DE102006031871A1

DE102006031871A1 - 3-D Petri-Schale zur Züchtung und Untersuchung von Zellen

Info

Publication number: DE102006031871A1
Application number: DE102006031871A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr. Bornemann
Original assignee: Gerlach Jorg Drmed
Current assignee: Gerlach Jorg Drmed
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2026-07-11
Also published as: US20090191631A1; DE102006031871B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine modifizierte Kulturschale und Petrischale zur dreidimensionalen Perfusionszellkultur für die Forschung in Zellbiologie, Biotechnologie und zur klinischen Anwendung in regenerativer Medizin sowie zur Zellproduktion. Die Kulturschale ist gekennzeichnet durch ein im Innenbereich angeordnetes Hohlfasermembransystem mit einer Vielzahl von Hohlfasermembranen, durch welche Flüssigkeiten, Medien, Gase und andere Stoffe leitbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine modifizierte Kulturschale bzw. Schale, insbesondere eine modifizierte Petrischale, zur dreidimensionalen (3D) Perfusionszellkultur für Forschung in Zellbiologie, Biotechnologie und klinischen Anwendungen in regenerativer Medizin sowie zur Zellproduktion.
Stammzellen sind durch asynchrone Teilung charakterisiert, die erste Tochterzelle teilt sich in gewebetypische Zellen und die zweite Zelle bewahrt den Stammzellencharakter und verbleibt am Ausgangsort. Um die vielschichtigen Interaktionen mit dem unterstützenden zellulären Umfeld im zellulären Gewebe zu beschreiben, konzentriert sich die Forschung in der regenera tiven Medizin auf das Konzept der "stem cell niche" (Poser K., Its the ecology, stupid! Nature 2005; 435: 268-270).
Die Ökologie definiert eine Nische als einen bestimmten Ort, an dem Organismen leben, was sie dort tun und wie sie mit ihrem Umfeld umgehen. Entfernt man einen Organismus aus seiner Nische, führt dies oft zur dramatischen Änderung seines Wohlbefindens und Verhaltens.
Das Entfernen einer Stammzelle aus ihrer Nische und ihre Vermehrung in in-vitro-Kultur unter Verwendung von Petri-Kulturschalen kann sich als schädlich für das Zellverhalten erweisen. Beispielsweise verändern zum Wachstum spezialisierte Zellen ihr Verhalten und können durch Verletzung oder Krankheit beschädigte Zellen nicht mehr ersetzen oder Gewebe regenerieren bzw. ihre therapeutische Erwartung erfüllen.
Bereits vor vier Jahrzehnten wurden Stammzellreaktionen in Abhängigkeit vom Mikroenvironment/Mikroumgebung (Wolf NS, Trentin JJ. J. Exp. Med. 1968; 127: 205-214) am Beispiel von Knochenmarksstammzellen im Knochen beschrieben. Hematopoietische Stammzellen, die sich im biomatrix-überzogenen, offenporigen, schaumartigen Hydroxiapatit-Gerüst des Knochens befinden, sind fähig, undifferenziert zu verbleiben. Entfernt man sie allerdings aus dieser Umgebung für Forschungszwecke, kommt es zur raschen Differenzierung und dem Verlust ihres Stammzellcharakters. Solch eine "idyllische" Nische wird für Stammzellen der Haut, Haare, innere Organe und einige spezielle Bereiche des Gehirns beschrieben und steht für weitere Gewebe, wie die Leber, zur Debatte.
Neben löslichen Mediatoren/Rezeptoren spielen Zell-Zell-Kontakte im 3D-Verbund, z.B. durch Zelloberflächenrezeptoren, eine wichtige Rolle.
Darüberhinaus sind Stammzellen in Kontakt mit unterstützenden Zellen, welche die Stammzellen leiten und die Produktion zur korrekten Differenzierung der Tochterzellen beeinflussen, im Gewebe eingebettet.
Petri-Kulturschalen bieten in der in vitro Kultur den Zellen nur ein Kompartment an, den Zellkulturraum, welches jedoch leicht zugänglich ist.
Forschung in der regenerativen Medizin ist dem Problem gegenübergestellt, dass die derzeit verfügbaren in vitro-Kulturbedingungen wie sie Petri-Kulturschalen (und ihre Weiterentwicklungen, 4-Lochplatten, 6-Lochplatten, 12-Lochplatten, etc.) bieten nicht ausreichend sind, um eine Stammzellnische, wie sie in der Natur vorkommt, zu imitieren. Bisher ist die einzige Möglichkeit, die natürliche Zellumgebung zu imitieren durch Bioreaktoren gegeben. So wird z.B. in EP 0 590 341 A2 ein Bioreaktor beschrieben, in welchem Zellen in einem Membransystem aus mindestens zwei unabhängigen Hohlfasermembransystemen gezüchtet werden. Der entscheidende Nachteil an einem solchen Bioreaktor ist jedoch, dass das Zellmaterial in seinem Inneren nur schwer zugänglich ist, so dass Untersuchungen an den sich entwickelnden Zellen nur unter großen Einschränkungen möglich sind. Untersuchungen sind typischerweise nur durch die Entnahme von Zellen aus dem Reaktor nach Beendigung eines Bioreaktorlaufes als Endpunktbestimmung möglich, meist unter Zerstörung des Bioreaktorgehäuses. Die Untersuchung von Eigenschaften der ganzen Zellkultur, wie z.B. ihrer räumlichen Ausdehnung oder der Verteilung von Zellen, ist in einem solchen abgeschlossenen Bioreaktor nicht möglich. Insbesondere ist es nicht möglich, berührungslose Untersuchungen ohne Störung der Kultur vorzunehmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung anzugeben, in welcher Zellen in einer Umgebung kultiviert werden können, welche ihrer natürlichen Umgebung möglichst ähnlich ist, die aber gleichzeitig eine gute Zugänglichkeit erlaubt und ein umfassendes Studium der Entwicklung der Zellen sowie der Zellkultur als ganzes ermöglicht. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Kulturschale nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kulturschale werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
Die Erfindung findet in den durch die Ansprüche 50 bis 63 beschriebenen Bereichen Verwendung. Unter Stammzellen werden in diesem Zusammenhang tierische und/oder menschliche Stammzellen verstanden, insbesondere embryonale oder fötale oder adulte Stammzellen, vorzugsweise tierische und/oder adulte oder fötale menschliche Stammzellen.
Erfindungsgemäß werden in einer Schale bzw. Petrischale, welche eine Bodenplatte und einen entlang des Randes der Bodenplatte umlaufenden Rahmen aufweist, ein Hohlfasermembransystem mit einer Vielzahl von Hohlfasermembranen, welche an ihrem einen Ende in eine gemeinsame Zuleitung und an ihrem anderen Ende in eine gemeinsame Ableitung gebündelt sind, angeordnet. Über die Zuleitung und die Ableitung können Flüssigkeiten, Medien, Gase und/oder andere Stoffe durch die Hohlfasermembranen des mindestens einen Hohlfasermembransystems geleitet werden. Beispielsweise kann die Petrischale mit einer Zellkultur gefüllt werden, welche über die Hohlfasermembranen mit Nährstoffen versorgt werden kann. Auch kann eine solche Zellkultur über die Hohlfasermembranen mit Sauerstoff oder anderen Gasen versorgt werden. Gleichzeitig können auch ein oder mehrere Hohlfasermembransysteme zum Abtransport von Stoffwechselprodukten dienen.
Im letzten Falle ensteht aus dem Zweikomponentensystem (mit Zellkulturkompartment in dem zweiten Zellkompartment im Lumen des ersten Hohlfasermembransystems) ein Mehrfachkompartmentsystem.
Die Hohlfasermembranen sind vorzugsweise röhrenförmig oder schlauchförmig ausgebildet. Für die Perfusion von Medien durch den Inhalt der Kulturschale eignen sich besonders hydrophile Mikrofiltrationsmembranen. Für die Versorgung mit Sauerstoff oder anderen Gasen werden vorzugsweise hydrophobe Oxygenierungskapillarmembranen verwendet. Die Hohlfasermembranen des mindestens einen Hohlfasermembransystems sind vorzugsweise so angeordnet, dass das zu kultivierende Medium möglichst gleichmäßig versorgt werden kann bzw. dass Stoffe möglichst gleichmäßig abtransportiert werden können. Zum Beispiel können die Hohlfasermembranen eines Hohlfasermembransystems zueinander und/oder zu den Hohlfasermembranen anderer Hohlfasermembransysteme parallel verlaufen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Innenbereich der Schale (das Zellkompartment) in zwei oder mehr Kulturräume unterteilt. Unter dem Innenbereich der Kulturschale bzw. 3D-Petri-Schale werde hier wie im folgenden jener Bereich verstanden, welcher von der Bodenplatte und dem entlang des Randes der Bodenplatte umlaufenden Rahmen eingefasst wird. In einer solchen Kulturschale mit mehreren Kulturräumen können mehrere Kulturen gleichzeitig aber in verschiedene Kulturräume getrennt kultiviert werden. Sind die Kulturräume parallel zur Bodenplatte nebeneinander angeordnet, so sind sie von oben her gut zugänglich. Die Hohlfasermembransysteme können hierbei so ausgestaltet sein, dass jede der Hohlfasermembranen zunächst einen Kulturraum durchläuft, anschließend den nächsten Kulturraum usw., so dass also zwei oder mehrere Kulturräume nacheinander durchlaufen werden. Jede Hohlfasermembran kann also mehrere oder alle Kulturräume versorgen. Es ist mit dieser Anordnung also auch möglich, dass in einem Kulturraum entstehende Produkte über die Hohlfasermembranen in einen anderen Kulturraum geleitet werden. Es ist zwischen den einzelnen Kulturräumen also ein stofflicher Austausch möglich. Der stoffliche Austausch kann sich dabei auf Mediatoren, Effektoren oder auch auf Antikörper, Stoffwechselprodukte, Differenzierungsfaktoren, Wachstumsfaktoren und dergleichen beziehen. Der stoffliche Austausch kann auch in einem Austausch von Gasen bestehen. Es können auch ein oder mehrere Hohlfasermembransysteme so angeordnet sein, dass sie einzelne Kulturräume miteinander verbinden, aber keinen Anschluss nach außen haben. Auf diese Weise können bestimmte Stoffe innerhalb der Kulturräume zirkulieren. Es ist darüber hinaus möglich, dass die Hohlfasermembranen eines Hohlfasermembransystems zunächst einen Kulturraum durchlaufen und sich anschließend in unterschiedliche Kulturräume aufteilen. Kulturräume können nacheinander oder parallel versorgt werden.
Die Kulturräume können jede beliebige Form haben. Sie können z.B. rund, dreieckig, rechteckig, sechseckig usw. sein. Haben zwei nebeneinander liegende Kulturräume eine gemeinsame Wand, durch welche sie getrennt werden, so kann diese Wand eine Flachmembran aufweisen oder daraus bestehen. Durch eine solche Flachmembran können bestimmte Stoffe ohne den Umweg über die Hohlfasermembransysteme zwischen den Kulturräumen ausgetauscht werden.
Die Kulturräume können zum Beispiel Durchmesser von 10 bis 30 Millimetern haben, wenn die ganze Schale einen Durchmesser von 30 bis 150 Millimetern hat. Allgemein muss sich die Größe nach der Zahl der Kulturräume, der Größe der Petrischale und der Verwendung der Kulturschale richten.
Erfindungsgemäß können der Kulturraum und/oder die Wände auch Biomaterialien aufweisen oder die Wände der Kulturschalen können daraus bestehen. So kann z.B. die Wechselwirkung des Biomaterials mit den Zellen der Zellkultur und umgekehrt untersucht werden.
Erfindungsgemäß können zwei oder mehrere Kulturräume auch in Richtung senkrecht zur Bodenplatte übereinander angeordnet sein. In diesem Fall können Hohlfasermembranen eines oder mehrerer Hohlfasermembransysteme durch den Boden eines Kulturraums in den nach oben oder unten benachbarten Kulturraum führen. Insbesondere kann auch in diesem Fall die Wand zwischen zwei Kulturräumen eine Membran und/oder Biomaterial aufweisen oder daraus bestehen. Erfindungsgemäß kann auch die Bodenplatte der Kulturschale eine Membran aufweisen oder daraus bestehen, so dass durch sie Stoffe in mehrere oder alle Kulturräume in gleicher Weise diffundiert werden können. Zum Beispiel erlaubt eine sauerstoffdurchlässige, aber hydrophobe Membranfolie die zusätzliche Oxygenierung. Erfindungsgemäß kann auch hier eine gemeinsame Wand zwischen zwei Kulturräumen Biomaterial aufweisen, wodurch die In teraktionen zwischen Zellen und Biomaterial getestet werden können.
Die Hohlfasermembranen eines oder mehrerer Hohlfasermembransysteme können einen oder mehrere Kulturräume in unterschiedlicher Weise durchlaufen. Welche Anordnung gewählt wird, hängt dabei von der konkreten Anwendung ab. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Hohlfasermembranen eines oder mehrere Hohlfasermembransysteme parallel verlaufen. Die Hohlfasermembranen verschiedener Hohlfasermembransysteme können dabei in der gleichen Ebene angeordnet sein oder in unterschiedlichen Ebenen. Die Hohlfasermembranen eines Systems können zueinander parallel verlaufen und die Hohlfasermembranen anderer Hohlfasermembransysteme in einem Winkel schneiden. Besonders vorteilhaft ist in diesem Fall eine Anordnung, in welcher die Hohlfasermembranen zweier oder dreier Hohlfasermembransysteme miteinander verwoben sind. Eine solche Anordnung erlaubt eine sehr gleichmäßige Perfusion des zu kultivierenden Mediums und ermöglicht, wie auch entsprechende Anordnungen, das Studium von dreidimensionalen Zell-Zell-Interaktionen bei hohen Gewebedichten. Hierbei kann eine physiologische Mikroumgebung der Zellen erreicht werden, einschließlich der Homöostase von Sauerstoff, Elektrolyten, Ernährung, löslichen Faktoren und einem entsprechenden pH-Wert. Auch können metabolische Gradienten vermieden werden. Je nach Problemstellung können diese Vorteile auch mit anderen Anordnungen der Hohlfasermembranen erreicht werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung verlaufen die Hohlfasermembranen eines, zweier oder mehrerer Hohlfasermembransysteme in einem Kulturraum so, dass sie die Perfusion des zu kultivierenden Mediums im Gegenstrom ermöglichen. Hierbei kann ein Medium eine Anzahl von Hohlfasermembranen in einer Richtung durchlaufen und eine Anzahl von vorzugsweise parallel verlaufenden anderen Hohlfasermembranen in entgegengesetzter Richtung. Es ist aber auch möglich, dass ein Hohlfasermembransystem mit einem Stoff in einer Richtung durchströmt wird und ein anderer von einem anderen Stoff in entgegengesetzter Richtung. Hierdurch können die Stoffe besonders gleichmäßig mit dem Kulturraum bzw. den Zellen ausgetauscht werden.
Eine besondere Ausführungsform der Kulturschale besteht in der Anordnung mehrerer Kulturräume, wobei einzelne Hohlfasern diese Räume untereinander verbinden. Wenn diese speziellen Hohlfasermembranen Löcher von 1-5 Mikrometer aufweisen, dann können sie Zellfortsätze, z.B. neuronale Zellfortsätze von einem Kulturraum zum nächsten leiten, die Zellkörper (z.B. von neuronalen Zellen) jedoch im ursprünglichen Kulturraum zurückhalten.
Das Netzwerk aus Kapillarmembranen kann erfindungsgemäß dicht gepackt und auch aus Schichten bestehen, wobei sich jeweils Schichten von unabhängigen Systemen abwechseln. Eine erste Schicht, die aus einzelnen Hohlfasermembranen besteht, ist dabei parallel zur Bodenplatte angeordnet. Die zweite Schicht, die ihrerseits wieder aus einzelnen Hohlfasermembranen besteht, ist dabei ebenfalls in der gleichen Ebenen oder in einer parallelen Ebene, aber gegenüber der ersten Schicht, z.B. in einem Winkel von 90° verdreht, angeordnet. Entsprechend können andere Schichten in anderen Winkeln zusätzlich angeordnet werden. Zwischen diese Schichten können auch Biomaterialien zum Austesten mit Zellen positioniert werden.
In allen Ausgestaltungen der Erfindung werden als Hohlfasermembranen bevorzugt Polypropylen, Polyamid, Polysulfon und/oder Cellulose oder Silikonkautschuk verwendet. Die Auswahl der Hohlfasermembranen richtet sich dabei nach den Molekülen und/oder Zellen, die für den Stoffaustausch vorgesehen sind. Es lassen sich aber alle gängigen Hohlfasermembranen, die bereits aus dem Stand der Technik für Stoffaustauschvorrichtungen bekannt sind, anwenden. In allen Fällen können die Hohlfasermembranen als Schläuche, Röhren und/oder Kapillaren ausgebildet sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird ein oder mehrere Kulturräume zusätzlich von flüssigkeitsimpermeablen Hohlfasern und/oder Kapillaren durchzogen, durch welche temperierte Flüssigkeiten leitbar sind. Auf diese Weise ist eine genaue Einstellung der Temperatur der zu kultivierenden Flüssigkeit oder des zu kultivierenden Mediums möglich. Die durchgeleitete Flüssigkeit wird hierbei in einem externen Gerät außerhalb der Kulturschale temperiert.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Hohlfasermembranen zumindest eines Hohlfasermembransystems mit einer Oberflächenbeschichtung z.B. aus Collagen, Fibronectin oder Laminin beschichtet, um eine Zellimmobilisierung an den Memberanen zu verbessern.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Hohlfasermembranen in einem Kulturraum mit einem Gel z.B. aus Collagen, gefüllt, um eine Zellimmobilisierung zwishen den Memberanen zu verbessern.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kulturschale und/oder zumindest einer der Kulturräume durch einen Deckel verschließbar ist. Hierdurch wird es möglich, im Inneren der Petrischale hohe Flussraten zu erzeugen. Auch kann ein Druck aufgebaut werden oder es können Flüssigkeitsverschiebung vermieden werden. Um ein einfaches Verschließen des Innenbereichs zu gewährleisten, können die Deckel Öffnungen aufweisen, welche vorzugsweise z.B. mit einer Luer-Lock-Verbindung verschließbar sind. Über die Öffnungen können Luft- oder Flüssigkeitsverschiebungen beim öffnen und Verschließen abgeleitet werden. Vorrichtungen zum Messen von Eigenschaften des Mediums, wie z.B. dem Druck, dem pH-Wert und/oder der Temperatur, können ebenfalls über Deckel angeschlossen werden. Es ist aber auch möglich, über diese Öffnungen Zellen, Mikroorganismen oder andere Stoffe in die Kulturschale einzubringen, Proben zu entnehmen, oder einen Druckausgleich vorzunehmen, welcher z.B. das leichtere Entfernen des Deckels ermöglicht.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden ein oder mehrere Kulturräume in einem zusammenhängenden Block untergebracht. Dieser Block kann darüberhinaus Kanäle zur Führung der Hohlfasern und/oder eines oder mehrerer Hohlfasermembransysteme und/oder der Zu- und/oder Ableitungen aufweisen. Auch können in diesem Block Vorrichtungen zur Unterbringung von Messinstrumenten, Deckeln und Anderem eingebaut sein. Ein solcher Block ermöglicht es, zur Kultivierung normale, handelsübliche Petrischalen einzusetzen, in welche der zusammenhängende Block einfach eingesetzt wird. Der Block kann dabei auch aus mehreren Teilen bestehen. Insbesondere kann er so ausgestaltet sein, dass er ein schnelles Auswechseln von Hohlfasern oder Flachmembranen erlaubt. Hierzu kann er z.B. aus einem unteren Teil bestehen, auf welchen zunächst die Hohlfasermembranen eines oder mehrerer Hohlfasermembransysteme aufgelegt werden. Anschließend wird dann ein oberer Teil des Blocks aufgesetzt, welcher eine Unterteilung in mehrere Kulturräume enthält. Insbesondere kann auch der untere Teil in einem nicht verschwindenden Winkel zur Ebene der Bodenplatte stehende Ausbuchtungen aufweisen, für welche der obere Teil entsprechende Auslassungen aufweist. Hierdurch ist es möglich, die Hohlfasermembranen eines oder mehrerer Hohlfasermembransysteme in Ebenen anzuordnen, welche nicht parallel zur Bodenplatte liegen.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden modifizierten Petrischale besteht darin, dass in ihr eine detaillierte Untersuchung des Inhalts der Kulturschale ohne Eingriff in das zu kultivierende Medium möglich ist. Hierzu weist die erfindungsgemäße Kulturschale vorteilhafterweise Fenster in der Bodenplatte, im Rahmen und/oder in einem oder mehreren Deckeln auf, durch welche Mikroskopie möglich ist. Infrage kommen hierbei Zeitraffer-Videomikroskopie, Lebend-Phasenkontrast-Mikroskopie, oder konfokale 2-Photonen-Mikroskopie.
Vorteilhafterweise befinden sich den Fenstern zur Mikroskopie gegenüberliegend Fenster, durch welche eine Beleuchtung des Innenraums der Kulturschale möglich ist. Diese Funktion kann auch durch transparente Deckel über dem Kulturraum erreicht werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind an der Kulturschale und/oder dem Block Vorrichtungen zur Messung von Eigenschaften des Inhalts der Schale untergebracht. Zu messende Größen können hierbei der pH-Wert an einer bestimmten Stelle, die Temperatur sowie der Druck von O₂ und/oder CO₂ sein. Auch kann der lokale Druck und der Fluss gemessen werden, außerdem ist Onlinephotometrie möglich. Die erfindungsgemäße Schale kann darüberhinaus Vorrichtungen zur Bewirkung mechanischer Kräfte auf den Inhalt der Kulturschale sowie zur Elektrostimulation oder dem Aufbau elektrischer Felder aufweisen.
Erfindungsgemäß können die Kulturschalen nicht nur einzeln verwendet werden, es können vielmehr auch mehrere Kulturschalen miteinander verbunden werden. Es ist dann möglich, Flüssigkeiten, Medien, Gase und/oder andere Stoffe durch mindestens zwei Kulturräume nacheinander oder gleichzeitig zu leiten.
Im Folgenden werden einige Beispiele der erfindungsgemäßen Kulturschale gegeben. Hieraus ergeben sich weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung. Die Figuren dienen der Veranschaulichung.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Kulturschale mit drei Hohlfasermembransystemen und einem Kulturraum.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Kulturschale mit drei Hohlfasermembransystemen und vier rechteckigen Kulturräumen.
3 zeigt eine erfindungsgemäße Kulturschale mit drei Hohlfasermembransystemen und sechs kreisförmigen Kulturräumen.
4 zeigt einen Rohling zum Vergießen von Kapillarmembranen mit drei Hohlfasermembransystemen, welcher zu einer erfindungsgemäßen Kulturschale mit vier kreisrunden Kulturräumen führt und welcher Führungen für die Hohlfasermembransysteme aufweist.
5 zeigt einen Schnitt durch den Rohling gemäß 4, in welchem die Führung der Kapillarmembrane angedeutet ist.
6 zeigt einen Schnitt durch eine Anordnung von einzelnen Hohlfasermembranen für eine Kulturschale mit drei Hohlfasermembransystemen.
8 zeigt einen Schnitt durch eine Anordnung von Hohlfasermembranen in zwei Schichten mit einer Einlage aus Biomaterial für Untersuchungen zu Interaktionen von Zellen und Biomaterial.
9 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kulturschale mit zusätzlichen Vorrichtungen zur Messung und Steuerung der Eigenschaften des Mediums.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Petrischale. Diese Schale wird durch einen Rahmen 1 gebildet, welcher entlang des Randes einer Bodenplatte 2 umläuft und dabei den Innenbereich 11 der Petrischale eingrenzt. Im Innenbereich 11 der Petrischale befindet sich ein Block 3, welcher drei Bereiche 4, 5a, 5b enthält. Die drei Bereiche 4, 5a, 5b werden von drei Hohlfasermembransystemen 6a, 6b und 6c nacheinander durchlaufen. Die einzelnen Hohlfasermembranen der Hohlfasermembransysteme 6a, 6b, 6c bündeln sich an der einen Wand des Blocks 3 an ihrem einen Ende in gemeinsame Zuleitungen 7a, 7b, 7c, welche an Zuleitungsleitungsleitungen 9a und 9b angeschlossen sind. An ihrem anderen Ende bündeln sich die Hohlfasermembranen der Hohlfasermembransysteme 6a, 6b, 6c in gemeinsame Ableitungen 8a, 8b, 8c, welche mit Ableitungsleitungen 10a, 10b verbunden sind. Die Hohlfasermembransysteme 6a und 6b sind hierbei so angeordnet, dass sie in der Kulturkammer 4 in entgegengesetzter Richtung von dem zugeleiteten Stoff durchströmt werden. Hierzu verzweigt sich die Zuleitungsleitung 9a, wobei der eine Zweig an das Hohlfasermembransystem 6a angeschlossen wird, während der andere Zweig am Rahmen 1 der Petrischale entlang auf die andere Seite läuft und dort mit dem Hohlfasermembransystem 6b über die Anschlussstelle 7b verbunden ist. Das dritte Hohlfasermembransystem 6c wird über die Zuleitung 9b und die Ableitung 10b unabhängig von einem Stoff durchströmt. Erfindungsgemäß wird nur der durch den Block 3 abgeteilte Bereich 4 zur Kultivierung von Zellen genutzt. Die Bereiche 5a und 5b werden mit Kunststoff vergossen, so dass die Hohlfasermembranen der Hohlfasermembransysteme 6a, 6b, 6c fixiert, stabilisiert und voneinander isoliert werden. Dadurch findet ein Stoffaustausch von und zu den Kapillaren im Kulturraum 4 statt. Die einzelnen Hohlfasern der Hohlfasermembransysteme 6a, 6b, 6c können schlauchförmig, röhrenförmig und/oder als Kapillaren ausgebildet sein. Im vorliegenden Beispiel kann das unabhängige Kapillarsystem 6c zur Durchleitung von Gas, bzw. Sauerstoff, verwendet werden, während durch die beiden zusammenhängenden Systeme 6a und 6b eine Flüssigkeit, bzw. Medium, im Gegenstrom durchgeleitet wird.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Petrischale entsprechend 1 mit einem Block 3, welcher sechs Räume 5a, 5b, 4a, 4b, 4c, 4d aufweist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile. Hiervon werden vier Teilräume 4a, 4b, 4c, 4d als Kulturräume verwendet, während in den gebogenen Räumen 5a und 5b die Hohlfaserkapillaren der verschiedenen Hohlfaserkapillarsysteme 6a, 6b, 6c gebündelt werden und durch Ausgießen der Räume 5a und 5b mit Kunststoff fixiert, stabilisiert und abgedichtet werden. In den Kulturräumen 4a, 4b, 4c, 4d verlaufen die Hohlfasermembranen der verschiedenen Hohlfasermembransysteme parallel zueinander. In den Bereichen 5a und 5b verlaufen sie entlang einer 180°-Kurve. Innerhalb der Kulturbereiche 4a, 4b, 4c, 4d sind die Hohlfasermembranen der Hohlfasermembransysteme 6a, 6b, 6c so ineinander verschachtelt, dass sie ein periodisches Muster bilden, dass also eine Hohlfasermembran des Systems 6a neben einer Hohlfasermembran des Systems 6b liegt, welche ihrerseits neben einer Hohlfasermembran des Systems 6c liegt, an welches angrenzend wieder eine Membran des Systems 6a folgt usw. Die mit Kunststoff vergossenen Bereiche 5a und 5b des Blocks 3 sind so gebogen, dass sie der 180°-Kurve der Hohlfaserkapillarmembranen folgen. Man beachte, dass in diesem Beispiel das Hohlfasermembransystem 6b unabhängig von den beiden anderen Hohlfasermembransystemen 6a und 6c durch die Zuleitung 9b und die Ableitung 10b versorgt werden, während die Hohlfasermembransysteme 6a und 6c im Gegenstrom versorgt werden. Die Trennwände 12a, 12b und/oder 12c zwischen den Kulturräumen 4a, 4b, 4c und 4d können erfindungsgemäß Flachmembranen aufweisen oder daraus bestehen oder auch Biomaterial aufweisen oder daraus bestehen.
3 zeigt eine erfindungsgemäße Kulturschale entsprechend 1, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände bezeichnen. Im Gegensatz zur 1, wo es nur einen Kulturbereich 4 gibt, teilt hier der Block 3 sechs kreisförmige Kulturbereiche 4a, 4b, 4c, 4d, 4e und 4f ab. Diese Kulturbereiche sind so angeordnet, dass entlang der Laufrichtung der Hohlfaserkapillaren drei Kulturräume 4a, 4b, 4c bzw. 4d, 4e, 4f hintereinander liegen, so dass jede Hohlfasermembran durch drei Kulturräume hintereinander verläuft.
Es können erfindungsgemäß natürlich auch Verbindungen zwischen senkrecht zur Richtung des Verlaufs der Hohlfasermembran nebeneinander liegenden Kulturräumen angebracht werden. Es könnte also der Kulturraum 4a mit dem Kulturraum 4d und/oder der Kulturraum 4b mit dem Kulturraum 4e und/oder der Kulturraum 4c mit dem Kulturraum 4f mit weiteren Kapillarmembranen verbunden werden. Dies wäre z.B. für neuronale Zellen interessant, welche Zellfortsätze durch matroporöse Wände dieser Kapillaren von einem Kulturraum zum nächsten senden. Erfindungsgemäß können auch einer oder mehrere der Kulturräume 4a bis 4f durch Deckel verschlossen werden. Es kann aber auch die gesamte Kulturschale durch einen Deckel verschlossen werden. Im gezeigten Beispiel wird das Kapillarmembransystem 6c unabhängig von den beiden anderen Kapillarmembransystemen 6a und 6b mit einem Stoff, beispielsweise einem Gas, durchströmt, während die beiden Kapillarmembrane 6a und 6b im Gegenstrom durchflossen werden.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rohling zur Fertigung des Blocks 3, welcher in eine handelsübliche Petrischale eingesetzt werden kann und sechs Bereiche 4a, 4b, 4c, 4d und 5a, 5b unterteilt, von welchen die kreisförmigen Bereiche 4a, 4b, 4c und 4d als Kulturräume verwendet werden. Wie auch in den vorherigen Ausführungsbeispielen werden die Bereiche 5a und 5b nach dem Unterbringen der Hohlfaserkapillarmembranen mit Kunststoff ausgegossen. Der gezeigte Block 3 weist darüberhinaus Führungen 13a, 13b und 13c für die gemeinsamen Zu- bzw. Ableitungen 7a, 7b, 7c oder 9a, 9b auf und Führungen 14a, 14b und 14c für die gemeinsamen Ab- bzw. Zuleitungen 8a, 8b, 8c oder 10a, 10b. Mit ihrer Hilfe können die Hohlfaserkapillarsysteme 6a, 6b, 6c auf einfache Weise in einer handelsüblichen Petrischale un tergebracht werden.
5 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Rohling für Block 3, welcher in einer handelsüblichen Petrischale untergebracht ist. Die Bereiche 5a und 5b werden wie auch zuvor nach dem Unterbringen der Hohlfaserkapillarmembran 6 mit Kunststoff vergossen. In dem in 5 gezeigten Beispiel werden die Kulturräume 4a und 4b nur im unteren Bereich von den Hohlfaserkapillarmembranen 6 durchlaufen. Die Membranen 6 liegen hier also in einer Ebene.
In 5 lässt sich auch das Vorgehen beim Zusammensetzen einer erfindungsgemäßen Kulturschale gut erläutern. Zunächst werden auf den Boden des Rohlings 3 Hohlfasermembranen 6 mit der Unterseite des Blocks 3 an den Berührungsstellen verklebt. Die Enden der Hohlfasermembranen werden in die Anschlussbereiche 7a, 7b, 7c und 8a, 8b, 8c gefädelt. Dann wird zum Abdichten des Kulturraumes 4a und 4b eine Glasscheibe 15 bzw. eine Flachmembran 15 verklebt. Anschließend werden die Räume 5a und 5b mit Kunststoff vergossen. Nach Ausgießen der Räume 5a/5b zum Abdichten aller Kapillarmembranen kann der Rohling in eine handelsübliche Petrischale eingesetzt werden.
Bei Bedarf können die Kulturräume 4a und 4b durch Deckel 14a und 14b verschlossen werden.
6 zeigt den Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Hohlfaserkapillarmembransystem, wie es in den Kulturräumen 4 vorliegt. Der Schnitt verläuft hier senkrecht zur Richtung der Hohlfaserkapillaren. Im gezeigten Beispiel liegen wiederum drei Hohlfaserkapillarmembransysteme 6a, 6b und 6c vor. Über die Hohlfasermembranen 6a und 6b kann im gezeigten Beispiel ein Medium, eine Flüssigkeit und/oder ein anderer Stoff zugeführt werden oder abgeführt werden. Die Hohlfasermembranen 6c dienen der Oxygenierung und werden von Gas, beispielsweise Sauerstoff, durchströmt, welches durch die Membran in das Medium abgegeben wird. Die Hohlfasermembranen sind im gezeigten Beispiel in einer Ebene angeordnet und zwar so, dass die Hohlfasermembranen 6a und 6b abwechselnd nebeneinander liegen und zwischen den Hohlfasermembranen 6a und 6b jeweils eine Hohlfasermembran 6c liegt. Auf diese Weise wird in einer Ebene die größtmögliche Gleichmäßigkeit der Stoffverteilung erzielt.
7 zeigt den Schnitt durch eine Anordnung von Hohlfaserkapillarmembranen 6a, 6b, 6c in einem Kulturraum 4, wobei mehrere der in 6 beschriebenen Anordnungen parallel zueinander in mehreren Ebenen angeordnet sind. Wiederum liegt in Richtung parallel zur Bodenplatte 2 jeweils eine Hohlfaserkapillarmembran 6a neben einer Hohlfaserkapillarmembran 6b, zwischen denen jeweils eine Hohlfaserkapillarmembran 6c angeordnet ist. Die Ebenen sind so übereinander geschichtet, dass auch in Richtung senkrecht zur Bodenplatte 2 der Petrischale jeweils abwechselnd eine Hohlfasermembran 6a neben einer Hohlfasermembran 6b liegt. Mit der gezeigten Anordnung lässt sich ein Kulturraum in seiner gesamten räumlichen Ausdehnung gleichmäßig mit Medien, Flüssigkeiten und/oder anderen Stoffen sowie mit Gasen perfundieren.
8 zeigt drei Hohlfasermembransysteme 6a, 6b und 6c, welche wie in 6 in einer Ebene angeordnet sind. 8 zeigt zwei dieser Ebenen, die parallel zueinander liegen und durch eine Schicht aus Biomaterial 15 oder eine Membran 15 voneinander getrennt sind. In einer solchen Anordnung kann die Interaktion zwischen Zellen und Biomaterial ausgetestet werden.
Die Erfindung kann auf diese Weise also für Biomaterialuntersuchungen verwendet werden.
9 zeigt eine Reihe möglicher vorteilhafter Erweiterungen der vorliegenden Erfindung. Wiederum liegt eine Zellkultur 16 in einem Kulturraum 4 vor, welche von Hohlfasermembranen 6a, 6b, 6c durchzogen ist. Im gezeigten Beispiel dienen die Hohlfasermembranen 6a der Zufuhr von Stoffen. Hierzu kann über die Zuleitung 7a beispielsweise ein Medium zugeführt werden. Die Hohlfasermembranen 6b dienen dem Stoffabtransport und können hierfür über die Zuleitung 7b mit Medium entsorgt werden. Der Stofftransport innerhalb der Zellkultur 16 ist durch die Pfeile 27 gekennzeichnet. Darüberhinaus dient das Hohlfaserkapillarmembransystem 6c der Zu- bzw. Abfuhr von Gas mit Sauerstoff bzw. Kohlendioxid über die Zuleitung 7c bzw. die Ableitung 8c. Über den Anschluss 17 kann in der Zellkultur eine kontinuierliche Zellentnahme vorgenommen werden (Online-cell-sampling). Über die Öffnung 18 können diskontinuierlich Zellen entnommen werden, z.B. für ein Genarray oder Polymerase-Kettenreaktion) (polymerase chain reaction, PCR) Dieser Anschluss kann alternativ auch einer der Deckel 14 aus 5 sein. Darüber hinaus weist die gezeigte Petrikulturschale Messfühler 19, 20 und 21 auf, über welche z.B. der lokale pH-Wert, die Temperatur sowie der Druck von Sauerstoff und/oder Kohlendioxid gemessen werden kann. Außerdem kann Onlinephotometrie vorgenommen werden sowie der Druck und der Fluss bestimmt werden. Über die Anschlüsse 22 und 23 kann eine mechanische Kraft bzw. eine Elektrostimulation des Zellmaterials vorgenommen werden. Erfindungsgemäß kann die Petrischale auch so ausgestaltet sein, dass über die Mikroskope 24, 25 und/oder 26 Zeitraffervideomikroskopie, Lebend-Phasenkontrast- Mikroskopie und/oder konfokale 2-Photonen-Mikroskopie durchgeführt werden kann. Das über die Ableitung 8b abgeführte venöse Medium kann darüberhinaus einer Untersuchung der Biochemie, des pH-Werts, der Temperatur des Drucks von Sauerstoff und/oder Kohlendioxid sowie einer Online-NMR-Untersuchung (Nuclear Magnetic Resonance) zugeführt werden. Erfindungsgemäß ist natürlich auch eine modifizierte Petrischale, welche nur einen Teil der in diesem Beispiel geschilderten Vorrichtungen zur Untersuchung und Beeinflussung der Zellkultur aufweist.
Die vorliegende Erfindung hat gegenüber dem Stand der Technik viele Vorteile:

• Mit der vorliegenden Erfindung kann in einer modifizierten Petrischale in einer 3D Konfiguration eine hohe Gewebedichte erreicht werden, wie sie den zu untersuchenden Zellen in ihrer natürlichen Umgebung zur Verfügung steht.
• Die Kultur kann auch in hoher Zelldichte dynamisch perfundiert werden.
• Ein dezentraler Stoffwechselaustausch kann unter Vermeidung von Gradienten erfolgen.
• Eine integrale Begasung ist möglich.
• Die Zellkultur ist an jeder Stelle für eine Untersuchung gut zugänglich.
• Die Zellkultur kann mikroskopiert werden, ohne auf die Zellen einwirken zu müssen.
• Zwischen einzelnen Kulturräumen können gemeinsame Wände eingerichtet werden, welche mit Membranen und/oder Biomaterial ausgestattet werden können. Auf diese Weise kann u.a. die Interaktion von Zellen mit Biomaterial untersucht werden.
• Die Fertigung unter Verwendung eines Rohlings aus einem Block ermöglicht die Herstellung und Verwendung der vorliegenden Erfindung mit han delsüblichen Petrischalen. Das genaue Studium von Zellwachstum ist dadurch in herkömmlichen Kulturschalen-Halterungen, z.B. für Mikroskopie möglich.
• Dadurch, dass jede einzelne Hohlfasermembran mehrere Kulturräume nacheinander durchlaufen kann, ist die gezielte und gesteuerte Umverteilung von in einem Kulturraum entstehenden Stoffen auf die anderen Kulturräume möglich. Durch Variation der Dichte der Hohlfasermembranen kann die Konzentration der einzelnen Stoffe beeinflusst werden. Durch Variationen der Kapillarmembranwandpermeabilität kann der Stoffaustausch hinsichtlich der Molekülgröße beeinflusst werden.

Claims

Kulturschale mit einer Bodenplatte und einem entlang des Randes der Bodenplatte umlaufenden Rahmen, welcher zusammen mit der Bodenplatte den Innenbereich der Kulturschale gegen den Außenbereich, eine nach oben offene Wanne bildend, abgrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenbereich zumindest ein Hohlfasermembransystem mit einer Vielzahl von Hohlfasermembranen, welche an ihrem einen Ende in eine gemeinsame Zuleitung und an ihrem anderen Ende in eine gemeinsame Ableitung gebündelt sind, angeordnet ist, durch welches über die Zuleitung und die Ableitung vom Außenbereich her Flüssigkeiten, Medien, Gase und/oder andere Stoffe durchleitbar sind.
Kulturschale nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbereich in mindestens zwei Kulturräume unterteilt ist.
Kulturschale nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbereich in vier, sechs oder ein Vielfaches an Kulturräumen unterteilt ist.
Kulturschale nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der mindestens zwei Kulturräume parallel zur Bodenplatte nebeneinander angeordnet sind.
Kulturschale nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der mindestens zwei Kulturräume in Richtung senkrecht zur Bodenplatte übereinander angeordnet sind.
Kulturschale nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der mindestens zwei Kulturräume durch eine gemeinsame Wand voneinander getrennt sind.
Kulturschale nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Wand eine Membran aufweist.
Kulturschale nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Wand Biomaterial zur Untersuchung aufweist.
Kulturschale nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der mindestens zwei Kulturräume rechteckig ist.
Kulturschale nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der mindestens zwei Kulturräume kreisförmig oder oval ist.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen zumindest eines der mindestens einen Hohlfasermembransysteme im Innenbereich oder in zumindest einem der mindestens zwei Kulturräume parallel zueinander in einer Ebene verlaufen.
Kulturschale nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen zumindest eines der mindestens einen Hohlfasermembransysteme zumindest zwei Kulturräume nacheinander durchlaufen.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenbereich der Kulturschale ein erstes und ein zweites Hohlfasermembransystem angeordnet ist.
Kulturschale nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen des ersten Hohlfasermembransystems zumindest abschnittsweise parallel zueinander und parallel zu den Hohlfasermembranen des zweiten Hohlfasermembransystems verlaufen.
Kulturschale nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen des ersten Hohlfasermembransystems und des zweiten Hohlfasermembransystems in einer Ebene verlaufen.
Kulturschale nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen des ersten Hohlfasermembransystems die Hohlfasermembranen des zweiten Hohlfasermembransystems kreuzen.
Kulturschale nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen des ersten Hohlfasermembransystems mit den Hohlfasermembranen des zweiten Hohl fasermembransystems verwoben sind.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Innen bereich der Kulturschale mindestens drei Hohlfasermembransysteme angeordnet sind.
Kulturschale nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen mindestens dreier der mindestens drei Hohlfasermembransysteme in zumindest einem Kulturraum oder im Innenbereich der Kulturschale zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufen.
Kulturschale nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen zumindest zweier der mindestens drei Hohlfasermembransysteme sich kreuzen.
Kulturschale nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen zumindest zweier der mindestens drei Hohlfasermembransysteme miteinander verwoben sind.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen unterschiedlicher Hohlfasermembransysteme in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.
Kulturschale nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen aller Hohlfasermembransysteme in der gleichen Ebene angeordnet sind.
Kulturschale nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen zumindest zweier der Hohlfasermembransysteme von einer Flüssigkeit, einem Medium, einem Gas und/oder einem anderen Stoff nacheinander durchlaufen werden.
Kulturschale nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass den Hohlfasermembranen zumindest zweier der Hohlfasermembransysteme Flüssigkeiten, Medien, Gase und/oder andere Stoffe über eine gemeinsame Zuleitung zugeführt werden.
Kulturschale nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Hohlfasermembransysteme so angeordnet sind, dass Flüssigkeiten, Medien, Gase und/oder andere Stoffe einen Gegenstrom bildend durchleitbar sind.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen Kapillarmembranen sind.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen zumindest eines Hohlfasermembransystems semipermeabel sind.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen zumindest eines Hohlfasermembransystems hydrophile Mikrofiltrationsmembranen sind.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen zumindest eines Hohlfasermembransystems hydrophobe Membranen sind.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen zumindest eines Hohlfasermembransystems Oxigenierungskapillarmembranen sind.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass temperierte Flüssigkeiten über flüssigkeitsimpermeable Hohlfasern und/oder Kapillaren durch den Innenbereich der Kulturschale leitbar sind.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte mindestens eine Flachmembran aufweist.
Kulturschale nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Flachmembran sauerstoffdurchlässig und/oder hydrophob ist.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen zumindest eines Hohlfasermembransystems eine Oberflächenbeschichtung aufweisen.
Kulturschale nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung Collagen aufweist.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen Polypropylen, Polyamid, Polysulfon, Cellulose und/oder Silikonkautschuk aufweisen.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbereich der Kulturschale und/oder zumindest ein Kulturraum durch einen Deckel verschließbar ist.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kul turschale und/oder gegebenenfalls zumindest einer der Deckel zumindest einen Zugang aufweist, über welchen Mikroorganismen einbringbar sind und/oder ein Druckausgleich möglich ist und/oder Vorrichtungen zum Messen von Druck, pH-Wert und/oder Temperatur anschließbar sind.
Kulturschale nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zugang eine Luer-Lock-Verbindung aufweist.
Kulturschale nach einem der Ansprüche 2 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulturräume in einem zusammenhängenden Block untergebracht sind.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbereich der Kulturschale einen zusammenhängenden Block aufweist, in welchem zumindest ein Kulturraum und/oder Kanäle zur Führung der Hohlfasermembranen, zumindest eines Hohlfasermembransystems, der Zuleitungen und/oder der Ableitungen untergebracht sind.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen zumindest eines Hohlfasermembransystems einen Außendurchmesser zwischen 200 und 600 Millimetern und/oder eine Wanddicke zwischen 50 und 100 Millimetern haben.
Kulturschale nach einem der Ansprüche 1 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembranen zumindest eines Hohlfasermembransystems einen Außendurchmesser zwischen 400 und 600 Millimetern und/oder eine Wanddicke zwischen 50 und 200 Millimetern haben.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulturschale Glas und/oder Kunststoff aufweist.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte und/oder der Boden mindestens eines Kulturraumes Primaria-Kulturschalenkunststoff oder Thermanox-Kulturträger aufweist oder daraus besteht.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulturschale Sensoren und/oder Effektoren zum Studium des Zellverhaltens und/oder zum Messen des pH-Wertes, des Druckes, der Temperatur und/oder anderer Größen aufweist.
Kulturschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte mindestens ein Fenster aufweist, durch welche der Inhalt der Kulturschale mirkoskopierbar ist.
Kulturschalensystem mit mindestens zwei Kulturschalen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Flüssigkeiten, Medien, Gase und/oder andere Stoffe durch mindestens zwei der mindestens zwei Kulturschalen nacheinander oder gleichzeitig leitbar sind.
Verwendung einer Kulturschale nach einem der Ansprüche 1 bis 48 zur Zellbereitstellung für zellbasierte Therapien.
Verwendung einer Kulturschale nach einem der Ansprüche 1 bis 48 zur Vaccinproduktion.
Verwendung eines Kulturschalensystems nach Anspruch 49 zur Zellbereitstellung für zellbasierte Therapien.
Verwendung eines Kulturschalensystems nach Anspruch 49 zur Vaccinproduktion.
Verwendung einer Kulturschale nach einem der Ansprüche 1 bis 48 zur Verwendung als Alternativmethode zu Tierversuchen und/oder pharmakologisch-pharmazeutischen Studien.
Verwendung eines Kulturschalensystems nach Anspruch 49 zur Verwendung als Alternativmethode zu Tierversuchen und/oder pharmakologisch-pharmazeutischen Studien.
Verwendung einer Kulturschale nach einem der Ansprüche 1 bis 48 für Stammzellforschung, Stammzelldifferenzierung und Stammzellproduktion.
Verwendung eines Kulturschalensystems nach Anspruch 49 für Stammzellforschung, Stammzelldifferenzierung und -produktion.
Verwendung einer Kulturschale nach einem der Ansprüche 1 bis 48 für Forschung, Therapieentwicklung und Therapiebereitstellung in Tissue Engineering und/oder regenerativer Medizin.
Verwendung eines Kulturschalensystems nach Anspruch 49 für Forschung, Therapieentwicklung und Therapiebereitstellung in Tissue Engineering und/oder regenerativer Medizin.
Verwendung einer Kulturschale nach einem der Ansprüche 1 bis 48 zur Produktion von Substanzen aus Zellen.
Verwendung eines Kulturschalensystems nach Anspruch 49 zur Produktion von Substanzen aus Zellen.
Verwendung einer Kulturschale nach Anspruch nach einem der Ansprüche 1 bis 48 zur Tumor- und Carcinomforschung, antitumor Therapieenetwicklung und patientenindividueller Therapiesteuerung mit Patiententumorzellen in der Kulturschale.
Verwendung eines Kulturschalensystems nach Anspruch 49 zur Tumor- und Carcinomforschung, antitumor Therapieenetwicklung und patientenindividueller Therapiesteuerung mit Patiententumorzellen in der Kulturschale.