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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung 3D Gefäßmatrix
und Gewebematrix zur Erzeugung von Gefäßen und Gefäßverbänden und Geweben-Organen und
Hohlorganen wie auch die Verwendung als Bioreaktor. Und ein in-vitro-Verfahren zum
Aufbau von Implantationsfähigen,
Gefäßen, Gefäßverbänden und
Geweben und Organen in Kultur, und den Aufbau der Kulturformen.
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Stand der Technik
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Ein
Verfahren zur Erzeugung einer 3D Gefäßmatrix mit einen 3D Drucker
ist bekannt es wird hier eine Trägermatrix
aus Geprägtensilicon
Plättchen
verwendet in den die gewünschte
Struktur in Halbschale ausgeführt
ist bei einer verwendet dieser stellt das Silicon einen permanenten
sperrenden Träger
dar der nicht als Implantat verwendungs- fähig ist und einen permanenten
Zellbesatz nur eingeschränkt
lebensfähig
ist. Als auch Verfahren zur Erzeugung von Bioreaktoren in Form von
Organen diese verfügen
aber nicht über
zur Implantation geeignete Gefäße oder
Gefäßverbände und
Zellträgerverbände (Zellträgermatrix)
da im Regelfall eine Steife statische Matrix verwendet wird die,
nur einen Einsatz als Bioreaktor erlaubt.
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Als
auch Verfahren zur Erzeugung von Geweben ohne Träger oder Gefäßmatrix,
bei der nur Gewebe eingeschränkter
Größe erzeugt
werden können,
mit Größen bis
etwa 15 mm3 Maximalgröße, die im Regelfall nicht
zur Implantation geeignet sind da ein definierter Gefäßanschluss
nicht vorgegeben ist, und so nicht gewährleistet werden kann.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe
der Erfindung ist die Erzeugung einer 3D Träger und Formmatrix zur Erzeugung
von Gefäßen, Gefäßverbänden und
Organen und Hohlorganen und Geweben und Bioreaktoren und deren Zellbesatz
in Kultur somit eine Bereitstellung von Implantationsfähigen Gefäßen-Gefäßverbänden und Geweben
und Organen und Hohlorganen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren für einer 3D Träger und versorgungs-Matrix
und eine Vorrichtung zur Versorgung und Inkubation dieser in Kultur
und ein In-vitro-Verfahren zur Besiedelung (Versorgung) mit Zellverbänden von
Gefäßen, Gefäßverbänden, Organen und
Hohlorganen
und Geweben erreicht durch ein Verfahren, das die Folgenden Schritte
umfasst:
Bereistellen einer durch das Lasersinterverfahren
erzeugten Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Hohlorgankernmatrix(2.0)
bevorzugt mit den Material Saccharose-Rüben oder Rohr Zucker
- – Aufbau
einer Kernträgermatrix,
die in ihrer Form die Lummen der Gefäße als auch die Struktur der Hohlräume der
Hohlorgane definiert durch ein 3D Lasersinterverfahren mit einen
wasserlöslichen Werkstoff
- – Aufbau
eines geeigneten Träger
und Versorgungssystem und dessen Anschlüsse zur Montage
- – die
Anbindung der Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Hohlorgankernmatrix(2.0)
an ein Träger und
Versorgungssystem einer Vorrichtung zur Versorgung und Inkubation
- – ein
Verfahren zum Besatz der Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Hohlorgankernmatrix(2.0)
mit einer Trägermembranmatrix
(3.0)
- – ein
Verfahren zur Perforation der Trägermembran
der Trägermembranmatrix
(3.0)
- – einbringen
von zum Zellbesatz nötigen „Besatzkanülen" (8.6) in
die Gefäßmatrix
- – Aufbau
der Baugruppe zur Begrenzung (Grenzmantelschalle A und B 15.0 und 15.1)
der Faserflocken-Matrix(4.1)-Schaumflocken-Matrix(4.2) Auflage
- – ein
Verfahren zur Erzeugung eines Platzhalterflockenverbandes
- – ein
Verfahren zum Besatz der Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Hohlorgankernmatrix(2.0)
mit Aufgesetzter Trägermembranmatrix
(3.0) mit Auflage einer Zellträgerflockenmatrix (4.0)
aus Faserflocken(4.1)-Schaumflocken(4.2)
- – ein
Verfahren zur Erzeugung eines Klebepunkt gestützten Flockenverbandes
- – Aufbau
und Montage der Kulturformen(16.0 und 16.1)-Bioreaktor
- – Erzeugung
eines Zellbesatzes in den Gefäßen und
dessen Kultur
- – Erzeugung
eines Gewebezellbesatzes über
den Impfinselbesatz und dessen Kultur
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In
einem alternativen Verfahren wird die Gefäß-Hohlorganmatrix durch eine
Fasermatrix gebildet dieses Verfahren umfasst folgende Schritte:
Bereistellen
einer durch das Lasersinterverfahren erzeugten Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Hohlorgankernmatrix(2.0)
bevorzugt mit den Material Saccharose-Rüben oder Rohr Zucker
- – Aufbau
einer Kernträgermatrix,
die in ihrer Form die Lummen der Gefäße als auch die Struktur der Hohlräume der
Hohlorgane definiert durch ein 3D Lasersinterverfahren mit einen
Wasserlöslichen Werkstoff
- – Aufbau
eines geeigneten Träger
und Versorgungssystem und dessen Anschlüsse zur Montage
- – die
Anbindung der Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Hohlorgankernmatrix(2.0)
an ein Träger Und
Versorgungssystem einer Vorrichtung zur Versorgung und Inkubation
- – ein
Verfahren zum Besatz der Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Hohlorgankernmatrix(2.0)
mit einer Trägerfasermatrix
(3.1) einen Klebstoffvernetzten „Kurz" Faserverband
- – einbringen
von zum Zellbesatz nötigen "Besatzkanülen" (8.6) in
die Gefäßmatrix
- – Baugruppe
zur Begrenzung (Grenzmantelschalle A und B 15.0 und 15.1)
der Faserflocken-Matrix(4.1)-Schaumflocken-Matrix(4.2)
Auflage
- – ein
Verfahren zur Erzeugung eines Platzhalterflockenverbandes
- – ein
Verfahren zum Besatz der Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Hohlorgankernmatrix(2.0)
mit Aufgesetzter Trägerfasermatrix
(3.0) mit Auflage einer Zellträgerflockenmatrix (4.0)
aus Faserflocken(4.1)-Schaumflocken(4.2)
- – ein
Verfahren zur Erzeugung eines Klebepunkt gestützten Flockenverbandes
- – Aufbau
und Montage der Kulturformen(16.0 und 16.1)-Bioreaktor
- – Erzeugung
eines Zellbesatzes in den Gefäßen und
dessen Kultur
- – Erzeugung
eines Gewebezellbesatzes über
einen Impfinselbesatz und dessen Kultur
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Zur
Erzeugung einer 3D Gefäßmatrix-Gefäßverbandsmatrix
oder Organ-Hohlorganmatrix
muss ein Gewebe-Organ oder Gefäß-Gefäßverbands
Muster bevorzugt durch ein Computertomografien höchster Auflösung in eine Datenbank eingelesen
werden oder aus bestehenden Daten entnommen oder deren Matrixdaten
konstrukttief erstellt werden, wobei es möglich ist, auch die Größen der
Matrix aufgaben gemäß zu verändern z.
B. zur Erzeugung von Organen, wobei es von Vorteil ist, diese in
Geringerer Größe zu fertigen
wie Leber und Niere.
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Die
so erhaltene Datenmatrix ermöglichen die
Darstellung der Gefäßlummen
als auch der „Hohlräume" der Organe in 3D
und die Umsetzung dieser Daten für
ein Steuerprogramm einer 3D Lasersinteranlage.
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Als
Werkstoff für
das Pulverschweißen
(Pulversintern) wird bevorzugt Zucker oder Zuckerarten verwendet
(z. B. Saccharose, Disaccharid, "Glucofructosid,
D-Glucose nur als Zusatz",
D-Fructose, Lactose und andere Zuckerarten oder Mischungen aus einen
oder mehreren dieser, wobei die Schweißtemperaturen auf den Werkstoff
abgestimmt werden müssen.
Es ist auch möglich,
Salze oder wasserlösliche
Polymere zu verwenden.
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Das
verwendete Zuckerpulver kann sowohl ein Rund oder Bruchkorn Pulverkorn
(1.1–2.1)
sein oder eine Mischung dieser, dieses wird in Lagen aufgetragen
(Schichtlage wobei sich die Höhe
der Schichtlage nach der Pulverkorngröße richtet, es sollte eine
voll schweißbare
Schichthöhe
nicht überschritten
werden, in der Regel etwa 0,1–0,2
mm) und an seinen Kontakt Flächen
(Kontaktpunkten) durch die Energieabgabe mit einen Laserstrahl verschweißt.
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Um
die gerichtete Energie Abgabe in die zu verschweißenden Pulverkorn
(1.1–2.1)
Schichten zu verbessern, oder um eine oder mehrere der Schichten
z. B. für
Montagezwecke zu kennzeichnen, ist eine Einfärbung (z. B. schwarz "Zuckercouleur" oder andere Farbstoffe)
des Werkstoffes, oder Einzelner Pulverschichten möglich, so
das über
unterschiedliche Fertigungshöhen
der Zugangsgefäße und Abgangsgefäße deren
Farbliche zu Ordnung möglich ist.
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Es
auch Zusatz von Eisen möglich
dieses ermöglicht
den gerichteten Ladungs- Auf und Abbau der erzeugten Matrix bei
den die Klebstoff (3.3), Faser(3.2)-auflage oder
die Platzhalter (3.4) im Besatz eine andere Ladung als
die Gefäßbaumkernmatrix (Gefäßbaum oder
des Gefäßbaumbesatz)
aufweist und ermöglichen
somit den Gerichten Materialauftrag.
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Beim
Aufbau von Hohlorganen ist es vorteilhaft, die Hohlkernmatrix als
Hohlkörper
zu gestallten, um eine schnellere Lösung (des die Matrix bildenden Zucker
zu ermöglichen
und die zu lösende
Zuckermasse in der Matrix möglichst
klein zu halten) dieser beim „Entkernen" als auch die Masse
der Matrix auf einen vertretbaren Niveau zu halten, und so eine
einsatzfähige
Hohlorgankernmatrix zu erzeugen. Zur Montage dieser ist es nötig, diese
mit einem Sonderansatz zur Montage zu versehen den Hohlorganmontageansatz
(2.3).
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Die
Korngröße des Sinter
Pulverskorn (1.1–2.1)
kann je nach aufgaben Stehlung und Anwendung zwischen 2 μm bis 200 μm Variieren
wobei in jeder Ausführungs-Variante
eine einheitliche Korngröße Voraussetzung
ist um eine Stabile Gefäß-Organ
oder Hohlorgan Matrix zu erzeugen.
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Die
Korngrößen richten
sich nach den gewünschten
Gefäßdurchmessern,
in der Sintermatrix, sollte die zu erzeugte Gefäßmatrix eine korndicht im einzeln
Gefäß mindest
von 2 bis 5 Pulverkörnern
im Durchmesseraufweisen, so das es möglich ist, eine stabile Gerüstmatrix
und Trägermatrix
erzeugt werden kann.
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Bei
der Erzeugung von Großgefäßen" oder Einzelgefäßen großer Durchmesser
ist es vorteilhaft, eine Pulverkorngrößen von 25 μm – 200 μm zu wählen, um den Zeitaufwand beim
sintern- Aufbau der Matrix zu begrenzen.
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Bei
der Erzeugung einer Vollgefäßmatrix oder
Organ oder Gewebematrix sollten die Pulverkörner (1.1–2.1)
eine bevorzugte Korngröße von 2 μm aufweisen
(um Gefäßverbände komplett
mit allen Kapillargefäßen-Arteriolen
und Venolen mit Durchmessern von 6 bis 25 μm als Gefäßmatrix zu erzeugen).
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Bei
der Erzeugung einer Gefäßbaumkernmatrix
(1.0) mit Gefäßdurchmessern
ab 100 μm
die Mittlere Korngröße bevorzugt
20 μm Beträgt. Die Haupt
angewendeten Durchmesser liegen zwischen 60–100 μm dieses stellt wohl die sinnvollste
Ausführung
dar, da der Epithel und Endothel Besatz und der gerichtete Endothel
Besatz der Arteriolen und Venolen eine Äußerst aufwendige Sache ist,
und in der nötigen
Qualität
nur unter erheblichen Aufwand ausgeführt werden kann, und eine Zugabe
von Sprossungs-Faktoren mit einen Geringeren Aufwand die selben
Ergebnisse ermöglichen.
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Die
Korngrößen können aber
auch in gewissen Grenzen frei gewählt werden, wobei das Kulturziel
ausschlaggebend ist, aber auch die Einheitlichkeit der Korngröße der ausgeführten Matrix
geachtet werden sollte.
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Die
Maße werden
bei Rundkorn in Durchmesser angeben, bei Bruchkorn in Querschnitte,
das Schweißen
erfolgt in einen Temperaturbereich von 160 bis 180°C. Bei der
Verwendung des Werkstoffs Saccharose (Rüben oder Rohr Zucker) da über diesen Temperaturen
bei der Saccharose eine Karamellisierung auftritt und karamellisierter
Zucker nur schwer in Lösung
geht, ist eine Überhitzung
zu vermeiden. Bei der Verwendung andere Materialien-Zuckerarten
ist auf deren Schweißtemperatur
und Überhitzungspunkte
zu achten und auf diesen abzustimmen.
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Die
Herstellung der Rundkörner
erfolgt bevorzugt im kontaktfreien Schmelzwirbelverfahren, bei der
der Zucker auf Temperaturen zwischen 160 und 180°C erhitzt wird, so das eine
Einzelkornschmelze oder Teilschmelze erfolgen kann, bei der die
wirbelnden Gase und die Oberflächen
Spannung runde oder annähernd
runde Pulverkörner
(1.1–2.1)
bilden können,
die nach einer Gaskühlung
in dieser Form erstarren, es ist aber auch möglich diese Rundkörner durch
andere Verfahren zu erzeugen.
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Die über das
Lasersinterverfahren erzeugte 3D Trägermatrix (Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Hohlorgankernmatrix(2.0) "Zuckerbaum") Ist noch im Schutt
oder Streulagenpulver (Pulverkorn 1.1–2.1) gebettet und
somit in Ihrer Lage fixiert.
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Für Montage
ist es nötig,
die Zu- und Abgangs-Gefäße und die
Anschlüsse
der Hohlräume bei
der Erzeugung von Hohlorganen der Matrix Teilfreizulegen, so das
eine Teilmatrix mit Spätzielen
Nadelansetzen (Gefäßbaummontageansatz 1.2 1 und
Hohlorganmontageansatz 2.3 2) gefertigt freigelegt
wird, die ein Aufschieben der Nadeln und eine Montage mit den Bindekäfig (11.0) 3 Bindeschlauchen
(12.0) 4 mit der Matrix ermöglichen.
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Aufbau
der Koordinatenplatte A und B (13.0–13.01) 5 und 6 diese
besteht in der Regel aus Polycarbonat, PTFE, Nylon, Polypropylen gefertigt
(Gegossen) oder aus Messing der mit einer Lage Ti bedampft ist die
Koordinatenplatte (13.0–13.01) verfügt über verschiedene
Bohrungen die Nadelaufnahmebohrungen (13.1) zur Aufnahme der
Gefäßzugangnadeln
(5.0) und Gefäßabgangnadeln
(6.0) als auch der Nadeln für die Hohlorganzugangsnadeln
(7.0) als auch der Hohlorganabgangsnadeln (7.01)
und Anschlussnadeln für
die Besatzkanülen
(8.6) der Besatznadeln und der Formversorgungsnadeln (10.0).
Wobei die Bohrungen als Vollbohrung als Kegel oder Teilkegelbohrung
(13.1) gestaltet werden, die eine Klemmmontage der Nadeln gestattet.
Die Koordinatenplatte (13.0–13.01) verfügt über zwei
Montageansätze,
einmal zur eigen Montage in einen Plattenhalter mit Fixierungsbohrungen (13.2)
und dient somit zur Fixierung der Koordinatenplatte (13.0–13.01)
und zum anderen zur Montage der Grenzmantelschalen A und B (15.0–15.1)
einen Montageansatz (13.3). Die Koordinatenplatte (13.0–13.01)
verfügt
zusätzlich über einen
Montageansatz für
die Montage der Kulturformen der Kulturformmontage Nut (13.4)
diese ist mit einen Dichtring (13.5) aus Silicongummi versehen,
der eine Abdichtung der aufgesetzten Kulturformhalbschallen A und
B (16.0–16.1)
und ermöglicht über zwei
Formfixierer Bohrung (13.6) die Fixierung der Kulturformen.
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Aufbau
der Gefäßzugangsnadeln
(5.0.) 7 und Gefäßabgangsnadeln (6.0) 8 die
Gefäßzugangnadel
(5.0) Gefäßabgangsnadeln
(6.0) sind mit einen Versorgungsanschluss (5.1–6.1)
versehen, der den Anschluss von zur Medium Versorgung benötigen Schlauchen
und deren Fixierung ermöglicht,
einen Nadel-Schafft (5.2–6.2) (Nadelkörper) mit
im Schafft ausgeführter
Nut die Schafft nut (5.3–6.3) die die Demontage
der Nadeln aus der Koordinatenplatte (13.0) erlaubt und
den Kegel-Schafft (5.4–6.4)
(Kegelverbindung) der eine Klemmverbindung in der Koordinatenplatte
(13.0) ermöglicht,
dieser besitzt einen Bindekäfig
Anschlag (5.5–6.5)
und im Ansatz einen Bindekäfig-Aufschub
(5.6–6.6)
Aufnahme für
den Bindekäfig
(11.0) und im vorderem Bereich Halt und Ankerwarzen (5.7–6.7)
die im Montagezustand als Haltepunkte für den Bindekäfig (11.0)
dienen können.
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Die
Gefäßzugangsnadeln
(5.0) sind in der Regel mit einer Farbkennung rot versehen
und die Gefäßabgangsnadeln
(6.0) mit einer Farbkennung blau so das eine Fehlmontage
in Kultur ausgeschlossen ist.
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Die
Verbundnadeln (9.0) 9 verfügen in ihren
Aufbau über
den gleichen Grundaufbau des Nadelkörpers Nadel-Schafft (9.2)
Schafft-Nut (9.3) Kegel-Schafft (9.4) aber über mehrere
Versorgungsanschlüsse
(9.1) und mehrere Anschlussnadeln (Einzel Kanülen) mit
Bindekäfig-Bindeschlauch-Anschläge (9.5)
und Bindekäfig-Bindeschlauch-Aufschübe (9.6)
und Halte und Ankerwarzen (9.7) und Federring-Anschläge (9.8)
und Besatzkanülen-Aufschübe (9.9).
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Bei
der Fertigung einer Hohlorganmatrix ist es nötig, deren mit Zu- und Abgängen mit
einem Organ Zu- und Abgangsmontage zu versehen, einer Nadelmontage.
Diese ist als Aufschubnadel mit den gleichen Aufbau wie die Gefäßmontagenadeln
aber einer entsprechenden Größe ausgeführt und
unter Umständen
auch als Einschubnadel ausgeformt, wobei die Einschübe als "Federkatheter" Federfächermontage
(14.0) gestaltet sind und sich beim Einschieben in die
Hohlräume
der Matrix Aufspreizenden Federaufbau und dessen spezieller Ausführungen
im Aufbau richtet sich nach dem jeweiligen zu erstellenden Organ
oder Gewebe und deren Größe.
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Aufbau
der Montagenadeln für
die Hohlorganmatrix die Hohlorganzugangsnadeln (7.0) und Hohlorganabgangsnadeln
(7.01) 10 sind mit einen Versorgungsanschluss
(7.1) versehen, der den Anschluss von zur Medium Versorgung
benötigen Schlauchen
ermöglicht
und deren Fixierung, und Nadel-Schafft (7.2) „Nadelkörper" mit im Schafft-Nut (7.3)
die die Demontage der Nadeln aus der Koordinatenplatte (13.0–13.01)
erlaubt und den Montagekegel den Kegel-Schafft (7.4) (Kegelverbindung)
der eine Klemmverbindung in der Koordinatenplatte (13.0–13.01)
ermöglicht,
dieser besitzt einen Anschlag für
den Bindeschlauch, den Bindeschlauch Anschlag (7.5) und
im Ansatz einen Aufschub, den Bindeschlauch Aufschub (7.6)
und im vorderem Bereich Halte- und Ankerwarzen (7.7) zur
Fixierung des Bindeschlauches im Montagezustand und im Nadelinneren
einen Anschlag, den Federring Anschlag (7.8) für den Haltering-Federhaltering
um ein austreten des Rings zu vermeiden und so eine feste Montage
zu gewährleisten.
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Der
Aufbau der Besatznadeln (8.0) 11 Verfügen in der
Regel über
einen Nadel-Schafft,
(8.2) der zur Montage über
eine Schafft-Nut (8.3) verfügt und einen Anschluss für das Besatz
Medium einen Besatzanschluss (8.1) und einen Aufschub für den Besatzschlauch.
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Formversorgungsnadel
(10.0) dienen zur Versorgung der Besatzzelle in Kultur
mit Medium und ermöglicht
so eine separate Versorgung im Besatz und Inselbesatz.
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Die
Formversorgungsnadeln (10.0) 12 bestehen
aus den Versorgungsanschluss (10.1) den Nadel-Schafft (10.2)
der Schafft-Nut (10.3) und den Kegel-Schafft (10.4).
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Die
Federfächermontage
(14.0) (Federkatheter) 13 weist
folgenden Aufbau auf, er beseht aus einem Haltering-Federhaltering
(14.1) der über Bohrungen
(14.2) zur Aufnahme und Fixierung der Einzelfedern (14.3)
des Federkörperaufbau
(14.4) und einzelnen Federn die den Federkörper bilden und
dient und ermöglicht
die Ankerung des Nadelanschlag, der den Anschlag beim Einbau in
die Hohlorganzugangsnadeln (7.0) und Hohlorganabgangsnadeln
(7.1) bildet, so dass die Federn gespannt werden können. Die
Anzahl der einzelnen Federn des Federkörpers kann je nach Aufgabe
zwischen 4 und 16 Einzelfedern bestehen. Die Einzelfedern sind so geformt,
das diese in Montage an der Innenseite des Organhohlraumes lastarm
oder lastfrei anliegen und so die Fixierung der Nadeln erlauben
ohne das eine Schädigung
der Zellen der Zellauflage der Organ Innenseite des Hohlorgans erfolgen
kann.
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Die
Federn der Federfächermontage
(14.0) sind in der Regel mit einer Beschichtung versehen, aus
folgenden Materialien gefertigt Ti oder Ti-Legierungen oder Nb,
Ta, AL2 O3, ZrO2, TiO2, Si C oder
Mischungen dieser Materialien.
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Aufbau
der Nadelmontage der Gefäßbaumkernmatrix
(1.0) 6 zur Montage der Versorgungsnadeln
werden die Versorgungsnadeln mit einer Aufschubmontage einen Bindekäfig (11.0)
versehen, dieser kann als geschlitzter Federkäfig, oder als Bimetallkäfig ausgeführt sein,
oder als Polymerkäfig der
aus einem thermisch schrumpf barem Polymer gefertigt ist.
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Bei
der Verwendung eines metallischen Bindekäfig muss dieser aus einem inerte
Werkstoff gefertigt oder mit diesen beschichtet werden, z. B. Bedampft
eine geschlossene Materialauflage zu erzeugen, diese kann aus vollenden
Metallen besehen Ti oder Ti-Legierungen,
Nb, Ta, AL2O3, ZrO2, TiO2, Si C oder
im Sonderfall ist auch eine Beschichtung mit Polymeren möglich z.
B. PE, PTFE, PMMA Polymethylmethacrylat, PET Polyethylenterephthalat
wobei im Regelfall die Bindekäfig
(11.0) Bereiche des erzeugten Aufbau vor der Implantation
entfernt werden.
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Der
Aufbau und Form des Bindekäfigs
(11.0) 3 ist im Grunde ein Gitterverband,
der aus einzelnen Drähten
oder Fasern, die über
Bindepunkte oder Kontaktpunkte einen Strukturriten Gitter oder Käfig bildet,
der je nach Ausführung
unterschiedlich geformt sein kann.
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Der
Aufbau des Bindeschlauches (12.0) 4 („Bindekäfig") der Bindeschlauch
(12.0) ist in der Regel ein dünner Polymerschlauch oder ein
Polymerbindekäfig,
der aber zur Montage an der Matrix auf der zur Matrix zugewandten
Seite fächerförmigen Aufschub
zur Klebe Montage der geschlitzt und gespreizt ist, und so die Montage
der Zuckermatrix erlaubt.
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Die
mit der Bindekäfigmontage
versehenen Versorgungsnadeln werden in einer Koordinatenplatte (13.0–13.01)
fixiert, wobei die Fixierung durch Kleben oder Klemmen in der Koordinatenplatte (13.0–13.01)
geschehen kann, dieses bestimmt, wie die Gefäße der Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Hohlorgankernmatrix
(2.0) „Zuckerbaum” die Gefäßabstände und
muss auf diese eingestellt werden.
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Die
Bohrungen der Koordinatenplatte (13.0–13.01) Definieren
die Abstände
der Gefäße, der
Gefäßmatrix,
als auch bei der Ausführung
zur Erzeugung von Hohlorganen definiert die Medium Zu- und Abgänge dieser
und dient deren Montage in der Koordinatenplatte (13.0–13.01)
als auch Aufnahme der Montagenadeln und deren Montage ermöglicht. (Beim
Aufbau eines Hohlorgans werden die Lummen oder Hohlraum Ab und Zugänge mit
Nadelmontagen versehen so das, die Organ-Hohlräume in der Organmatrix in den
koordinatenplatten fixiert werden können.
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Die über die
Koordinatenplatte (13.0) fixierten Nadeln können nun
auf die freigelegten Nadelansätze
der Gefäßbaumkernmatrix
(1.0) oder Hohlorgankernmatrix (2.0) (Gefäßbaummatrix)
aufgesetzt und die Hälfte
des Bindekäfigs
(11.0) oder Bindeschlauches (12.0) (Hohlorganmontage)
auf die Ansätze
der Gefäßmatrix
aufgeschoben werden. Die Bindekäfige
werden erwärmt,
(außer
bei der Federausführung)
so das eine feste Verbindung zwischen Nadel und Gefäßmatrix
und Bindekäfig
entsteht und so eine Versorgung mit Medium in Kultur möglich ist, bei
der Ausführung
des Bindeschlauches (12.0) wird dieser mit der Matrix bevorzugt
verklebt.
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Die
so montierte Matrix kann nun von ihrer Zucker Rettung (Fixierung)
befeit, ohne das eine Verschiebung der Masse der Matrix oder der
Matrix selbst erfolgen kann. Hierbei sollte darauf geachtet werden,
diese nicht zu beschädigen,
wonach in der Regel auch eine Montage einer zweiten Koordinatenplatte
(13.01) mit Anschlüssen
an der Matrix erfolgt, oder diese im Ausnahme Fall als reiner Medium
Abfluss in die Kulturformen montiert wird.
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Da
die Maß und
die Matrix selbst über
Koordinatenplatten (13.0–13.01) und Nadel
in der Koordinatenplatte (13.0–13.01) fixiert wird,
werden die Koordinatenplatten (13.0-13.01) mit
den auf ihr angebrachten Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Hohlorgankernmatrix(2.0) „Zuckerbaum" wird nun auf einer drehbaren
Montage fixiert werden. Die Montageplatte ist gezielt ansteuerbar,
so dass ihre Rotation oder Teilrotation exakt bestimmt oder gesteuert
werden kann.
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Es
kann nun der Klebstoffauftrag erfolgen, dieses erfolgt im Bereich
des Bindekäfigs,
(11.0) wobei ein etwa 5 mm breiter Bereich der Gefäßkernmatrix
(1.0) auch mit einer Klebstoffauflage versehen wird. Der
Klebstoffauftrag erfolgt durch eine Sprühauflage mit Sprühpunkt Durchmessern
von 4 bis 8 μm
und Sprühpunkt
Abständen
von etwa 20 μm.
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Für die Sprühauflage
Klebstoff (3.3) kann ein Fibrinkleber, ein Proteinkleber
wie gelöste
Spinnenseide oder Cyanocrylate verwendet werden oder geschmolzene
oder gelöste
polymere wie PGA, PLA, PDS, PCL oder unter Umständen PE, PTFE Teflon, PMMA
Polymethylmethacrylat, PET Polyethylenterephalat, Polycarbonat verwendet
werden (Achtung keine schnell wasserlöslichen Werkstoffe.
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Es
erfolgt auf die mit Klebstoff (3.3) versehenen Bereiche
eine Wirbelauflage mit Kurzfasern, diese haben bevorzugt die Läge von 160 μm bis zur Hälfte des
Gefäßumfangs
des Kleinsten angeschlossenen Gefäßes. Die Durchmesser der verwendeten Fasern
sollten zwischen 4 bis 20 μm
liegen, bevorzugt aber 4 bis 6 μm
und mit mittleren Faserabständen
um die 20 μm
liegen.
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Der
aufgetragene Klebstofffaserverband sollte nun je nach Klebstoffanwendung
getrocknet oder gekühlt
werden, um einen festen Klebeverband zu erzielen.
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Verfahrens-Variante: 1
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Bei
der Erzeugung einer Vollgewebe- oder Vollorganmatrix kann es unter
Umständen
Vorteil haft sein, auf eine Faserauflage auf der Gefäßbaumkernmatrix(1)-Hohlorgankernmatrix(2)
zu verzichten, und nur eine Trägermembranmatrix
(3.0) zu erzeugen diese Zellträgermembran ist in der Regel
eine Protein Auflage z. B. mit gelöster Spinnenseide oder Fibrinkleber
Kollagenkleber und anderen Proteinmaterialien oder Mischungen dieser,
die Material Auflage erfolgt in Sprühauflage, wobei der Gefäßbaum eine Rotation
ausführt,
um eine gleichmäßige Schichtauflage
zu erzielt, so das eine geschlossene oder Teilgeschlossene Materialauflage
erfolgt.
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Der
so mit einer Proteinauflage z. B. Spinnenseide versehene Träger weist
nun geschlossene oder Teilgeschlossene Schichtauflagen Spinnenseide
auf die Trägermembranmatrix
(3.0), mit Sichtdicken von 2 bis 10 μm bevorzugt 4 bis 8 μm auf.
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Die
so erzeugte Sichtauflage kann in einigen Bereichen mit einer Faserauflage
Spinnenseide versehen und somit verstärkt (die Faserauflage erfolgt durch
Faser Aufwirbelung oder Aufstreuung) werden. Die so auf dem Gefäßbaumkern
aufgebrachte Protein Auflage Gelöste
Spinner Seide muss nun Getrocknet werden. Da die Auflage Spinnen
Seide ein Sperrender oder Teilsperrender oder Zellsperrender Träger ist
und so in dieser Ausführung
ein funktionsfähigen
Organ oder Gewebe Aufbau nicht oder nur zum teil ermöglicht ist,
ist es nötig
diese Auflage mit Perforationen zu versehen von 3 bis 6 μm Durchmessern und
abständen
von etwa 20 bis 30 μm.
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Die
Perforationen werden durch eine Sprühpunkauflage Verdauungs-Enzymen
der Spinne erzeugt oder anderen für die Proteinlösung geeignete Enzymen
besprüht
(das eine Lösung-Teillösung der aufgesetzten
Materiallage erlaubt in einen späteren Spülprozesses z.
B. mit Wasser) die Sprühauflage Enzym
kann nun abtrocknen oder gefrostet werden dieses geschieht bei etwa
Minus 10 bis 190°C
bevorzugt aber bei etwa Minus 30°C.
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Der
so beschichtete Gefäßbaumkern
wird bevorzugt gefrostet (Spinnenseide mit Enzymbesatz und kann
gefrostet auch gelagert werden, es sollt aber eine Trocknung in
der Lagerung ausgeschlossen sein, Stichwort Gefriertrocknung) dieses
geschieht in der Regel mit flüssigen
Stickstoff der gefrostet Gefäßbaumkern
mit Trägerschichtmatrix
wird in Montage mit den Grenzmantelschallen (15.0–15.1) versehen.
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Der
so erzeugte Aufbau kann nun mit Faserflocken(4.1)-Schaumflocken(4.2)
ummantelt, diese sind mit einer gefrorenen Klebstoff (4.3)
Sprühpunktauflage
versehen, es sollte in der Regel wird (4.3) Spinnen Seide
zur Bindung Klebung der Faserflocken (4.1) oder Schaumflocken
(4.2) verwendet oder Fibrin, Kollagen.
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Der
so erzeugte Matrix Aufbau wird erwärmt auf etwa 37°C so das
einer Seitz die Sprühauflage Enzyme
Aktiv werden kann, und anderer Seitz eine Verklebung der Faserflocken(4.1)-Schaumflocken(4.2)
miteinander und mit der Gefäßmatrix
erzeugt wird.
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Der
Zucker, der als Kern und Trägermatrix dient,
kann nun ohne dass eine Endformung der Matrix erfolgt, mit Wasser
aus dem Formkörper
gelöst werden.
Da der Zucker als Zellgift wirken kann, ist die völlige Auslösung des
Zuckers aus der kompletten Matrix nötig, um im Besatz Zellschäden zu vermeiden.
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Die
so erzeugte Vollträgermatrix
kann nun zur Lagerung getrocknet werden und ist so über einige
Zeit steril langer bar (für
längere
Transporte ist es aber ratsam, die Endkernung der Matrix erst vor
Ort vor zu nehmen, um eine mögliche
Beschädigung
der Matrix zu vermeiden) für
die Kultur ist es nötig,
die Trägermatrix
etwa 24 stunden entweder im Kultur Medium zu lagern oder in einer
Flüssigkeit,
die den selben Salzgehalt wie das Medium aufweist, so das der Träger weichen
kann.
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Verfahrens Variante: 2
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Verfahren
zur Erzeugung einer Gefäßmatrix-Organ-Hohlorganmatrix
bei der die Kern oder Lummenmatrix mit einer Klebstoff(3.3)-Faserauflage erzeugt
wird, mit definierten Faser (3.2) stärken und Längen.
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Als
Faserwerkstoffe können
verwendet werden: Kollagen (in Sonderausführung auch als Flocken mit
Querschnitten von 15 bis 20 μm
Fein-Flocken Besatz), Celluloseazetate, bakterielle Cellulose, Seide-Spinnenseide,
oder andere Seiden oder Protein Werkstoffe, Polytrimethylencarbonat,
PMMA, PET, PTFT (Teflon) oder biologisch abbaubaren Polymere (degenerabel):
PLA Polylactid, LPLA Poly(L-lactid), DLPLA Poly(DL-lactid), LDLPLA
Poly(L-lactid-co-DL-lactid),
PGA Poly(glycolid), LPGA Poly(L-lactid-co-glycolid), PGA-X Poly(glycolid-co-X), PCL Poly(β-caprolacton),
PGA Polyglykolid, PDS Polydioxanon, PHA Polyhydroxyalkansäure, Polyhydroxykanoate
2-, 3-, 4-, 5-, Polyester der Hydrxycarboxysäuren, Polyanhydride der Dicarboxyester,
Polymere und Copolymere der Glycolsauren, Milchsäuren und Sebacinsäuren und
Polyglycolsäurepolymeren
als Einzel- oder
Verbundwerkstoff aus zwei oder mehreren Komponenten oder Mischungen
von Fasern verschiedener Materialien.
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Die
Polymeren Kurzfasern sollten an ihren Enden Verdickungen aufweisen,
dieses wird erreicht durch ein Heißschneideverfahren (wobei aber
durch den Terminchenzerfall chemische Veränderungen an den Fasern (3.2)
auftreten können)
Bevorzugt aber durch das Quetschschnittverfahren, bei dem die Faser
Enden durch die Werkzeugschneide an ihren Enden leicht abgeplattet,
es erfolgt eine Scherdeformation, die Fasern (3.2) werden
nun durch Schleifen oder Weichen die Kanten leicht gerundet.
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Die
in diesen Aufbau der Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Hohlorgankernmatrix(2.0)
noch nicht mit einer Klebstoff(3.3)-Faserauflage versehenen
Bereich des Gefäßbaums (Zuckerbaum)
werden nun mit einen wasserlöslichen
Klebstoff (3.3) besprüh, bevorzugt
einer gesättigten
Zuckerlösung
(Saccharose, Disaccharid, „Glucofructosid,
D-Glucose nur als Zusatz",
D-Fructose oder andere Zuckerarten) die Sprühauflage sollte bevorzugt Sprühpunkt Durchmesser
von 6 bis 10 μm
aufweisen mit Sprühpunkt Abständen von
20 μm.
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Der
Faser und Klebstoff, Platzhalter Auftrag erfolgt bei diesen Verfahren
bevorzugt in Rotation 360° bei
einen zylindrischen Organ oder Gewebe oder in Teilrotation 180° bei flachen
Organen oder Geweben (z. B. Leber, Lunge) wobei die Sprühdüse oder
Sprühdüsen im Klebstoffauftrag
bevorzugt eine gleichartige Bewegung auf einer anderen quer zur Bewegung
Richtung der Matrix ausführen,
um einen gleichmäßigen Klebstoffauftrag
zu gewährleisten.
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Die
Faserauflage des „Erstfaserbesatzes" erfolgt in der Regel
nur mit degradabele Werkstoffen bevorzugt mit PLA, PGA, PDS, LPGA
82/18, PGA-PCL 75/25. Diese Fasern (3.2) sollten Durchmesser
von 4 bis 10 μm
aufweisen bevorzugt aber 4 bis 6 μm,
die Fasserlägen
sollten zwischen 50 und 80 μm
liegen und in Faserauflage Faserabstände um die 20 μm aufweist
die Faserauflage erfolgt in Streu- oder Wirbelauflage.
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Die
so erzeugte Faser Klebstoffverbindung muss nun getrocknet werden,
dieses kann auch durch Gefriertrocknung geschehen, wen Dadurch keine
Schäden
an der Zuckermatrix und den Faserklebstoffverband erzeugt werden.
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Es
erfolgt nun der Klebstoffbesatz mit Fibrinkleber, Kollagen, gelöste Polymere
oder geschmolzene Polymere wie PLA, PGA, PDS, PCL oder mit Protein
Werkstoffe z. B. wie Gelöste
Spinnenseide als Einzelwerkstoff oder einer Verbindung von einen
oder mehren Klebstoffen.
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Der
Klebstoffbesatz erfolgt in Sprühauflage mit
Sprühpunktdurchmessern
von 6 bis 10 μm
und Sprühpunktabständen 20
bis 40 μm
und bei einer Verwendung von Platzhaltern Bevorzugt 20 bis 25 μm.
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Um
gleichmäßige Faserabstände zu erzielen,
ist es vorteilhaft, einen löslichen
Platzhalter (3.4) einzusetzen z. B. Zucker-Saccharose,
Disaccharid, „Glucofructosid,
D-Glucose nur als
Zusatz", D-Fructose
oder Wasserlösliche
Polymere oder Salze wie Na Cl, K Cl
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Die
Platzhalter (3.4) können
als Faserplatzhalter (3.5) mit möglichst gleicher Fasermasse
und Länge
oder als Pulverkornplatzhalter (3.6) als Rundkorn oder
Bruchkorn Pulver ausgeführt
sein mit Durchmessern oder Querschnitten von 40 μm bis 120 μm bevorzugt, aber 40 μm dieses
Pulver oder Fasern wird wie die Fasern auf der Matrix verklebt.
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Die
Faserauflage kann mit vollenden Faserwerkstoffen erfolgen: Kollagen,
Celluloseazetate, bakterielle Cellulose, Protein z. B. Seide oder
Spinnen Seide, Polytrimethylencarbonat, PE, PTFE(Teflon), PMMA Polymethylmethacrylat,
PET Polyethylenterephthalat, biologisch abbaubare Polymere (degenerabele
Polymere) wie PGA, PLA, PDS, PHA, Polyester der Hydroxycarboxysäuren, Polyanhydride der
Dicarboxyester, Polymere und Copolymere von Glycolsäuren, Milchsäuren und
Sebacinsäuren
und Polyglycolsäurepolymeren
als Einzel oder Verbundwerkstoff aus zwei oder mehreren Komponenten oder
Mischungen von Fasern verschiedenen Materialien.
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Die
Faser der Faserauflage sollten Durchmesser von 4 bis 20 μm aufweisen,
bevorzugt 4 bis 8 μm
die Läge
der Fasern sollte in etwa die Hälfte
des Umfangs des kleinsten Gefäßes aufweisen,
in der Regel in etwa 80 bis 160 μm
diese Faser können auch
vorgeformt sein.
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Der
Faserauftrag erfolgt durch Streu, bevorzugt aber durch Wirbelauflage,
bei der eine Optimale Faserauflage mit Faserabständen von 40 bis 50 μm mitunter
in Verband mit einer Auflage von Platzhaltern erzeugt werden kann,
bei der die Platzhalter (3.4) die Faserabstände definieren.
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Die
verwendeten Materialien können
durch einen Zusatz von Eisen wie bei dem Zucker der Organ oder Gefäßmatrix
durch einen Entgegengesetzten Ladungsaufbau im Besatz unterstütz werden, können, hierbei
erfolgt eine Polarisierung. So das die Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Hohlorgankernmatrix(2.0)
eine negative Ladung aufweist und der Besatzwerkstoff eine positive
Ladung.
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Der
Faser (3.2), Klebstoff (3.3), Platzhalter (3.4),
Auftrag erfolgt mit den nötigen
Ruhe- oder Trocknungszeiten oder Kühlzeiten zwischen 4 bis 12 mal,
so das eine Faserauflage von mehren Schichten erzeugt werden, so
kann diese einen stabilen Trägerverband
in der Trägerfasermatrix
(3.1) bilden kann.
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Einbringen
der Besatzkanülen
(8.6) in die Gefäßmatrix
und wird an die Besatznadel (8.0) angeschlossen, diese
ermöglichen
den gerichteten Zellbesatz auf die Besatz und somit die Erzeugung
von Kulturinseln.
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Die
Besatzkanülen
(8.6) 6 bestehen in der Regel aus
elastischen Schläuchen,
die Besatzkanülen
(8.6) werden bevorzugt als elastische Polymerschläuche als
Faser oder Folienschläuche
gefertigt, aus resorbierbaren Materialien wie PGA, PLA, PDS, PHA
und Copolymere z. B. LPGA 82/18, PGA-PCL 75/25, LPLG 82/18 und andere
hier schon genannter Faserwerkstoffe. Die Besatzkanülen (8.6)
weisen in Regelfall Durchmesser von 0,5 bis 1 mm auf, so das die
in einen Besatzmedium gelagerten freien Zellen beschädigungsfrei
eingebracht werden können
und weist einen Verschlussstopfen(8.7)-(Platzhalterstopfen) aus Zucker auf
der auch als Platzhalter zum Besatz in der Flockenmatrix dient.
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Die
so erzeugte Gefäßbaumkernmatrix
(1.0) 6 – Organmatrix-Hohlorgankernmatrix 2.0)
muss nun für
den Faserflocken(4.1)-Schaumflocken(4.2)Besatz
mit Grenzmantelschalen (15.0–15.1) versehen werden,
die als Vollmantel oder Teilmantel eine Besatzgrenze bilden und
so auch die äußere Form
des Organ oder Gewebes definiert. Diese werden für den Besatz mit Faserflocken(4.1)-Schaumflocken(4.2)
bereits mit Zugriffsmöglichkeiten
Zugangsöffnungen
(4.3) gefertigt. Diese sollte auch aus den Werkstoff Zucker
(oder Zuckerarten) gefertigt sein Bevorzugt werden diese als Halbschale
oder Viertelschale gefertigt, um die äußere Form der zu erzeugenden
Organe oder Gewebe als Teilschale und Vollschale zu definieren.
Es ist auch eine Fertigung der Grenzmantelschalen A und B 15.0–15.1)
aus Polycarbonat, Nylon, Silicon möglich diese sind Dauerformen
und können
wieder verwendet werden.
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Die
Montage erfolgt zur Fixierung der Grenzmantelschalen (15.0–15.1) 5 auf
der Montageansatz (13.3) den Koordinatenplatten (13.0–13.01) durch
Kleben, wobei die Grenzmantelschalen (15.0–15.1)
auch untereinander verklebt werden, als Klebstoffe können verwendet
werden gesättigte
Zuckerlösung
oder durch Heißkleben
mit geschmolzenen Zucker oder Zuckerarten oder Cyanoacrylate-Klebstoffe.
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Als
Material zur Herstellung der Grenzmantelschalen (13.0)
kann Zucker (Saccharose), Disaccharid, „Glucofructosid, D-Glucose
nur als Zusatz", D-Fructose
oder andere Zuckerarten verwendet werden, als auch Salze und wasserlösliche Polymere verwendet
werden oder inerte Polymere wie PE, PTFE, PMMA, PET oder der Werkstoff
Silicon. Diese werden im Regelfall entfernt, können aber bei der Verwendung
inerte Polymeren unter Umständen
als „Kulturgefäße dienen.
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Die
Herstellung der Grenzmantelschalen (15.0–15.1)
aus Zucker erfolgt durch das Lasersinterverfahren mit Pulverkorngrößen von
2 μm bis
0,2 mm mit einer Schweißlagen
Zahl von mindestens 15 Lagen Pulverkörnern zur Erzeugung einer einsatzfähigen Mantelstärke oder
im Nasskornguss.
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Die
Grenzmantelschalen (15.0–15.1) können in
Teil oder Vollmontage um die Matrix angebracht werden, bei der Teilmontage
erfolgt der Faser(4.1)-Schaumflocken (4.2) Auftrag
im Schüttverfahren
oder Sprühverfahren
bei der Vollmontage erfolgt der Flockenauftrag beziehungsweiße der Flockeneintrag
durch ein oder mehre Zugangsöffnungen (15.2)
des Grenzmantel über
einschütten
oder sprühen
der mit einer Klebstoff (4.3) Auflage versehenen Faserflocken(4.1)-Schaumflocken(4.2)
wobei diese bevorzugt eine Rotation oder einer rüttelten Bewegung ausübt, um eine
Vollauskleidung der Form zu ermöglichen.
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Die
so erzeugte Gefäß- oder
Trägermatrix mit
den angesetzten Grenzmantelschalen (15.0–15.1)
wird nun mit Faser(4.1)-Schaumflocken 4.2)Umgeben,
der als Gerüstmatrix
der Zellauflage dient und diese in ihrer Lage fixiert.
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Um
in diesen Aufbau Gewebe oder Organe mit anschlussfähigen Gefäßen zu erzeugen,
ist es nötig,
die gewünschten
freien Gefäßpartien
mit Platzhaltern zu Kapseln, dieses geschieht mit Platzhalterflocken
(4.4) oder Platzhaltergranulat (4.5).
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Die
Platzhalterflocken (4.4) bestehen bevorzugt aus Fasserflocken
oder Schäumen
die Platzhaltergranulate (4.5) aus Laser gesinterten oder
Gepressten Pulvergranulaten aus den Werkstoff Zucker (Saccharose,
oder auch Disaccharide, Glucofructosid).
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Die
Platzhalterflocken(4.4)-Platzhaltergranulat(4.5)
weißen
bevorzugt Durchmesser von 100 μm bis
1000 μm
auf, wobei sich die Flockengröße sich nach
der zu erzeugenden Matrix richtet.
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Die
Platzhalterflocken(4.4)-Platzhaltergranulate(4.5)
werden auf eine Temperatur von Minus 10 bis Minus 195°C bevorzugt
auf etwa Minus 30°C
gekühlt
und mit einer Sprühauflage
Klebstoff versehen, wobei der Klebstoff bevorzugt eine Temperatur
von etwa 2 bis 5°C.
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Als
Klebstoff kann ein Fibrinkleber ein Kollagenkleber oder eine Zuckerlösung verwendet
werden, mit Sprühpunktabständen um
die 50 μm.
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Die
gekühlten
mit einer Klebstoffauflage versehen, Platzhalterflocken (4.4)-Platzhaltergranulat (4.5)
werden über
die Zugangsöffnungen
(15.2) der Grenzmantelschalen (15.0–15.1)
bis auf die gewünschte
Höhe gefüllt und
erwärmt,
so das eine Trocknung und Verklebung der Platzhalterflocken-Platzhaltergranulate
(4.4–4.5)
erfolgen kann, so das die Zugangsgefäße mit den Platzhalterflocken (4.4)
oder Platzhaltergranulat (4.5) umschlossen sind.
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Die
Zellträgerflockenmatrix
(4.0)- Faserflocken (4.1) oder Schaumflocken (4.2)
werden mit einer Klebstoff (4.3) Auflage versehen, der
Auftrag des Klebstoff (4.3) auf die Faser oder Schaumflocken (4.1–4.2)
erfolgt durch Sprühauflage,
wobei die Faser-Schaumflocken
(4.1–4.2)
für dieses
bevorzugt mit flüssigen
Stickstoff oder anders auf ein Temperaturniveau gekühlt wird,
bei den der gelöste
Klebstoff haftend auf den Faser-Schaumflocken
anfriert und somit einen verarbeitungsfähigen Faser-Schaumflockenklebstoffverband zu erzeugen,
und der es ermöglicht,
die Faser-Schaumflocken
(4.1–4.2)
als Einzelflocken auf der Gefäß-Organmatrix
zu verteilen, ohne das diese an der Faserauflage der Gefäßmatrix haften,
so das ein freies Auftragen auf der Matrix ermöglicht ist.
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Die
Klebstoffauflage auf die Faser-Schaumflocken (4.1–4.2)
erfolgt bevorzugt im Schichtwirbel-einsprühe-verfahren, bei den die Tiefgekühlten Faser-Schaumflocken
(4.1–4.2)
durch einen Gasstrom verwirbelt werden, wobei dieser eine Temperatur
der Gase bei etwa 0 bis 4°C
bevorzugt 2°C
aufweißt
und die durch die Gase verwirbelten Faser-Schaumflocken (4.1–4.2)
eine Temperatur von mindestens Minus 30°C aufweisen sollte. Eine Verarbeitung
ist aber in einen Temperaturbereich von 10°C Minus bis etwa 195°C Minus möglich, um
eine schnelle Frostung der Sprühauflage
zu erzielen. Der Klebstoff (4.3) sollte eine eigen Temperatur
von 1 bis 4°C
aufweisen, bevorzugt aber zwischen 1 und 2°C.
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Die
Sprühauflage
Klebstoff weist in der Regel Sprühpunkt
Durchmesser von 14 bis 50 μm
auf, in der Regel sollte eine Faserflocke(4.1)-Schaumflocke(4.2)
6 bis 12 Sprühpunkte
aufweisen.
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Es
ist aber auch die Verwendung andrer Klebstoffauflageverfahren möglich wobei
bei diesen die genannten Temperaturenbereiche oder miedest Temperaturen
bevorzugt auch bei diesen Ausführungen
angewendet werden sollten.
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Da
bei der Sprühauflage
eine 100% Einheitlichkeit des Sprühauftrags des Sprühpunktbesatz
auf jede Flocke nicht gewährleistet
werden kann, sollten die Faser-Schaumflocken
(4.1–4.2)
nach Möglichkeit die
gleiche Größe und Masse
aufweisen, so dass die Kollagenflocken mit unterschiedlichem Klebstoffbesatz
eine unterschiedliche Masse aufweisen. Um so über ihre Masse getrennt werden
können,
wenn es nötig
werden sollte. Dieses geschieht bevorzugt durch eine Zentrifuge,
wobei die Flocken durch ihre Masse getrennt werden bei einer Temperatur
von mindesten Minus 30°C
um ein Verkleben der Flocken oder einen Klebstoff (4.3)
Abrieb oder Abtrag zu vermeiden.
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Der
verwendete Klebstoff (4.3) ist bevorzugt ein Protein Klebstoff,
gelöste
Spinnenseide, wobei aber auch Fibrinkleber und Kollagenklebstoff
als auch andrer Proteinkleber oder Polymerklebstoffe möglich sind.
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Um
einen optimalen Flockenauftrag auf die Gefäßbaumkernmatrix(1.0)-Organmatrix-Hohlorgankernmatrix(2.0)
mit der Auflage-Trägerfasermatrix (3.1)
zu erzielen, ist es nötig,
diese zum Flockenbesatz auf eine Temperatur von Minus 10 bis
195°C zu kühlen, Bevorzugt
aber auf etwa Minus 30°C.
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Der
Besatz mit Faserflocken oder Flockenschäumen kann mit folgenden Materialien
erfolgen, mit Kollagenflocken, Faserflocken oder Schaumflocken (4.1–4.2),
Seidenflocken-Faserflocken
(4.1) aus Spinnenseide oder anderen Proteinfasern-Faserflocken
(4.1) oder keramische Schäumen wie S-HA Hydroxylapatit,
TCP Tricalciumphosphat, (Schäume
S) oder andere keramische Materialien. Polymeren Faser oder Schaumflocken
aus TMC Polytrimethylencarbonat, PE, PTFE, PMMA, PET, oder degenerabel Polymere
wie PLA Polylactid, LPLA Poly(L-lactid), DLPLA Poly(DL-lactid),
LDLPLA Poly(L-lactid-co-DL-lactid), PGA Polyglycolid, LPGA Poly(L-lactid-co-glycolid),
PGA-X Poly(glycolid-co-X), PCL Poly(β-caprolacton), PPD Poly(p-dioxanon) oder
Polymere der Hydroxycarboxysäuren,
Polyanhydride der Dicarboxyester, Polymere und Copolymere von Glycolsäuren, Milchsäuren und
Sebacinsäuren
und Polglycolsäurepolymeren
als Einzel oder Verbundwerkstoff aus zwei oder mehreren Komponenten
oder Mischungen von Faserflocken und Schaumflocken (4.1–4.2).
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Die
Faserflocken oder Schaumflocken (4.1–4.2) sollten Porendurchmesser
(Blasendurchmesser) oder Faserabstände (zwischen Räume) von 40
bis 900 μm
aufweisen bevorzugt 50 bis 240 μm
die Faserflocken und Schaumflocken (4.1–4.2) sollten in Klebeverband
Zwischenräume
von 50 bis 300 μm Aufweißen bevorzugt
50 bis 150 μm.
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Die
Faserflocken und Schaumflocken (4.1–4.2) sollten in der
Regel Querschnitte von 100 bis 4000 μm aufweisen, wobei sich die
angewandte Größe der Faser-Schaumflocken (4.1–4.2)
nach der vorgesehenen Anwendung richtet. Bei der Abstand der Gefäße den Faser-Schaumflocken
(4.1–4.2) Querschnitt
definiert und sich nach den kleinsten Gefäßabstand der erzeugten Matrix
richtet. Der kleinste Gefäßabstand
geteilt durch 3 ergibt die Größe der einzelnen
Faserflocken oder Schaumflocken (4.1–4.2).
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Nach
dem die Faser-Schaumflocken (4.1–4.2) vollständig oder
teilweise (wobei bei einer Teilfühlung
unter Umständen
zur Festigung des Faser-Schaumflocken (4.1–4.2)
Besatz ein Einschuss von Wasser erfolgen kann, so das in der Form
eine Nachfüllung
der Form erfolgen kann) in die Gefäß-Organmatrix mit den die Form
bestimmenden Grenzmantelschalen (15.0–15.1) Gefüllt wurde,
erfolgt eine Erwärmung
der so erstellten Vollmatrix auf eine Temperatur zwischen 10 bis
37°C, so
das einschmelzen des gelösten
Klebstoff (4.3) erfolgt und somit ein Verkleben der Flocken
untereinander und der Matrix erfolgt kann, wobei eine Trocknungsruhe (Härtungs-
ruhe) zum Erzeugen eines festen Faser-Schaumflocken (4.1–4.2)
Trägermembranmatrix(3.0)-Trägerfasermatrix
(3.1) Verbandes.
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Die
so erzeugte Gefäß-Organmatrix
wird nun von den Grenzmantelschalen A und B (15.0–15.1) befreit,
in der Regel durch Demontage dieser, oder auch durch Lösung oder
Teillösung,
so das eine freie Trägermatrix
zur Montage der Kulturformhalbschalen (16.0–16.1)
bereit ist. Es wird eine Kulturformhalbschale A (16.0)
auf den Ansätzen
der Koordinatenplatte oder den Koordinatenplatten (13.0–13.01)
gelegt, ohne die Matrix zu beschädigen
so dass diese die Matrix zur Hälfte
umgibt. Es wird die Ringdichtung (17.0) eingelegt, so dass
die Kulturformhalbschale B (15.1) aufgelegt werden kann.
Die Stützscheiben-Stützbänder (1.8)
werden auf die Schrauben (16.9) aufgesetzt und die Formhälften werden
mit Muttern (16.10) verschraubt, so dass eine geschlossene
Kulturform entsteht.
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Aufbau
der Kulturform 6 und 14 die Kulturform
Besteht aus den zwei Kulturformhalbschalen (Bioreaktor) einer Schale
A (16.0) und Schale B (16.1) die Kulturform verfügt über eine
Aussparung für
die Ringdichtungs-Nut (16.3) in Kulturformhalbschalle A
und B (16.0–16.1)
zur Abdichtung der Kulturform und einer Dichtring Nut (16.3)
in der Koordinatenplattenaufnahme (16.2) zur Aufnahme des Dichtrings
(13.5) der Koordinatenplatte oder Koordinatenplatten (13.0)
in die Kulturformen werden mit Hilfe von Stützscheiben oder Stützplatten
(16.8) mit Schrauben (16.9) und Muttern (16.10)
verschlossen. Die Kulturform verfügt zur Abstützung der Matrix über Kahmbahnen
(16.5) oder Stollenbahnen (16.51). Diese dienen
zur Aufnahme der Abstandsstiften (16.6) die die Abstände der
Matrix zur Kulturform bestimmt und zur Aufnahme der Matrixträger (16.7)
dienen und eine Umspülung
der Trägermatrix
mit Medium zu ermöglichen
und ermöglicht über zwei
Bohrungen die Fixierung der Koordinatenplatten (13.0–13.01)
mit den Formfixierer Schrauben (16.91).
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Die
Kulturform ist in Regelfall als Kulturformhalbschallen (16.0–16.1)
gefertigt. Diese besteht im Regelfall aus Polycarbonat oder Nylon
oder Polypropylen und wird mit einer Aufnahme für die Ringdichtung (17.0)
gefertigt und ist mit einer Aufnahme für den Dichtring (13.5)
der Koordinatenplatte oder Koordinatenplatten (13.0) versehen
und wird mit Bohrungen zur Verschraubung versehen und verfügt über Kahmbahnen
(16.5) oder Stollenbahnen (16.51) die über Bohrungen
zur Aufnahme und Fixierung der Abstandsstifte (16.6) gefertigt
sind.
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Die
Ringdichtung (17.0) ist als Profildichtung ausgeführt, als
Doppelringdichtung mit Brückenbindung
und besteht bevorzugt aus Silicongummi.
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Die
Stützscheiben
oder Stützbänder (16.8) sind
in Unterlegescheiben und werden bevorzugt aus V2 A
gefertigt und dient zur Stützung
und Verstärkung der
Schraubverbindung und somit auch der Dichtung der Form.
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Die
Abstandsstifte (16.6) ermöglichen die Einstellung der
Form auf die Organ oder Gewebematrix und sind im Regelfall aus Polycarbonat
oder aus einen mit Ti beschichteten Metall.
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Die
Matrixträger
(16.7) ermöglichen
die Auflage der Organ oder Gewebematrix auf die Kulturform und so
die lastfreie Lagerung der Matrix in der Kulturform und somit eine
beschädigungsfreie
Kultur und besteht in der Regel aus Silicongummi.
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Nach
der Erzeugung einer festen Verbindung zwischen den Matrixbestandteilen
und den Kulturformen muss die Matrix von ihrer Trägerkernmatrix befreit
werden, dieses geschieht im Regelfall durch das Auswaschen (ausspülen) des
Trägerkerns
z. B. Zucker aus der Matrix bevorzugt mit Wasser, wobei der Zucker
vollständig
aus der Matrix ausgelöst
und entfernt werden muss, um Zellschäden im Besatz zu vermeiden.
Hierbei ist es ratsam das zur Auslösung verwendete Wasser mehrere
male zu wechseln. so das der Zuckergehalt auf 0 gesenkt werden kann.
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Die
so erzeugte Trägermatrix
und mit der Kulturform eingebettete Matrix kann nun zur Kulturvorbereitung
etwa 24 Stunden im Kulturmedium oder in einer Flüssigkeit, die dieselben prozentualen
Salzgehalte wie das Medium aufweist, gelagert werden, (geweicht
werden) um die Trägermatrix
besatzfähig zu
machen. Es ist darauf zu achten, dass sich weder in der Kulturform
noch in der Träger
und Versorgungsmatrix Luft befindet.
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Die
so erzeugte Matrix ist nun besatzfähig und muss mit einem Anhaftfaktor
z. B. Kollagen oder anderen Anhaftfaktoren wie Fibrin oder einer
Mischung dieser im Bereich der ausgeformten Gefäßen beschichtet werden, und
so das Anhaften der Zellen in Besatz und Kultur zu ermöglichen.
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Es
erfolgt ein Besatz der Gefäßmatrix
mit Epithel, Endothel und unter Umständen mit glatten Muskeln oder
Fibroplasten-Bindegewebszellen in einer oder mehren Besatzstufen
(in der Regel etwa 103 bis 6 mal 1010 Endothel oder Epithelzellen in 5 bis 15 Besatzstufen)
so das gefäßtypische
Zellverbände
erzeugt werden können.
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In
Kultur werden die gefäßüblichen
Auflagezellen mit den geeigneten Kulturmedien versorgt z. B. DMEM,
GIBCO, Custen Formulation Medium, Dulbcces MEM oder andere versorgungs-
Mediums.
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Die
Kultur erfolgt in der Regel bei etwa 37°C und mit einen Kulturmedium,
das einen 5%igen CO2-Gehalt. Die Kultur
zeit richtet sich nach dem zu erzeugenden Organen oder Geweben und
sollte bei Großgeweben
für die
Zellspezifizierung nötigen
Ruhefassen berücksichtigen
werden.
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Wenn
der Gefäßverband-Hohlraumverband eine
geschlossene Zellauflage aufweist, mit den erforderlichen Auflagezellen
und so ein geschlossener Gefäßverband
und im Sonderfall eine geschlossene Zellauflage in den Organhohlräumen erzeugt
ist, kann mit den Zellbesatz auf die Gewebematrix erfolgen, bevorzugt
im Inselbesatz" erfolgen.
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Die
so erzeugte Trägermatrix
kann nun mit einem Anhaftfaktor beschichtet werden z. B. Fibronectin
oder Kollagen z. B. Kollagen Typ IV (bei der Verwendung von Kollagen
oder Kollagenprodukten ist es ratsam, bevorzugt Kollagen und Kollageprodukte
oder Impfauflagen (Bindegewebszellen) aus entsprechenden Organen
oder Geweben oder entsprechenden Leitgeweben zu verwenden, um umspezifizierende
oder bei Implantathirten Organen oder Geweben Leitgewebe Effekte
zu vermeiden, die die Ergebnisse der Kultur erheblich beeinträchtigen oder
verändern
können
z. B. Zelltod oder Umspezifizierung der Zellenauflagen) oder andere
für die
Kultur geeigneten Anheftungsfaktoren in separaten Bereichen der
Matrix im Inselbesatz (erfolgt gewöhnlich 10 bis 25 Besatzstufen).
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Die
erzeugte Träger
Matrix für
die Zellkultur-Gewebekultur wird im einen Kultur und Lager Medium
Schwimmen in Kultur gelagert und mit diesen Medium in Kulturversorgt
wird, wobei eine Stützung der
Matrix über
Auflageträger
erfolgt.
-
Der
Impfbesatz mit den gewünschten
Gewebe oder Organzellen (wobei der Impfbesatz bevorzugt einen Anteil
sporenartige Zellen aufweißen
sollte), erfolgt bevorzugt nicht vollflächig, sondern im Inselbesatz
in mehreren Besatzstufen mit Zellmassen nicht unter 102 bis
10 hoch 10 Zellen Pro Inselbesatz in 10 bis 25 Besatzstufen, so
das in Kultur einzelne Wachstumsinseln einen Gewebeverband bilden
können,
und so die Zellbesatzmassen so groß belassen werden können, das
eine Zellspezifizierung der Auflagezellen beibehalten oder erzeugt
werden kann.
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Der
Inselbesatz ermöglicht
eine Besonders Vorteilhafte Ausführung
der Gefäßmatrix
bei der die Matrix bei den die Kleinsten Gefäße der Matrix nur einen Gefäßdurchmesser
bis etwa 100 μm
aufweist und so eine höhere
Besatz Qualität
mit Endothel und Epithelzellen (und Glatter Muskeln Zellen) und
so auch der Zellauflage erreicht wird wobei in dieser Ausführung ein
Zusatz von Sprossungsfaktor nötig ist
um ein vollständigen
Gefäßverband
in Kultur zu erzeugen.
-
Der
Impfbesatz erfolgt im Regelfall über
die in die Matrix eingebrachten Besatzkanülen in mehrstufigen Inselbesatz.
-
Die
für die
Kultur verwendeten Medien können
sein :DMEM für
Epithelzellen, Leberzellen Ham's F12
Kaighn's Mod. oder
BME mit Earle's
salts, oder zu Aufbau verschiedener Organe L-15 Medium oder McCoy's5A Modified Medium
oder eine Mischung dieser verwendet werden, wobei auch eine Verwendung
andere auf die Zellen und Gewebe abgestimmten Kulturmedien möglich ist
z. B. Medien der MCDB-Serie, Dulbcces MEM und eine Versorgung mit
Blut oder Blutmedium Mischungen oder andrer Medium Varianten. Bei
der Kultur ist es möglich
das zu erzeugende Gewebe einerseits über die Gefäße als auch über die
Kulturformen mit Medium zu Versorgungen mit einen oder mehren Kultur
Medien.
-
Ab
einer bestimmten Zellauflagemasse ist es vorteilhaft, ein Zugriff
von Fresszellen-Weißen Blutkörperchen
(vorn Zellspender) über
das Versorgungs-Medium zu ermöglichen,
dieses sollte bevorzugt über
das Gefäßmedium
erfolgen.
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Es
wird die Versorgung mit Medium allmählich auf eine Reine Gefäßmedium
Versorgung umgestellt, dieses sollte durch eine langsame Ausdünnung des
Formmediums erfolgen.
-
- 1.0
- Gefäßbaumkernmatrix
- 1.1
- Pulverkorn
- 1.2
- Gefäßbaummontageansatz
- 2.0
- Hohlorgankernmatrix
- 2.1
- Pulverkorn
- 2.2
- Hohlkörper
- 2.3
- Hohlorganmontageansatz
- 3.0
- Trägermembranmatrix
- 3.1
- Trägerfasermatrix
- 3.2
- Fasern
(Kurzfasern)
- 3.3
- Klebstoff
- 3.4
- Platzhalter
- 3.5
- Faserplatzhalter
- 3.6
- Pulverkornplatzhalter
- 4.0
- Zellträgerflocken-Matrix
- 4.1
- Faserflocken-Matrix
- 4.2
- Schaumflocken-Matrix
- 4.3
- Klebstoff
- 4.4
- Platzhalterfocken
- 4.5
- Platzhaltergranulat
- 5.0
- Gefäßzugangsnadeln
(rot)
- 5.1
- Versorgungsanschluss
- 5.2
- Nadel
Schafft
- 5.3
- Schafft
Nut
- 5.4
- Kegel
Schafft
- 5.5
- Bindekäfig-Anschlag
- 5.6
- Bindekäfig-Aufschub
- 5.7
- Halte-
und Ankerwarzen
- 6.0
- Gefäßabgangsnadeln
(blau)
- 6.1
- Versorgungsanschluss
- 6.2
- Nadel-Schafft
- 6.3
- Schafft-Nut
- 6.4
- Kegel-Schafft
- 6.5
- Bindekäfig-Anschlag
- 6.6
- Bindekäfig-Aufschub
- 6.7
- Halte-
und Ankerwarzen
- 7.0
- Hohlorganzugangsnadeln
- 7.01
- Hohlorganabgangsnadeln
- 7.1
- Versorgungsanschluss
- 7.2
- Nadel-Schafft
- 7.3
- Schafft-Nut
- 7.4
- Kegel-Schafft
- 7.5
- Bindeschlauch-Anschlag
- 7.6
- Bindeschlauch-Aufschub
- 7.7
- Halte-
und Ankerwarzen
- 7.8
- Federring-Anschlag
- 8.0
- Besatznadel
- 8.1
- Besatzanschluss
- 8.2
- Nadel-Schafft
- 8.3
- Schafft-Nut
- 8.4
- Kegel-Schafft
- 8.5
- Besatzkanülen-Aufschub
- 8.6
- Besatzkanülen
- 8.7
- Verschlussstopfen
(Platzhalterstopfen)
- 9.0
- Verbundnadel
- 9.1
- Versorgungsanschluss
- 9.2
- Nadel-Schafft
- 9.3
- Schafft-Nut
- 9.4
- Kegel-Schafft
- 9.5
- Bindekäfig-Bindeschlauch
Anschläge
- 9.6
- Bindekäfig-Bindeschlauch
Aufschübe
- 9.7
- Halte-
und Ankerwarzen
- 9.8
- Federring-Anschläge
- 9.9
- Besatzkanülen-Aufschübe
- 10
- Formversorgungsnadeln
- 10.1
- Versorgungsanschluss
- 10.2
- Nadel-Schafft
- 10.3
- Schafft-Nut
- 10.4
- Kegel-Schafft
- 11.0
- Bindekäfig
- 12.0
- Bindeschlauch
- 13.0
- Koordinatenplatte
oder Koordinatenplatten
- 13.01
- Koordinatenplatte
(Zweitplatte)
- 13.1
- Nadelaufnahmebohrungen-Kegel
oder Teilkegelbohrung
- 13.2
- Plattenhalter
mit Fixierungsbohrung
- 13.3
- Montageansatz
- 13.4
- Kulturformmontage-Nut
- 13.5
- Dichtring
- 13.6
- Bohrung
für Formfixierer
- 14.0
- Federfächermontage
- 14.1
- Federring-Haltering
- 14.2
- Bohrungen
- 14.3
- Einzelfeder
- 14.4
- Federkörperaufbau
- 15.0
- Grenzmantelschale
A
- 15.1
- Grenzmantelschale
B
- 15.2
- Zugangsöffnungen
- 16.0
- Kulturformhalbschale
A
- 16.1
- Kulturformhalbschale
B
- 16.2
- Koordinatenplattenaufnahme
- 16.3
- Ringdichtungs-Nut
- 16.4
- Dichtring-Nut
- 16.5
- Kahmbahnen
- 16.51
- Stollenbahnen
- 16.6
- Abstandsstifte
- 16.7
- Matrixträger
- 16.8
- Stützscheiben-Stützplatten
- 16.9
- Schrauben
- 16.91
- Formfixierer-Schraube
- 16.10
- Mutter
- 17.0
- Ringdichtung