CH687153A5

CH687153A5 - Method and device for manufacturing a cellular structure to a semipermeable membrane.

Info

Publication number: CH687153A5
Application number: CH383093A
Authority: CH
Inventors: Jiri E Dr Prenosil
Original assignee: Jiri E Dr Prenosil
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1996-09-30
Also published as: AU1190095A; WO1995017526A1

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Zellstruktur auf einer semipermeablen Membran gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 8. The invention relates to a method and a device for producing a cell structure on a semipermeable membrane according to the preamble of claims 1 and 8.

In der Gewebetechnologie sind Verfahren und entsprechende Vorrichtungen gefragt, welche über die Züchtung von Keratinozyten zu einer rasch wachsenden Gewebestruktur führen. Solche Gewebestrukturen finden Anwendung in der Transplantationstechnologie auf Verbrennungsstationen in Spitälern. In tissue technology, methods and corresponding devices are required which lead to a rapidly growing tissue structure through the cultivation of keratinocytes. Such tissue structures are used in transplantation technology on combustion stations in hospitals.

Nach der PS-EP 155 237 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kultivieren von Zellen und Mikroorganismen beschrieben. Dabei wird von einer Zellzuchtkammer, einer Mediumkammer und einer Produktkammer ausgegangen, wobei diese drei Kammern gegeneinander über je eine Membran verbunden sind. Die Zellen innerhalb der Zellzuchtkammer werden an Trägern aus netzartigen Geweben immobilisiert, wobei diese Träger die Membranen mechanisch unterstützen und die rahmenartigen Ränder dieser Träger als Dichtung und gleichzeitig als Distanzkörper dienen. Die Mediumkammer wird von einer mit Sauerstoff angereicherten Nährlösung kontinuierlich durchströmt, während das Produkt aus der Zellzuchtkammer nur diskontinuierlich abgezogen wird. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Tatsache, dass das Zellwachstum in einer nicht-organisierten Art und Weise erfolgt, wobei ein Schichtwachstum nicht erwartet werden kann. Das Zellmaterial ist nicht homogen verteilt, was zu Verstopfungen führt und besonders störend wirkt. Ebenfalls nachteilig erweist sich die ungenügende Sauerstoffversorgung, da diese nur durch die Nährlösung erfolgen kann. Zudem ist keine visuelle Überwachungsmöglichkeit des Inokluierungs-vorganges und des Zellwachstums möglich. Die erforderliche Dichtheit über den Träger der Membranen ist nur sehr schwierig zu erzielen. Ein weiterer Nachteil ist die Sterilisierbarkeit des ganzen Systems, da zuviel thermische Energie über die Stahlteile der Vorrichtung abgeführt werden. Zudem lassen sich die kultivierten Zellen im Sinne der vorliegenden Erfindung kaum weiterverwenden. Im weiteren ist in ein Membranreaktor zur Kultivierung von Pflanzenzellen beschrieben worden (Biotechnol. Prog. 1990 (6), 447-451). Dieser Reaktor besteht im wesentlichen aus einem 2-Kammersystem, einer Zellwachstumskammer und einer Mediumkammer, wobei die Zellwachstumskammer von einer Gasphase, die Mediumkammer von einer Nährlösung durchströmt wird. Beide Kammern werden durch eine semipermeablen Membran getrennt, welche die Nährlösung in die Zellwachstumskammer gelangen lässt und gleichzeitig als Träger einer immobilisierten Zellschicht dient. Die Zellen dieser Zellschicht nehmen Sauerstoff auf, sowohl aus dem Nährmedium, als auch aus der über der Zellschicht befindlichen Gasphase. Ober die Gasphase und über die Nährlösung können andererseits Stoffwechselprodukte eliminiert werden. Nachteilig ist dabei, dass sich die Zellen aus dem Reaktor für die Weiterverwendung nicht entnehmen lassen und dass die Membran starr ist und sich nicht bewegen lässt. According to PS-EP 155 237, a method and a device for culturing cells and microorganisms is described. A cell growth chamber, a medium chamber and a product chamber are assumed, these three chambers being connected to one another via a membrane. The cells within the cell culture chamber are immobilized on supports made of mesh-like tissues, these supports mechanically supporting the membranes and the frame-like edges of these supports serving as a seal and at the same time as a spacer. The medium chamber is continuously flowed through by an oxygen-enriched nutrient solution, while the product is only withdrawn from the cell growth chamber discontinuously. A disadvantage of this method is the fact that cell growth takes place in an unorganized manner, and layer growth cannot be expected. The cell material is not homogeneously distributed, which leads to constipation and is particularly disruptive. The insufficient oxygen supply also proves to be disadvantageous, since this can only take place through the nutrient solution. In addition, it is not possible to visually monitor the inoculation process and cell growth. The required tightness over the membrane support is very difficult to achieve. Another disadvantage is that the entire system can be sterilized, since too much thermal energy is dissipated via the steel parts of the device. In addition, the cultivated cells can hardly be used further in the sense of the present invention. A membrane reactor for cultivating plant cells has also been described (Biotechnol. Prog. 1990 (6), 447-451). This reactor essentially consists of a two-chamber system, a cell growth chamber and a medium chamber, a gas phase flowing through the cell growth chamber and a nutrient solution flowing through the medium chamber. Both chambers are separated by a semipermeable membrane, which allows the nutrient solution to enter the cell growth chamber and at the same time serves as a carrier for an immobilized cell layer. The cells of this cell layer take up oxygen, both from the nutrient medium and from the gas phase located above the cell layer. On the other hand, metabolic products can be eliminated via the gas phase and the nutrient solution. The disadvantage here is that the cells cannot be removed from the reactor for further use and that the membrane is rigid and cannot be moved.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, womit die Herstellung von humanen, wachstumsfähigen Zellschichten in einem 2-Kammersystem als Zellstruktur erzielt werden kann, und diese auf einer semipermeablen Membran zur Transplantation bereitgehalten werden. The object of the invention is to propose a method and a device with which the production of human, viable cell layers can be achieved in a 2-chamber system as a cell structure, and these are kept ready for transplantation on a semipermeable membrane.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäss dem Wortlaut des Patentanspruches 1 und einer Vorrichtung gemäss dem Wortlaut des Patentanspruches 8 gelöst. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: According to the invention, this object is achieved with a method according to the wording of claim 1 and a device according to the wording of claim 8. The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1 Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens Fig. 1 flow chart to illustrate the method

Fig. 2 Ausführungsbeispiel für einen Membranreaktor mit Transportmitteln im Schnitt Fig. 2 embodiment of a membrane reactor with transport means in section

Fig. 3 Ausführungsbeispiel für einen Transportbehälter im Schnitt. Fig. 3 embodiment of a transport container in section.

Fig. 1 zeigt das Flussdiagramm des erfindungs-gemässen Verfahrens (Schritte I—IV) in schemati-scher Darstellung. Ausgangspunkt ist ein Membranreaktor 10, wie er etwa in Biotechnol. Prog. 1990 (6), 447-451, zur Kultivierung von Pflanzenzellen beschrieben wurde (I). Im wesentlichen besteht dieser aus einer Zellwachstumskammer 1 und einer Mediumkammer 2 und einer semipermeablen Membran M1, welche die Nährlösung in die Zellwachstumskammer gelangen lässt. Der Membranreaktor ist an eine Versorgungs- und Kontrolleinheit angeschlossen, auf die hier nicht weiter eingegangen wird. Die semipermeable Membran M1 wird nun in einem weiteren Schritt (II) mit menschlichen, wachstumsfähigen Zellen BC (Basalzellen), z.B. nach dem «Rheinwald und Green»-Verfahren (Rheinwald J. G., Green H., Cell 6, 331-344 (1975)) inokuliert. Die Zellen BC werden im weiteren kurz als Zellmaterial bezeichnet, welches nach einer bestimmten Zeit eine konfluente Zellschicht bildet. Das Zellmaterial stammt im allgemeinen vom Gewebe eines zukünftigen Transplantatempfängers. Es handelt sich also um ein autologes Transplantat. Wird der Membranreaktor nun weiter betrieben, so bilden sich weitere Schichten auf der ersten Zellschicht, wobei sich nach Tagen eine Zellstruktur ML gebildet hat, welche eine Mehrschichtstruktur, eine sogenannte Multilayer darstellt. Als Membranmaterial finden dabei alle hydrophilen oder hydrophilisier-ten semipermeablen Membranen Anwendung. Dabei befinden sich die jüngsten Zellen in der untersten, an die semipermeable Membran angrenzenden Schicht 4, und die ältesten Zellen in der obersten Schicht 6. Je nach weiterer Verwendung kann die Dicke der Zellschicht durch eine Anpassung der Bedingungen, insbesondere der Wachstumszeit, in weiten Bereichen gewählt werden. Auf die entstandene Zellstruktur ML, bzw. Multilayer, mit der semipermeablen Membran M1 wird nun in einem Schritt (III) eine zweite semipermeable Membran M2 auf der M1 gegenüberliegenden Seite angebracht und anschliessend die erste semi- Fig. 1 shows the flow diagram of the inventive method (steps I-IV) in a schematic representation. The starting point is a membrane reactor 10, such as that found in Biotechnol. Prog. 1990 (6), 447-451, for the cultivation of plant cells has been described (I). This essentially consists of a cell growth chamber 1 and a medium chamber 2 and a semipermeable membrane M1, which allows the nutrient solution to get into the cell growth chamber. The membrane reactor is connected to a supply and control unit, which will not be discussed further here. The semipermeable membrane M1 is now in a further step (II) with human, viable cells BC (basal cells), e.g. inoculated according to the “Rheinwald and Green” method (Rheinwald J.G., Green H., Cell 6, 331-344 (1975)). The cells BC are briefly referred to as cell material, which forms a confluent cell layer after a certain time. The cell material generally comes from the tissue of a future transplant recipient. So it is an autologous graft. If the membrane reactor is now operated further, further layers are formed on the first cell layer, a cell structure ML having formed after several days, which is a multilayer structure, a so-called multilayer. All hydrophilic or hydrophilized semipermeable membranes are used as membrane material. The youngest cells are in the lowest layer 4 adjacent to the semipermeable membrane, and the oldest cells in the uppermost layer 6. Depending on the further use, the thickness of the cell layer can be varied over a wide range by adapting the conditions, in particular the growth time to get voted. In a step (III), a second semipermeable membrane M2 is then attached to the resulting cell structure ML, or multilayer, with the semipermeable membrane M1, and then the first semi-

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permeable Membran M1 entfernt. Dadurch ist nun eine Zellstruktur ML mit semipermeabler Membran M2 entstanden, bei welcher die Schicht 6 der ältesten Zellen auf der semipermeabler Membran M2 anliegen und die Basalzellen BC nach aussen sehen (IV). Diese Zellstruktur kann dann steril auf das Wundbett WB1 gebracht werden (V). Auf diese Weise wird die Schicht mit den jüngsten Zellen (Basalzellen) der entstandenen Zellstruktur ML mit dem Wundbett in Kontakt gebracht, was sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Die Orientierung der Zellschicht entspricht dabei derjenigen der Haut. permeable membrane M1 removed. This has resulted in a cell structure ML with a semipermeable membrane M2, in which the layer 6 of the oldest cells lie on the semipermeable membrane M2 and the basal cells BC look outwards (IV). This cell structure can then be placed sterile on the wound bed WB1 (V). In this way, the layer with the youngest cells (basal cells) of the resulting cell structure ML is brought into contact with the wound bed, which has proven to be particularly advantageous. The orientation of the cell layer corresponds to that of the skin.

Eine Alternative zu diesem Vorgehen bildet der Schritt (VI), bei welchem die semipermeable Membran MI mit der entstandenen Zellstruktur ML aus dem Membranreaktor entfernt wird, und unter sterilen Bedingungen direkt auf das Wundbett WB2 gebracht wird. Die Zellstruktur kann u.U. sehr dünn sein, im Grenzfall lediglich aus einer Schicht bestehen, sodass die ältesten Zellen gleichzeitig auch die jüngsten sind. Die Zellschichtorientierung ist in diesem Fall noch nicht ausgebildet. An alternative to this procedure is step (VI), in which the semipermeable membrane MI with the resulting cell structure ML is removed from the membrane reactor and is brought directly onto the wound bed WB2 under sterile conditions. The cell structure may be very thin, in the limit case only consist of one layer, so that the oldest cells are also the youngest. In this case, the cell layer orientation has not yet been developed.

Das beschriebene Verfahren weist einige wichtige Vorteile auf: Die semipermeable Membran kann praktisch beliebig gross gewählt werden und eine beliebige Geometrie aufweisen, was mit bisherigen Laborverfahren nicht möglich war. Dies ist im Fall von grossflächigen Verbrennungen von besonderem Interesse. Das Verfahren ist einfach zu handhaben: Die semipermeable Membran mit der darauf gewachsenen Zellstruktur kann als Bestandteil eines Transportbehälters ausgebildet werden. Dadurch werden die notwendigen Manipulationen auf ein Minimum beschränkt, was sich aus der Sicht einer sterilen, möglichst einfachen Handhabung sehr vorteilhaft erweist. Die Bedingungen können je nach Wachstumsphase und je nach vorgegebener Zielsetzung für das geplante Transplantationsvorhaben kontinuierlich angepasst und optimal gestaltet werden, z.B. durch die Zusammensetzung des Nährmediums oder der Gasphase. Die Zellschicht, bzw. die Zellschichten, werden von unten mit gelösten Nährstoffen versorgt und sind von oben in Kontakt mit Luft, was dem natürlichen Hautbildungsvorgang entspricht. The method described has several important advantages: the semipermeable membrane can be chosen practically any size and have any geometry, which was not possible with previous laboratory methods. This is of particular interest in the case of large-scale burns. The process is easy to use: the semipermeable membrane with the cell structure grown on it can be designed as part of a transport container. As a result, the necessary manipulations are kept to a minimum, which proves to be very advantageous from the point of view of sterile, as simple as possible handling. The conditions can be continuously adapted and optimally designed depending on the growth phase and the specified objectives for the planned transplant project, e.g. by the composition of the nutrient medium or the gas phase. The cell layer, or the cell layers, are supplied with dissolved nutrients from below and are in contact with air from above, which corresponds to the natural skin formation process.

Das Verfahren eignet sich besonders im Hinblick auf das Gebiet der Gewebetransplantation, d.h. bei der Herstellung von humanen Geweben, insbesondere Keratinozyten, bei der Erzeugung einer Epidermis, wobei sich das Verfahren überraschenderweise durch einen viel geringeren Arbeitaufwand auszeichnet als dies mit bisherigen bekannten Verfahren der Fall ist. The method is particularly useful in the field of tissue transplantation, i.e. in the production of human tissues, in particular keratinocytes, in the production of an epidermis, the method surprisingly being characterized by a much lower workload than is the case with previously known methods.

Zur Erzielung eines raschen Wachstums können die Feeder-Zellen, d.h. die Zellen, welche die Wachstumsfaktoren enthalten und/oder die Botenstoffe (signal substances, proteins, peptides) der Nährlösung zugegeben werden und in Zirkulation belassen werden, ohne dass sie direkten Kontakt zu den Keratinozyten aufweisen. Zudem hat sich als besonders wirkungsvoll erwiesen, die semipermeable Membran gewissen Deformationen zu unterwerfen und dadurch die sich bildenden Zellschichten einem bestimmten mechanischen Stress auszusetzen. Dies kann beispielsweise durch die To achieve rapid growth, the feeder cells, i.e. the cells which contain the growth factors and / or the messenger substances (signal substances, proteins, peptides) are added to the nutrient solution and are kept in circulation without being in direct contact with the keratinocytes. In addition, it has proven particularly effective to subject the semipermeable membrane to certain deformations and thereby to subject the cell layers that are formed to a certain mechanical stress. This can be done, for example, by

Erzielung von Druckunterschieden erfolgen, indem die Druckverhältnisse in der Mediumkammer und/ oder in der Zellwachstumskammer periodisch geändert werden. Dabei können die Amplitude und die Frequenz der Pulsationen einzeln oder in Kombination geändert werden. Pressure differences are achieved by periodically changing the pressure ratios in the medium chamber and / or in the cell growth chamber. The amplitude and frequency of the pulsations can be changed individually or in combination.

Zur Kontrolle des Zellwachstums wird ein Fenster im Membranreaktor vorgesehen, durch welches die Zellen laufend mit einem Video-System, beispielsweise mit einem Video-Mikroskop, überwacht werden können. Das Mikroskop wird vorteilhafterweise über einen Computer gesteuert, was unter Venwendung einer Software zur Bildanalyse eine Kontrolle über die verschiedenen Wachstumsstadien ermöglicht. Damit lassen sich die bisher üblichen Resultate bezüglich der gewünschten Qualität und Verfügbarkeit erheblich steigern. To control the cell growth, a window is provided in the membrane reactor through which the cells can be continuously monitored with a video system, for example with a video microscope. The microscope is advantageously controlled by a computer, which enables control over the various growth stages using software for image analysis. This can significantly increase the results that have been customary up to now with regard to the desired quality and availability.

Die in Fig. 1 beschriebene Ausführungsform geht von einer Mediumkammer, einer Zellwachstumskammer und einer semipermeablen Membran aus. Selbstverständlich kann dieses System beliebig erweitert werden, so z.B. durch die Verwendung eines Membranreaktors mit zwei oder mehr semipermeablen Membranen. Der entsprechende Transportbehälter umfasst dann mehrere Kompartimente, in welchen sich je eine Zellstruktur unter sterilen Bedingungen befindet. The embodiment described in FIG. 1 is based on a medium chamber, a cell growth chamber and a semipermeable membrane. Of course, this system can be expanded as desired, e.g. by using a membrane reactor with two or more semipermeable membranes. The corresponding transport container then comprises several compartments, each of which contains a cell structure under sterile conditions.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Membranreaktor mit Transportmitteln im Schnitt. Der Membranreaktor besteht aus einer Bodenplatte 1 und aus einer Deckplatte 2, welche mit der Bodenplatte dicht verbunden werden kann. Die Bodenplatte 1 weist an deren Unterseite Öffnungen für den Zulauf 3 und den Ablauf 4 der Nährlösung, welche innerhalb des Membranreaktors durch die Nährlösungskanäle 5 geführt wird. Die Deckplatte 2 weist die Öffnungen für die Zuführung 6 und die Abführung 7 der Gasphase auf. Auf der Oberseite der Deckplatte befindet sich ein Sichtfenster 8 und eine Inokulierungseinrichtung 9 mit dem Deckel 10. Im Innern des Membranreaktors befindet sich eine semipermeable Membran 11, welche ab einer Vorratsrolle 12 über die Nährlösungskanäle 5 geführt wird und durch die Öffnung 13 abgezogen werden kann. Die Transportrollenpaare 14, 14' und 15, 15' sind so angeordnet, dass damit die semipermeable Membran 11 sowohl an der richtigen Stelle über die Nährlösungskanäle 5 geführt werden, als auch dass die Membran durch die Öffnung 13 aus dem Membranreaktor gefahren werden kann. Die Transportrollenpaare 14, 14' und 15, 15' laufen paarweise im wesentlichen synchron, wodurch ein schonungvoller Transport der semipermeablen Membran mit der darauf gewachsenen Zellstruktur gewährleistet ist. Auf der semipermeablen Membran 11 findet nach dem Inokulierungsvorgang das Zellwachstum statt, wobei unter sterilen Bedingungen eine Zellstruktur 16 entsteht. Nachdem der Zellwachstumsprozess abgeschlossen ist, wird die Zellstruktur 16 auf der semipermeablen Membran 11 mittels den Transportrollen aus dem Membranreaktor entfernt, wo er-stere für eine Weiterverwendung, beispielsweise für eine Transplantation, zur Verfügung steht. Der Membranreaktor wird vorzugsweise aus eloxiertem Aluminium oder aus rostfreiem Stahl gefertigt. Er Fig. 2 shows an embodiment of a membrane reactor with transport means in section. The membrane reactor consists of a base plate 1 and a cover plate 2, which can be tightly connected to the base plate. The bottom plate 1 has on its underside openings for the inlet 3 and the outlet 4 of the nutrient solution, which is guided inside the membrane reactor through the nutrient solution channels 5. The cover plate 2 has the openings for the feed 6 and the discharge 7 of the gas phase. On the top of the cover plate there is a viewing window 8 and an inoculation device 9 with the cover 10. Inside the membrane reactor there is a semipermeable membrane 11 which is guided from the supply roll 12 over the nutrient solution channels 5 and can be pulled off through the opening 13. The pairs of transport rollers 14, 14 'and 15, 15' are arranged in such a way that the semipermeable membrane 11 is thus guided over the nutrient solution channels 5 at the correct point, and that the membrane can be moved out of the membrane reactor through the opening 13. The pairs of transport rollers 14, 14 'and 15, 15' run essentially synchronously in pairs, which ensures gentle transport of the semipermeable membrane with the cell structure grown thereon. After the inoculation process, cell growth takes place on the semipermeable membrane 11, a cell structure 16 being formed under sterile conditions. After the cell growth process is complete, the cell structure 16 on the semipermeable membrane 11 is removed from the membrane reactor by means of the transport rollers, where it is available for further use, for example for a transplant. The membrane reactor is preferably made of anodized aluminum or stainless steel. He

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kann aber auch aus einem sterilisierbaren Kunststoff, wie etwa aus einem Polysulfon, gefertigt werden. Die Herstellung einer Zellstruktur kann so auf einfache Weise nicht nur durchgeführt, sondern auch wiederholt werden. Sobald eine erste Zellstruktur aus dem Membranreaktor ausgeführt worden ist, liegt gleichzeitig bereits für die nachfolgende Inokulation das neue Stück der semipermeablen Membran wieder auf den Nährlösungskanälen. can also be made of a sterilizable plastic, such as a polysulfone. The production of a cell structure can thus not only be carried out in a simple manner, but can also be repeated. As soon as a first cell structure has been carried out from the membrane reactor, the new piece of the semipermeable membrane is already lying on the nutrient solution channels again for the subsequent inoculation.

Die Verwendung der hier beschriebenen Transportrollenpaare 14, 14' und 15, 15' zum Transport der semipermeablen Membran stellt nur eine von vielen Möglichkeiten dar. So kann beispielsweise ein Antriebssystem verwendet werden, welches aus einem Rollensystem besteht und, ähnlich wie ein Förderband, mit einem feinen, engmaschigen Kunststoffgewebe umgeben ist. Dabei wird letztere über die Rollen so geführt, dass eine leichte Spannung im Kunststoffgewebe erhalten bleibt. Das Kunststoffgewebe wird direkt über die Nährlösungskanäle geführt. Über dem Kunststoffgewebe befindet sich dann die semipermeable Membran, welche nun durch das engmaschige Kunststoffgewebe mit der Nährlösung versorgt wird. Eine weitere Möglichkeit zum Transport der semipermeablen Membran besteht darin, dass diese an den Ränder mit einem Lochraster versehen wird, wie dies bei einem Printerpapier üblich ist. Die Nocken einer Antriebswalze greifen in diesen Lochraster und sorgen für die Fortbewegung. Die Antriebswalzen werden dann zweckmässigerweise mit einem Zahnriemen verbunden, um den Gleichlauf zu garantieren. Wichtig ist bei allen möglichen Antriebsarten, dass sie problemlos sterilisierbar sein müssen, was die Wahl der eingesetzten Materialien beeinflusst. The use of the transport roller pairs 14, 14 'and 15, 15' described here for transporting the semipermeable membrane is only one of many possibilities. For example, a drive system can be used which consists of a roller system and, similar to a conveyor belt, with a fine, fine-mesh plastic fabric is surrounded. The latter is guided over the rollers so that a slight tension is maintained in the plastic fabric. The plastic fabric is led directly over the nutrient solution channels. The semipermeable membrane is then located above the plastic fabric and is now supplied with the nutrient solution through the close-meshed plastic fabric. Another way of transporting the semipermeable membrane is to provide it with a perforated grid at the edges, as is customary with printer paper. The cams of a drive roller engage in this hole pattern and ensure locomotion. The drive rollers are then expediently connected to a toothed belt in order to guarantee synchronism. It is important with all possible drive types that they must be sterilizable without any problems, which influences the choice of the materials used.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Transportbehälter im Schnitt. Der Membranreaktor 20 entspricht demjenigen in Fig. 2. Über die Öffnung 13 wird die semipermeable Membran 11 in den Transportbehälter 30 geführt. Dieser ist über die O-Ring-Dichtungen 21, 21' und die Haltevorrichtungen 22, 22' mit dem Membranreaktor 20 fest verbunden. Das Transportrollenpaar 23, 23' läuft mit den Transportrollenpaaren des Membranreaktors 20 synchron, sodass die Membran beim Transfer in den Transportbehälter mechanisch nicht überbeansprucht wird. Mittels einer Trennvorrichtung 24, die hier nicht näher beschrieben wird, wird nach dem Transport der semipermeablen Membran 11, welche nun die Zellstruktur enthält, die semipermeable Membran unter sterilen Bedingungen getrennt und mittels einer Schliessvorrichtung, welche hier ebenfalls nicht näher beschrieben wird, wird der Transportbehälter verschlossen. Nach Öffnen der Haltevorrichtungen 22, 22' wird der Transportbehälter 30 vom Membranreaktor 20 entfernt und steht damit steril für ein Transplantationsvorhaben bereit. Fig. 3 shows an embodiment of a transport container in section. The membrane reactor 20 corresponds to that in FIG. 2. The semipermeable membrane 11 is guided into the transport container 30 via the opening 13. This is firmly connected to the membrane reactor 20 via the O-ring seals 21, 21 'and the holding devices 22, 22'. The pair of transport rollers 23, 23 'runs synchronously with the pairs of transport rollers of the membrane reactor 20, so that the membrane is not mechanically overstressed during the transfer into the transport container. By means of a separating device 24, which is not described in more detail here, after the transport of the semipermeable membrane 11, which now contains the cell structure, the semipermeable membrane is separated under sterile conditions, and by means of a closing device, which is also not described in more detail here, the transport container becomes locked. After opening the holding devices 22, 22 ', the transport container 30 is removed from the membrane reactor 20 and is thus sterile and ready for a transplantation project.

Erfindungswesentlich ist, dass mit dem beschriebenen Verfahren eine grossflächige Zellstruktur mit beliebiger Geometrie in einem Membranreaktor unter kontrolliertem Zellwachstum auf einer semipermeablen Membran hergestellt werden kann, und diese Zellstruktur unter sterilen Bedingungen in einfacher Weise für einen Transplantatempfänger in einem Transportbehälter bereitgehalten werden kann. It is essential to the invention that the described method can be used to produce a large-area cell structure with any geometry in a membrane reactor with controlled cell growth on a semipermeable membrane, and that this cell structure can be kept readily available for a transplant recipient in a transport container under sterile conditions.

Damit werden die bisherigen arbeitsintensiven, manuellen Schritte weitgehend automatisiert. This largely automates the previous labor-intensive, manual steps.

Claims

1. A method for producing a cell structure in a membrane reactor, consisting of at least one cell growth chamber (1) and at least one medium chamber (2), the cell growth chamber being traversed by a gas phase, the medium chamber being flowed through by a nutrient solution, and at least one semipermeable membrane (M1 ), which serves as a carrier of the cell structure to be produced, characterized in that the cell material on the semipermeable membrane M1 is inoculated and a first layer forms, that the cell material from the lower side of the semipermeable membrane through the nutrient solution and from the upper side of the semipermeable membrane is supplied by the gas phase, which results in a controlled cell growth, in which several further layers grow orderly to the cell structure (ML), that the metabolic products are eliminated via the nutrient solution and via the gas phase, and thereby a cell structure on the semipermeable membrane (M L) arises.

2. Method for producing a cell structure in a membrane reactor, consisting of at least one cell growth chamber (1) and at least one medium chamber (2), a gas phase flowing through the cell growth chamber, a nutrient solution flowing through the medium chamber, and a semipermeable membrane (M1) , This serves as a carrier of the cell structure to be produced, characterized in that the cell material on the semipermeable membrane (M1) is inoculated and a layer forms that the cell material from the lower side of the semipermeable membrane through the nutrient solution and from the upper side of the semipermeable membrane is supplied by the gas phase, which causes controlled cell growth, the metabolic products are eliminated via the nutrient solution and the gas phase, and a cell structure is thereby formed on the semipermeable membrane.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a second semipermeable membrane (M2) is attached to the resulting cell structure (ML) on the opposite side of the first semipermeable membrane (M1) and that the cell structure is separated from the first semipermeable membrane which causes a change in the orientation of the cell structure.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the cell structure (ML) is transferred to a transport container (30).

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that a video system, in particular a microscope, which is coupled via a computer unit, is used for the controlled cell growth, whereby the control of the cell growth takes place continuously.

6. Application of the method according to one of the

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Claims 1 to 5 for the production of human tissues.

7. Application of the method according to claim 6, characterized in that the human tissue consists of keratinocytes.

8. Device for performing the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that means for transporting the semipermeable membrane in the membrane reactor, means for deforming the same during cell growth and that a transport container for transporting the cell culture are provided.

9. The device according to claim 8, characterized in that a roller system is provided as means for transport, which is surrounded with an endless plastic fabric.

10. The device according to claim 8, characterized in that a roller system with cams is provided as means for transport, which engage in the hole pattern of the semipermeable membrane.

11. The device according to claim 8, characterized in that at least two pairs of synchronously running transport rollers (14, 14 '; 15, 15') are provided as means for transport.

12. The device according to claims 8 to 11, characterized in that the deformation of the semi-permeable membrane by pressure differences, by changing the amplitude and frequency.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the deformation of the semipermeable membrane takes place periodically.

14. Device according to claims 8 to 13, characterized in that the transport container (30) is coupled to the membrane reactor (10) and that it forms an integral part of the membrane reactor.

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