CN109415678A - 孔板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种孔板(11)，所述孔板具有板主体(12)和至少一个在板主体(12)的上侧(13)中的凹槽(14)。在所述至少一个凹槽(14)中构造有向上敞开的环形通道(15)，所述环形通道在其内周上被闭合的环绕壁(16)限界。所述环绕壁(16)的水平外周从下向上减小直至所述环绕壁(16)的上棱边(22)处。在所述环绕壁(16)的水平外周之内、在所述环绕壁的上棱边(22)处，至少两个保持元件(24)向上衔接到所述环绕壁(16)的上棱边(22)上。所述至少两个保持元件(24)彼此间具有自由的水平间距(28)，并且所述至少两个保持元件(24)中的至少一个保持元件在水平方向上弹性地支撑在所述板主体(12)上。

Description

孔板

技术领域

本发明涉及一种孔板，该孔板具有板主体和在该板主体上侧中的至少一个凹槽，其中，在所述凹槽中构造有向上敞开的环形通道，该环形通道在其内周上被环绕壁限界。

本发明尤其涉及一种具有多个这种凹槽的孔板，所述孔板用于制造和研究由以人造方式通过所谓的组织工程(Tissue Engineering)制造的组织、例如心肌组织和骨骼肌组织和结缔组织构成的环，其中，术语环应被这样地理解：相应的组织构成闭合的圈或结，但不是所述圈或结必须具有特定的几何形状或甚至必须是正圆形的。

此外，本发明还涉及这种孔板的使用方法，尤其在制造和研究由人造的心肌组织和骨骼肌组织构成的环的范畴内的使用方法。

然而原则上，所述孔板及其使用方法也可以被用于制造和研究由其它细胞或细胞混合物，例如由结缔组织的细胞或器官细胞，例如神经元、肝细胞或由其它物质，例如电流或磁流变聚合物构成的环。

在当前整个说明书和所附权利要求中，术语“孔板”不应理解为一种限制。因此原则上，该术语例如也涵盖具有至少一个凹槽的培养盘，只要所述至少一个凹槽具有与在这里对孔盘的至少一个凹槽限定的特征一样的特征。

背景技术

由DE 100 03 521 A1已知一种具有凹槽的培养盘，在所述凹槽中通过插入由疏水材料构成的中心柱体构造环形通道，该环形通道在其内周上被柱体的外周限界。当水凝胶和心肌细胞的特殊悬浮液被供给到环形通道中时，形成呈围绕柱体的环形式的人造心肌组织。

根据WO 2007/054286 A1，所述环能够从柱体取下并且布置在两个相互平行布置的保持指上、即所谓的搁架(Stretcher)上，所述搁架在其间距方向上彼此弹性地支撑。在这些搁架上，由人造心肌组织构成的环在培养基溶液中成熟，并且自主地开始以典型的心率周期性地收缩。

在已知的具有在中心、垂直定向的柱体的培养盘中，也可以通过注入水凝胶和骨骼肌细胞的特殊悬浮液生成人造骨骼肌组织。在此由人造骨骼肌组织形成的环为了成熟也必须在培养基溶液中布置在搁架上。然而，该环不会示出有节奏的收缩，而是为此必须被电刺激。

在已知的具有在中心、垂直定向的柱体的培养盘中，也可以通过注入水凝胶和结缔组织细胞的特殊悬浮液制造人造结缔组织。在此由人造结缔组织形成的环为了成熟也必须在培养基溶液中布置在搁架上。然而，该环不能够节奏性地收缩，而是搁架根据组织张力有力地收缩。

将由人造组织构成的环从培养盘凹槽中的中心柱体转移是费事的并且不易实现自动化。因此，不能够有意义地对由人造组织构成的环进行广泛的研究。

由WO 2014/154704 A1已知一种用于测量人造心肌组织收缩特性的设备。为此将水凝胶和在水中的心肌细胞的悬浮液引入到培养盘中。两个基本上垂直定向的保持指的彼此相离地向外弯曲的下端部被浸入到悬浮液中。在合适的条件下，聚合水凝胶和包入到其中的、来自悬浮液的心肌细胞这样地积聚在所述保持指上，使得所述水凝胶构造出骨状结构，该骨状结构将保持指的自由端部相互连接。借助所述设备，将所述结构从孔板的凹槽中移除，并且转移到另一孔板凹槽中的培养基溶液中。通过压电转换器感测所述结构的收缩运动，保持指通过所述压电转换器支承在所述设备的基础上。所述设备及其使用是费事的和易受干扰的，并且因此不能够在不同的边界条件下被有意义地用于多个组织结构的广泛研究。

由A.Hansen等人的：基于工程心脏组织的筛选平台的开发，期刊Circ Res 107：35-44,2010(A.Hansen et al:Development of a screening platform based onenginnered heart tissue,Circ Res 107：35-44,2010)已知一种类似于由WO 2014/154704 A1已知设备的不具有压电转换器的设备。在这里，保持指弹性地支撑在所述设备的基础上，并且通过借助摄像机光学地观察保持指引起的运动来感测连接保持指的骨状结构的收缩运动。具体地，观察保持指彼此对置的垂直表面的间距变化。在此之前，在孔板的多个孔中，同时在一对保持指的下端部之间相应地构造有多个结构，并且然后，借助所述设备将所述多个结构转移到另一孔板的充注有培养基溶液的孔中，所述多个孔的水平横截面与所述结构所希望的形状相协调。

由WO 2015/061907 A1已知一种具有多个孔的孔板，用于相应地制造由人造肌肉组织构成的束。在孔板的每个凹槽中布置有固定在孔板的板主体上的框架元件，所述框架元件设置为，用于被相应的束包入。在所述束收缩时，被包入到其中的框架元件运动。所述束的收缩能够借助布置在框架元件上的一对电极被激励。在已知的孔板中，要研究不同物质如治疗剂和毒素对所述束收缩的作用。在已知的孔板中，被包入的框架结构影响组织束的特性。

发明内容

本发明所基于的任务是，给出一种孔板和该孔板的使用方法，借助所述孔板及其使用方法能够无需大的花费地并行且自动化地执行对大量由人造心肌组织和骨骼肌组织以及其它组织类型构成的环的广泛研究。

本发明的任务通过具有权利要求1特征的孔板和具有权利要求24特征的所述孔板的使用方法来解决。在从属权利要求中限定了所述孔板的和根据本发明的使用方法的优选实施方式。

在根据本发明的孔板中，所述孔板具有板主体和至少一个在该板主体上侧中的凹槽，其中，在所述至少一个凹槽中构造有向上敞开的环形通道，所述环形通道在其内周上被闭合的环绕壁限界，所述环绕壁的水平外周从下向上减小直至所述环绕壁的上棱边处，并且在环绕壁的水平外周之内、在该环绕壁的上棱边处，至少两个保持元件向上衔接到所述环绕壁的上棱边上。在此，所述至少两个保持元件彼此间具有自由的水平间距，并且所述至少两个保持元件中的至少一个保持元件在水平方向上弹性地支撑在板主体上。

名称“环形通道”在这里应被理解为，该环形通道不要求特定的形状，尤其如此命名的通道或在该通道的内周上限界该通道的闭合环绕壁不要求是圆形的。而是该名称涵盖任何连续的以及本身闭合的通道。在此，所述环形通道的横截面在其内周上可以是恒定的。但这不是强制性的。

如果将结缔组织细胞(例如纤维原细胞)和其它细胞(例如心肌细胞)的悬浮液输入到根据本发明的孔板的至少一个凹槽中的环形通道中，所述悬浮液还可以具有水凝胶并且由所述悬浮液形成贴靠到环绕壁上的环，那么该环由于其向上减小的外周而自行向上移动。所述环的向上移动的速度取决于该环的张力(环借助该张力贴靠到环绕壁上)、壁的水平外周对在环形通道底部上方的高度的导数并且取决于所述环和环绕壁之间的静摩擦。环的向上移动一直持续，直至该环超过所述壁的上棱边，并且转移到在上方衔接到所述壁上的保持元件上。这至少两个保持元件接收所述环。通过所述保持元件中的至少一个保持元件在水平方向上弹性地支撑在板体上的方式，所述保持元件相对彼此弹性地支撑，并且满足用于环的搁架的功能。因此，在使用根据本发明的孔板时，无须将在环形通道中构成的、贴靠在构成环形通道内周的环绕壁上的环从所述壁上取下并且转移到搁架上。而是由于环绕壁的向上减小的水平外周而随着环的收缩自行进行所述转移。所述环绕壁的水平外周为此既不必连续地也不必严格单调地向上减小，尽管这是优选的。

在新的孔板中，保持元件原则上可以支撑在相对于孔板基体可运动的另一本体上。然而优选地，所述至少两个保持元件中的每个保持元件在至少一个凹槽中支撑在板主体上。由此，孔板具有总体上简单的结构。也简化了孔板的使用，因为在孔板凹槽中制造的环不必为了该环的研究而从所述凹槽中被取出。而是在环绕壁的上棱边上方的保持元件上对相同凹槽中的对应环进行研究。

因此，在根据本发明的孔板的该实施方式中，至少弹性地支撑在板体上的保持元件是这种保持指的一部分。由于所述保持指，相应的保持元件以简单的方式软弹性地支撑。这既适用于相应的保持指本身能够弹性变形的情况也适用于所述保持指虽然是形状稳定的但弹性地受支承的情况。在两种情况中，相应保持元件的支撑的柔软性都随着保持指在保持元件和该保持指附接到板主体上的附接部之间的长度而增加。

为了实现相应的保持指简单地附接到板主体上，并且仍然实现在保持元件和附接部之间的一定长度，环绕壁可以包围向上敞开的盲孔的至少一个上部区段，在所述盲孔的底部上，保持指支承在板主体上。盲孔的长度则相应于保持指在保持元件和该保持指附接到板主体上的附接部之间的长度。所述盲孔在上方在保持指的伸出部处敞开，并且是凹槽的一部分，但不是环形通道的一部分。

相应的保持指例如可以材料锁合地、即以化学方式附接到盲孔的底部上。然而其前提是：在盲孔的底部上，保持指直接成型到或难以粘附到板主体上。

在根据本发明的孔板的一个实施方式中，所述保持指或每个保持指与底板一体地构造，所述底板力锁合地安置在盲孔底部上。为此，盲孔能够向下成锥形收缩，并且底板能够略微超尺寸地由弹性材料构造，并且被压入到盲孔中。然而，对于将底板力锁合地保持在盲孔底部上而言，对于进入到盲孔中的含水液体具有大的表面张力的有利材料组合已经足够。只要实现了保持元件的所希望的弹性支撑，盲孔就可以被底板或用于保持指的其它装配体也很大程度上或甚至完全地填满。

如已经示出地那样，所述保持指或每个保持指可以是弯曲弹性的。这不排除，所述保持指附加地与上述底板一起由一种弯曲弹性的材料构造，并且从而也弹性地支承在板主体上。替代地可以是，仅底板由弯曲弹性的材料构成，以便实现所述保持指或每个保持指的弯曲弹性，而所述保持指或每个保持指的材料本身却不是弯曲弹性的。

所有出现的、对至少两个保持元件相对彼此的弹性支撑产生作用的弹性可以这样地彼此协调，使得在两个所属的保持指上的至少两个保持元件之间的1mN的水平力导致两个保持指的自由端部发生相对水平偏移，偏移量为未负载的保持指的静止间距的1％至50％，或例如在用于制造和研究由人造心肌组织构成的环的孔板情况下偏移量为10％至30％。同时或替代地，在两个所属的保持指上的至少两个保持元件之间的1mN的水平力能够导致两个保持指的自由端部发生在20至1000μm或50至500μm范围内的相对水平偏移。当然，所述偏移不为上述范围内的任意值，而是随着力而增加，并且在1mN的水平力时呈现被保持指及其附接部的弹性所限定的值。

保持指为此所需的弹性例如可以通过以下方式实现：所述保持指或每个保持指具有0.5至3mm或更特别地0.75至2mm的直径，和/或，所述保持指或每个保持指具有从盲孔底部到构造在该保持指上的保持元件的5至10mm的长度，和/或具有10至20mm的总长度。因为保持指在构造在其上的保持元件区域中的相对偏移可以通过向上突出超过所述保持元件的指针区域t被放大，所以保持指的总长度起到不容忽视的作用。x mN的力使保持元件的间距改变yμm，该力例如可以使指针区域的自由上端部的间距改变2yμm，并且因此，所述力可以更容易地在指针区域的自由上端部之间被感测。此外，所述保持指或每个保持指由于其总长度而可以从注入到凹槽中的培养基溶液中伸出，并且因此，可以特别容易地以光学方式感测所述保持指的定向。

作为用于构造所述弹性保持指或每个弹性保持指的材料，尤其可以使用具有在0.5至50MPa或更特别地在1至10MPa的范围内、即约5MPa的弹性模量的材料。在这里也适用：上述范围不是公差范围，而是材料在该范围内具有尽可能恒定的弹性模量。

即使所述保持指或每个保持指以其自由端部突出超过构造在该保持指上的保持元件时，所述保持元件也优选在板主体的上侧下方终止。由此降低保持指例如由于堆叠根据本发明的孔板或以其它方式操作根据本发明的孔板而发生损坏的危险。

优选地，所述保持指或每个保持指由光学上相对于板主体形成对比的材料构成。这例如是指，板主体由白色的、其它浅色的或透明的材料构成，而所述保持指或每个保持指由黑色的或深色的和/或不透明的材料构成。保持指通常也相对于引入到凹槽中的培养基溶液清楚地形成对比。所述保持指或每个保持指也能够替代地或附加地由与板主体相反的荧光材料构成，以便在用激发光对荧光材料进行照射时产生光学对比度。

在根据本发明的孔板的一个实施方式中，至少两个保持元件构造在保持指上，所述保持指分别具有至少一个延伸到保持元件中的导电的部分区域，其中，所述至少两个保持指的导电的部分区域能够从板主体的下侧电接触。在利用这种电的可接触性的情况下，可以电激励或电刺激贴靠在保持元件上的环。这不但适用于由人造肌肉组织、如心肌组织或骨骼肌组织构成的环或适用于由人造神经组织构成的环，而且适用于由电流变材料构成的环。

在根据本发明的孔板的另一实施方式中，所述保持元件中的一个保持元件在至少一个与组织的接触点处是导电的，以便构成电极。该保持元件可以但非必须是至少一个弹性地支撑在板主体上的保持元件。在凹槽中的另一位置处设置有对应电极，使得该对应电极接触注入的培养介质。在保持元件上构造的电极和对应电极能够从凹槽外电接触。

为了构造相应的保持元件，所述保持指或每个保持指可以具有衔接到在环形通道的周边上限界该环形通道的环绕壁上的水平凹口或略位于该凹口上方的凸起。在相应的环从所述环绕壁脱落时，该环被所述凹口或凸起保持在位置中。然而已经证明，这种用于构造几何形状限定的保持元件的凹口或凸起不是必需的。即使保持指向上光滑地延伸，相应的环在从环绕壁脱落之后也保持其在每个保持指上直接在环绕壁的上棱边上方的位置。

环绕壁的水平外周尤其可以由两个相互平行的直线区段和两个将所述两个直线区段的端部相互连接的半圆弧组成。由此引起平行于直线区段伸展的环，该环适应于在两个保持元件之间被张紧，所述保持元件相应地在水平外周的半圆弧中布置在环绕壁的上棱边上方。

在根据本发明的孔板的该实施方式中，不但直线区段的间距而且半圆弧的半径能够从下向上减小，使得所述壁相对于垂线在各处都具有倾斜角。该倾斜角可以在15°至65°之间或者更特别地在35°至55°之间、即约为45°。在此，所述倾斜角不必在环绕壁的整个外周上相同。倾斜角在直线区段的区域中例如可以大于在半圆弧的区域中，因为在那里，所形成的环的张力和相应地由于所述壁的倾斜而指向上的力更大。

环形通道可以在其外周上被环绕壁限界，所述环绕壁在至少一个区段中具有相对于垂线向外的、在15至65°或更特别地在35至50°的范围内、即约45°的倾斜角。因此构造为用于使悬浮液平缓地流入到环形通道中的流入面。

环形通道可以具有50至1500μl或更特别地100至250μl的容积。环形通道的该设计尺寸良好地适用于构造具有6至20mm的内周的环。

为了通过电场对环的材料进行电刺激，在所述至少两个保持元件的水平间距的方向上，可以在所述至少一个凹槽的外周上构造两个电极自由空间。在这里，电极能够从上方沉入到凹槽中，所述电极通常不是孔板本身的组成部分。为了通过磁场刺激所述环的材料，可以将整个孔板引入到一个环形线圈中或两个环形线圈之间。

通常，环形通道的底部和环绕壁的上棱边在所述根据本发明的孔板中水平地延伸，并且，所述至少一个凹槽除该凹槽在板体上侧上的开口外是封闭的。

如果根据本发明的孔板应被用于制造和研究人造组织，则所述至少一个凹槽完全衬有生物相容的材料，为此，板基体和安装在其上的保持指可以全部由生物相容材料构成。即使环不由生物材料构成，也优选的是，在环形通道的内周上限界该环形通道的环绕壁由疏水材料构成。此外，优选的是，所述材料是光滑的、即具有低的表面粗糙度。以便减小环绕壁和环之间的静摩擦。

为了制造多个环和进行广泛的研究，根据本发明的孔板可以在两个相互正交的水平方向上设有多个凹槽。

在根据本发明使用根据本发明的孔板时，结缔组织细胞和其它细胞的悬浮液被供给到环形通道中。凹槽被培养基溶液充注直至超过环绕壁的上棱边并且优选直至超过保持元件。在组织成熟期间，所述组织的张力增加，并且所述组织向上升高到环绕壁，直至该组织被保持元件保持。然后，根据至少一个弹性支撑的保持元件的或每个保持元件的自由上端部的运动或向上衔接到所述保持元件上的指针区域的运动，借助摄像机感测所述环出现的收缩，该收缩在心肌组织情况下是自发的，而在骨骼肌组织情况下例如可以通过电刺激引起。

悬浮液尤其可以是水凝胶和肌肉细胞、特别是心肌细胞或骨骼肌细胞的含水悬浮液。

其它细胞也可以是肝细胞或神经元、即神经元细胞。

在预给定的等待时间之后能够以培养基溶液充注凹槽，所述预给定的等待时间这样地选择，使得在添加培养基溶液时，避免冲洗掉水凝胶的成分。

凹槽能够以培养基溶液被充注直至超过保持元件，其中，所述保持指或每个保持指的自由上端部能够突出超过培养基溶液，以便简化借助摄像机感测所述保持指或每个保持指的自由上端部的运动。然而原则上，培养基溶液也可以覆盖借助摄像机观察的自由端部。

不但为了电激励人造骨骼肌组织，而且为了电激励人工心肌组织或电流变材料，可以将具有变化幅度的电压例如以单个电压脉冲的形式或以单极或双极的方波电压的形式施加在保持指的导电的部分区域之间或在根据本发明的孔板的电极自由空间处的电极之间，同时借助摄像机感测所述保持指或每个保持指的自由上端部的运动。具体地，所感测的运动可以与悬浮液的组成和/或电压的频率和幅度和/或培养基溶液的组成和温度和/或添加到培养基溶液中的添加物质或类似物质相关联。例如，可以给培养基溶液添加不同的药理或毒理的活性物质或有效物质，并且然后可以检验，在哪些活性物质或有效物质时或者在活性物质或有效物质的哪个浓度时，能够识别出例如对于收缩性在偏移、自发的冲击频率、基本张力、收缩或者松弛的速度方面的可量化的影响。

也能够在不用摄像机观察的情况下进行人造组织的电激励，以便例如促进或有针对性地对影响组织的成熟。

如果引入到凹槽中的培养基溶液有颜色，则培养基溶液在颜色上优选与所述保持指或每个保持指这样地协调，使得所述保持指或每个保持指在光学上相对于培养基溶液形成对比。例如，培养基溶液能够由于pH指示剂而具有颜色。当然，培养基溶液与所述保持指或每个保持指颜色上的协调意味着，对于培养基溶液确定的颜色而言，所述保持指或每个保持指可以被设置为与所述确定的颜色形成对比的颜色。

本发明的有利扩展方式由权利要求、说明书和附图得出。在说明书中所述的特征和多个特征组合的优点仅是示例性的，并且能够替代地或叠加地起作用，而不必使根据本发明的实施例强制地实现所述优点。由此，在不改变所附权利要求主题的情况下，在原始申请和专利的公开内容方面适用以下内容：能够从附图、尤其从所示的多个构件相对彼此的几何形状和相对尺寸及其相对布置和有效连接中得到其它特征。本发明不同实施方式的特征组合或不同权利要求的特征组合同样能够偏离权利要求所选的引用关系，并且借此被激发。这也涉及在单独的附图中示出的或在附图说明时所提及的特征。这些特征也能够与不同权利要求的特征组合。同样能够删除为本发明的其它实施方式在权利要求中所列出的特征。

在权利要求和说明书中所述的特征关于其数量应理解为，恰好存在该数量或比所述数量更大的数量，而不必刻意地使用副词“至少”。例如在提到一个元件时，应将其理解为恰好一个元件或者两个元件或更多的元件。这些特征能够被其它特征补充或是单独的特征，由所述特征形成各自的结果。

在权利要求中包含的附图标记不限制通过权利要求保护对象的范围。所述附图标记仅用于使权利要求更容易理解。

附图说明

在下面根据在附图中示出的优选实施例进一步阐述和说明本发明。

图1在俯视图中示出根据本发明的孔板，该孔板在其上侧中具有多个凹槽；

图2示出根据图1的孔板的凹槽之一的立体视图；

图3示出根据图2的凹槽的垂直纵截面；

图4示出根据图2的凹槽的垂直横截面；

图5示出在根据本发明使用根据本发明的孔板时，根据图2的凹槽的略微不同的实施方式的垂直纵截面；和

图6根据本发明的方法的方框图。

具体实施方式

在图1中所示的孔板11具有基体12，所述基体构成孔板11的基本上平的上侧3。在所述上侧13中构造有多个凹槽14，所述凹槽分别具有矩形的、水平的整体尺寸。凹槽14布置成八个行A至H和六个列1至6。在每个凹槽14的底部上构造有环形通道15，所述环形通道在其内周上被环绕壁16限界。在所述环形通道的外周上，环形通道15区段地被纵向壁17并且区段地被壁18环绕地限界，所述纵向壁在所述凹槽的长侧上限界相应的凹槽，所述壁向上过渡到横向壁19中，所述横向壁在所述凹槽的窄侧上限界相应的凹槽14。在环绕壁16内，在每个凹槽14中构造有盲孔20，两个保持指21从所述盲孔中向上突出。所述环绕壁的水平外周并且相应地在每个凹槽14底部上的环形通道15也由两个相互平行延伸的直线区段26和两个将直线区段26的自由端部相互连接的半圆弧27组成。盲孔20在水平线中沿相应的凹槽14的纵长方向伸展并且在此通过所述直线区段延伸到所述半圆弧中。保持指21在纵长伸展的盲孔20的两端部上基本垂直地定向，并且相对彼此隔开水平间距28地布置。

图2在立体视图中示出孔板11的所述凹槽14之一，其中，去除了该凹槽的一个纵向壁17，以便看到凹槽14的内部。由此可见，在环绕壁16的上棱边22上方，在保持指21中设置有凹口23，以便构成保持元件24。此外，在凹槽14的窄侧上、在壁19前空出在保持元件24高度上的电极自由空间25。图2清楚地示出，环绕壁16的水平外周从下向上地减小，并且保持元件24这样地邻接到环绕壁16的上棱边22上，使得所述保持元件向上延续环绕壁16，除了保持指21的自由间距28之外。在电极自由空间旁，环形通道15的向外倾斜的外壁18区域地升高，并且因此构成流入面29，环形通道15通过所述流入面29能够受控地被充注。

在根据图3的纵截面和根据图4的横截面中，强调地示出环绕壁16相对于垂直线31的倾斜角30，所述倾斜角在这里相应地为45°，然而原则上也可以更小或更大。壁18相对于垂直直线31的倾斜角32在这里同样约为45°，然而也可以更小或更大。通过底板34引起保持指21在盲孔20底部33上的固定，所述底板与保持指21一体地由弹性材料35构成。底板34可以被力锁合地插入到盲孔20中。通常，为此彼此良好地协调的表面张力足以将底板34保持在盲孔20的底部33上，并且因此，引起保持指21在凹槽14中限定的基本定向。保持指21能够向上略微地逐渐变细，以便能够容易地从成型工具中脱模。相应地，凹槽14的自由横截面也可以在所有位置上、如在盲孔20内向上略微扩宽，以便使基体12从成型工具中的脱模变得容易。保持指21以指针区域36向上突出超过构造在所述保持指上的保持元件24，但在板主体12的上侧13以下终止。

图5根据凹槽14并且图6根据方框图图示出根据本发明的孔板11的根据本发明的使用。在第一步骤37中，环形通道15被充注以悬浮液38，例如水凝胶和心肌细胞水溶液。在步骤41中，水凝胶与心肌细胞在理想地30分钟至几小时的等待时间内固化。然后在步骤47中，可以将凹槽14以培养基溶液42充注到水平高度43上。在培养基溶液42中，通常在24至72小时内形成由人造心肌组织40构成的环39。环39收缩并且因此沿环绕壁16向上移动。培养基溶液的水平高度43这样地选择，使得当环39超过环绕壁16的上棱边22并且然后贴靠在保持指21上的保持元件24上时，该环完全滞留在培养基溶液中。保持元件24在其上端部上具有保持指21的水平凸起51。所述水平凸起通过保持指21弹性地彼此支撑，并且因此对于贴靠在所述水平凸起上的环39起搁架作用。在由人造心肌组织构造环39的情况下，环39自主地开始周期性收缩。在步骤49中，所述收缩的频率可以通过外部电场或通过以幅度变化的电压直接电刺激环39而预给定，该电压例如呈单个电压脉冲的形式或呈单极或双极的方波电压的形式。在例如由人造骨骼肌组织构造环39或也由电流变材料构造环的情况下，收缩主要仅通过电场或直接施加的电压引起。

在步骤48中，能够在任何情况下通过借助摄像机45观察自由端部44感测所述收缩，所述摄像机的聚焦平面46这样地布置，使得所述聚焦平面恰好清晰地成像自由端部44。因此，借助摄像机45定量地感测自由间距28按照时间走势并且在大小方面的变化。对于借助摄像机45观察自由端部44运动的有利光学条件通过以下方式给出：培养基溶液42的水平高度43位于保持指21的指针区域36的自由端部44以下。从培养基溶液42中伸出的自由端部44负责使摄像机的图像中具有与它们被培养基溶液42覆盖的情况下相比更高的对比度，然而这在根据本发明使用根据本发明的孔板11时原则上也能够实现。

图6图示出，施加电压的步骤49与借助摄像机45观察保持指21的步骤48并列进行。在将培养基溶液42添加到凹槽14中的步骤47期间或之后，可以进行另一可选的步骤50，在该步骤中，给培养基溶液42添加有效物质。该步骤50可以在步骤48和49之前或期间进行，其中，步骤49是可选的。因此，可以研究所述有效物质对人造心肌组织40的作用，例如研究：被作为保持指21的自由间距28的动态变化而测量的收缩性是如何变化的。

在图5中，两个保持指21不通过底板相互连接，而是单个地材料锁合地附接在盲孔20的底部33上。这例如能够在3D打印机中打印孔板时实现或通过将保持指与孔板粘接或焊接实现。

附图标记列表

A至H 行

1至6 列

11 孔板

12 板主体

13 上侧

14 凹槽

15 环形通道

16 环绕壁

17 纵向壁

18 壁

19 横向壁

20 盲孔

21 保持指

22 上棱边

23 凹口

24 保持元件

25 电极自由空间

26 直线区段

27 半圆弧

28 自由间距

29 流入面

30 倾斜角

31 垂直线

32 倾斜角

33 盲孔底部

34 底板

35 材料

36 指针区域

37 步骤

38 悬浮液

39 环

40 人造心肌组织

41 步骤

42 培养基溶液

43 水平高度

44 自由端部

45 摄像机

46 聚焦平面

47 步骤

48 步骤

49 步骤

50 步骤

51 凸起

Claims (29)

1.一种孔板(11)，所述孔板具有板主体(12)并且在所述板主体(12)的上侧(13)中具有至少一个凹槽(14)，

-其中，在所述至少一个凹槽(14)中构造有向上敞开的环形通道(15)，所述环形通道在该环形通道的内周上被闭合的环绕壁(16)限界，

其特征在于，

-所述环绕壁(16)的水平外周从下向上减小直至所述环绕壁(16)的上棱边(22)处，并且

-在所述环绕壁(16)的水平外周之内、在该环绕壁的上棱边(22)处，至少两个保持元件(24)向上衔接到所述环绕壁(16)的上棱边(22)上，

-其中，所述至少两个保持元件(24)彼此间具有自由的水平间距(28)，并且

-其中，所述至少两个保持元件(24)中的至少一个保持元件在水平方向上弹性地支撑在所述板主体(12)上。

2.根据权利要求1所述的孔板(11)，其特征在于，所述至少两个保持元件(24)中的每个保持元件在所述至少一个凹槽(14)中支撑在所述板主体(12)上。

3.根据前述权利要求中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述至少一个保持元件(24)或每个保持元件(24)分别是沿着垂线(31)延伸的保持指(21)的一部分。

4.根据权利要求3所述的孔板(11)，其特征在于，所述环绕壁(16)包围向上敞开的盲孔(20)的至少一个上部区段，在所述盲孔的底部(33)上，所述保持指或每个保持指(21)支承在所述板主体(12)上。

5.根据权利要求4所述的孔板(11)，其特征在于，所述保持指或每个保持指(21)与底板(34)一体地构造，所述底板力锁合地安置在所述盲孔(20)的底部(33)上。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述保持指或每个保持指(21)是弯曲弹性的。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述至少两个保持元件(24)在两个保持指(21)上这样弹性地相对彼此支撑，使得在所述至少两个保持元件(24)之间的1mN的水平力导致所述两个保持指(21)的自由端部(44)发生在20至1000μm或50至500μm的范围内的相对水平偏移和/或在所述保持指(21)的静止间距的1％至50％或10％至30％的范围内的相对水平偏移。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述保持指或每个保持指(21)具有0.5至3.0mm或0.75至2.0mm的直径，和/或，所述保持指或每个保持指(21)从所述盲孔(20)的底部(33)到构造在所述保持指(21)上的保持元件(24)具有5至10mm的长度，和/或，所述保持指或每个保持指从所述盲孔(20)的底部(33)到该保持指的自由端部(44)具有10至20mm的总长度。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述保持指或每个保持指(21)以指针区域(36)向上延伸超过所述保持元件(24)。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述保持指或每个保持指(21)的材料(35)具有在0.5至50MPa或1至10MPa范围内的弹性模量。

11.根据权利要求3至10中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述保持指或每个保持指(21)在所述板主体(12)的上侧(13)下方终止。

12.根据权利要求3至11中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述保持指或每个保持指(21)由光学上相对于所述板主体(12)形成对比的材料和/或由荧光材料(35)构成。

13.根据权利要求3至12中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述至少两个保持元件(24)构造在两个保持指(21)上，所述保持指(21)分别具有至少一个延伸到所述保持元件中的导电的部分区域，并且，所述至少两个保持指(21)的导电的部分区域能够从所述板主体(12)的下侧电接触。

14.根据权利要求3至13中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述保持指或每个保持指(21)在所述保持元件(24)的区域中具有水平的凹口或凸起(23,51)。

15.根据前述权利要求中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述环绕壁(16)的水平外周由两个相互平行的直线区段(26)和将所述两个直线区段(26)的端部相互连接的两个半圆弧(27)组成。

16.根据权利要求15所述的孔板(11)，其特征在于，所述直线区段(26)的间距和/或所述半圆弧(27)的半径从下向上减小。

17.根据前述权利要求中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述环绕壁(16)相对于所述垂线(31)的倾斜角(30)为15°至65°或35°至55°。

18.根据前述权利要求中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述环形通道(15)在该环形通道的外周上被壁(17,18)环绕地限界，所述壁至少部分地具有相对于所述垂线(31)向外的、在15°至65°或35°至55°范围内的倾斜角(32)。

19.根据前述权利要求中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述环形通道(15)具有50至1500μl或100至250μl的容积。

20.根据前述权利要求中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，在所述至少两个保持元件(24)的水平间距(28)的方向上，两个电极自由空间(25)构造在所述至少一个凹槽(14)的外周上。

21.根据前述权利要求中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述环形通道(15)的底部和所述环绕壁(16)的上棱边(22)水平延伸，并且，所述至少一个凹槽(14)除该凹槽在所述板主体(12)的上侧上的开口外封闭。

22.根据前述权利要求中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，所述至少一个凹槽(14)完全衬有生物相容的材料，和/或，所述环绕壁(16)由光滑和/或疏水的材料构成。

23.根据前述权利要求中任一项所述的孔板(11)，其特征在于，在所述孔板(11)中，多个凹槽(14)在两个水平方向上彼此并排地布置。

24.一种根据前述权利要求中任一项所述的孔板(11)的使用方法，其特征在于，将结缔组织细胞和其它细胞的悬浮液(38)供给到所述环形通道(15)中，以培养基溶液(42)充注所述凹槽(14)直至超过所述保持元件(24)，并且，借助摄像机(45)感测所述保持元件(24)中的至少一个保持元件或每个保持元件(24)的自由上端部(44)的运动，或感测向上衔接到所述保持元件上的指针区域(36)的运动。

25.根据权利要求24所述的使用方法，其特征在于，所述指针区域(36)的自由上端部(44)突出超过所述培养基溶液(42)。

26.根据权利要求24或25所述的使用方法，其特征在于，所述其它细胞从肌肉细胞、心肌细胞或骨骼肌细胞中选择。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的使用方法，其特征在于，所述悬浮液还包括水凝胶。

28.根据权利要求24至27中任一项所述的使用方法，其特征在于，在所述保持元件(24)上和/或在所述培养基溶液(42)中在电极之间施加幅度变化的电压。

29.根据权利要求24至28中任一项所述的使用方法，其特征在于，所述培养基溶液(42)在颜色上与所述保持指或每个保持指(21)这样地协调，使得所述保持指或每个保持指(21)光学上相对于所述培养基溶液(42)形成对比。