DE102009039868B4

DE102009039868B4 - Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens zur Untersuchung der Wirkung eines gasförmigen Mediums auf ein biologisches Prüfsystem unter Verwendung eines extrazellulären Metabolisierungssystems

Info

Publication number: DE102009039868B4
Application number: DE102009039868.6A
Authority: DE
Inventors: Dr. Knebel Jan; Detlef Ritter
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2020-12-31
Anticipated expiration: 2029-09-04
Also published as: DE102009039868A1

Abstract

Anordnung (8) aus mehreren Expositionsvorrichtungen (10) zur Durchführung eines Verfahrens zur Untersuchung der Wirkung eines gasförmigen Mediums auf ein biologisches Prüfsystem unter Verwendung eines extrazellulären Metabolisierungssystems, wobei jede Expositionsvorrichtung (10) mindestens einen permeablen Träger (30), auf dem ein biologisches Prüfsystem (28) angezüchtet ist, mindestens ein Zuleitungssystem (52), über das ein gasförmiges Medium über die Oberfläche des biologischen Prüfsystems (28) zur Bildung einer Expositionsatmosphäre oberhalb des biologischen Prüfsystems (28) leitbar ist, und ein Zuführsystem (24, 40) umfasst, das ein Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem enthält und derart ausgebildet ist, dass das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem in direktem Kontakt mit der Unterseite des permeablen Trägers (30) steht, wobei der permeable Träger (30) derart ausgebildet und innerhalb der Expositionsvorrichtung (10) angeordnet ist, dass dieser (30) das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem physikalisch von der Expositionsatmosphäre trennt, wobei das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem mittels eines vorgegebenen Drucks definiert nur durch den permeablen Träger (30) drückbar ist, nämlich derart, dass das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem durch den permeablen Träger (30) durchtritt, das biologische Prüfsystem (28) jedoch nicht vom Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem überschwemmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens zur Untersuchung der Wirkung eines gasförmigen Mediums auf ein biologisches Prüfsystem unter Verwendung eines extrazellulären Metabolisierungssystems.
Es ist bekannt, zelluläre Prüfsysteme in Form von Eukaryonten-Kulturen, insbesondere Zelllinien, Primärzellen, Biopsien, Lavagen, Isolate, PCLS und dergleichen, ex-vivo Luft getragenen Substanzen nativer oder künstlicher Art auszusetzen, um die biologische Wirkung dieser Substanzen zu untersuchen. Die Eukaryonten-Kulturen werden hierbei einer künstlichen oder natürlichen Prüfatmosphäre, auch Expositionsatmosphäre genannt, ausgesetzt.
Da häufig erst die Stoffwechselzwischenprodukte der genannten Luft getragenen Substanzen biologisch aktiv sind, wird eine biologische Wirkung der Prüftmosphäre im zellulären Prüfsystem erst nachweisbar, wenn die genannten Stoffwechselzwischenprodukte im Zuge einer Metabolisierung der genannten Luft getragenen Substanzen gebildet werden konnten.
Ein Verfahren mit hoher Sensitivität und Selektivität zur Untersuchung der Wirkung eines gasförmigen Mediums auf ein biologisches Prüfsystem unter Verwendung eines extrazellulären Metabolisierungssystems sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind aus der DE 10 2007 030 413 A1 bekannt, welche ebenfalls auf die Erfinder der vorliegenden Anmeldung zurückgeht. Sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung erfüllen hierbei insbesondere die Anforderungen, die durch diverse internationale Prüfvorschriften, beispielsweise der „OECD Guideline for the Testing of Chemicals“ Nr. 473, gestellt werden, welche insbesondere die Gegenwart eines ausreichend effizienten Metabolisierungssystems fordern.
Die Offenbarung der DE 10 2007 030 413 A1 wird hiermit, insbesondere im Hinblick auf die Ausbildung der Expositionsvorrichtung sowie ihrer diversen Ausführungsformen, durch ausdrückliche Bezugnahme vollinhaltlich in die vorliegende Patentanmeldung mit aufgenommen.
Die in der DE 10 2007 030 413 A1 offenbarte Expositionsvorrichtung zeichnet sich insbesondere durch eine geeignete Aufnahme des in-vitro biologischen Prüfsystems aus und stellt vorteilhaft die Versorgung des biologischen Prüfsystems mit einem Erhaltungsmedium, das mit einem extrazellulären Metabolisierungssystem versehen ist, sicher.
Die Ausbildung der genannten Expositionsvorrichtung gewährleistet, dass die bei der Durchführung des in der DE 10 2007 030 413 A1 offenbarten Verfahrens für die hohe Sensitivität und Selektivität des Verfahrens verantwortlichen und während der Exposition des biologischen Prüfsystems in der Expositionsatmosphäre gleichzeitig einzuhaltenden Bedingungen, nämlich

a) die Herstellung eines direkten und ungehinderten Kontaktes zwischen Expositionsatmosphäre und biologischem Prüfsystem,
b) die Herstellung eines Kontaktes zwischen der Expositionsatmosphäre und dem extrazellulären Metabolisierungssystem,
c) das Zugänglichmachen der Reaktionsprodukte der Metabolisierungsreaktionen der Expositionsatmosphäre mit dem extrazellulären Metabolisierungssystem für das biologische Prüfsystem,
d) das Zugänglichmachen des Erhaltungsmediums für das biologische Prüfsystem und
e) der Erhalt der Vitalität des biologischen Prüfsystems

Zudem ist die in der DE 10 2007 030 413 A1 offenbarte Expositionsvorrichtung vorteilhaft so ausgebildet, dass die ex-vivo Luft getragenen Substanzen nativer oder künstlicher Art zielgerichtet an das in-vitro biologische Prüfsystem herangeführt werden.
Ausgehend von der DE 10 2007 030 413 A1 als nächstliegendem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die genannten Expositionsvorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zur Untersuchung der Wirkung eines gasförmigen Mediums auf ein biologisches Prüfsystem unter Verwendung eines extrazellulären Metabolisierungssystems weiterzuentwickeln, insbesondere dahingehend zu verbessern, dass ein so genanntes Hochdurchsatz-Verfahren, insbesondere mit einer Automatisierungsmöglichkeit im Roboter-gestützten Analysebetrieb, realisiert werden kann. Eine weitere Aufgabe besteht darin, das biologische Prüfsystem möglichst an jedem beliebigen Ort, sei es in der freien Natur, am Arbeitsplatz, an einer Stelle in einem industriellen Produktionsprozess oder dergleichen, ohne viel Aufwand, kostengünstig und reproduzierbar einer künstlichen und/oder natürlichen Expositionsatmosphäre auszusetzen. Eine weitere Aufgabe ist darin zu sehen, die genannten Expositionsvorrichtungen im Hinblick auf eine verbesserte Reproduzierbarkeit und Wiederholbarkeit des damit durchzuführenden Verfahrens weiterzuentwickeln.
Diese Aufgabe wird auf erstaunlich einfache Weise durch eine Anordnung aus mehreren nebeneinander angeordneten Expositionsvorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zur Untersuchung der Wirkung eines gasförmigen Mediums auf ein biologisches Prüfsystem unter Verwendung eines extrazellulären Metabolisierungssystems erreicht.
Jede Expositionsvorrichtung umfasst hierbei mindestens einen permeablen Träger, auf dem ein biologisches Prüfsystem angezüchtet ist, mindestens eine Zuleitung, über das ein gasförmiges Medium über die Oberfläche des biologischen Prüfsystems zur Bildung einer Expositionsatmosphäre oberhalb des biologischen Prüfsystems leitbar ist, und eine Zufuhr, die ein Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem enthält und derart ausgebildet ist, dass das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem in direktem Kontakt mit der Unterseite des permeablen Trägers steht.
Der permeable Träger ist hierbei derart ausgebildet und innerhalb der Expositionsvorrichtung angeordnet, dass dieser das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem physikalisch von der Expositionsatmosphäre trennt, wobei das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem mittels eines vorgegebenen Drucks definiert nur durch den permeablen Träger drückbar ist, nämlich derart, dass das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem durch den permeablen Träger durchtritt, das biologische Prüfsystem jedoch nicht vom Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem überschwemmt wird.
Wichtig ist, dass quasi durch die Grenzschicht aus permeablem Träger mit darauf exponiertem biologischen Prüfsystem die Kompartimente „Expositionsatmosphäre“ und „Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem“ physikalisch voreinander getrennt sind, so dass das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem in erfindungsgemäß vorgegebener Weise nur durch den permeablen Träger durchtreten kann.
Unter einem Erhaltungsmedium im Sinne der Erfindung wird hier und im Folgenden ein Kulturmedium, auch als Nährmedium bezeichnet, mit oder ohne Zusätzen, oder eine Salzlösung verstanden.
Das gasförmige Medium kann im Sinne der Erfindung als reines Gas oder Gasgemisch vorliegen, d. h. alle darin enthaltenen Stoffe (Atome, Moleküle, etc.) befinden sich in der Gasphase, und/oder es kann auch als Träger für Fest- und/oder Flüssigstoffe dienen. Insbesondere können so Aerosole, zerstäubte Flüssigkeiten, kleine Flüssigkeitströpfchen (z. B. Pflanzenschutzmittel als Sprühnebel, etc.), Schwebeteilchen, Feststoffpartikel (z. B. Holzstaub, etc.), gasförmige Suspensionen, zerstäubte Suspensionen oder Emulsionen als zu tragende Substanzen in dem Trägergas enthalten sein.
Individuell hergestellte Zusammensetzungen diverser externer bzw. extrazellulärer, dem Fachmann geläufiger Metabolisierungssysteme, beispielsweise mit Cytochromen von Labornagern oder vom Menschen, die auf die verschiedenen spezifischen Stoffwechseleigenheiten eines biologischen Prüfsystems gezielt abgestimmt sein können, sind bekannt. Ein extrazelluläres Metabolisierungssystem kann ein dem Fachmann bekannter S9-Mix sein, der beispielhaft bei „D. M. Maron und B. N. Ames, Revised Methods for the Salmonella mutagenicity test, Mutation Research, 113 (1983) 173 - 215“ beschrieben ist.
Es wird im Sinne der Erfindung vorzugsweise ein permeabler Träger verwendet, der derart ausgebildet ist, dass er einerseits zur Aufnahme des biologischen Prüfsystems geeignet ist und andererseits eine Trennung der gasförmigen Phase, also der Expositionsatmosphäre, von der flüssigen Phase, also des Erhaltungsmediums mit extrazellulärem Metabolisierungssystem, ermöglicht. Mithin kann die Porengröße und Porendichte des permeablen Trägers in Abhängigkeit von der Art des biologischen Prüfsystems und der Art sowie Viskosität des Erhaltungsmediums variieren.
Es kann vorteilhaft sein, wenn als permeabler Träger eine mikroporöse Membran verwendet wird. Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn als permeabler Träger ein Gel verwendet wird. Zur Aufnahme des biologischen Prüfsystems kann auch besonders vorteilhaft ein Kulturgefäß, beispielsweise ein kommerziell erhältliches so genanntes Cell Culture Insert, vorgesehen sein, wobei der permeable Träger die Bodenmembran des Kulturgefäßes bildet.
Vorzugsweise ist das verwendete biologische Prüfsystem entweder eine Eukaryonten-Kultur, besonders bevorzugt Zelllinien, Primärzellisolate, Gewebeschnitte, rekonstruierte Gewebe wie Kokulturen, oder genetisch veränderte Zellen, oder eine Prokaryonten-Kultur. Vorzugsweise wird ein solches biologisches Prüfsystems bei dem zuvor genannten erfindungsgemäßen Verfahren verwendet.
Vorzugsweise liegen die angeordneten Expositionsvorrichtungen in einem genormten Plattenformat, insbesondere im Format einer Mikrotiter- bzw. Multiwellplatte, vor.
Eine solche Anordnung gewährleistet insbesondere die Kompatibilität mit aus anderen Analysebetrieben bekannten Vorrichtungen zur wenigstens teilweisen bis vorzugsweise voll automatisierten Analyse im Hochdurchsatz-Verfahren.
Es hat sich hierbei als besonders zweckmäßig herausgestellt, wenn die Expositionsvorrichtungen derart nebeneinander angeordnet sind, dass diese zusammen solche Abmessungen, insbesondere Außenabmessungen, aufweisen, die einer standardisierten, handelsüblichen Mikrotiter- bzw. Multiwellplatte entsprechen, vorzugsweise einer Mikrotiter- bzw. Multiwellplatte gemäß ANSI/SBS 3-2004.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die einzelnen Expositionsvorrichtungen derart dimensioniert sind, dass auf der gleichen Grundfläche, insbesondere der Grundfläche einer standardisierten, handelsüblichen Mikrotiter- bzw. Multiwellplatte, 6, 12, 24, 48 oder 96 Expositionsvorrichtungen angeordnet sind.
Eine solche Anordnung lässt vorteilhaft insbesondere eine händische und gleichzeitig auch eine automatisierte Bearbeitung mit aus anderen Analysebetrieben bekannten Vorrichtungen zu.
Die Expositionsvorrichtungen sind entsprechend vorzugsweise derart angeordnet, dass ein Verfahren zur Untersuchung der Wirkung eines gasförmigen Mediums auf ein biologisches Prüfsystem unter Verwendung eines extrazellulären Metabolisierungssystems wenigstens in einigen Verfahrensschritten, vorzugsweise mittels eines Pipettierroboters, automatisiert durchführbar ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Expositionsvorrichtungen derart angeordnet sind, dass diesen zuführbar ist und/oder von diesen ein Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem abführbar ist. Die Zu- und/oder Abfuhr kann dabei bei allen Expositionsvorrichtungen gleichzeitig, bei vorgegebenen zu Gruppen zusammengefasst Expositionsvorrichtungen oder bei einzelne Expositionsvorrichtungen erfolgen.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die in der Anordnung vorgesehenen Expositionsvorrichtungen hierzu eine gemeinsame Trägerplatte aufweisen, in der ein Kanalsystem zur Zu- und Abfuhr des Erhaltungsmediums mit extrazellulärem Metabolisierungssystem eingebracht ist.
Der Verlauf und die Anzahl der Kanäle sind abhängig von der Anordnung und der Anzahl der Expositionsvorrichtungen, sowie der Vorgabe, ob die Expositionsvorrichtungen alle gleichzeitig, in Gruppen oder jede für sich mit dem Erhaltungsmedium versorgt oder vom Erhaltungsmedium befreit werden sollen. Vorteilhaft ist auch ein stark verzweigtes Kanalsystem denkbar, dessen einzelne Kanäle oder Kanalabschnitte separat geöffnet oder geschlossen werden können, so dass der Verlauf der Kanäle und damit der Strom bzw. die Fließrichtung des Erhaltungsmediums den individuellen Erfordernissen angepasst werden kann.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn das Kanalsystem, also die Zu- und Abfuhr des Erhaltungsmediums, gegenüber der Expositionsatmosphäre abgedichtet ist und das Erhaltungsmedium samt extrazellulärem Metabolisierungssystem lediglich durch den permeablen Träger hindurch mit der Expositionsatmosphäre in Kontakt treten kann.
Es kann vorteilhaft sein, wenn diejenigen Expositionsvorrichtungen, die über das Kanalsystem zur Zu- und Abfuhr des Erhaltungsmediums samt extrazellulärem Metabolisierungssystem miteinander verbundenen sind, also die in Gruppen zusammengefassten bzw. alle Expositionsvorrichtungen insgesamt, über das Kanalsystem mit einem definierten bzw. vorgegebenen Druck gleichmäßig belastbar bzw. beaufschlagbar sind.
Dadurch können mehrere biologische Prüfsysteme der über das Kanalsystem miteinander verbundenen Expositionsvorrichtungen synchron unter gleichen Bedingungen untersucht werden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kanalsystem derart ausgebildet ist, dass es unabhängig von seinem Verlauf in der Trägerplatte der Anordnung bzw. unabhängig von einer Kippbewegung der Anordnung, insbesondere einer horizontalen oder vertikalen Bewegung, stets das Erhaltungsmedium samt extrazellulärem Metabolisierungssystem von basal bzw. von unten an die Grenzfläche des permeablen Trägers luftblasenfrei heranführt, wobei das Erhaltungsmedium quasi fest bzw. fixiert an der Grenzfläche anliegt.
Dadurch lässt sich die Anordnung vorteilhaft in situ, also vor Ort, anwenden. Das kann an einem Ort sein, wo zufällig bzw. unfreiwillig Expositionsatmosphären freigesetzt werden. Die Anordnung kann insofern bei der Untersuchung von Umweltatmosphären, beim Prozessmonitoring oder beim Arbeitsplatzmonitoring eingesetzt werden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Anordnung bzw. das Kanalsystem derart ausgebildet sind, dass das Erhaltungsmedium samt Metabolisierungssystem mit einem konstanten Druck am jeweiligen permeablen Träger der über das Kanalsystem miteinander verbundenen Expositionsvorrichtung von basal bzw. von unten anliegt, wobei der konstante Druck vorzugsweise nicht über etwaige Pumpen aufgebaut wird.
Derartige Pumpen sind nämlich während des Transports, der Lagerung oder der vorzugsweise in einem Brutschrank erfolgenden Inkubation des biologischen Prüfsystems bzw. der Anordnung, insbesondere bei ihrer bevorzugten Anwendung, hinderlich. Die Anordnung lässt sich nämlich vorteilhaft in situ, also vor Ort, zur Untersuchung beispielsweise von Umweltatmosphären oder von Expositionsatmosphären im Zuge eines Prozessmonitorings oder Arbeitsplatzmonitorings anwenden.
Zudem gewährleistet der vorgegebene konstante Druck für jedes zu untersuchende Prüfsystem der über das Kanalsystem miteinander verbundenen Expositionsvorrichtungen eine Untersuchung unter gleichen Bedingungen. Dies hat vorteilhafte Auswirkung auf Güte bzw. Qualität des mittels der Anordnung durchzuführenden Verfahrens.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kanalsystem bzw. Zu- und Abfuhr derart regelbar ist, dass das darin enthaltene Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem für eine vorgegebene Verweilzeit, vorzugsweise für die Dauer der Untersuchung, im Kanalsystem und damit an der Grenzfläche des permeablen Trägers verbleibt.
Die Anordnung lässt sich so vorteilhaft in situ, also vor Ort, zur Untersuchung beispielsweise von Umweltatmosphären oder von Expositionsatmosphären im Zuge eines Prozessmonitorings oder Arbeitsplatzmonitorings anwenden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn jede Expositionsvorrichtung der Anordnung derart ausgebildet ist, dass eine mikroskopische Betrachtung jedes einzelnen permeablen Trägers mindestens durch die Unterseite der Expositionsvorrichtung bzw. Anordnung durchführbar ist.
Eine solche Anordnung lässt vorteilhaft insbesondere eine händische und gleichzeitig auch eine automatisierte Bearbeitung mit aus anderen Analysebetrieben bekannten Vorrichtungen zu.
Es kann vorteilhaft sein, wenn jede Expositionsvorrichtung bzw. die Anordnung derart auf der Unterseite ausgebildet bzw. mit Komponenten versehen ist, dass eine optische Online-Beobachtung, wie eine Fluoreszenz, auch ohne Nutzung eines Mikroskops, vorzugsweise unter Verwendung von Laser- und Lichtleitertechnik und eines mobilen Spektrometers, durchführbar ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Anordnung einen Aufsatz aufweist, der die Expositionsvorrichtungen abdeckt.
Dieser Aufsatz ist vorzugsweise mit der Trägerplatte der Anordnung verbunden, vorzugsweise dicht verschraubt.
Der Aufsatz ist vorzugsweise einteilig ausgebildet und bildet quasi einen Verbund der Oberkonstruktionen aller in der Anordnung enthaltenen Expositionsvorrichtungen.
Vorzugsweise ist der Aufsatz hierbei so ausgebildet, dass die auf das biologische Prüfsystem geleitete bzw. sich oberhalb des biologischen Prüfsystems vorgelegte Expositionsatmosphäre vom Aufsatz gegen die Trägerplatte bzw. die permeablen Träger dicht einschließbar ist, wobei der Einschluss jede einzelne Expositionsvorrichtung für sich, Gruppen oder alle Expositionsvorrichtungen betrifft.
Es kann vorteilhaft sein, wenn ein Aufsatz vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen der Anordnung derart abdeckt bzw. der derart ausgebildet ist, dass ein gasförmiges Medium mit oder ohne Feststoff und/oder mit oder ohne Flüssigkeitsanteil, beispielsweise ein Feststoff-Aerosol oder ein Tröpfchen-Aerosol, und/oder ein weiteres gasförmiges Medium an den in jeder Expositionsvorrichtung angeordneten permeablen Träger bzw. an das darauf angeordnete biologische Prüfsystem von apikal bzw. von oben zuleitbar ist. Vorzugsweise ist der Aufsatz zudem derart ausgebildet ist, dass wenigstens ein gasförmiges Medium der genannten Art von dem in jeder Expositionsvorrichtung angeordneten permeablen Träger bzw. von dem darauf angeordneten biologischen Prüfsystem von apikal bzw. von oben ableitbar ist.
Dabei kann das Zu- und Ableiten des gasförmigen Mediums einzelne Expositionsvorrichtungen für sich, Gruppen von Expositionsvorrichtungen oder alle Expositionsvorrichtungen zusammen betreffen.
Das gasförmige Medium ist somit über die Oberfläche des biologischen Prüfsystems zur Bildung einer Expositionsatmosphäre oberhalb des biologischen Prüfsystems leitbar.
Es kann vorteilhaft sein, wenn ein Aufsatz vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen derart abdeckt bzw. der derart ausgebildet ist, dass die Expositions- bzw. Prüfatmosphäre auf einzelne, auf Gruppen oder auf alle in den Expositionsvorrichtungen enthaltenen biologischen Prüfsysteme zusammen verteilbar ist.
Je nach Verteilung können dadurch vorteilhaft gleich mehrere biologische Prüfsysteme unter Wirkung eines oder mehrerer, gleicher oder verschiedener vorgegebener gasförmiger Medien im so genannten Hochdurchsatz untersucht werden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn ein Aufsatz vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen derart abdeckt bzw. der derart ausgebildet ist, dass die Expositions- bzw. Prüfatmosphäre während des Transports, der Lagerung oder der vorzugsweise in einem Brutschrank erfolgenden Inkubation der Anordnung mit einem konstanten Druck an den permeablen Trägern anliegt, wobei hierfür vorzugsweise keine Pumpen vorgesehen sind.
Dadurch kann sich das gasförmige Medium bzw. die Luft getragene Prüfsubstanz unter vorgegebenen konstanten Umgebungsvariablen bzw. -parametern, insbesondere in diesem Fall einem vorgegebenen konstanten Druck, oberhalb des biologischen Prüfsystems verweilen.
Dadurch wird erreicht, dass synchron mehrere gleiche und/oder unterschiedliche biologische Prüfsysteme denselben reproduzierbaren und wiederholbaren Bedingungen einer Expositionsatmosphäre ausgesetzt werden können.
Zudem lässt sich die Anordnung vorteilhaft in situ, also vor Ort, anwenden. Das kann an Orten sein, wo zufällig bzw. unfreiwillig Expositionsatmosphären freigesetzt werden. Die Anordnung kann insofern von Vorteil bei der Untersuchung von Umweltatmosphären, beim Prozessmonitoring oder beim Arbeitsplatzmonitoring sein.
Es kann vorteilhaft sein, wenn ein Aufsatz vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen der Anordnung derart abdeckt bzw. der derart ausgebildet ist, dass das gasförmige Medium kontrolliert mittels eines Unterdruck-Systems oder eines Überdruck-Systems über einzelne, auf Gruppen oder auf alle in den Expositionsvorrichtungen enthaltenen biologischen Prüfsysteme leitbar ist.
Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn ein Unterdrucksystem zentral an der Anordnung, vorzugsweise am Aufsatz, anschließbar ist, wodurch der negative Druck auf die Expositionsvorrichtungen verteilbar ist, wobei dies gleichzeitig, in Gruppen oder bei jeder einzelnen Expositionsvorrichtung für sich durchführbar ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Anordnung, vorzugsweise der Aufsatz, eine physikalische Einrichtung aufweist, bei der der Druckabfall über eine Strömungsbegrenzung, vorzugsweise physikalisch in Form einer Kapillare oder kritischer Düse, den Expositionsfluss über die in den Expositionsvorrichtungen enthaltenen biologischen Prüfsysteme auf einen definierten bzw. vorgegebenen Wert einstellt.
Es kann vorteilhaft sein, wenn ein Aufsatz vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen derart abdeckt bzw. der derart ausgebildet ist, dass die Zuleitung und/oder Ableitung der Expositions- bzw. der Prüfatmosphäre im Aufsatz integriert ist oder extern erfolgt.
Die Zu- und die Ableitung sind vorzugsweise Teile des Aufsatzes, der alle Einrichtungen, Kanäle und/oder Freimachungen bzw. Bohrungen umfasst, die geeignet sind, das gasförmige Medium über die Oberfläche des biologischen Prüfsystems zur Bildung einer Expositionsatmosphäre oberhalb des biologischen Prüfsystems zu leiten und an anderer Stelle abzuleiten.
Es kann vorteilhaft sein, wenn ein Aufsatz vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen derart abdeckt bzw. der derart ausgebildet ist, dass Sensoren im Aufsatz an- bzw. einbringbar sind, die vorzugsweise eine Online-Messung der Temperatur, des Druckes, der Feuchte oder dergleichen der zugeführten Expositions- bzw. Prüfatmosphäre ermöglichen.
Es kann vorteilhaft sein, wenn ein Aufsatz vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen derart abdeckt bzw. der derart ausgebildet ist, dass dieser Abmessungen, insbesondere Außenabmessungen, aufweist, die einer standardisierten, handelsüblichen Mikrotiter- bzw. Multiwellplatte entsprechen, vorzugsweise einer Mikrotiter- bzw. Multiwellplatte gemäß ANSI/SBS 3-2004.
Eine solche Anordnung gewährleistet insbesondere die Kompatibilität mit aus anderen Analysebetrieben bekannten Vorrichtungen zur wenigstens teilweisen bis vorzugsweise voll automatisierten Analyse im Hochdurchsatz-Verfahren.
Es kann vorteilhaft sein, wenn wenigstens einzelne Expositionsvorrichtungen der Anordnung eine Sensorik aufweisen, über die insbesondere mittels physikalischer, chemischer oder biochemischer Messmethoden vorzugsweise der O₂-, Glucose- und/oder pCO₂-Gehalt, vorzugsweise in Form einer Online-Messung, bestimmbar ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn wenigstens einzelne Expositionsvorrichtungen der Anordnung mit einer zellbasierten Sensorik kombiniert sind.
Unter dem Begriff „zellbasierter Sensorik“ werden alle Vorrichtungen verstanden, die geeignet sind, den biologischen Status der eingesetzten biologischen Prüfsysteme während ihrer Positionierung auf dem permeablen Träger in der Expositionsvorrichtung zu untersuchen.
Insbesondere kann dies in Form einer Online-Messung realisiert sein oder einer Analytik, die geeignet ist, innerhalb von Intervallen kürzeren oder längeren zeitlichen Abstandes einen Messwert auszulesen.
Zellbasierte Sensorik kann z.B. für Endpunkte realisiert werden, die auf dem Einsatz einer Fluoreszenz- oder Lumineszenzmessung basieren. Dazu wird das biologische Prüfsystem z.B. mit einem Fluorophor ausgestattet, dessen Eigenschaften in Abhängigkeit vom zellulären Zustand stehen und diesen daher über die Fluoreszenzanalytik unter bestimmten Aspekten abbilden können, beispielsweise durch Anfärbung der Zellen mit H₂DCFDA zum Nachweis intrazellulärer Radikalbildung. Mittels einer geeigneten Optik, beispielsweise einer Lichtleitertechnik, und externer Lichtquelle und Detektor sowie Steuereinrichtung und Messwertaufnahme kann dann direkt am biologischen Prüfsystem auf der Membran die Lichtanregung, also Excitation, und Emissionsmessung, also Emission, stattfinden. Eine entsprechende Einrichtung kann z.B. auch für die Analyse von Lumineszenzerscheinungen z.B. im Zusammenhang mit Expressionsanalysen, beispielsweise Reportergen-Assays, vorgesehen sein.
Zellbasierte Sensorik kann beispielsweise auch durch elektrische oder elektrochemische Messungen realisiert werden, insbesondere in Form einer elektrischen Widerstandmessung, also TEER, trans epithelial electrical resistance, oder in Form einer Impedanz-Messung.
Eine weitere Ausführung zellbasierter Sensorik kann auch eine Einrichtung sein, die geeignet ist, von der Zelle abgegebene Substanzen, beispielsweise Enzyme wie Lactat-Dehydrogenase oder Zytokine, im Erhaltungsmedium quantitativ oder qualitativ zu analysieren.
Insbesondere sind diese Einrichtungen geeignet, eine Analytik während eines Expositionsvorganges zuzulassen.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Anordnung aus einem Werkstoff besteht, der autoklavierbar ist.
Eine Anordnung aus Trägerplatte mit Kanalsystem, Expositionsvorrichtungen sowie Aufsatz, lässt sich vorteilhaft in ihre Einzelteile zerlegen, reinigen bzw. autoklavieren und für weitere Untersuchungen wieder verwenden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn wenigstens eine Heizvorrichtung vorgesehen ist, durch die die Anordnung ganz oder teilweise, insbesondere von oben und/oder unten, vorzugsweise elektrisch beheizbar, ist.
Dadurch kann das gasförmige Medium bzw. die Luft getragene Prüfsubstanz unter vorgegebenen konstanten Umgebungsvariablen bzw. -parametern, insbesondere in diesem Fall unter einer vorgegebenen konstanten Temperatur, über die Oberfläche des biologischen Prüfsystems zur Bildung einer Expositionsatmosphäre oberhalb des biologischen Prüfsystems geleitet werden. Außerdem kann das flüssige Medium unter vorgegebenen konstanten Umgebungsvariablen bzw. - parametern, insbesondere in diesem Fall unter einer vorgegebenen konstanten Temperatur, an den permeablen Träger herangeführt werden.
Dadurch wird erreicht, dass synchron mehrere gleiche und/oder unterschiedliche biologische Prüfsysteme denselben reproduzierbaren Bedingungen ausgesetzt werden können.
Durch eine Beheizung bzw. Temperierung, vorzugsweise im unmittelbaren Umgebungsbereich des biologischen Prüfsystems, lässt sich auch die Verdunstungsrate des durch die permeable Membran durchtretenden Erhaltungsmediums mit extrazellulärem Metabolisierungssystem regulieren, um so ein Austrocknen und damit ein Absterben des biologischen Prüfsystems zu verhindern.
Die Verdunstungsrate ist auch abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt des gasförmigen Mediums. Eine entsprechende Regulierung oder Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums über dem biologischen Prüfsystem ist erforderlich.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die erfindungsgemäße Expositionsvorrichtung entsprechend auch eine Vorrichtung zur Regulierung und Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums über dem biologischen Prüfsystem umfasst.
Die Regulierung und Steuerung dieser beiden vorgenannten Parameter sowie des erforderlichen auf das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem einwirkenden Drucks schafft definierte Bedingungen zur Untersuchung der Wirkung eines gasförmigen Medium auf ein biologisches Prüfsystem unter Verwendung eines extrazellulärem Metabolisierungssystems.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Anordnung in multiwellplattenkompatiblen Systemen, vorzugsweise einem Multiwellplatten-Reader oder einem inversen oder Auflicht-Mikroskop nutzbar ist.
Zweckmäßigerweise sind diejenigen Komponenten der Anordnung, die in einem mittelbaren oder unmittelbaren Kontakt zum biologischen Prüfsystem stehen, derart ausgebildet, dass sie den Vorgaben des deutschen Gesetzes über Medizinprodukte in der zum Anmeldezeitpunkt geltenden Fassung entsprechen.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der Anordnung zur Exposition wenigstens eines biologischen Prüfsystems in Zigarettenrauch oder dergleichen oder in Abgasen, vorzugsweise in Automobilabgasen oder in Industrieabgasen.
Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung der Anordnung zur Untersuchung von Umweltatmosphären, Arbeitsplatzatmosphären oder Innenraumatmosphären.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der Anordnung zur Untersuchung der Wirkung eines gasförmigen Mediums auf ein biologisches Prüfsystem auf dem Gebiet Produktsicherheit, Verbraucherschutz, Pharmaentwicklung, Produktionsüberwachung oder Medizintechnik.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der Anordnung zur Untersuchung der Wirkung eines gasförmigen Mediums auf ein biologisches Prüfsystem unter Einhaltung regulatorischer Richtlinien, vorzugsweise von OECD-Richtlinien.
Eine bevorzugte Verwendung der Anordnung ist die zulassungsrelevante Prüfung von technisch hergestellten Atmosphären, also beispielsweise Gaszubereitungen oder -mischungen, die für ihre Herstellung und den Vertrieb nach Chemikalienrecht eine behördliche Zulassung erfordern und deren Unbedenklichkeitsnachweise nach EU-Recht, insbesondere der so genannten REACH-Verordnung, möglichst unter Verwendung von tierversuchsfreier Prüfungen durchzuführen sind.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Untersuchung der Wirkung eines gasförmigen Mediums auf ein biologisches Prüfsystem, nämlich zur Untersuchung toxikologischer Effekte, gentoxischer Effekte, immunmodulatorischer oder immuntoxischer Effekte oder anderer biologisch oder toxikologisch relevanter zellulärer Veränderungen, im Hochdurchsatz-Verfahren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, dass in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen

1 schematisch eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung.

Die in 1 schematisch in Teilansicht dargestellte Anordnung 8 umfasst sechs Expositionsvorrichtungen 10, wobei vorliegend nur zwei Expositionsvorrichtungen 10 im Querschnitt mit Blickrichtung auf die Stirnseite der Anordnung 8 dargestellt sind.
Eine solche Anordnung 8 ist für Feldversuche transportierbar und weist eine vorzugsweise einteilige Trägerplatte 12 aus einer Unterkonstruktion 18 und einer Mittelkonstruktion 14 auf. Die Trägerplatte 12 ist mit einem Aufsatz 16 verbunden, vorzugsweise wiederlösbar verschraubt. Die Verschraubung ist der Übersicht halber nicht dargestellt.
Unterhalb der Trägerplatte 12 ist eine elektrische Heizvorrichtung 20 angeordnet, die eine Temperierung der Expositionsvorrichtung 10 ermöglicht.
Die Trägerplatte 12 weist erfindungsgemäß ein Kanalsystem 24, dem das Erhaltungsmedium mit Metabolisierungssystem zuführbar ist und über das dieses an den von basal an den permeablen Träger 30 der Expositionsvorrichtung 10 heranführbar ist.
Die Trägerplatte 12 weist sechs Aufnahmemittel, vorliegend in Form eines Loches 26, für die Aufnahme eines mit einem biologischen Prüfsystem 28 versehenen, permeablen Trägers 30, vorliegend in Form eines Kulturgefäßes 32 auf.
Das in 1 dargestellte Kulturgefäß 32 hat eine becherartige Form mit kreisförmigem Querschnitt, wobei sich der Durchmesser von der Becheröffnung 34 bis zum Becherboden 36 konisch verjüngt. Der Becherboden 36 besteht aus einem porösen Kunststoffmaterial, zum Beispiel aus Polyethylenterephthalat. Das Kulturgefäß 32 stellt eine flüssigkeitsdurchlässige Tragstruktur für den permeablen Träger 30, insbesondere einer mikroporösen Membran 30 dar, die je nach Erfordernis der zu kultivierenden Zellen aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien hergestellt sein kann, z. B. ebenfalls Polyethylenterephthalat. Die mikroporöse Membran 30 trägt dabei das biologische Prüfsystem 28.
Jedes Kulturgefäß 32 ragt mit seinem Becherboden 36 in das vorgegebene Kanalsstem 24. Die Becheröffnung 34 befindet sich oberhalb der Trägerplatte 12.
Das in jedem Loch 26 der Trägerplatte 12 aufgenommene Kulturgefäß 32 ist an der äußeren Becherwand gegenüber der Trägerplatte 12 mittels einer Dichtung 38, vorzugsweise mittels einer Silikonwulst, abgedichtet. Nur so kann sichergestellt werden, dass das Erhaltungsmedium mit Metabolisierungssystem nur durch die mikroporöse Membran 30 durchtreten und mit der Expositionsatmosphäre, welche von dem Aufsatz 16 in Kontakt treten kann. Dadurch wird verhindert, dass das Erhaltungsmedium mit Metabolisierungssystem am Kulturgefäß 32 vorbei nach oben gedrückt wird und dann nachteilig von oben in die Becheröffnung 34 und mithin in das Kulturgefäß 32 gelangt oder die Trägerpatte 12 überschwemmt.
Vorzugsweise erfolgt die Zufuhr des Erhaltungsmediums mit Metabolisierungssystem über eine Einlassöffnung 40. Das Erhaltungsmedium mit Metabolisierungssystem füllt dann das Kanalsystem 24 kommt an der Unterseite der mikroporösen Membran 30 in Kontakt mit dieser. Um nun das Metabolisierungssystem im Erhaltungsmedium durch die mikroporöse Membran 30 zu dem auf der Membran 30 angezüchteten biologischen Prüfsystem 28 drücken zu können, muss Druck auf das Erhaltungsmedium mit Metabolisierungssystem ausgeübt werden. Dies geschieht im einfachsten Fall hydrostatisch. Hierzu wird das Erhaltungsmedium mit Metabolisierungssystem auf ein Niveau 42 innerhalb des Hohlraums 24 gedrückt, das oberhalb des Becherbodens 36, also oberhalb der mikroporösen Membran 30, liegt. Durch vorzugsweises Verschieben des Kulturgefäßes 32, d.h. durch Verändern des Niveaus des permeablen Trägers 30, kann der Druck ebenfalls verändert werden.
Das erforderliche Niveau bzw. der erforderliche Druck, der notwendig ist, um das Metabolisierungssystem mit Erhaltungsmedium erfindungsgemäß durch die mirkroporöse Membran 30 zu drücken, ist insbesondere abhängig von der Art der mikroporösen Membran 30, also von der Porengröße und Porendichte, und des verwendeten Erhaltungsmediums mit extrazellulärem Metabolisierungssystem. Der erforderliche Druck wird mithin empirisch ermittelt.
Das Kanalsystem 24 ist nach Einbringen des Erhaltungsmediums vorzugsweise verschließbar.
Vorzugsweise weist der Träger 12 auch eine Öffnung 44 auf, über die eine Abfuhr von verbrauchtem Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem aus der Anordnung 8 bzw. dem Kanalsystem 24 möglich ist.
Auf dem Aufsatz 16 kann ebenfalls eine Heizvorrichtung 48 für die Temperierung der Anordnung 8 vorgesehen sein.
Innerhalb des Aufsatzes 46 ist wenigstens ein Loch 50 vorgesehen, das über einem in der Trägerplatte 12 aufgenommenen Kulturgefäß 32 positioniert ist.
In diesem Loch 50 ist ein Strömungseinleitrohr 52 für das gasförmige Medium angeordnet, welches mit einem Ende 54 direkt in das Kulturgefäß 32 ragt, wobei das Ende 54 kurz oberhalb des biologischen Prüfsystems 28 positioniert ist. Das andere Ende 56 des Strömungseinleitrohrs 52 ist außerhalb des Aufsatzes 16 positioniert. Das Strömungseinleitrohr 52 ist außen gegenüber dem Aufsatz 16 abgedichtet.
Zwischen Trägerplatte 12 und Aufsatz 16 ist um jedes Kulturgefäß 32 eine weitere Dichtung, vorzugsweise in Form eines Dichtrings 58, angeordnet.
Innerhalb des Dichtrings 58 ist im Aufsatz 16 noch in unmittelbarer Nähe des vorgenannten Lochs 50 eine Austrittsöffnung 60 für das gasförmige Medium angeordnet.
Die Austrittsöffnung 60 ist vorzugsweise mit einem hier nicht dargestellten Unterdruck erzeugendem System verbunden, um das gasförmige Medium durch das Strömungseinleitrohr 52 auf die Oberfläche des biologischen Prüfsystems 28 und gegebenenfalls anschließend durch die Austrittsöffnung 60 zu saugen.
Zwischen Strömungseinleitrohr 52 und Austrittsöffnung 60 besteht vorteilhaft eine Druckdifferenz, so dass das gasförmige Medium kontinuierlich über die Oberfläche des biologischen Prüfsystems 28 und erfindungsgemäß über das Metabolisierungssystem strömen kann.
Das gasförmige Medium kann bei Anwendung der Expositionsvorrichtung 10 in einem Feldversuch aus der Außenatmosphäre kommen. Somit können beispielsweise die Wirkungen verschiedener natürlich vorkommender Atmosphären auf ein biologisches Prüfsystem 28 untersucht werden.
Bezugszeichenliste
(ist Teil der Beschreibung)

8: Anordnung
10: Expositionsvorrichtung
12: Trägerplatte
14: Mittelkonstruktion
16: Aufsatz
18: Unterkonstruktion
20: Heizvorrichtung
24: Kanalsystem
26: Loch
28: biologisches Prüfsystem
30: permeabler Träger
32: Kulturgefäß
34: Becheröffnung
36: Becherboden
38: Dichtung
40: Einlassöffnung
42: Niveau
44: Auslassöffnung
48: Heizvorrichtung
50: Loch
52: Strömungseinleitrohr
54: Ende
56: Ende
58: Dichtring
60: Austrittsöffnung

Claims

Anordnung (8) aus mehreren Expositionsvorrichtungen (10) zur Durchführung eines Verfahrens zur Untersuchung der Wirkung eines gasförmigen Mediums auf ein biologisches Prüfsystem unter Verwendung eines extrazellulären Metabolisierungssystems, wobei jede Expositionsvorrichtung (10) mindestens einen permeablen Träger (30), auf dem ein biologisches Prüfsystem (28) angezüchtet ist, mindestens ein Zuleitungssystem (52), über das ein gasförmiges Medium über die Oberfläche des biologischen Prüfsystems (28) zur Bildung einer Expositionsatmosphäre oberhalb des biologischen Prüfsystems (28) leitbar ist, und ein Zuführsystem (24, 40) umfasst, das ein Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem enthält und derart ausgebildet ist, dass das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem in direktem Kontakt mit der Unterseite des permeablen Trägers (30) steht, wobei der permeable Träger (30) derart ausgebildet und innerhalb der Expositionsvorrichtung (10) angeordnet ist, dass dieser (30) das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem physikalisch von der Expositionsatmosphäre trennt, wobei das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem mittels eines vorgegebenen Drucks definiert nur durch den permeablen Träger (30) drückbar ist, nämlich derart, dass das Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem durch den permeablen Träger (30) durchtritt, das biologische Prüfsystem (28) jedoch nicht vom Erhaltungsmedium mit extrazellulärem Metabolisierungssystem überschwemmt wird.
Anordnung (8), insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die angeordneten Expositionsvorrichtungen (10) in einem genormten Plattenformat, insbesondere im Format einer Mikrotiter- bzw. Multiwellplatte, vorliegen.
Anordnung (8), insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Expositionsvorrichtungen (10) derart angeordnet sind, dass diese insgesamt solche Abmessungen, insbesondere Außenabmessungen, aufweisen, die einer standardisierten, handelsüblichen Mikrotiter- bzw. Multiwellplatte entsprechen, vorzugsweise einer Mikrotiter- bzw. Multiwellplatte gemäß ANSI/SBS 3-2004.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Expositionsvorrichtungen (10) derart dimensioniert sind, dass auf der gleichen Grundfläche, insbesondere der Grundfläche einer standardisierten, handelsüblichen Mikrotiter- bzw. Multiwellplatte, 6, 12, 24, 48 oder 96 Expositionsvorrichtungen (10) angeordnet sind.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Expositionsvorrichtungen (10) derart angeordnet sind, dass ein Verfahren zur Untersuchung der Wirkung eines gasförmigen Mediums auf ein biologisches Prüfsystem unter Verwendung eines extrazellulären Metabolisierungssystems wenigstens in einigen Verfahrensschritten, vorzugsweise mittels eines Pipettierroboters, automatisiert durchführbar ist.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Expositionsvorrichtungen (10) derart angeordnet sind, dass diesen bzw. von diesen ein flüssiges Medium, vorzugsweise ein Erhaltungsmedium, das besonders bevorzugt mit einem extrazellulären Metabolisierungssystem versehen ist, gleichzeitig, in vorgegebenen Gruppen oder jeweils einzeln zuführbar bzw. abführbar ist.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Expositionsvorrichtungen (10) eine vorzugsweise gemeinsame Trägerplatte (12) aufweisen, in der ein Kanalsystem (24) zur Zu- und Abfuhr eines flüssigen Mediums, vorzugsweise eines Erhaltungsmediums, das besonders bevorzugt mit einem extrazellulären Metabolisierungssystem versehen ist, vorgesehen ist.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die über das Kanalsystem (24) zur Zu- und Abfuhr eines flüssigen Mediums verbundenen Expositionsvorrichtungen (10) mit einem definierten bzw. vorgegebenen Druck gleichmäßig belastbar bzw. beaufschlagbar sind.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalsystem (24) derart ist, dass es unabhängig von seiner Ausrichtung bzw. seinem Verlauf in der Trägerplatte (12) der Anordnung (8) bzw. unabhängig einer in alle Richtungen möglichen Bewegung der Anordnung (8), stets ein flüssiges Medium, vorzugsweise ein Erhaltungsmedium, das besonders bevorzugt mit einem extrazellulären Metabolisierungssystem versehen ist, von basal an der Grenzfläche des permeablen Trägers (30) luftblasenfrei fixiert.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Anordnung (8) derart ausgebildet ist, dass während des Transports, der Lagerung oder der vorzugsweise in einem Brutschrank erfolgenden Inkubation das flüssige Medium mit einem konstanten Druck an den permeablen Träger (30) von basal anliegt, wobei die Anordnung (8) hierfür vorzugsweise keine Pumpen aufweist.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Expositionsvorrichtung (10) bzw. die Anordnung (8) derart ausgebildet ist, dass eine mikroskopische Betrachtung jedes einzelnen permeablen Trägers (30) mindestens durch die Unterseite der Expositionsvorrichtung (10) bzw. Anordnung (8) durchführbar ist.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Expositionsvorrichtung (10) bzw. Anordnung (8) derart auf der Unterseite ausgebildet bzw. mit Komponenten versehen ist, dass eine optische Online-Beobachtung, wie eine Fluoreszenz, auch ohne Nutzung eines Mikroskops, vorzugsweise unter Verwendung von Laser- und Lichtleitertechnik und eines mobilen Spektrometers, durchführbar ist.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufsatz (16) vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen (10) abdeckt.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufsatz (16) vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen (10) derart abdeckt bzw. der derart ausgebildet ist, dass ein gasförmiges Medium mit und/oder ohne Feststoff und/oder mit und/oder ohne Flüssigkeitsanteil, beispielsweise ein Feststoff-Aerosol oder ein Tröpfchen-Aerosol, und/oder ein weiteres gasförmiges Medium an den bzw. von den in jeder Expositionsvorrichtung (10) angeordneten permeablen Träger (30) von apikal heran- bzw. wegführbar ist, wobei dies gleichzeitig, in Gruppen oder bei jeder einzelnen Expositionsvorrichtung (10) für sich durchführbar ist.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einzelne Expositionsvorrichtungen (10) eine Sensorik aufweisen, über die insbesondere mittels physikalischer, chemischer oder biochemischer Methoden vorzugsweise der transepitheliale elektrische Widerstand, nämlich TEER, der O₂-, Glucose- und/oder pCO₂-Gehalt, vorzugsweise in Form einer Online-Messung, bestimmbar ist..
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einem Werkstoff besteht, der autoklavierbar ist.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Heizvorrichtung (20, 48) vorgesehen ist, durch die die Anordnung (8) ganz oder teilweise, insbesondere von oben und/oder unten, vorzugsweise elektrisch beheizbar, ist.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufsatz (16) vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen (10) derart abdeckt bzw. der derart ausgebildet ist, dass die Expositions- bzw. Prüfatmosphäre, nämlich ein gasförmiges Medium mit und/oder ohne Feststoff und/oder mit und/oder ohne Flüssigkeitsanteil, beispielsweise ein Feststoff Aerosol oder ein Tröpfchen-Aerosol, und/oder ein zweites flüssiges Medium, auf die permeablen Träger (30) der Expositionsvorrichtungen (10) verteilbar ist, wobei dies gleichzeitig, in Gruppen oder bei jeder einzelnen Expositionsvorrichtung (10) für sich durchführbar ist.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufsatz (16) vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen (10) derart abdeckt bzw. der derart ausgebildet ist, dass während des Transports, der Lagerung oder der vorzugsweise in einem Brutschrank erfolgenden Inkubation die Expositions- bzw. Prüfatmosphäre mit einem konstanten Druck an den permeablen Trägern (30) anliegt, wobei hierfür vorzugsweise keine Pumpen vorgesehen sind.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterdrucksystem zentral an der Anordnung (8), vorzugsweise am Aufsatz (16), anschließbar ist, wodurch der negative Druck auf die Expositionsvorrichtungen (10) verteilbar ist, wobei dies gleichzeitig, in Gruppen oder bei jeder einzelnen Expositionsvorrichtung (10) für sich durchführbar ist.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (8), vorzugsweise der Aufsatz (16), eine physikalische Einrichtung aufweist, bei der der Druckabfall über eine Strömungsbegrenzung, vorzugsweise physikalisch in Form einer Kapillare oder kritischer Düse, den Expositionsfluss über den einzelnen Expositionsvorrichtungen (10) auf einen definierten bzw. vorgegebenen Wert einstellt.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufsatz (8) vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen (10) derart abdeckt bzw. der derart ausgebildet ist, dass die Zuleitung (26) der Expositions- bzw. der Prüfatmosphäre im Aufsatz (16) integriert ist oder extern erfolgt.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufsatz (8) vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen (10) derart abdeckt bzw. der derart ausgebildet ist, dass Sensoren im Aufsatz anbringbar sind, die vorzugsweise eine Online-Messung der Temperatur, des Druckes, der Feuchte oder dergleichen in der zugeführten Expositions- bzw. Prüfatmosphäre ermöglichen.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufsatz (16) vorgesehen ist, der die Expositionsvorrichtungen (10) derart abdeckt bzw. der derart ausgebildet ist, dass dieser Abmessungen, insbesondere Außenabmessungen, aufweist, die einer standardisierten, handelsüblichen Mikrotiter- bzw. Multiwellplatte entsprechen, vorzugsweise einer Mikrotiter- bzw. Multiwellplatte gemäß ANSI/SBS 3-2004.
Anordnung (8), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (8) derart ist, dass sie in multiwellplattenkompatiblen Systemen, vorzugsweise einem Multiwellplatten-Reader oder einem inversen oder Auflicht-Mikroskop nutzbar ist.