is enabled. 9. Zellkulturkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranplatte (1) auf ih­ rer dem Zellkulturkammerdeckel (5) gegenüberliegenden Sei­ te an einer zugeordneten Halteplatte (10) zum Einbringen in das Zellkultursystem anbringbar ist, wobei diese Halte­ platte (10) eine integrierte Heizung für die Zellkultur­ kammer (20) aufweist.9. cell culture chamber according to any one of the preceding claims, characterized in that the membrane plate ( 1 ) on ih rer the cell culture chamber cover ( 5 ) opposite Te te on an associated holding plate ( 10 ) for introduction into the cell culture system can be attached, said holding plate ( 10 ) has an integrated heater for the cell culture chamber ( 20 ). 10. Zellkulturkammer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung eine elektrische Heizung ist.10. Cell culture chamber according to claim 9, characterized in that the heater is an electric heater. 11. Zellkulturkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) eine gasdurch­ lässige Biofolie ist.11. Cell culture chamber according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane ( 2 ) is a gas-permeable biofilm.
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CN106318866A (en) * 2015-06-24 2017-01-11 中国科学院大连化学物理研究所 Small multi-purpose cell culturing and testing device

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