DE102010015040A1

DE102010015040A1 - Zelltransportbehälter mit passiver Klimatisierung

Info

Publication number: DE102010015040A1
Application number: DE201010015040
Authority: DE
Inventors: Dr. Schmidt Timo; Dr. rer. nat. Just Lothar
Original assignee: Eberhard Karls Universitaet Tuebingen; Universitaetsklinikum Tuebingen
Current assignee: Eberhard Karls Universitaet Tuebingen; Universitaetsklinikum Tuebingen
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2011-10-13

Abstract

Beschrieben wird ein Behälter und ein Verfahren zum Transportieren und/oder Lagern von biologischem Material.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter und ein Verfahren zum Transportieren und/oder Lagern von biologischem Material.
Behälter und Verfahren zum Transportieren und/oder Lagern von biologischem Material sind im Stand der Technik allgemein bekannt.
Ein sicherer Transport von biologischem Material gewinnt zunehmend an Bedeutung. So wird biologisches, im Rahmen einer Operation entnommenes Material häufig zu Zwecken der Analytik oder Kultivierung von der Klinik in spezialisierte Labors transportiert. Aus so genannten Zellkulturlabors wird biologisches Material wiederum häufig zu Zellgewebebänken zur Archivierung des Materials, oder aber zurück zur Klinik zur Durchführung von zelltherapeutischen Verfahren, oder aber zu einem anderen Zellkulturlabor zu Zwecken des wissenschaftlichen Austausches transportiert.
Während des Transportes des biologischen Materials ist es meinst erforderlich, bestimmte Kultivierungsbedingungen aufrecht zu erhalten, wie Temperatur, Feuchtigkeit, Nährstoffzusammensetzung, Gaskonzentrationen etc. Ansonsten besteht die Gefahr, dass das biologische Material irreversibel geschädigt und für die beabsichtigten Zwecke unbrauchbar wird.
Derzeit wird biologisches Material meist mittels einfacher Styroporverpackungen transportiert. Diese weisen eine Vielzahl von Nachteilen auf. In den Styroporverpackungen kann das zu transportierende biologische Material nur über einen sehr begrenzten Zeitraum auf einer definierten Temperatur gehalten werden. Die Styroporverpackungen sind nicht gasdicht, so dass bestimmte Gaskonzentrationen oder Temperaturen, die von denen außerhalb der Verpackung vorherrschenden abweichen, nur äußerst kurz aufrecht erhalten werden können. Ein Transport des biologischen Materials ist deshalb nur über sehr kurze Entfernungen möglich. Hinzu kommt, dass Styroporverpackungen nicht oder nur schlecht sterilisierbar sind, weshalb die Gefahr besteht, dass das biologische Material kontaminiert und damit unbrauchbar wird. Schließlich lassen sich die Styroporverpackungen meist nicht sicher verschließen, so dass sie für den Transport von infektiösem Material nicht geeignet sind.
In der EP 1 106 065 und EP 1 850 350 werden Behälter und Verfahren zur Lagerung und zum Transportieren von biologischem Material beschrieben. Die bekannten äußerst komplex und schwierig handhabbaren Behälter sehen keinerlei Klimatisierung des biologischen Materials vor und sind deshalb ebenfalls nur für eine kurzzeitige Lagerung geeignet.
Die Firma Labotect GmbH, Labor-Technik-Göttingen, Deutschland, vertreibt einen als ”Cell-Trans 4016” bezeichneten Behälter zum Transportieren und/oder Lagern von biologischem Material. Das sich bspw. in Eppendorfgefäßen befindliche biologische Material wird von Aluminiumblöcken gehalten, die sich im Inneren des Behälters befinden. Zur Klimatisierung des biologischen Materials muss der Behälter an ein Stromnetz und eine CO₂-Versorgung angeschlossen werden, um im Inneren eine definierte Temperatur und definierte Gaskonzentration einzustellen. Wird der Behälter vom Stromnetz und der Gaszufuhr getrennt, so kann das biologische Material lediglich über max. 60 Minuten auf der eingestellten Temperatur und CO₂-Konzentration gehalten werden. Längere Transporte des biologischen Materials ohne externe Strom- und Gaszufuhr sind deshalb nicht möglich. Weiter ist der bekannte Behälter nicht autoklavierbar bzw. hitzesterilisierbar und kann lediglich für Umgebungsdruck eingesetzt werden. Der aus Kunststoff produzierte Behälter hat kaum mechanische Festigkeit und bietet somit unzureichende Sicherheit.
Auch die Firma Kern Frio, Barcelona, Spanien, bietet Behälter zum Transportieren und/oder Lagern von biologischem Material an, die sich jedoch in der Praxis nicht bewährt haben.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Behälter und ein verbessertes Verfahren zum Transportieren und/oder Lagern von biologischem Material bereitzustellen, mit denen die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme möglichst vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung eines Behälters zum Transportieren und/oder Lagern von biologischem Material, vorzugsweise lebendem biologischem Material gelöst, der eine Kammer zur Aufnahme des biologischen Materials und ein Verschlusselement zum gasdichten Verschließen der Kammer sowie einen Latentwärmespeicher aufweist, der dazu ausgelegt, das biologische Material auf einer definierten Temperatur konstant zu halten, wenn das biologische Material in der Kammer aufgenommen ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch die Bereitstellung eines Verfahrens zum Transportieren und/oder Lagern von biologischem Material gelöst, das folgende Schritte aufweist: (1) Bereitstellen eines Behälters mit einer Kammer zur Aufnahme des biologischen Materials, einem Verschlusselement zum gasdichten Verschließen der Kammer, (2) Einbringen des biologischen Materials in die Kammer, und (3) gasdichtes Verschließen der Kammer mit dem Verschlusselement, wobei der Behälter einen Latentwärmespeicher aufweist, der das biologische Material auf einer definierten Temperatur hält.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird hiermit vollkommen gelöst.
Unter einem Latentwärmespeicher wird erfindungsgemäß ein Speichermedium verstanden, das große Mengen thermischer Energie latent, das heißt ”verborgen”, und verlustarm über eine lange Zeit speichern kann. Die latente thermische Energie eines Latentwärmespeichers ist wesentlich größer als die thermische Energie, die er aufgrund seiner normalen spezifischen Wärmekapazität speichern kann. Latentwärmespeicher, die aus sog. Phasenwechselmaterialien (”phase change material”, PCM) bestehen, nutzen dazu die Enthalpie reversibler thermodynamischer Zustandsänderungen. Wird ein Latentwärmespeicher bspw. bei dem Phasenübergang fest-flüssig, das heißt Erstarren-Schmelzen, geschmolzen, nimmt es sehr viel Wärmeenergie auf. Dieser Vorgang ist reversibel. Der Latentwärmespeicher gibt die aufgenommene große Wärmeenergie beim Erstarren wieder ab. Dadurch kann in der Umgebung des Latentwärmespeichers eine konstante Temperatur über einen wesentlich längeren Zeitraum aufrechterhalten werden als bei bloßer Erwärmung eines Speichermediums.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Bereitstellung eines auf eine definierte Temperatur gebrachten Latentwärmespeichers ohne aktiven Energieeintrag in den Behälter, insbesondere ohne externe Stromzufuhr, das biologische Material über einen längeren Zeitraum auf einer definierten Temperatur gehalten werden kann. Das biologische Material kann so über einen längeren Zeitraum gelagert bzw. über größere Strecken transportiert werden.
Die Erfinder haben außerdem erkannt, dass durch die Gasdichtigkeit des Behälters das biologische Material während des Transportierens bzw. Lagerns in einer gewünschten Gasatmosphäre gehalten werden kann, bspw. bei 5% CO₂. Dazu ist es nicht erforderlich den Behälter an eine externe Gaszufuhr anzuschließen.
Dabei verhindert das Verschlusselement zum gasdichten Verschließen der Kammer, dass es bei geschlossenem Zustand zu einem Gasaustausch zwischen der Kammer bzw. dem biologischen Material und der Umgebung kommen kann.
Die Gasdichtigkeit ermöglicht so das Aufrechterhalten einer beliebigen Luftfeuchtigkeit, bspw. von 95%, im Inneren der Kammer. Nach dem Verschließen der Kammer kann die Feuchtigkeit nicht mehr entweichen.
Ferner verhindert die Gasdichtigkeit natürlich auch das Eindringen von Kontaminanten in die Kammer und das Austreten von ggf. infektiösem Material aus der Kammer in die Umgebung.
Die Gasdichtigkeit ermöglicht auch das Aufrechterhalten beliebiger Gasdrucke oder hydrostatischer Drucke, bspw. von ca. 0,1 bar bis 3 bar.
In dem erfindungsgemäßen Behälter wird das biologische Material sozusagen ”passiv” klimatisiert.
Dabei ist es bevorzugt, wenn der Latentwärmespeicher bzw. das Phasenwechselmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Paraffin, Salzhydrat und Mischungen hiervon, Zuckeralkohol, Salz-Wasser-Eutektika, wobei Di-Natriumhydrogenphosphat Na₂HPO₄ H₂O besonders bevorzugt ist, und wobei Wasser vorzugsweise ausgeschlossen ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass solche Latentwärmespeicher Verwendung finden, die für die erfindungsgemäßen Zwecke besonders geeignet sind. Insbesondere sind die genannten Latentwärmespeicher bevorzugt gegenüber Wasser, da dies als Latentwärmespeicher bevorzugt nur in Temperaturbereichen um 0°C einsetzbar ist. Paraffin, bspw. Hartparaffin, dagegen eignet sich mit einer spezifischen Schmelztemperatur von etwa 60°C gut zur thermischen Klimatisierung von biologischem Material. Die Wärmeerzeugung beim Erstarren ist zwar mit einer Schmelzenthalpie zwischen etwa 200 und etwa 240 kJ/kg um etwa ein Drittel niedriger als bei Wasser, dafür nimmt Paraffin wegen seiner niedrigen spezifischen Wärmekapazität von 2,094 kJ/(K·kg) im Vergleich von etwa 4,19 kJ/(K·kg) bei Wasser, selbst weniger Wärme auf und kann deshalb insgesamt mehr Wärme abgeben als Wasser.
Für Di-Natriumhydrogenphosphat Na₂HPO₄ H₂O mit einer Schmelztemperatur von 35,4°C ± 2°C und einer Schmelzenthalpie von 260 kJ/kg gilt Entsprechendes.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn der Latentwärmespeicher dazu ausgelegt ist, das biologische Material auf einer Temperatur von ca. ≥ 0°C, vorzugsweise von ca. > 8°C, weiter vorzugsweise von zwischen ca. 8°C und ca. 80°C, weiter bevorzugt von zwischen ca. 16°C und ca. 42°C, weiter bevorzugt auf ca. 21°C und höchst bevorzugt auf ca. 37°C konstant zu halten.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass solche Temperaturbereiche bereitgestellt werden, die für eine Vielzahl von biologischen Materialen optimale Kultivierungsbedingungen schaffen.
Ferner ist es bevorzugt, wenn der Latentwärmespeicher die definierte Temperatur des biologischen Materials in der Kammer über einen Zeitraum von mindestens etwa 1 Stunde, vorzugsweise mindestens etwa 24 Stunden, weiter bevorzugt mindestens etwa 48 Stunden gegenüber einer Umgebungstemperatur von etwa 21°C und einem Umgebungsdruck von etwa 1 bar mit einer Abweichung von etwa ±2°C, vorzugsweise etwa ±1°C, weiter bevorzugt etwa ±0,5°C konstant halten kann.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass bei typischen Umgebungstemperaturen und -druckverhältnissen in dem erfindungsgemäßen Behälter eine ”passive” Klimatisierung des biologischen Materials über typische Transportzeiten ermöglicht wird.
Dabei ist es ferner bevorzugt, wenn bei verschlossener Kammer in letzterer eine Gaskonzentration, vorzugsweise eine CO₂-, O₂-, H₂O-, N₂- oder Edelgaskonzentration (Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon, Ununoctium), von etwa 5% über einen Zeitraum von mindestens etwa 1 Stunde, vorzugsweise mindestens etwa 24 Stunden, weiter bevorzugt mindestens etwa 48 Stunden gegenüber einer Umgebungstemperatur von etwa 21°C und einem Umgebungsdruck von etwa 1 bar mit einer Abweichung von etwa ±10%, vorzugsweise etwa ±1%, weiter bevorzugt etwa ±0,1% konstant gehalten wird.
Mit dieser Maßnahme wird eine Gasdichtigkeit über typische Transportzeiten realisiert, so dass das biologische Material ohne aktive Gaszufuhr von außen in der gewünschten Atmosphäre gelagert bzw. kultiviert werden kann. Die Maßnahmen zur Schaffung dieser Gasdichtigkeit sind dem Fachmann bekannt und umfassen bspw. das Versehen des Verschlusselementes mit einem Bajonettverschluss, das Vorsehen von Dichtungselementen zwischen dem Verschlusselement und der Kammer etc.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist der erfindungsgemäße Behälter einen Isoliermantel auf.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das biologische Material für eine längere Zeit auf einer definierten Temperatur konstant gehalten wird, da die durch den Latentwärmespeicher bereitgestellte Wärme wesentlich schlechter in die Umgebung des Behälters entweichen kann. Der Isoliermantel kann Polyurethan, Styropor oder Vakuumdämmsysteme (VIP), Naturfasern oder andere geeignete Isoliermaterialien aufweisen. Der Isoliermantel kann auch als Doppelmantel ausgestaltet sein.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist der erfindungsgemäße Behälter ausschließlich sterilisierbare, vorzugsweise dampfsterilisierbare Materialien auf.
Erfindungsgemäß wird unter ”sterilisierbar” die Eigenschaft des erfindungsgemäßen Behälters verstanden, mittels im Stand der Technik bekannter Verfahren von lebenden Mikroorganismen befreit werden zu können, ohne dass dadurch die Funktionsfähigkeit des Behälters beeinträchtigt wird. So ist der erfindungsgemäße Behälter, bspw. im Vergleich zu dem bekannten ”Cell-Trans 4016” von Labotect, frei von Elektronik und hitzeempfindlichen Materialien und kann deshalb gängigen Sterilisationsverfahren, wie der Dampfsterilisation, Heißluftsterilisation, der chemischen Sterilisation, der Plasmasterilisation oder der Strahlensterilisation zugeführt werden. Die Dampfsterilisation, die auch als ”Autoklavieren” bezeichnet wird, die vorzugsweise für ca. 20 Minuten bei ca. 121°C und ca. 1 bar, bzw. für ca. 5 Minuten bei ca. 134°C und 3 bar, durchgeführt, ist erfindungsgemäß bevorzugt. Geeignete sterilisierbare Materialien sind solche, die dauerhaft 180°C standhalten, wie bspw. Edelstahl, Titan und Duranglas und Silikone.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es deshalb bevorzugt, wenn nach Schritt (1) folgender Schritt durchgeführt wird: (1.1) Sterilisieren des Behälters in einem Sterilisator, vorzugsweise Dampfsterilisieren in einem Autoklaven.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das biologische Material unter sterilen Bedingungen in den sterilen erfindungsgemäßen Behälter eingebracht werden kann und keine Gefahr der Kontamination besteht. Dies ist insbesondere bei im Rahmen eines zelltherapeutischen Verfahrens am Patienten einzusetzenden biologischen Materialien wichtig.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es ferner bevorzugt, wenn nach Schritt (1) und ggf. (1.1) folgender Schritt durchgeführt wird: (1.2) Inkubation des Behälters in einem Inkubator.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass vor dem eigentlichen Transport und/oder der Lagerung des biologischen Materials in dem Behälter bzw. der Kammer die Temperatur und Gaskonzentration, d. h. die Atmosphäre geschaffen wird, die für die Kultivierung des biologischen Materials erforderlich ist. Diese Inkubation umfasst auch eine Äquilibrierung des biologischen Materials. Alternativ kann der Inkubationsschritt auch erst nach Schritt (2) als Schritt (2.1) durchgeführt werden. Das biologische Material wird in der geschaffenen Atmosphäre und vor dem Transport bzw. der Lagerung sozusagen ”vorinkubiert” bzw. ”voräquilibriert”. Aufgrund der Gasdichtigkeit und der Isolation des Behälters kann nach dem Verschließen der Kammer das biologische Material über einen gewünschten Zeitraum bzw. während des Transportierens und/oder Lagerns in der durch die Inkubation geschaffenen Atmosphäre, bspw. einer definierten Gaskonzentration, Luftfeuchtigkeit oder Temperatur, kultiviert werden. Dabei erfolgt die Vorinkubation in dem Inkubator, bspw. einen Zellkulturschrank, Wärme- oder Hybridisierungsofen, bei auf die Kammer aufgesetztem jedoch noch nicht arretiertem Verschlusselement, so dass das sich im Zellkulturschrank befindliche Gas in die Kammer einströmen und ein Temperaturausgleich stattfinden kann. Nach der Inkubation wird die Kammer verschlossen, ggf. mit dem Latentwärmespeicher in gewünschter Temperatur in Kontakt gebracht und zusammen in einen Isoliermantel eingebracht.
Dabei ist es ferner bevorzugt, wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren der Latentwärmespeicher vor Schritt (2) auf eine definierte Temperatur gebracht wird.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der Latentwärmespeicher auf die für das jeweilige biologische Material erforderliche Temperatur eingestellt wird und seine thermische Energie während des Transportierens und/oder Lagerns gegenüber dem biologischen Material abgeben kann. Die definierten Temperaturen hängen vom zu transportierenden bzw. lagernden biologischem Material ab. Bevorzugte Temperaturbereiche sind ca. 37°C, 4°C und –20°C.
Bei dem erfindungsgemäßen Behälter ist es bevorzugt, wenn dieser eine in die Kammer einbringbare Aufnahmevorrichtung für das biologische Material aufweist.
Durch diese Maßnahme wird ein sicheres Beladen und Positionieren des biologischen Materials gewährleistet. Dabei kann die Aufnahmevorrichtung derart ausgestaltet sein, dass sie handelsübliche Zellkulturflaschen, Mikrotiterplatten, Eppendorf-Röhrchen, Kryo-Röhrchen, Einfrierhilfen etc. verrutschsicher aufnehmen und/oder halten kann.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Behälters weist die Aufnahmevorrichtung eine Aufhängung auf, die das biologische Material in im Wesentlichen horizontaler Position hält und/oder Erschütterungen des Behälters gegenüber dem biologischen Material abpuffert.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das biologische Material auch bei unebenem Untergrund oder geneigter Position stets in einer im Wesentlichen horizontalen Lage gehalten wird und gegenüber Erschütterungen gesichert ist. So wird gewährleistet, dass bspw. mit Flüssigkeit bedeckte Zellkulturen nicht austrocknen und/oder durch starkes Neigen oder Erschütterungen beschädigt bzw. im Falle von adhärenten Kulturen vom Boden abgelöst werden. Zusätzlich können Accelerometer vorgesehen werden, die bei einer einen kritischen Wert überschreitenden Neigung des Behälters ein Alarmsignal abgeben.
Dabei kann bei dem erfindungsgemäßen Behälter der Latentwärmespeicher in der Kammer und/oder bevorzugt außerhalb der Kammer angeordnet und mit dieser verbunden sein.
Das Vorsehen des Latentwärmespeichers außerhalb der Kammer hat den Vorteil, dass die Sterilität des biologischen Materials verbessert sichergestellt werden kann. So ist lediglich dafür Sorge zu tragen, dass die Kammer in ihrem Inneren steril ist, wobei der Latentwärmespeicher unsteril sein kann. Die Verbindung des Latentwärmespeichers mit der Kammer ist dabei derart gestaltet, dass dieser der Kammer ausreichend Wärme zuführen bzw. ggf. entziehen kann, um das im Inneren der Kammer befindliche biologische Material auf der gewünschten Temperatur konstant zu halten. Der Latentwärmespeicher steht dabei vorzugsweise in direktem Kontakt mit der Kammer.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es deshalb bevorzugt, wenn sämtliche Schritte unter sterilen Bedingungen durchgeführt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Behälter ist es bevorzugt, wenn das Verschlusselement einen Bajonettverschluss zum gasdichten Verschließen der Kammer aufweist.
Mit dieser Maßnahme wird ein besonders bewährtes Verschlusselement zum gasdichten Verschließen der Kammer verwendet.
Weiter ist es bevorzugt, wenn das Verschlusselement Standfüße aufweist, die bei verschlossenem Zustand der Kammer im Wesentlichen parallel zur Wandung der Kammer angeordnet sind.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Standfüße außerhalb des Sterilbereiches angeordnet sind. Diese können mit der Aufhängung verbunden werden. Das Verschlusselement kann aus der Kammer herausgenommen und auf eine Arbeitsfläche, ohne dass das biologische Material mit dieser in Kontakt kommt, also steril, abgestellt werden. Die Sterilität des biologischen Materials wird somit gewährleistet.
Ein weiterer Gegenstand des vorliegenden Verfahrens betrifft die Verwendung des erfindungsgemäßen Behälters zum Transportieren und/oder Lagern von biologischem Material.
Das biologische Material ist vorzugsweise ausgewählt aus: Zellkultur, Gewebe, Organ, Organismus, Eizelle, Flüssigkeit, Krankheitserreger, Peptid, Kohlenhydrat, Protein, Nucleinsäure, Lipid.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die die Reichweite der Erfindung keinesfalls einschränken, sondern lediglich zur Illustrierung dienen. Hieraus ergeben sich weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung. Dabei wird Bezug genommen auf die beigefügten Abbildungen, in denen Folgendes dargestellt ist:
1 zeigt in einer Explosionszeichnung den erfindungsgemäßen Behälter mit seinen einzelnen Komponenten;
2 zeigt die Kammer des erfindungsgemäßen Behälters in verschlossenem (A) und geöffnetem (B) Zustand;
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Aufnahmevorrichtung des erfindungsgemäßen Behälters im Detail;
4 zeigt drei Latentwärmespeicher mit bevorzugten, durch Vorinkubation eingestellten Temperaturen;
5 zeigt die Vorinkubation und den anschließenden Zusammenbau des erfindungsgemäßen Behälters in den transport- und lagerfähigen Zustand.
Ausführungsbeispiele
In der 1 ist der erfindungsgemäße Behälter unter dem Bezugszeichen 10 in einer Explosionszeichnung dargestellt.
Der Behälter 10 weist eine Kammer 12 zur Aufnahme des biologischen Materials, bspw. aus Edelstahl, mit einer Kammerwand 13, ein Verschlusselement 14, bspw. ein Deckel, mit dem über einen Bajonettverschluss die Kammer 12 gasdicht verschließbar ist, und einen Latentwärmespeicher 16 auf, der dazu ausgelegt ist, das biologische Material auf einer definierten Temperatur konstant zu halten.
Das Verschlusselement 14 weist an seinem Rand Standfüße 18 auf. Bei verschlossenem Zustand der Kammer 12 sind diese im Wesentlichen parallel zur Kammerwand 13 angeordnet und liegen damit sozusagen außerhalb des sterilen Bereichs, der sich im Inneren der Kammer 12 befindet. Die Standfüße 18 ermöglichen beim Beladen der Kammer 12 mit biologischem Material, vorzugsweise an einem sterilen Arbeitsplatz, dass das Verschlusselement 14 über die Standfüße 18 auf der Arbeitsfläche abgestellt werden kann, ohne dass der nach Verschluss im Inneren der Kammer, d. h. im sterilen Bereich, angeordnete Teil des Verschlusselementes 14 in Kontakt mit der Arbeitsfläche tritt und Sterilitätsprobleme verursacht. Die Handhabung des Behälters 10 während des Beladens mit biologischem Material wird dadurch erleichtert. Das Verschlusselement 14 weist ferner vorzugsweise an seiner Oberseite eine Tragevorrichtung 20 auf. Das Verschlusselement weist darüber hinaus ein Thermometer 22 und ein Überdruckventil 24 auf.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behälters 10 ist der Latentwärmespeicher 16 außerhalb der Kammer 12 angeordnet. Der Latentwärmespeicher kann durch ein Kunststoffgefäß realisiert werden, das im Inneren mit einem Phasenwechselmaterial (PCM), wie Paraffin, Salzhydrat, vorzugsweise Natriumacetat-Trihydrat, gefüllt ist. Die Kammer 12 weist einen Isoliermantel 26 auf, der durch eine Isobox, die eine Neoprentasche 28 aufweist, realisiert werden kann. Der Latentwärmespeicher 16 befindet sich auf dem Boden des Isoliermantels 26 bzw. der Isobox. Die Kammer 12 steht in direktem Kontakt mit dem Latentwärmespeicher 16, indem sie auf letzteren aufgesetzt wird, so dass der Latentwärmespeicher 16 verlustarm Wärmeenergie in das Innere der Kammer 12 bzw. das biologische Material abgeben kann.
Das biologische Material, bspw. Zellkulturen, die sich in Zellkulturflaschen 30 befinden, wird in eine Aufnahmevorrichtung 32 eingebracht. Die Aufnahmevorrichtung 32 weist Abstandshalter 34 auf, mit denen die Zellkulturflaschen 30 voneinander beabstandet werden. Die Aufnahmevorrichtung 32 weist eine Aufhängung 36, bspw. ein Kugellager, Federlager oder Wellenlager, auf, die das biologische Material in im Wesentlichen horizontaler Position hält und Erschütterungen des Behälters 10 abpuffert. Die Aufnahmevorrichtung 32 ist derart dimensioniert, dass diese nach Aufnahme der Zellkulturflaschen 30 in die Kammer 12 einbringbar ist.
Nach Verschließen der Kammer 12 mit dem Verschlusselement 14 wird diese in eine Isobox bzw. einen Isoliermantel 26 und eine Neoprentasche 28 eingebracht und mit einem Deckel 38 über einen Reißverschluss 40 verschlossen.
In der 2 ist in der Teilabbildung A der Behälter 10 außerhalb des Isoliermantels 26 in verschlossenem Zustand dargestellt. Die Bezugszeichen entsprechen denen aus der 1. In der Teilabbildung B ist der Behälter 10 in geöffnetem Zustand dargestellt.
3 zeigt eine Detailzeichnung der Aufnahmevorrichtung 32 für das biologische Material dargestellt. Die Aufnahmevorrichtung 32 ist über eine Aufhängung 36, bspw. ein Kugelgelenk, Wellenlager oder Federlager, in der Kammer 12 bzw. an dem Verschlusselement 14 aufgehängt, so dass Stöße absorbiert und nicht horizontale Standflächen ausgeglichen werden können. Die Aufnahmevorrichtung 32 weist ferner an ihrer Oberseite Federn 42 auf, mit denen diese zur verrutschsicheren Positionierung in der Kammer 12 an das Verschlusselement 14 gepresst wird.
In der 4 sind drei verschiedene Latentwärmespeicher aus unterschiedlichen Materialien dargestellt, die jeweils unterschiedliche definierte Temperaturen über einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten können, bspw. 37°C, 4°C und –20°C.
In der 5 ist das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. Mit der Bezugsziffer 44 ist ein Inkubator, bspw. ein Zellkulturschrank, dargestellt. Im Inneren des Inkubators 44 befindet sich die ggf. zuvor sterilisierte Kammer 12, die ggf. unter sterilen Bedingungen bereits mit dem biologischen Material bestückt wurde. Das ggf. ebenfalls sterilisierte Verschlusselement 14 sitzt auf der Kammer 12, ist jedoch noch nicht arretiert, so dass Gas, bspw. CO₂, in das Innere der Kammer 12 einströmen kann. Der Latentwärmespeicher 16 befindet sich ebenfalls im Inkubator 44 und wird durch die Inkubation auf die gewünschte Temperatur, bspw. 37°C, gebracht.
Nach der Inkubation wird die Kammer 12 unter sterilen Bedingungen mit dem Verschlusselement 14 gasdicht verschlossen und zusammen mit dem Latentwärmespeicher 16 in den Isoliermantel 26 bzw. die Isobox eingebracht. Dies ist in den Teilabbildungen B und C dargestellt.
Im letzten Schritt wird der Isoliermantel 26 bzw. die Isobox mit dem Deckel 38 verschlossen. Dies ist in der Teilabbildung D dargestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1106065 [0006]
EP 1850350 [0006]

Claims

Behälter (10) zum Transportieren und/oder Lagern von biologischem Material, mit einer Kammer (12) zur Aufnahme des biologischen Materials, einem Verschlusselement (14) zum gasdichten Verschließen der Kammer (12), gekennzeichnet, durch einen Latentwärmespeicher (16), der dazu ausgelegt ist, das biologische Material auf einer definierten Temperatur konstant zu halten, wenn das biologische Material in der Kammer (12) aufgenommen ist.
Behälter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das biologische Material lebendes biologisches Material ist.
Behälter (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (16) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Paraffin, Salzhydrat und Mischungen hiervon, Zuckeralkohol, Salz-Wasser-Eutektika, vorzugsweise Di-Natriumhydrogenphosphat (Na₂HPO₄12H₂O).
Behälter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (16) dazu ausgelegt ist, das biologische Material auf einer Temperatur von ca. ≥ 0°C, vorzugsweise von ca. > 8°C, weiter vorzugsweise von zwischen ca. 8°C und ca. 80°C, weiter bevorzugt von zwischen ca. 16°C und ca. 42°C, weiter bevorzugt auf ca. 21°C und höchst bevorzugt auf ca. 37°C konstant zu halten.
Behälter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (16) die definierte Temperatur des biologischen Materials in der Kammer (12) über einen Zeitraum von mindestens etwa 1 Stunde, vorzugsweise mindestens etwa 24 Stunden, weiter bevorzugt mindestens etwa 48 Stunden gegenüber einer Umgebungstemperatur von etwa 21°C und einem Umgebungsdruck von etwa 1 bar mit einer Abweichung von etwa ± 2°C, vorzugsweise etwa ±1°C, weiter bevorzugt etwa ±0,5°C konstant halten kann.
Behälter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser im verschlossenen Zustand eine Gaskonzentration in der Kammer (12) von vorzugsweise etwa 5% über einen Zeitraum von mindestens etwa 1 Stunde, vorzugsweise mindestens etwa 24 Stunden, weiter bevorzugt mindestens etwa 48 Stunden gegenüber einer Umgebungstemperatur von etwa 21°C und einem Umgebungsdruck von etwa 1 bar mit einer Abweichung von etwa ±10%, vorzugsweise etwa ±1%, weiter bevorzugt etwa ±0,1% konstant halten kann.
Behälter (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus: CO₂, O₂, H₂O, N₂, Edelgase.
Behälter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen Isoliermantel (26) aufweist.
Behälter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ausschließlich sterilisierbare, vorzugsweise dampfsterilisierbare Materialien aufweist.
Behälter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in die Kammer (12) einbringbare Aufnahmevorrichtung (32) für das biologische Material.
Behälter (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (32) eine Aufhängung (36) aufweist, die das biologische Material in im Wesentlichen horizontaler Position hält und/oder Erschütterungen des Behälters (10) gegenüber dem biologischen Material abpuffert.
Behälter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (16) in der Kammer (12) angeordnet ist.
Behälter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (16) außerhalb der Kammer (12) und mit dieser verbunden angeordnet ist.
Behälter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (14) einen Bajonettverschluss zum gasdichten Verschließen der Kammer (12) aufweist.
Behälter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (14) Standfüße (18) aufweist, die bei verschlossenen Zustand der Kammer (12) im Wesentlichen parallel zur Wandung (13) der Kammer (12) angeordnet sind.
Verfahren zum Transportieren und/oder Lagern von biologischem Material, mit den folgenden Schritten: (1) Bereitstellen eines Behälters (10) mit einer Kammer (12) zur Aufnahme des biologischen Materials, einem Verschlusselement (14) zum gasdichten Verschließen der Kammer (12), (2) Einbringen des biologischen Materials in die Kammer (12), und (3) Gasdichtes Verschließen der Kammer (12) mit dem Verschlusselement (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) einen Latentwärmespeicher (16) aufweist, der das biologische Material auf einer definierten Temperatur hält.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) der Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt (1) folgender Schritt durchgeführt wird: (1.1) Sterilisieren des Behälters (10) in einem Sterilisator, vorzugsweise Dampfsterilisieren in einem Autoklaven.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt (1) und ggf. (1.1) folgender Schritt durchgeführt wird: (1.2) Inkubation des Behälters in einem Inkubator (44).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (16) vor Schritt (2) auf eine definierte Temperatur gebracht wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Schritte unter sterilen Bedingungen durchgeführt werden.
Verwendung des Behälters nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zum Transportieren und/oder Lagern von biologischem Material.
Verwendung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das biologische Material ausgewählt ist aus: Zellkultur, Gewebe, Organ, Organismus, Eizelle, Flüssigkeit, Krankheitserreger, Peptid, Kohlenhydrat, Protein, Nucleinsäure, Lipid.