DE10127247A1 - Vorrichtung und Verfahren zur elektrischen Behandlung suspendierter biologischer Partikel - Google Patents

Abstract

Es wird eine Elektrodenkammer (100), insbesondere zur Behandlung suspendierter biologischer Zellen und/oder Zellbestandteile, mit einem Suspensionsbehälter (110) beschrieben, in dem mindestens ein Elektrodenträger (120) mit mindestens einem Elektrodenpaar (130) angeordnet ist, wobei der Elektrodenträger (120) durch einen Trägerkörper (121) mit mindestens einer planaren Seitenfläche (122, 123) gebildet wird und das mindestens eine Elektrodenpaar (130) auf der Seitenfläche (122, 123) angeordnet ist. Es werden auch Verfahren zur Behandlung biologischer Zellen und/oder Zellbestandteile mit elektrischen Feldern beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Behandlung suspendier­ ter biologischer Partikel mit elektrischen Feldern, insbesondere Elektrodenkammern zur Elektroporation und/oder Elektrofusion von biologischen Zellen oder Zellbestandteilen, Elektrodenträger für derartige Vorrichtungen und Verfahren zur Behandlung suspendier­ ter biologischer Partikel mit elektrischen Feldern, insbesondere Elektroporations- und Elektrofusionsverfahren.

Die Behandlung von biologischen Zellen oder Zellbestandteilen mit elektrischen Feldern zur Modifizierung der Struktur und/oder stofflichen Zusammensetzung der behandelten Partikel ist allge­ mein bekannt (siehe U. Zimmermann, G. A. Neil, Eds. CRC Press, London, 1996 Electromanipulation of Cells). Bei der Elektropora­ tion wird die Membran biologischer Zellen unter Wirkung elektri­ scher Felder kurzzeitig reversibel durchbrochen, so dass Sub­ stanzen aus einer Suspensionsflüssigkeit in das Zellinnere ge­ schleust werden können. Bei der Elektrofusion werden zwei (oder mehr) Zellen oder Zellbestandteile unter Wirkung eines elektrischen Feldes miteinander fusioniert. Aufgaben der Elekt­ rofusion bestehen bspw. in der Erzeugung von Hybridzellen, die in einem gemeinsamen Zellkern genetische Materialen beider Fusi­ onspartner enthalten, oder von modifizierten Zellen, bei denen die Fusionsprodukte aus Zellen des einen Fusionspartners und Zellbestandteilen des zweiten Fusionspartners bestehen. Die zu­ letzt genannte Anwendung ist insbesondere bei der Modifizierung von antigentragenden Zellen (z. B. dendritischen Zellen) mit Be­ standteilen von Tumorzellen von Interesse.

Herkömmliche Kammern zur Elektroporation oder -fusion biologi­ scher Partikel bestehen aus einem Suspensionsbehälter zur Auf­ nahme einer Zellsuspension und mehreren im Suspensionsbehälter angeordneten Elektroden. Die Elektroden sind elektrisch mit ei­ ner Steuereinrichtung verbunden, um anwendungsabhängig mit be­ stimmten Spannungen oder Spannungsfolgen beaufschlagt zu werden. Die Elektroden sind so geformt und angeordnet, dass in der Sus­ pensionsflüssigkeit inhomogene elektrische Felder zu elektri­ schen Behandlung der Zellen erzeugt werden. Erfahrungen mit den im Folgenden erläuterten Bauformen herkömmlicher Porations- oder Fusionskammern haben gezeigt, dass die Behandlungsergebnisse insbesondere von geometrischen Eigenschaften des Suspensionsbe­ hälters und der Elektrodenanordnung abhängen. Es ist insbesonde­ re erforderlich, dass die Suspensionsdichte zwischen den Elekt­ roden nicht zu hoch ist, da sonst bspw. bei der Elektroporation auf die Partikel verschieden starke elektrische Felder wirken oder bei der Elektrofusion unkontrollierbare Mehrfachfusionen auftreten. Überhöhte Suspensionsdichten ergeben nicht­ reproduzierbare Porations- oder Fusionsergebnisse.

Bei hohen Suspensionsdichten ist zwar eine reversible Permeabi­ lisierung (Elektroporation) möglich. Es tritt jedoch das Problem auf, dass bspw. suspendierte Zellen je nach ihrer Position rela­ tiv zu den Elektroden unterschiedlichen Feldstärken ausgesetzt werden. Da die Elektroporation auf der Grundlage der integrier­ ten Laplace-Gleichung empfindlich von der Feldstärke abhängig ist, ergibt sich eine Variationsbreite des Permeabilisierungs­ grades der Zellen und damit der Transfektionsraten. Für eine möglichst gleichförmige Aufnahme von Fremdmolekülen in die per­ meabilisierten Zellen (geringe Variationsbreite) sollte die Zelldichte in der Suspension geringer als rund 10⁶ Zellen/ml sein.

Bei der Erzeugung von Hybridzellen durch Elektrofusion ist die Hybridausbeute in der Regel wesentlich geringer als die Fusions­ ausbeute. Besonders hohe Hybridausbeuten wurden bisher mit der sog. Helixkammer (siehe z. B. DE 33 17 415) erzielt. In Fig. 9 ist die Helixkammer 101' zur Elektrofusion biologischer Zellen schematisch illustriert. Die Helixkammer 101' besteht aus einem zylinderförmigen Suspensionsbehälter 10', in dem ein tubusförmi­ ger Elektrodenträger 20' angeordnet ist. Auf den stark gekrümm­ ten Elektrodenträger 20' mit einem Durchmesser von rd. 1 cm ist ein Elektrodenpaar 30' gewickelt, das aus zwei parallelen Elekt­ rodendrähten 31', 32' mit einem Abstand von rund 200 µm besteht (siehe vergrößerte Ausschnittsdarstellung im unteren Teil von Fig. 9). Das Elektrodenpaar 30' ist über die Verbindungsleitun­ gen 40' mit einer Steuereinrichtung verbunden. Zur Durchführung einer Zellfusion wird eine Zellsuspension mit den Fusionspart­ nern in den Suspensionsbehälter 10' gefüllt. Anschließend wird der Elektrodenträger 20' eingeführt und das Elektrodenpaar 30' mit bestimmten Steuerspannungen beaufschlagt. Zunächst werden mittels Dielektrophorese Zellen aus der Suspension kettenartig zwischen den Elektrodendrähten ausgerichtet. Anschließend er­ folgt die Beaufschlagung des Elektrodenpaares 30' mit der ei­ gentlichen Fusionsspannung, unter deren Wirkung benachbarte Zel­ len in der ausgerichteten Kette Fusionsprodukte bilden.

Die Helixkammer 101' gemäß Fig. 9 hat sich zwar wegen der rela­ tiv hohen Hybridausbeute als vorteilhaft erwiesen. Sie besitzt aber auch eine Reihe von Nachteilen. Erstens ist es technisch extrem aufwendig, den Elektrodenträger 20' mit dem Elektroden­ paar 30' herzustellen. Die Elektrodendrähte 31', 32' besitzen jeweils eine Länge von rund einem Meter. Sie müssen auf dem Elektrodenträger 20' parallel mit Abstand voneinander aufgewi­ ckelt werden. Zweitens ist die Anwendung der Elektroden auf ei­ ner stark gekrümmten Oberfläche nachteilig für die Ausbildung definierter Feldbedingungen. Drittens ist die Anwendung der He­ lixkammer insbesondere in der Medizin nur beschränkt möglich. Wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Elekt­ rodendrähte und des Elektrodenträgers können Helixkammern nicht autoklaviert werden. Es ist zwar eine Alkoholsterilisierung mög­ lich, die jedoch bei medizinischen Anwendungen nicht erlaubt ist. Des Weiteren eignet sich die Helixkammer nur für relativ geringe Suspensionsvolumina im ml-Bereich. Eine Mehrfachnutzung zur Fusionsbehandlung eines größeren Suspensionsvolumens würde aufwendige Reinigungsschritte erfordern und wäre daher sehr zeitaufwendig. Eine Neubefüllung der Kammer ist nur mit einem vollständig getrockneten Probenträger möglich. Schließlich ist die Helixkammer wegen der hohen Herstellungskosten nicht als Einwegprodukt (sog. Disposable-Produkt) geeignet.

Eine weitere, aus der Praxis allgemein bekannte Fusionskammer 102' ist schematisch in Fig. 10 illustriert. In einem Suspensi­ onsbehälter 10' sind mehrere Elektrodenträger 21' bis 24' angeordnet, die einseitig (21', 24') oder beidseitig (22', 23') auf ihren Seitenflächen jeweils aus einer einzigen flächigen Elektrode bestehen. Zwei gegenüberliegende Elektroden bilden ein Elektrodenpaar 30'. Die Elektrodenträger 21' bis 24' sind an ei­ ner gemeinsamen Halterung 25' angebracht, durch die auch Verbin­ dungsleitungen 40' zur Ansteuerung der Elektroden geführt sind. Die Seitenflächen der Elektrodenträger sind strukturiert gebil­ det, um zwischen den Elektroden benachbarter Elektrodenträger die zur Elektrofusion erforderlichen inhomogenen elektrischen Felder zu formen.

Zur Durchführung einer Elektrofusion wird die Fusionskammer 102' gemäß Fig. 10 mit einer Zellsuspension befüllt. Die Halterung 25' mit den Elektrodenträgern 21' bis 24' wird in den Suspensi­ onsbehälter 10' eingehängt. Zwischen den Elektroden benachbarter Elektrodenträger wird eine Spannung angelegt, so dass Zellen un­ ter Wirkung von Dielektrophorese kettenförmig zwischen den Elektroden ausgerichtet werden (siehe vergrößerter Ausschnitt in Fig. 10). Anschließend wird ein elektrischer Fusionspuls zur Fusion benachbarter Zellen ausgeübt. Mit der Fusionskammer gemäß Fig. 10 können zwar wegen der flächigen Ausbildung der Elektro­ den entsprechend den Seitenflächen der Elektrodenträger viele Zellen gleichzeitig fusioniert werden. Es ergeben sich aber auch eine Reihe von Nachteilen.

Zur Erzeugung einer genügend hohen Feldstärke dürfen die Elekt­ rodenträger lediglich Abstände im Submillimeter-Bereich besit­ zen. Die Ausrichtung der Elektrodenträger an der Halterung 25 muss mit hoher Präzision erfolgen. Die Herstellung der Fusions­ kammer ist teuer und aufwendig. Die enge Geometrie besitzt aber auch Nachteile für die Handhabbarkeit der Fusionskammer. In den Spalten zwischen den Elektrodenträgern können Luftblasen haften, so dass ggf. ganze Elektrodenbereiche ohne Kontakt mit der Zell­ suspension bleiben. Nach Durchführung der Fusion ist die Fusi­ onskammer schwer zu entleeren. Zellen bleiben aufgrund von Ka­ pillarkräften zwischen den Elektroden haften. Dies erschwert auch die Reinigung der Fusionskammer.

Ein weiterer Nachteil der Fusionskammer 102' gemäß Fig. 10 be­ steht in deren relativ hohen Totvolumen. Zellen außerhalb der äußeren Elektrodenträger 21' und 24' und Zellen in Bereichen mit verminderter Feldstärke (siehe z. B. bei 26') sind von der Elektrofusion ausgeschlossen. Die Effektivität der Fusionskammer gemäß Fig. 10 wird noch weiter dadurch verringert, dass sie nur geringe Hybridausbeuten ermöglicht. Die Anwendbarkeit der Fusi­ onskammer 102' ist wegen deren geringer Eignung zur Einwegnut­ zung in der Medizin nur beschränkt möglich.

Die Elektrofusion ist auch mit einem fluidischen Mikrosystem 103' durchführbar, wie es schematisch in Fig. 11 illustriert ist (siehe WO 00/37628). Im fluidischen Mikrosystem 103' wird der Suspensionsbehälter durch einen von Chipwänden 11', 12' be­ grenzten Fluidkanal 10' gebildet. Die Chipwände (Seitenwände oder Boden- und Deckwände) bilden die Elektrodenträger für die Elektroden 31', 32'. Jeweils zwei Elektroden auf einander gege­ nüberliegenden Seiten des Fluidkanals 10' bilden ein Elektroden­ paar 30'. Wie bei der Fusionskammer 102' erfolgt somit auch beim Mikrosystem 103' die Ausbildung der Fusionsfelder quer durch den Suspensionsbehälter 10'. Im Mikrosystem 103' können Zellen zell­ spezifisch im stehenden oder fließenden Medium fusioniert wer­ den. Die einzelnen Fusionsergebnisse können mit geeigneten Beo­ bachtungsmitteln (optische oder elektrische Messungen) sofort kontrolliert werden. Die praktische Anwendbarkeit für Zellfusio­ nen bspw. in der Medizin ist jedoch stark eingeschränkt, da die Effektivität der Fusion gering ist und die Herstellung der Mik­ rosysteme gegenwärtig relativ teuer ist.

Ein generelles Problem herkömmlicher Porations- und Fusionskam­ mern besteht darin, dass die Zellsuspensionen in der Regel mit relativ hohen Zelldichten (z. B. rund 10⁹ Zellen/ml) bereitge­ stellt werden, die Poration oder Fusion jedoch bei geringen Dichten im Bereich von 10⁵ bis 10⁶ Zellen/ml durchgeführt werden sollte. Es besteht zwar die Möglichkeit, die optimale Zelldichte durch Verdünnung einzustellen. Dadurch ergeben sich jedoch große Flüssigkeitsvolumen, zu deren Behandlung die herkömmlichen Kam­ mern nicht geeignet sind, da sie sich nicht einfach vergrößern lassen. Größere Elektrodenabstände würden höhere Spannungen zur Poration oder Fusion und eine Verringerung der Leitfähigkeit der Suspensionsflüssigkeit erfordern. Die zur Bereitstellung höherer Spannungen (im Bereich von bspw. 10 kV und darüber) notwendigen Geräte wären für praktische, insbesondere massenhafte Anwendun­ gen in der Medizin zu teuer und zu schwer.

Ein weiteres Problem herkömmlicher Kammern besteht in der be­ schränkten Beobachtbarkeit des Behandlungsergebnisses. Eine Überwachung bspw. einer Zellfusion ist zwar mit dem Mikrosystem 103' möglich, kann aber nur einzelzellspezifisch durchgeführt werden. Die simultane Überwachung einer Vielzahl von Fusionsvor­ gängen ist mit den herkömmlichen Vorrichtungen ausgeschlossen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Vorrichtungen und Verfahren zur elektrischen Behandlung biologischer Partikel be­ reitzustellen, mit denen die Nachteile der herkömmlichen Techni­ ken überwunden werden und die insbesondere die Behandlung größe­ rer Zellsuspensionsvolumen unter definierten und reproduzierba­ ren Feldbedingungen mit einer hohen Ausbeute ermöglichen. Die Erfindung soll ferner den praktischen Einsatz von Porations- und Fusionsverfahren in der Medizin vereinfachen. Erfindungsgemäße Vorrichtungen sollen ferner für eine vereinfachte Beobachtbar­ keit des Behandlungsergebnisses ausgelegt sein.

Diese Aufgaben werden mit einer Elektrodenkammer, einem Elektro­ denträger und einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß den Pa­ tentansprüchen 1, 10 und 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsfor­ men und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängi­ gen Ansprüchen.

Die Grundidee der Erfindung ist es, bei einer Elektrodenkammer, insbesondere zur Behandlung suspendierter biologischer Zellen oder Zellbestandteile, mindestens einen Elektrodenträger mit mindestens einem Elektrodenpaar vorzusehen, wobei der Elektro­ denträger einen Trägerkörper mit mindestens einer planaren Sei­ tenfläche besitzt, auf der das mindestens eine Elektrodenpaar angeordnet ist. Die Anordnung des mindestens einen Elektroden­ paares, dass insbesondere zur Erzeugung von Porations- oder Fu­ sionsfeldern eingerichtet ist, auf der planaren Seitenfläche des Elektrodenträgers besitzt den Vorteil, dass einerseits die güns­ tigen Feldverhältnisse realisiert werden können, wie sie an sich von der Helixkammer bekannt sind, und andererseits eine systema­ tische Behandlung großer Suspensionsvolumen mit hoher Ausbeute ermöglicht wird. Mit der mindestens einen planaren Seitenfläche des Elektrodenträgers wird eine Bezugsebene definiert. An die Bezugsebene angrenzend wird ein Halbraum gebildet, aus dem die zu behandelnden Partikel unter Wirkung negativer oder positiver Dielektrophorese zu den Elektroden abgestoßen oder angezogen werden können. In diesem Halbraum kann bei geeigneter Ansteue­ rung der Elektroden eine Elektroporationsbehandlung durchgeführt werden. Eine Elektrofusionsbehandlung hingegen erfolgt transver­ sal innerhalb der Bezugsebene oder parallel zur Ausrichtung der jeweils im Wesentlichen planaren Seitenfläche des Trägerkörpers.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in einem Suspensionsbehälter mehrere Kompartimente gebildet, denen jeweils mindestens ein Elektrodenträger mit mindestens einem planar ausgerichteten Elektrodenpaar zugeordnet ist. Die Kompar­ timente können durch den Körper oder die Wände des Suspensions­ behälters gebildet werden, wie es bspw. von Titerplatten bekannt ist. In diesem Fall wird vorzugsweise in jedem Kompartiment min­ destens ein Elektrodenträger an den Boden- und/oder Deckflächen des Kompartimentes angeordnet. Es ist auch möglich, dass die Kompartimente durch die Elektrodenträger selbst gebildet werden. Der Suspensionsbehälter ist bspw. eine Wanne zur Aufnahme der Zellsuspension, in die mehrere Elektrodenträger als innere Teil­ wände einsetzbar sind. Diese Ausführungsform der Erfindung eig­ net sich besonders gut für die Behandlung großer Suspensionsvo­ lumina, wobei die einzelnen Elektrodenträger vorzugsweise se­ quenziell angesteuert werden, wie dies unten erläutert wird.

Ein erfindungsgemäßer Elektrodenträger besteht vorzugsweise aus einem plattenförmigen, mindestens einseitig im Wesentlichen pla­ naren Trägerkörper mit zwei Seitenflächen. Je nach Anwendungs­ fall werden die Seitenflächen bei horizontaler Betriebsposition des Elektrodenträgers als obere und untere Seitenflächen und bei vertikaler Betriebsposition des Elektrodenträgers als vordere oder hintere Seitenflächen bezeichnet. Mindestens eine der Sei­ tenflächen trägt mindestens ein Elektrodenpaar, das aus zwei elektrisch voneinander getrennt angeordneten Elektroden besteht. Die Elektroden sind mit einer Steuereinrichtung verbunden und können zur Ausbildung bestimmter Feldverhältnisse im Halbraum, der an die Seitenfläche angrenzt, mit einer gemeinsamen Spannung oder zur Durchführung einer Fusionsbehandlung relativ zueinander mit vorbestimmten Fusionsspannungen beaufschlagt werden. Die Elektroden sind so geformt, dass zwischen den Elektroden eines Elektrodenpaares inhomogene elektrische Felder gebildet werden. Die Inhomogenität ist gegeben, wenn die elektrische Feldstärke im Bereich zwischen den benachbarten Elektroden ortsabhängig ist. Zur Erzeugung der Inhomogenität erfolgt vorzugsweise eine Formgebung oder Strukturierung der Elektroden und/oder der Sei­ tenflächen des Elektrodenträgers. Die Elektroden bilden elekt­ risch leitfähige Streifen, die aus der Seitenfläche des Elektro­ denträgers hervorragen. Sie werden bspw. durch fixierte Drähte oder Dünn- oder Dickschichten gebildet. Die ggf. vorgegebene Strukturierung des Elektrodenträgers umfasst hervorragende Teil­ bereiche, auf denen die Elektroden angeordnet sind.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Behandlung biologischer Par­ tikel mit elektrischen Feldern zeichnet sich dadurch aus, dass eine Suspension der zu behandelnden Teilchen, insbesondere der biologischen Zellen oder Zellbestandteile, in einen Suspensions­ behälter eingebracht wird, in dem eine Vielzahl von Elektroden­ trägern jeweils mit mindestens einem Elektrodenpaar auf mindes­ tens einer Seitenfläche angebracht ist, und eine Behandlung der Partikel zwischen den Elektrodenträgern erfolgt. Es ist vorzugs­ weise eine Vorbehandlung (z. B. Elektroporation) der Partikel zwischen den Elektrodenträgern und ein anschließendes di­ elektrophoretisches Sammeln der Partikel an mindestens einer Seitenfläche zwischen den Elektroden des mindestens einen Elekt­ rodenpaares vorgesehen. Dann erfolgt eine Elektrofusion durch dielektrophoretisches Ausrichten von Partikelketten zwischen den Elektrodenpaaren und anschließende Ausübung mindestens eines Fu­ sionspulses. Das Sammeln der Partikel und die Elektrofusion wer­ den bei Elektrodenkammern mit mehreren Kompartimenten vorzugs­ weise sequenziell in den einzelnen Kompartimenten zeitlich auf­ einanderfolgend durchgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mit der erfin­ dungsgemäßen Elektrodenkammer durchgeführt. Es ist aber auch möglich, insbesondere die genannte sequenzielle Behandlung einer in mehrere Kompartimente unterteilten Suspension mit gekrümmten Elektrodenträgern oder herkömmlichen Elektrodenträgern durchzu­ führen.

Gemäß einer vorteilhaften Gestaltung der Erfindung kann mindes­ tens ein Elektrodenträger mit den ausgerichteten Partikeln unter Beibehaltung der aktuellen Feldbedingungen aus dem Suspensions­ behälter entnommen und in eine Beobachtungs- und Messeinrichtung (z. B. Mikroskop) übertragen werden. Die unmittelbare Beobacht­ barkeit des aktuellen Zustandes der Partikel vor oder nach der Fusion stellt einen besonderen Vorteil der erfindungsgemäß ver­ wendeten planaren Elektrodenträger dar.

Die Erfindung besitzt die folgenden weiteren Vorteile. Es wird erstmalig die Möglichkeit der elektrischen Behandlung suspen­ dierter Partikel in größeren Flüssigkeitsvolumina (1 ml bis ei­ nige 1) unter definierten, reproduzierbaren und gleichförmigen Feldverhältnissen geschaffen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit herkömmlichen Spannungsversorgungseinrichtungen kompati­ bel. Die erfindungsgemäßen Elektrodenträger sind kostengünstig herstellbar und als Einwegprodukte verwendbar. Der Suspensions­ behälter ist für alle Sterilisierungsverfahren geeignet und ins­ besondere autoklavierbar oder γ-sterilisierbar. Erfindungsgemäße Elektrodenkammern eignen sich damit für den massenhaften Einsatz in der Medizin. Die erfindungsgemäße Elektrodenkammer bildet ein vorteilhaftes Baukastensystem. In den Suspensionsbehälter sind anwendungsabhängig Elektrodenträger mit jeweils gleicher äußerer Form, jedoch verschiedenen Elektrodengeometrien einsetzbar. Die Elektrodenkammer ist zur Behandlung von Suspensionen mit belie­ bigen Dichten verwendbar, da eine Verdünnung auf beliebige Volu­ mina erfolgen kann. Erfindungsgemäße Elektrodenträger sind, ins­ besondere für eine Suspensionscharge, mehrfach nutzbar. Etwaige Benutzungsprobleme, wie sie bei der Helixkammer auftreten, wer­ den erfindungsgemäß vermieden. Bei Realisierung der Feldbedin­ gungen entsprechend den herkömmlichen Helixkammern wird erfin­ dungsgemäß eine hohe Hybridausbeute mit einer hohen Fusionsef­ fektivität bzw. einem hohen Fusionsdurchsatz verbunden.

Die erfindungsgemäßen Elektrodenträger können mit Vorteil an weitere Verfahrensschritte, wie z. B. eine Zellkultivierung, an­ gepasst sein, indem die Seitenfläche mit dem mindestens einem Elektrodenpaar selbst eine Kultivierungsfläche bildet. Im Unter­ schied zu herkömmlichen Fusionskammern ist die erfindungsgemäße Elektrodenkammer beliebig skalierbar. Es können insbesondere fluidische Mikrosysteme gebildet werden, bei denen die zur Elektrofusion vorgesehenen Elektroden lateral an einer gemein­ samen Trägerfläche (Kanalwand) vorgesehen sind. Erfindungsgemäße Elektrodenkammern sind sowohl als stationäre Systeme als auch als Durchflusssysteme geeignet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Fol­ genden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht einer ers­ ten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrodenkammer,

Fig. 2 vergrößerte Schnittansichten von Seitenflächen erfindungsgemäßer Elektrodenträger,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer weite­ ren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrodenkammer,

Fig. 4, 5 beispielhafte Draufsichten auf erfindungsgemä­ ße Elektrodenträger,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Elektrodenkammer mit einer Vielzahl von Elektrodenträgern,

Fig. 7 eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung von Elektrodenträgern gemäß Fig. 6,

Fig. 8 eine schematische Perspektivansicht einer Elektrodenkammer mit einer Vielzahl von ge­ trennten Kompartimenten, und

Fig. 9 bis 11 Illustrationen herkömmlicher Porations- oder Fusionskammern (Stand der Technik).

Gemäß der ersten, in Fig. 1 illustrierten Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Elektrodenkammer 100 einen Suspensionsbe­ hälter 110 mit mindestens einem Elektrodenträger 120, auf dem ein Elektrodenpaar 130 mit den Elektroden 131, 132 angeordnet ist. Der Suspensionsbehälter 110 besteht aus einer Wanne aus sterilisierbarem Kunststoff (z. B. PMMA) mit einer rechteckigen Bodenfläche 111 und senkrecht zur Bodenfläche 111 stehenden Sei­ tenwänden 112. Die vordere Seitenwand ist aus Übersichtlich­ keitsgründen in Fig. 1 nicht dargestellt.

Es sind Positioniereinrichtungen 113 vorgesehen, an denen der Elektrodenträger 120 lösbar befestigt werden kann. Die Positio­ niereinrichtungen 113 umfassen bspw. Schienen und/oder Vorsprün­ ge, die vorzugsweise an der Innenseite der Bodenfläche 111 und/oder der Seitenwände 112 eine Aufnahme für die Ränder des Trägerkörpers 121 des Elektrodenträgers 120 bilden. Die Positio­ niereinrichtungen können ortsfest oder stufenlos verstellbar im Suspensionsbehälter angebracht sein. Alternativ können auch eine Vielzahl von Positioniereinrichtungen an verschiedenen Positio­ nen vorgesehen sein, um anwendungsabhängig den Elektrodenträger 120 entsprechend verschieden anzuordnen oder gleichzeitig eine Vielzahl von Elektrodenträgern vorzusehen (siehe Fig. 6).

Der mindestens eine Elektrodenträger 120 besteht aus einem plat­ tenförmigen Trägerkörper 121 mit einer vorderen (122) und einer hinteren (123) rechteckigen Seitenfläche. Der Trägerkörper 121 besteht aus einem ebenen, elektrisch isolierenden Material, z. B. aus Kunststoff oder Glas, und kann bspw. als Spritzgussteil hergestellt sein. Das Merkmal der Planarität des Trägerkörpers und damit der Seitenflächen bezieht sich auf deren Grundform im gesamten Bereich, in dem das Elektrodenpaar 130 angeordnet ist. Dem Merkmal der Planarität steht nicht entgegen, dass die Sei­ tenflächen im Bereich des Elektrodenpaares eine lokale Struktu­ rierung aufweisen (siehe unten, Fig. 2 und 3).

Auf mindestens einer Seitenfläche 122 ist das Elektrodenpaar 130 angeordnet. Die Elektroden 131, 132 sind jeweils aus geraden Elektrodenstreifen als ineinandergreifende Kammelektroden gebil­ det. Als Elektrodenmaterial kann jedes elektrisch leitfähige, gegenüber der jeweiligen Teilchensuspension inerte Material ver­ wendet werden. Die Elektroden bestehen vorzugsweise aus Edelme­ tallen, z. B. Gold oder Platin, inerten Legierungen, oder ggf. auch Kupfer oder Aluminium. Die Elektroden 131, 132 sind elekt­ risch voneinander getrennt und über Verbindungsleitungen 140 mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung verbunden.

Zur Durchführung von Elektrofusionen in den lateralen Zwischen­ räumen zwischen den Elektroden 131, 132 in einer Ebene parallel zur Bezugsebene des Trägerkörpers 121 werden in den Zwischenräu­ men inhomogene elektrische Felder gebildet. Hierzu ragen die Elektroden aus der Oberfläche des Trägerkörpers 121 hervor. Ge­ mäß einer ersten Gestaltungsform der Erfindung (siehe Fig. 2a, c) ist die Seitenfläche 122 des Trägerkörpers 121 unstruktu­ riert und glatt ausgebildet. In diesem Fall sind die Elektroden 131, 132 in Dickschichttechnik oder als Elektrodendrähte aufge­ bracht. Die Elektroden 131, 132 bestehen bspw. aus aufgeklebten Folienstreifen des Elektrodenmaterials (Fig. 2a) oder aufge­ klebten Elektrodendrähten (Fig. 2c). Gemäß einer zweiten Ges­ taltungsform der Erfindung ist die Seitenfläche 122 des Träger­ körpers strukturiert mit abwechselnden Höhen und Tiefen ausge­ bildet (siehe Fig. 2b). In diesem Falle ist es auch möglich, die Elektroden 131, 132 in Dünnschichttechnik (z. B. durch Dampfabscheidung) aufzubringen. In Fig. 2b ist beispielhaft ei­ ne sinusförmig gewellte Seitenfläche 122 illustriert. Anwen­ dungsabhängig können auch beliebige andere Modulationen vorgese­ hen sein, bei denen in vorbestimmten Abständen entsprechend den Positionen der Elektroden hervorragende Bereiche (z. B. Stege oder dergleichen) gebildet sind. Die Aufbringung der kammartig angeordneten Elektroden 131, 132 durch Dampfabscheidung erfolgt vorzugsweise mit einer Maskierungstechnik.

Die geometrischen Eigenschaften der Elektrodenanordnung und/oder der Seitenflächenstrukturierung, insbesondere die Breite b und die Höhe h des Zwischenraumes zwischen benachbarten Elektroden, werden anwendungsabhängig gewählt. Für Fusionsvorgänge werden vorzugsweise b von 50 bis 200 µm und h von 5 bis 30 µm gewählt. Die Höhe h entspricht der Dicke des Elektrodenmaterials oder der Elektrodendrähte und/oder der Modulationstiefe der Seitenflä­ chenstrukturierung. Aufgedampfte Elektroden besitzen typischer­ weise eine Dicke im Bereich von 200 nm bis 1 µm.

Obwohl der erfindungsgemäße Elektrodenträger aus Materialen mit verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht, be­ sitzt er den besonderen Vorteil, problemlos autoklavierbar zu sein. Dies ergibt sich daraus, dass insbesondere im Vergleich zur Helixkammer (siehe Fig. 9) relativ kurze Elektrodenstreifen oder -drähte auf den Trägerkörper angeordnet sind.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit mindestens einem Suspensi­ onsbehälter 110 mit dem entnehmbaren Elektrodenträger 120 be­ sitzt den Vorteil, dass der Elektrodenträger 120 jederzeit aus­ tauschbar ist und insbesondere als Einwegprodukt verwendet wer­ den kann. Alternativ ist es auch möglich, die Boden- oder Sei­ tenwände 111, 112 des Suspensionsbehälters 110 als Elektroden­ träger zu verwenden, wie dies bspw. in den Fig. 2 bis 5 ge­ zeigt ist.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Elektrodenkammer 100 mit ei­ nem wannenförmigen Suspensionsbehälter 110 mit einer bspw. run­ den oder rechteckigen Bodenfläche 111 und umlaufenden Seitenwän­ den 112. In den Suspensionsbehälter 110 ist ein Deckel 114 ein­ gehängt. Die Bodenfläche 111 und der Deckel 114 bilden selbst Elektrodenträger. Alternativ sind die Elektrodenträger als ge­ trennte Elemente an den Komponenten 111, 114 angebracht. Die zu­ einander weisenden ebenen Oberflächen der Bodenfläche 111 und des Deckels 114 entsprechen der Seitenfläche des Elektrodenträ­ ger 120 gemäß Fig. 1. Die Oberflächen können glatt mit hervor­ stehenden Elektrodenpaaren oder strukturiert geformt sein, wie es bspw. im rechten vergrößerten Ausschnitt von Fig. 3 illust­ riert ist. In diesem Falle ist die Strukturierung als eine Viel­ zahl von parallelen, hervorragenden Stegen mit halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Die Stege 123 sind selbst elektrisch voneinander isolierte Elektroden oder Träger von Elektroden­ streifen. Die Breite eines Steges 123 beträgt bspw. rund 200 µm. Die Bodenfläche 111 und der Deckel 114 sind vorzugsweise so aus­ gerichtet, dass die Stege einander gegenüberliegen. Der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Stegen beträgt bspw. 200 µm. Al­ ternativ zu der Ausführungsform gemäß Fig. 3 kann erfindungsge­ mäß auch vorgesehen sein, dass das mindestens eine Elektroden­ paar entweder auf der Bodenfläche 111 oder am Deckel 114 ange­ bracht ist.

Es wird hervorgehoben, dass auch bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform eine laterale Elektrofusion in den Zwischenräu­ men zwischen den Elektroden (z. B. 131, 132) vorgesehen ist. Die einander benachbarten Elektroden sind elektrisch von einander getrennt mit einer (nicht dargestellten) Steuereinrichtung verbunden.

Die Fig. 4 und 5 illustrieren die rechteckige oder runde Grundform des Suspensionsbehälters 110 gemäß Fig. 3 und insbe­ sondere der entsprechenden Bodenfläche 111 und des Deckels 114. Des Weiteren ist gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Elektroden­ träger allgemein auch in mindestens zwei, z. B. vier, Fusions­ felder F1 bis F4 unterteilt sein können. Jedes Fusionsfeld um­ fasst mindestens ein Elektrodenpaar, dass von den Elektrodenpaa­ ren der anderen Fusionsfelder getrennt angesteuert werden kann. Des Weiteren ist aus Fig. 5 ersichtlich, dass die Elektroden­ streifen eines Elektrodenpaares in der Ebene des Elektrodenträ­ gers auch gekrümmt verlaufen können.

Die Fig. 6 und 7 illustrieren schematisch eine erfindungsge­ mäße Elektrodenkammer mit einer Vielzahl von Elektrodenträgern. Diese Ausführungsform der Erfindung ist besonders vorteilhaft zur Elektrobehandlung großer Suspensionsvolumen, insbesondere in der Medizin, anwendbar. Die in Fig. 6 in schematischer Drauf­ sicht illustrierte Elektrodenkammer 100 ist im Wesentlichen ana­ log zur Elektrodenkammer 100 gemäß Fig. 1 aufgebaut. Der Sus­ pensionsbehälter 110 besteht aus einer Wanne mit einer Bodenflä­ che (nicht dargestellt) und den Seitenwänden 112. In den Suspen­ sionsbehälter 110 sind bspw. elf Elektrodenträger 120 einge­ setzt. Die Elektrodenträger werden auch als Schieber bezeichnet. Als Positioniereinrichtung 113 dienen senkrecht in einer der Seitenwände 112 verlaufende Nuten mit einer Breite entsprechend der Dicke der Trägerkörper 121 der Elektrodenträger 120. Jeder Elektrodenträger 120 trägt ein- oder beidseitig mindestens ein Elektrodenpaar (nicht dargestellt), das jeweils mit einer eige­ nen Steuereinrichtung mit einer Spannungsversorgung verbunden ist. Vorzugsweise sind jedoch alle Elektrodenpaare gemeinsam über eine Schalteinrichtung mit der Steuereinrichtung mit einer Spannungsversorgung verbunden.

In Fig. 7 sind Einzelheiten der in Fig. 6 eingerahmten Elekt­ rodenträger 120a, 120b vergrößert dargestellt. Auf den jeweili­ gen Trägerkörpern sind beidseitig parallel verlaufend Elektroden in Drahtform aufgebracht. Die Elektroden besitzen bspw. eine Drahtdicke d von rund 200 µm und eine lateralen Abstand b be­ nachbarter Drähte von 200 µm. Auf jeder Seitenfläche jedes Elektrodenträgers 120a, 120b ist jeweils mindestens ein Elektro­ denpaar 130 mit zwei Elektroden 131, 132 vorgesehen. Die Elekt­ rodenträger sind im Suspensionsbehälter 110 parallel so angeord­ net, dass der Abstand a einander gegenüberliegender Elektroden rund 400 µm beträgt.

Der Suspensionsbehälter 110 wird durch die Elektrodenträger 120 in Kompartimente unterteilt. Anwendungsabhängig können die Posi­ tioniereinrichtungen mit einem vorbestimmten Abstand vorgesehen sein, der den Abstand der Elektrodenträger und damit die Größe der Kompartimente festlegt. Alternativ können die Positionier­ einrichtungen auch mit einem feinen Rastermaß, bspw. wie die seitlichen Schienen eines Objektträgerkastens, angeordnet sein, so dass der Nutzer die Elektrodenträger je nach Aufgabenstellung an verschiedenen Positionen einsetzen kann.

Die Elektrodenkammer gemäß Fig. 6 ist mit besonderem Vorteil zur Durchführung von mehrschrittigen elektrischen Behandlungen biologischer Zellen oder Zellbestandteile (z. B. Membranteile, Organellen) geeignet. Sie wird insbesondere in der folgenden Weise als Porations- und Fusionskammer verwendet.

In einem ersten Schritt wird der Suspensionsbehälter 110 der Elektrodenkammer 100 mit Elektrodenträgern in gewünschter Anzahl und gewünschten Abständen bestückt. Die Eingangssuspension mit den zu behandelnden Partikeln wird verdünnt, um eine vorbestimm­ te Suspensionsdichte einzustellen. Anschließend wird die ver­ dünnte Suspension in die Elektrodenkammer 100 eingefüllt. Alle Kompartimente sind gleichmäßig befüllt. Die Partikel umfassen bspw. Zellen oder Zellgemische, aus denen bestimmte Zellen mit­ einander fusioniert werden sollen. Es kann eine Vorbehandlung der Zellsuspension durch Elektroporation vorgesehen sein. Die Elektroporation ist bspw. darauf gerichtet, durch Ausübung eines kritischen Feldpulses Zellen mit einem Durchmesser oberhalb ei­ nes vorbestimmten kritischen Durchmessers zu zerstören. Dadurch wird die Größenverteilung der in der Suspension enthaltenen Zel­ len verschmälert. Die an der nachfolgenden Elektrofusion betei­ ligten Zellen unterliegen geringeren Größenvariationen. Die Fu­ sionsspannungen können dadurch optimiert und das Fusionsergebnis verbessert werden.

Zur Durchführung der Elektroporation werden alle Elektroden 131, 132 auf einer Seitenfläche eines Elektrodenträgers zu einer strukturierten Porationselektrode zusammengeschaltet. Zwischen die so gebildeten Porationselektroden zweier benachbarter Elekt­ rodenträger wird die Porationsspannung angelegt. In den Berei­ chen zwischen den einander gegenüberliegenden Elektrodenteilen (siehe Bezugszeichen 133 in Fig. 7) kommt es zum Porations­ durchschlag der Zellen. Durch Einstellung der Feldstärke kann die Zellgröße, oberhalb derer die Elektroporation erfolgt, fest­ gelegt werden.

Anschließend erfolgt ein dielektrophoretisches Sammeln der im Zwischenraum a zwischen den Elektrodenträgern befindlichen Zel­ len in die Nähe der Elektroden 131, 132. In diesem Zustand wer­ den die Elektroden zur Durchführung die Elektrofusion umgeschal­ tet. Zunächst wird zwischen benachbarte Elektroden 131, 132 eine Fusionsspannung zur Ausrichtung der Zellen als Kette (siehe z. B. bei Bezugszeichen 134) angelegt. Anschließend erfolgt in an sich bekannter Weise die Ausübung des Fusionspulses. Nach Ausübung des Fusionspulses kann eine Stabilisierungs- oder Alignmentspan­ nung angelegt werden, um die Fusionsprodukte in an sich bekann­ ter Weise zu stabilisieren. In weiteren Verfahrensschritten kön­ nen die Fusionsprodukte unter Wirkung dielektrophoretischer Kräfte in den Abstand a zwischen den Elektrodenträgern zurückge­ drängt werden, um dort ggf. weiteren Porationsschritten unterzo­ gen zu werden. Des Weiteren ist es möglich, einen oder mehrere Elektrodenträger im Zustand der ausgerichteten Zellketten mit angelegter Fusionsspannung aus dem Suspensionsbehälter 110 vorü­ bergehend zu entnehmen und mit einer Mess- und Beobachtungsein­ richtung (z. B. Mikroskop) zu untersuchen.

Die erfindungsgemäße Elektrodenkammer ermöglicht eine neuartige Verfahrensweise bei der Elektrofusion, bei der auch große Sus­ pensionsvolumen mit herkömmlichen Spannungsquellen einer Fusi­ onsbehandlung unterzogen werden können. Die Suspensionsvolumen werden durch die Elektrodenträger in die Kompartimente unter­ teilt. Zur Elektrobehandlung der gesamten Suspension erfolgt ei­ ne schrittweise Behandlung der einzelnen Kompartimente, in dem sequenziell jeweils die zueinander weisenden Elektrodenpaare zweier benachbarter Elektrodenträger in der oben erläuterten Weise angesteuert werden. Zur sequenziellen Ansteuerung ist die oben genannte Schalteinrichtung vorgesehen, die nach Art eines Multiplexers jeweils zwei Elektrodenträger mit der Steuerein­ richtung zur Durchführung der elektrischen Behandlung der Zellen verbindet. Mit relativ geringen Feldstärken von z. B. 1.5 kV/cm können auch große Suspensionsvolumen bis in den l-Bereich behan­ delt werden.

Bei der Elektrodenkammer 100 gemäß Fig. 6 ergeben sich die be­ sonderen Vorteile. Durch die Elektrodenträger werden einzelne Module gebildet, die zeitlich aufeinander folgend oder sequen­ ziell angesteuert werden können. Die Moduleinsätze sind insbe­ sondere bei der Realisierung mit schieberartigen Elektrodenträ­ gern einfach herstellbare Einwegprodukte. Dies ist eine Voraus­ setzung für medizinische Anwendungen. Die Suspensionsbehälter an sich können einfach sterilisiert werden. Je nach der Seitenflä­ chengröße der Elektrodenträger, der Zahl der Fusionsfelder (sie­ he Fig. 4, 5) und/oder der Zahl der Elektrodenträger können kleinere oder größere Zellmengen oder kleinere oder größere Sus­ pensionsvolumen bearbeitet werden. Die bisher verwendeten Proto­ kolle für die elektrische Behandlung von Zellen oder Zellbe­ standteilen, wie sie an sich von herkömmlichen Helixkammern oder Porationskammern bekannt sind, können ohne Veränderungen über­ nommen werden. Es wird eine hohe Fusionsausbeute erzielt. Wenn der Abstand der Elektrodenträger bis zu rund 500 µm beträgt, ist sichergestellt, dass alle Zellen zwischen den Elektrodenträgern zur Fusion in die lateralen Abstände zwischen den einzelnen Elektroden gezogen werden können. Des Weiteren können alle Zel­ len poriert werden. Durch die Poration kann die Suspensionsdich­ te und/oder die Größenverteilung der Zellen optimal eingestellt werden. Die Spannung zur Ansteuerung der Elektroden reicht aus, um sowohl die Fusion als auch die Poration in isoosmolarer Lö­ sung durchzuführen. Die Elektrodenkammer gemäß Fig. 6 kann auch als fluidisches Mikrosystem aufgebaut sein, bei dem die Elektro­ den an Kanalwänden angebracht sind und insbesondere eine latera­ le Behandlung der Partikel zwischen jeweils an einer Wand be­ nachbarten Elektroden erfolgt. In diesem Fall kann die Zahl der den Elektrodenträgern entsprechenden Ebenen um ein Vielfaches, z. B. auf 1000 oder mehr erhöht werden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich insbesondere bei Elektrodenkam­ mern mit dem in Fig. 8 schematisch illustrierten Aufbau. Diese Elektrodenkammern sind nach Art herkömmlicher Titer- oder Kulti­ vierungskammern aufgebaut. Die einzelnen Kompartimente werden durch mehrere Vertiefungen im Körper des Suspensionsbehälters 110 gebildet. In jedem Kompartiment ist mindestens ein Elektro­ denträger vorgesehen, wie dies oben unter Bezug auf die Fig. 3 bis 5 erläutert wurde. Bei diesen Elektrodenkammern können die Zellen nach der Poration oder der Fusion in den einzelnen Kom­ partimenten kultiviert werden. Eine Übertragung in andere Kulti­ vierungsträger wird vermieden, so dass Fehler bei der Zellzuord­ nung und Zellverluste ausgeschlossen sind.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirkli­ chung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims (15)

1. Elektrodenkammer (100), insbesondere zur Behandlung suspen­ dierter biologischer Zellen und/oder Zellbestandteile, mit einem Suspensionsbehälter (110), in dem mindestens ein Elektrodenträ­ ger (120) mit mindestens einem Elektrodenpaar (130) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der Elektrodenträger (120) durch einen Trägerkörper (121) mit mindestens einer planaren Seitenfläche (122, 123) gebildet wird, und
das mindestens eine Elektrodenpaar (130) auf der Seitenfläche (122, 123) angeordnet ist.

2. Elektrodenkammer gemäß Anspruch 1, bei der das Elektroden­ paar durch Elektrodenstreifen oder -drähte gebildet wird, die über eine durch die jeweilige Seitenfläche des Trägerkörpers (121) gebildete Bezugsebene hervorragen.

3. Elektrodenkammer gemäß Anspruch 2, bei der die Seitenfläche eine lokale Strukturierung mit stegförmigen Vorsprüngen aufweist und die Elektroden (131, 132) auf den Vorsprüngen angeordnet sind.

4. Elektrodenkammer gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Innere des Suspensionsbehälters (110) in eine Viel­ zahl von Kompartimenten unterteilt ist, in denen jeweils mindes­ tens ein Elektrodenträger (120) mit mindestens einem Elektroden­ paar (130) angeordnet ist.

5. Elektrodenkammer gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der mindestens eine Elektrodenträger (120) auf einer Bo­ denfläche, Seitenwänden und/oder einem Deckel des Suspensionsbe­ hälters und/oder der Kompartimente angeordnet ist.

6. Elektrodenkammer gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Suspensionsbehälter (110) durch eine Wanne gebildet wird, deren Bodenfläche (111) und/oder Seitenwände (112) mit mindestens einer Positioniereinrichtung (113) ausgestattet sind, und eine Vielzahl von Elektrodenträgern mit planaren, platten­ förmigen Trägerkörpern (121) parallel zueinander und lösbar im Suspensionsbehälter (110) angeordnet sind.

7. Elektrodenkammer gemäß Anspruch 6, bei der die Elektroden­ träger (120, 120a, 120b) beidseitig jeweils mindestens ein Elektrodenpaar (130) aufweisen.

8. Elektrodenkammer gemäß Anspruch 6 oder 7, bei der die Elektrodenpaare über ein Schalteinrichtung mit einer Steuerein­ richtung verbunden sind und die Schalteinrichtung einen Multi­ plexer bildet.

9. Elektrodenkammer gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein fluidisches Mikrosystem bildet, wobei der Suspensionsbe­ hälter ein charakteristisches Volumen im Bereich von 10 bis 200 µl besitzt.

10. Elektrodenträger, insbesondere zur Behandlung suspendierter biologischer Zellen und/oder Zellbestandteile, mit einem Träger­ körper (121) mit mindestens einer planaren Seitenfläche (122, 123), bei dem auf der Seitenfläche (122, 123) mindestens ein Elektrodenpaar (130) angeordnet ist, das aus zwei Elektroden (131, 132) besteht, die mit Abstand voneinander so angeordnet sind, dass bei Beaufschlagung mit einer elektrischen Spannung zwischen den Elektroden ein in einer zu der Seitenfläche paral­ lelen Bezugsebene inhomogenes elektrisches Feld gebildet wird.

11. Elektrodenträger gemäß Anspruch 10, bei dem die Seitenflä­ che eine Strukturierung mit Vorsprüngen aufweist, auf denen die Elektroden angeordnet sind.

12. Verfahren zur Behandlung biologischer Zellen und/oder Zellbestandteile mit elektrischen Feldern mit einer Elektrodenkammer oder einem Elektrodenträger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Schritten:

• - Anordnen von mindestens einem Elektrodenträger (120) mit min­ destens einem Elektrodenpaar (130) in einem Suspensionsbehälter mit einer Suspension der zu behandelnden Zellen und/oder Zellbe­ standteile,
• - dielektrophoretisches Sammeln von Zellen und/oder Zellbestand­ teilen zwischen den Elektroden eines Elektrodenpaares, und
• - Ausrichten und Fusionieren von Zellen und/oder Zellbestandtei­ len zwischen den Elektroden.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem vor dem Sammeln eine Elektroporation zur Verschmälerung der Größenverteilung der Zel­ len und/oder Zellbestandteile erfolgt.

14. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, bei dem mindestens ein Elektrodenträger im Zustand der Ansteuerung mit einer Fusions­ spannung aus dem Suspensionsbehälter entnommen und in eine Mess- und Beobachtungseinrichtung überführt wird, wo eine Beobachtung oder Vermessung der ausgerichteten oder fusionierten Zellen oder Zellbestandteilen erfolgt.

15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem eine sequenzielle Ansteuerung einer Vielzahl von Elektrodenträgern in einem Suspensionsbehälter erfolgt.