DE102011115467A1 - Apparatus and method for pressure-cryopreserving a biological sample - Google Patents

Apparatus and method for pressure-cryopreserving a biological sample Download PDF

Info

Publication number
DE102011115467A1
DE102011115467A1 DE102011115467A DE102011115467A DE102011115467A1 DE 102011115467 A1 DE102011115467 A1 DE 102011115467A1 DE 102011115467 A DE102011115467 A DE 102011115467A DE 102011115467 A DE102011115467 A DE 102011115467A DE 102011115467 A1 DE102011115467 A1 DE 102011115467A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
pressure vessel
biological sample
cryopreservation
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102011115467A
Other languages
German (de)
Inventor
Frank Wehner
Günter R. Fuhr
Heiko Zimmermann
Frank Stracke
Markus Grabenbauer
Jan Hübinger
Phillippe Bastiaens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Universitaet des Saarlandes
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Helmholtz Zentrum Muenchen Deutsches Forschungszentrum fuer Gesundheit und Umwelt GmbH
Universitaet des Saarlandes
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV, Helmholtz Zentrum Muenchen Deutsches Forschungszentrum fuer Gesundheit und Umwelt GmbH, Universitaet des Saarlandes filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE102011115467A priority Critical patent/DE102011115467A1/en
Priority to US14/351,136 priority patent/US20140260346A1/en
Priority to PCT/EP2012/004248 priority patent/WO2013053471A2/en
Priority to EP12772885.5A priority patent/EP2765854A2/en
Publication of DE102011115467A1 publication Critical patent/DE102011115467A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D31/00Other cooling or freezing apparatus
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N1/00Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
    • A01N1/02Preservation of living parts
    • A01N1/0236Mechanical aspects
    • A01N1/0263Non-refrigerated containers specially adapted for transporting or storing living parts whilst preserving, e.g. cool boxes, blood bags or "straws" for cryopreservation
    • A01N1/0268Carriers for immersion in cryogenic fluid, both for slow-freezing and vitrification, e.g. open or closed "straws" for embryos, oocytes or semen
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N1/00Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
    • A01N1/02Preservation of living parts
    • A01N1/0278Physical preservation processes
    • A01N1/0284Temperature processes, i.e. using a designated change in temperature over time
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N1/00Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
    • A01N1/02Preservation of living parts
    • A01N1/0278Physical preservation processes
    • A01N1/0289Pressure processes, i.e. using a designated change in pressure over time

Abstract

Eine Kryokonservierungsvorrichtung (100), die zur Kryokonservierung einer biologischen Probe (1) eingerichtet ist, umfasst einen Druckbehälter (10) mit einer Behälterwand (11) und einem Innenraum (12), der zur Aufnahme der biologischen Probe (1) eingerichtet ist, wobei der Druckbehälter (10) für eine Abkühlung mit einer Absenkung der Temperatur und einer Erhöhung des Druckes im Druckbehälter (10) und für die Kryokonservierung der biologischen Probe (1) konfiguriert mit einer Stelleinrichtung (20) ausgestattet ist, die mit der Behälterwand (11) verbunden ist und mindestens eines von mindestens einem Druckeinstellelement (21–23, 31), mindestens einem Kühlelement (34) und mindestens einem Wärmeleitelement (35–38) umfasst, wobei die Stelleinrichtung (20) für eine zeit- und/oder ortsabhängige Einstellung der Temperatur und des Druckes im Druckbehälter (10) konfiguriert ist. Es werden auch Verfahren zur Kryokonservierung einer biologischen Probe (1), umfassend biologische Zellen (2) und ein Konservierungsmedium (3), und Verfahren zur vitalitätserhaltenden Erwärmung der biologischen Probe (1) beschrieben.A cryopreservation device (100), which is set up for the cryopreservation of a biological sample (1), comprises a pressure vessel (10) having a container wall (11) and an interior (12), which is adapted to receive the biological sample (1) the pressure vessel (10) is configured for cooling with a lowering of the temperature and an increase of the pressure in the pressure vessel (10) and for the cryopreservation of the biological sample (1) configured with an adjusting device (20) which is connected to the vessel wall (11) is connected and at least one of at least one Druckeinstellelement (21-23, 31), at least one cooling element (34) and at least one heat conducting element (35-38), wherein the adjusting device (20) for a time- and / or location-dependent adjustment of Temperature and pressure in the pressure vessel (10) is configured. Also described are methods for cryopreserving a biological sample (1) comprising biological cells (2) and a preservation medium (3), and methods for vitality-preserving heating of the biological sample (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kryokonservierung einer biologischen Probe, umfassend biologische Zellen und ein wässriges Konservierungsmedium, mit einem Druckbehälter. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kryokonservierung der biologischen Probe und die Verwendung einer Stabilisatorsubstanz, mit der eine glasartige Phase von Wasser stabilisierbar ist, bei der Kryokonservierung der biologischen Proben. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erwärmung der kryokonservierten biologischen Probe.The invention relates to a device for the cryopreservation of a biological sample, comprising biological cells and an aqueous preservation medium, with a pressure vessel. Furthermore, the invention relates to a method for cryopreserving the biological sample and the use of a stabilizer substance, with which a glassy phase of water is stabilized, in the cryopreservation of biological samples. Furthermore, the invention relates to a method for heating the cryopreserved biological sample.

Die Tieftemperaturkonservierung (Kryokonservierung) von Zellen ist bisher die einzige Möglichkeit, Lebensprozesse auf zellulärer Ebene reversibel (vitalitätserhaltend) so anzuhalten, dass sie nach einer Erwärmung auf physiologische Temperaturen wieder anlaufen können. Die Kryokonservierung findet keine Entsprechung in der Natur. Es werden zwar Organismen, wie z. B. Fische, in polaren Regionen im Eis eingebettet gefunden, die ihre Vitalität für eine begrenzte Dauer erhalten. Diese Organismen sind jedoch nicht vollständig durchgefroren, sondern enthalten in ihren Zellen Glycerin und andere gefrierpunktserniedrigende Stoffe, oder sie exprimieren Proteine (sog. Gefrierschutzproteine), welche die Eisstruktur beeinflussen. Eine dauerhafte Konservierung ist in diesem Zustand nicht möglich, da auch noch bei Temperaturen unter 0°C Diffusionsprozesse über Wochen und Monate zum Zerfall des biologischen Systems führen. Die dauerhafte Konservierung würde vielmehr eine Abkühlung z. B. auf eine Temperatur von flüssigem Stickstoff erfordern, bei der auch die Flüssigkeit in den Zellen gefrieren würde. Dann aber können die Organismen nicht mehr reanimiert werden.Cryopreservation of cells has so far been the only way to reversibly halt vital processes at the cellular level in such a way that they can restart after being heated to physiological temperatures. The cryopreservation finds no equivalent in nature. Although organisms, such. As fish, found in polar regions embedded in ice, which maintain their vitality for a limited duration. However, these organisms are not completely frozen through, but contain in their cells glycerol and other freezing point depressants, or they express proteins (so-called antifreeze proteins) which influence the ice structure. Permanent preservation is not possible in this state, since even at temperatures below 0 ° C, diffusion processes over weeks and months lead to the disintegration of the biological system. The permanent preservation would rather a cooling z. B. require to a temperature of liquid nitrogen, in which the liquid in the cells would freeze. But then the organisms can not be reanimated.

Ein besonderes Problem der Kryokonservierung ist die Kristalleisbildung (kristalline Phase des Wassers) in und außerhalb der Zellen, die unmittelbar oder mittelbar zu irreversiblen Schädigungen führen. Da die Eisbildung einen der primären Gründe für die Zellschädigung darstellt, werden seit Jahrzehnten so genannte Kryoprotektiva (Gefrierschutzzusätze, Kryoadditiva) gesucht und den obligaten physiologischen Medien beigemengt. Kryoprotektiva umfassen typischerweise kleine Moleküle, wie z. B. Dimethylsulfoxid (DMSO), die in die Zellen eindringen, oder höhermolekulare Substanzen, wie z. B. Zucker, die im Medium außerhalb der Zellen oder an deren Oberfläche verbleiben. Kryoprotektiva sind häufig erst in hohen, zum großen Teil unphysiologischen Konzentrationen (10% bis 50%) wirksam. Sie können daher nur bei niedrigeren als physiologischen Temperaturen (um 4°C) zugesetzt werden, müssen schnell in die Zellen eindringen und nach dem Auftauen sofort ausgewaschen werden.A particular problem of cryopreservation is the formation of crystals ice (crystalline phase of the water) in and outside the cells, which directly or indirectly lead to irreversible damage. Since ice formation is one of the primary causes of cell damage, so-called cryoprotectants (antifreeze additives, cryoadditiva) have been sought for decades and added to the obligate physiological media. Cryoprotectants typically include small molecules, such as. As dimethyl sulfoxide (DMSO), which penetrate into the cells, or higher molecular weight substances, such as. As sugar, which remain in the medium outside the cells or at the surface. Cryoprotectants are often effective only in high, largely unphysiological concentrations (10% to 50%). They can therefore be added only at lower than physiological temperatures (around 4 ° C), must penetrate quickly into the cells and immediately washed out after thawing.

Bisherige Entwicklungen in der Kryokonservierung biologischer Proben sind darauf gerichtet, Kryoprotektiva durch physiologisch und osmotisch weniger problematische Substanzen zu ersetzen, ihre Konzentration zu verringern oder ganz ohne sie auszukommen. Im Ergebnis wurden, abgesehen von den Gefrierschutzproteinen der Organismen selbst, seit der Entdeckung der Gefrierschutzeigenschaften des DMSO und Glycerins sowie einiger Zucker durch Polge und Lovelock nur wenige Stoffgruppen gefunden [1, 2, 3]. Bisher geht man davon aus, dass keine Kryokonservierung von Zellen ohne Zellstress und Zellreparaturprozesse mit Genexpressionen etc. nach dem Auftauen möglich ist, da die Bildung der kristallinen Phase unter physiologischen Bedingungen nicht ganz vermieden werden kann.

  • [1] Polge C, Smith AU, Parkes AS (1949), Nature 164: 666
  • [2] Lovelock JE (1954), Biochemical Journal 56 (2): 265–270
  • [3] Lovelock JE, Bishop MWH, 1959, Nature 183: 1394–1395
Previous developments in the cryopreservation of biological samples are aimed at replacing cryoprotectants by physiologically and osmotically less problematic substances, reducing their concentration or completely without them. As a result, apart from the antifreeze proteins of the organisms themselves, only a few groups of substances have been found since the discovery of the antifreeze properties of DMSO and glycerol as well as some sugars by Polge and Lovelock [1, 2, 3]. So far, it is believed that no cryopreservation of cells without cell stress and cell repair processes with gene expression etc. after thawing is possible because the formation of the crystalline phase under physiological conditions can not be completely avoided.
  • [1] Polge C, Smith AU, Parkes AS (1949), Nature 164: 666
  • [2] Lovelock JE (1954), Biochemical Journal 56 (2): 265-270
  • [3] Lovelock JE, Bishop MWH, 1959, Nature 183: 1394-1395

Der Erfolg der Kryokonservierung kann durch eine Vitalitätsrate (Überlebensrate), z. B. durch den Quotienten der Anzahl lebender Zellen nach und vor der Kryokonservierung, charakterisiert werden. Es ist bekannt, dass die Vitalitätsrate von der Zellart, dem Volumen und verschiedenen anderen, in der Regel bereits empirisch optimierten Randbedingungen, abhängt. Aufgrund der Notwendigkeit einer schnellen Diffusion der Kryoprotektiva in die Zellen und der geordneten Wärmeableitung nach außen, versagen, die herkömmlichen Kryokonservierungsverfahren bei makroskopischen Objekten, wie Geweben, Organen und ganzen Organismen bisher ohne Ausnahme. Vielmehr führt die herkömmliche Kryokonservierung unter Zusatz von Kryoprotektiva nur bei suspendierten Zellen und kleinsten Gewebestücken (< 0,5 mm3) zu praktikablen Vitalitätsraten. Stark wasserhaltige Pflanzenzellen, sowie ein Vielzahl großer tierischer Zellen, wie z. B. die Oozyten der Katzen und anderer Spezies, entziehen sich bisher einer Kryokonservierung vollständig. Andererseits werden mit kryokonservierten Krebszellen Vitalitätsraten von mehr als 90% erreicht.The success of cryopreservation may be due to a vitality rate (survival rate), e.g. B. by the quotient of the number of living cells after and before the cryopreservation, characterized. It is known that the vitality rate depends on the cell type, the volume and various other, usually already empirically optimized, boundary conditions. Due to the need for rapid diffusion of the cryoprotectants into the cells and the orderly dissipation of heat to the outside, the conventional cryopreservation methods have so far failed without exception for macroscopic objects such as tissues, organs and whole organisms. Rather, conventional cryopreservation with the addition of cryoprotectants leads to practicable vitality rates only for suspended cells and minute pieces of tissue (<0.5 mm 3 ). Highly water-containing plant cells, as well as a variety of large animal cells, such. As the oocytes of cats and other species, so far elude cryopreservation completely. On the other hand, vitality rates of more than 90% are achieved with cryopreserved cancer cells.

Der Erfolg der Kryokonservierung hängt insbesondere von den physikalisch-biologischen Randbedingungen, z. B. den Eigenschaften des Wassers und denen der Kryoprotektiva, ab. Bisher wird angenommen, dass Kryoprotektiva durch Diffusion in alle Zellen gelangen müssen und die Wärme in kurzer Zeit (ms bis min) nach außen abgeführt werden muss, da nur von dort gekühlt werden kann. Es wird ferner angenommen, dass diese Bedingungen aufgrund der Wärmeleitfähigkeit des auch in den Zellen dominierenden Wassers und der geringen Diffusionsgeschwindigkeit von Kryoprotektiva durch die Zellmembranen nur bei sehr kleinen Objekten (Zellen suspendiert in einer Nährlösung und unter Zusatz von Gefrierschutzmitteln) erfüllt sind.The success of the cryopreservation depends in particular on the physical-biological boundary conditions, eg. As the properties of the water and those of the cryoprotectants from. So far, it has been assumed that cryoprotectants must pass through diffusion into all cells and the heat must be dissipated to the outside in a short time (ms to min), since only from there can be cooled. It is further assumed that these conditions are met due to the thermal conductivity of the dominating even in the cells of water and the low diffusion rate of cryoprotectants through the cell membranes only in very small objects (cells suspended in a nutrient solution and with the addition of cryoprotectant).

Um die Bildung der kristallinen Phase zu vermeiden, wurde in der Praxis versucht, biologische Proben durch schnelle Abkühlung in eine glasartige oder amorphe Phase (vitrifizierter Zustand) zu überführen, was jedoch selbst bei der Verwendung von Kryoprotektiva nur einen beschränkten Erfolg hatte. Allgemein galt daher bis zu einer Veröffentlichung von J. L. M. Leunissen et al. [4] die Vorstellung, dass eine Vitrifizierung (Vitrifikation) zellulärer Zellsuspensionen ohne Zusätze aus physikalischen Gründen nicht erreichbar wäre.

  • [4] J. L. M. Leunissen und H. Yi (2009) Journal of Microscopy, 235: 25–35
In order to avoid the formation of the crystalline phase, it has been tried in practice to convert biological samples by rapid cooling into a glassy or amorphous phase (vitrified state), which, however, had only limited success, even with the use of cryoprotectants. Therefore, until a publication by JLM Leunissen et al. [4] the idea that vitrification (vitrification) of cellular cell suspensions without additives would not be achievable for physical reasons.
  • [4] JLM Leunissen and H. Yi (2009) Journal of Microscopy, 235: 25-35

Von J. L. M. Leunissen et al. [4] wird für die Kryomikroskopie ein Verfahren beschrieben, das eine Vitrifizierung erwarten lässt: wird ein dünnwandiges Kupferröhrchen mit einem Durchmesser von < 1 mm mit einer Zellsuspension gefüllt, an den Enden durch Zusammenquetschen gasfrei geschlossen und anschließend in einer Kühlflüssigkeit, wie Propan, Stickstoff etc., eingefroren, so werden in Tieftemperaturkryoschnitten der Röhrchen ausgezeichnet erhaltene Zellstrukturen gefunden, die eine Vitrifizierung anzeigen. Werden die Tieftemperaturkryoproben erwärmt, zeigt sich jedoch, dass die Zellen den Kühlprozess nicht überlebt haben. Das von J. L. M. Leunissen et al. [4] beschriebene Verfahren ist für eine vitalitätserhaltende Erwärmung der Probe ungeeignet. Bisher wird daher angenommen, dass Verfahren für die Kryomikroskopie keine Revitalisierung durch Rückerwärmung erlauben.From JLM Leunissen et al. [4] For cryomicroscopy, a method is described which is expected to vitrification: a thin-walled copper tube with a diameter of <1 mm is filled with a cell suspension, closed at the ends by squeezing gas-free and then in a cooling fluid such as propane, nitrogen etc., frozen in cryoprecipitations of the tubes excellent cell structures are obtained which indicate a Vitrifizierung. However, heating the cryogenic cryosamples shows that the cells did not survive the cooling process. The paper by JLM Leunissen et al. [4] described method is unsuitable for vitality-preserving heating of the sample. So far, it is therefore assumed that methods for cryomicroscopy do not allow revitalization by reheating.

Es besteht angesichts der sich entwickelnden regenerativen Medizin und Biotechnologie sowie des Umweltschutzes und der Arterhaltung ein dringendes Interesse, die Nachteile der herkömmlichen Kryokonservierung zu vermindern oder zu überwinden.There is an urgent interest in reducing or overcoming the disadvantages of conventional cryopreservation in view of evolving regenerative medicine and biotechnology as well as environmental protection and conservation.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Kryokonservierungsvorrichtung bereitzustellen, mit der Nachteile herkömmlicher Techniken überwunden werden und die insbesondere eine Kryokonservierung mit einer erhöhten Vitalitätsrate und/oder von vergrößerten Probenvolumen ermöglicht. Die Aufgabe der Erfindung ist es des Weiteren, ein verbessertes Verfahren zur Kryokonservierung bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Techniken überwunden werden und das insbesondere erlaubt, beim Abkühlen und/oder Auftauen Verfahrensbedingungen so einzustellen, dass eine erhöhte Vitalitätsrate erzielt wird. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Erwärmung einer kryokonservierten biologischen Probe bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Techniken überwunden werden und das insbesondere erlaubt, eine vitalitätsbeschränkende Beeinflussung der biologischen Proben beim Übergang in einen aufgetauten Zustand zu unterdrücken.The object of the invention is to provide an improved cryopreservation device which overcomes the disadvantages of conventional techniques and in particular enables cryopreservation with an increased vitality rate and / or increased sample volume. The object of the invention is furthermore to provide an improved method for cryopreservation which overcomes the disadvantages of conventional techniques and which, in particular, makes it possible to adjust process conditions during cooling and / or thawing in such a way that an increased vitality rate is achieved. Furthermore, it is an object of the invention to provide an improved method for heating a cryopreserved biological sample, which overcomes the disadvantages of conventional techniques and in particular allows to suppress a vitality-limiting influence of the biological samples in the transition to a thawed state.

Diese Aufgaben werden durch Vorrichtungen und Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These objects are achieved by devices and methods having the features of the independent claims. Advantageous embodiments and applications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Kryokonservierungsvorrichtung bereitgestellt, die zur Kryokonservierung einer biologischen Probe eingerichtet ist. Die Kryokonservierungsvorrichtung umfasst einen Druckbehälter mit einer Behälterwand und einem Innenraum, der zur Aufnahme der biologischen Probe eingerichtet ist. Der Druckbehälter ist konfiguriert, in einem Kühlbad einer Kühlvorrichtung bis zu einer Kryokonservierungstemperatur, z. B. unterhalb von –138°C, abgekühlt zu werden. Des Weiteren ist der Druckbehälter konfiguriert, dass der Innenraum des Kühlbehälters mit einem Druck beaufschlagt werden kann, der höher als der umgebende Atmosphärendruck ist. Der Druckbehälter ist für die dauerhafte Kryokonservierung der biologischen Probe und Lagerung bei der Kryokonservierungstemperatur und unter Aufrechterhaltung des erhöhten Drucks im Druckbehälter eingerichtet.According to a first aspect of the invention, there is provided a cryopreservation device adapted for cryopreserving a biological sample. The cryopreservation device comprises a pressure vessel having a container wall and an interior adapted to receive the biological sample. The pressure vessel is configured to be stored in a cooling bath of a cooling device up to a cryopreservation temperature, e.g. Below -138 ° C, to be cooled. Furthermore, the pressure vessel is configured such that the interior of the cooling tank can be pressurized to a pressure higher than the surrounding atmospheric pressure. The pressure vessel is designed for the permanent cryopreservation of the biological sample and storage at the cryopreservation temperature while maintaining the elevated pressure in the pressure vessel.

Gemäß der Erfindung umfasst der Druckbehälter eine Stelleinrichtung, die für eine zeit- und/oder ortsabhängige Einstellung der Temperatur und des Druckes im Druckbehälter eingerichtet ist. Die Stelleinrichtung ist mit der Behälterwand des Druckbehälters verbunden und geeignet, die Einstellung der Kryokonservierungstemperatur und des Druckes im Innenraum des Druckbehälters zeit- und/oder ortsabhängig zu beeinflussen. Die Stelleinrichtung ist dazu eingerichtet, die Abkühlung und/oder Erwärmung der biologischen Probe entsprechend einer vorbestimmten Temperatur-Zeitfunktion gezielt zu steuern. Des Weiteren ist die Stelleinrichtung geeignet, die Temperaturverteilung im Druckbehälter zu beeinflussen. Des Weiteren ist die Stelleinrichtung geeignet, den Druck im Druckbehälter gemäß einer vorbestimmten Druck-Zeitfunktion zu steuern. Die Temperatur- und Druck-Zeitfunktionen können relativ zueinander eingestellt werden. Beispielsweise ermöglicht die Stelleinrichtung, gezielt zuerst die biologische Probe abzukühlen und anschließend mit einem erhöhten Druck zu beaufschlagen, die Abkühlung und die Druckerhöhung gleichzeitig auszuführen oder zunächst den Druck zu erhöhen und anschließend die Kryokonservierungstemperatur einzustellen. Schließlich ist die Stelleinrichtung geeignet, die den Ort der Druckerzeugung im Druckbehälter zu steuern.According to the invention, the pressure vessel comprises an adjusting device, which is set up for a time- and / or location-dependent adjustment of the temperature and the pressure in the pressure vessel. The adjusting device is connected to the container wall of the pressure vessel and suitable to influence the setting of the cryopreservation temperature and the pressure in the interior of the pressure vessel time and / or location-dependent. The adjusting device is set up to specifically control the cooling and / or heating of the biological sample in accordance with a predetermined temperature-time function. Furthermore, the adjusting device is suitable for influencing the temperature distribution in the pressure vessel. Furthermore, the adjusting device is adapted to control the pressure in the pressure vessel according to a predetermined pressure-time function. The temperature and pressure-time functions can be adjusted relative to each other. For example, the adjusting device allows targeted first to cool the biological sample and then with an increased pressure to apply the cooling and the pressure increase simultaneously or first to increase the pressure and then adjust the cryopreservation temperature. Finally, the actuator is suitable to control the location of pressure generation in the pressure vessel.

Gemäß der Erfindung umfasst die Stelleinrichtung mindestens ein Druckeinstellelement, mindestens ein Kühlelement und/oder wenigstens ein Wärmeleitelement. Das Druckeinstellelement ist konfiguriert, die Druck-Zeitfunktion, einen Ort eines primären Druckeintrags und/oder die Höhe des Drucks einzustellen, mit dem der Innenraum des Druckbehälters beaufschlagt wird. Entsprechend sind das Kühlelement und/oder das Wärmeleitelement, ggf. in Verbindung mit der Wirkung der Kühlvorrichtung, eingerichtet, die Temperatur-Zeitfunktion, die räumliche Temperaturverteilung und die Kryokonservierungstemperatur zu steuern.According to the invention, the adjusting device comprises at least one Druckeinstellelement, at least one cooling element and / or at least one heat conducting element. The pressure adjusting element is configured to adjust the pressure-time function, a location of a primary pressure input and / or the amount of pressure applied to the interior of the pressure vessel. Accordingly, the cooling element and / or the heat-conducting element, optionally in conjunction with the action of the cooling device, are arranged to control the temperature-time function, the spatial temperature distribution and the cryopreservation temperature.

Die biologische Probe enthält biologische Zellen und ein wässriges Konservierungsmedium. Die biologischen Zellen umfassen einzelne Zellen, wie z. B. einzelne Stammzellen, Vorläuferzellen, Fibroblasten, Keimzellen, Zellgruppen, insbesondere aus den genannten Zelltypen, Gewebestücke oder Organe oder deren Teile. Die biologischen Zellen können sogar komplette Organismen, insbesondere von Kleinstlebewesen, wie Würmer oder Insekten, bilden. Das Konservierungsmedium umfasst ein wässriges physiologisches Medium (Nährmedium, Kultivierungsmedium), wie es aus der Kultivierung biologischer Zellen bekannt ist.The biological sample contains biological cells and an aqueous preservation medium. The biological cells comprise individual cells, such as. B. individual stem cells, progenitor cells, fibroblasts, germ cells, cell groups, in particular from the cell types mentioned, pieces of tissue or organs or parts thereof. The biological cells may even form complete organisms, especially microorganisms such as worms or insects. The preservation medium comprises an aqueous physiological medium (nutrient medium, culture medium) as known from the cultivation of biological cells.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Kryokonservierung der biologischen Probe bereitgestellt, bei dem die biologische Probe in einem Druckbehälter angeordnet und der Druckbehälter in einer Kühlvorrichtung abgekühlt wird, bis die biologische Probe in den kryokonservierten Zustand in einer zumindest teilweise glasartigen Phase überführt ist. Gemäß der Erfindung erfolgt eine zeit- und/oder ortsabhängige Einstellung der Temperatur und des Druckes im Druckbehälter unter Verwendung einer Stelleinrichtung mit mindestens einem Druckeinstellelement, mindestens einem Kühlelement und/oder mindestens einem Wärmeleitelement. Vorzugsweise wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kryokonservierung biologischer Proben die Kryokonservierungsvorrichtung gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung verwendet.According to a second aspect of the invention, there is provided a method of cryopreserving the biological sample by placing the biological sample in a pressure vessel and cooling the pressure vessel in a cooling device until the biological sample is transferred to the cryopreserved state in an at least partially glassy phase , According to the invention, a time- and / or location-dependent adjustment of the temperature and the pressure in the pressure vessel using an adjusting device with at least one Druckeinstellelement, at least one cooling element and / or at least one heat-conducting takes place. The cryopreservation device according to the first aspect of the invention is preferably used to carry out the method according to the invention for the cryopreservation of biological samples.

Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Erwärmung einer biologischen Probe, umfassend biologische Zellen und ein Konservierungsmedium in einem gefrorenen Zustand, die in einer glasartigen Phase in einem Druckbehälter angeordnet ist, bereitgestellt. Gemäß der Erfindung wird die Temperatur des Druckbehälters und der biologischen Probe erhöht und während der Temperaturerhöhung im Druckbehälter ein erhöhter Druck oberhalb des umgebenden Atmosphärendrucks aufrechterhalten. Vorzugsweise wird das Verfahren zur Erwärmung der biologischen Probe unter Verwendung der Kryokonservierungsvorrichtung gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ausgeführt.According to a third aspect of the invention there is provided a method of heating a biological sample comprising biological cells and a preservation medium in a frozen state disposed in a glassy phase in a pressure vessel. According to the invention, the temperature of the pressure vessel and the biological sample is increased and maintained during the temperature increase in the pressure vessel, an elevated pressure above the ambient atmospheric pressure. Preferably, the method of heating the biological sample is carried out using the cryopreservation device according to the first aspect of the invention.

Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der Erfindung wird vorgeschlagen, mindestens eine Stabilisatorsubstanz (d. h. eine einzelne Substanz oder eine Mischung von mehreren Substanzen) bei der Kryokonservierung biologischer Proben als Bestandteil des Konservierungsmediums zu verwenden, die geeignet ist, bei der Erhöhung der Temperatur einer biologischen Probe, umfassend biologische Zellen und ein Konservierungsmedium, vorzugsweise bis zum Übergang in den flüssigen Zustand einen glasartigen Zustand der unterkühlten Schmelze ohne Kristallisation zu erhalten.According to a fourth aspect of the invention, it is proposed to use at least one stabilizer substance (ie a single substance or a mixture of several substances) in the cryopreservation of biological samples as a constituent of the preservation medium which is suitable for increasing the temperature of a biological sample biological cells and a preservation medium, preferably until the transition to the liquid state to obtain a glassy state of the supercooled melt without crystallization.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass beim Einfrieren wässriger Systeme die Bildung der kristallinen Phase vermieden und stattdessen die glasartige Phase (amorphe Phase) erzeugt werden kann, indem das wässrige System mit einem Druck beaufschlagt wird. Die Überführung der biologischen Probe in den kryokonservierten Zustand, die Kryokonservierung und/oder die Erwärmung der kryokonservierten Proben erfolgen in einem Bereich des Phasendiagramms des wässrigen Systems, in dem die glasartige Phase bevorzugt gebildet wird. Da die Überlebensrate der biologischen Zellen in der biologischen Probe in der glasartigen Phase erheblich höher als in der kristallinen Phase ist, ermöglicht die Erfindung eine erhöhte Vitalitätsrate der Kryokonservierung.The invention is based on the recognition that when freezing aqueous systems, the formation of the crystalline phase can be avoided and instead the glassy phase (amorphous phase) can be produced by applying a pressure to the aqueous system. The transfer of the biological sample into the cryopreserved state, the cryopreservation and / or the heating of the cryopreserved samples take place in a region of the phase diagram of the aqueous system in which the glassy phase is preferably formed. Since the survival rate of the biological cells in the biological sample in the vitreous phase is considerably higher than in the crystalline phase, the invention enables an increased vitality rate of the cryopreservation.

Bei der herkömmlichen Kryomikroskopie unter Verwendung von druckfesten Probenröhrchen (siehe oben, [4]) wurde im geschlossenen Probenröhrchen bereits ein erhöhter Druck erzeugt. Bei der herkömmlichen Technik besteht jedoch kein Freiheitsgrad, den Druck- oder Temperaturverlauf beim Einfrieren, während der Kryokonservierung oder beim Erwärmen gezielt entsprechend vorgegebenen Zeitfunktionen zu beeinflussen. Die Erfinder haben festgestellt, dass insbesondere beim Auftauen unweigerlich das beim raschen Abkühlen vermiedene Eis mit all seinen negativen Wirkungen auf die Probe entsteht, wodurch die Zellen abgetötet werden. Vorteilhafterweise wird mit der erfindungsgemäßen Bereitstellung der Stelleinrichtung ermöglicht, dass die Druck-Temperatur-Verläufe zeitlich und/oder räumlich so gesteuert werden, dass im Innenraum des Druckbehälters vorrangig die glasartige Phase der biologischen Probe erzeugt und aufrechterhalten wird. Im Unterschied zur herkömmlichen Technik ermöglicht die Stelleinrichtung, Druck- und Temperaturparameter beim Einfrieren und/oder Auftauen gezielt zu variieren, um eine maximale Vitalitätsrate zu erzielen. Vorteilhafterweise wird damit erfindungsgemäß eine echte Kryokonservierung mit der Möglichkeit des Wiederauftauens und der Revitalisierung der Zellen in der biologischen Probe bereitgestellt, während die Technik von J. L. M. Leunissen et al. [4] lediglich eine Kryopräparation für mikroskopische Untersuchungen darstellt.In conventional cryomicroscopy using pressure-resistant sample tubes (see above, [4]), an increased pressure was already generated in the closed sample tube. In the conventional technique, however, there is no degree of freedom to influence the pressure or temperature course during freezing, during the cryopreservation or during heating specifically according to predetermined time functions. The inventors have found that, especially during thawing, inevitably the ice avoided during rapid cooling is produced with all its negative effects on the sample, whereby the cells are killed. Advantageously, with the provision of the adjusting device according to the invention it is made possible that the pressure-temperature curves are controlled temporally and / or spatially so that in the interior of the Pressure vessel primarily the glassy phase of the biological sample is generated and maintained. In contrast to the conventional technique, the adjusting device makes it possible to selectively vary pressure and temperature parameters during freezing and / or thawing in order to achieve a maximum vitality rate. Advantageously, according to the invention, a true cryopreservation with the possibility of re-thawing and revitalization of the cells in the biological sample is provided, while the art of JLM Leunissen et al. [4] represents only a cryopreparation for microscopic examinations.

Gemäß dem o. g. dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird insbesondere vorgeschlagen, den glasartigen Zustand der Probe, insbesondere des Konservierungsmediums unter Erhaltung des Druckes bis zum Schmelzen des in der Probe enthaltenen Wassers zu erhalten. Vorteilhafterweise wird damit ermöglicht, kryokonservierte biologische Proben, wie z. B. die von J. L. M. Leunissen et al. [4] beschriebenen, in extrem guter Strukturerhaltung und vitrifiziert vorliegenden Zellsuspensionen, wieder so aufzutauen, dass lebende Zellen vorhanden sind. Dies ist bisher noch bei keinem Gefrier-Druckschockverfahren, wie es für die Kryomikroskopie eingesetzt wird, gelungen. Um die genannte Stabilisierung zu erreichen, wird dem Konservierungsmedium vorzugsweise mindestens eine Stabilisatorsubstanz, die geeignet ist, bei der Erhöhung der Temperatur der biologischen Probe, vorzugsweise bis zur Schmelze, die glasartige Phase der unterkühlten Schmelze zu stabilisieren. Die erfindungsgemäße Kryokonservierungsvorrichtung ermöglicht vorteilhafterweise eine Beeinflussung des Weges der Probenbedingungen durch das Phasendiagramm vorbei am Fest-Flüssig-Phasenübergang.According to the above-mentioned third aspect of the invention, it is particularly proposed to obtain the glassy state of the sample, particularly the preservation medium, while maintaining the pressure until the water contained in the sample is melted. Advantageously, this allows cryopreserved biological samples such. B. from JLM Leunissen et al. [4] described in extremely good structural preservation and vitrified cell suspensions to thaw again so that living cells are present. This has not yet been achieved in any freeze-pressure shock method as used for cryomicroscopy. In order to achieve said stabilization, the preservation medium is preferably stabilized with at least one stabilizer substance capable of stabilizing the glassy phase of the supercooled melt as the temperature of the biological sample increases, preferably to the melt. The cryopreservation device according to the invention advantageously makes it possible to influence the path of the sample conditions through the phase diagram past the solid-liquid phase transition.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Stelleinrichtung mindestens ein Druckeinstellelement, das mit der Behälterwand und/oder dem Innenraum des Druckbehälters verbunden ist. Vorteilhafterweise sind verschiedene Varianten des Druckeinstellelements möglich, die in Abhängigkeit von der Konservierungsaufgabe und den räumlichen Bedingungen der Kryokonservierung einzeln oder in Kombination gewählt werden können. Gemäß einer ersten Variante kann in der Behälterwand des Druckbehälters mindestens eine Druckschraube vorgesehen sein. Die Behälterwand enthält eine Gewindeöffnung zur flüssigkeitsdichten Aufnahme der Druckschraube. Durch ein Einschrauben der Druckschraube in die Gewindeöffnung kann das freie Volumen des Innenraums im Druckbehälter verringert und entsprechend der Druck im Druckbehälter erhöht werden. Gemäß einer zweiten Variante kann ein Expansionsbereich vorgesehen sein, der mit dem Innenraum des Druckbehälters in Verbindung steht und zur Aufnahme eines flüssigen oder gasförmigen Expansionsmediums eingerichtet ist. Wenn sich das Expansionsmedium im Expansionsbereich ausdehnt, wird entsprechend das freie Volumen im Innenraum verringert und der Druck im Druckbehälter erhöht. Gemäß einer dritten Variante kann das Druckeinstellelement eine Druckklammer umfassen, die von außen auf die Behälterwand wirkt. In diesem Fall ist die Behälterwand aus einem biegsamen Material gebildet, um den von der Druckklammer ausgeübten mechanischen Druck auf den Innenraum des Druckbehälters zu übertragen. Vorteilhafterweise kann die Druckklammer mit Kühlöffnungen ausgestattet sein, um die Abkühlung des Druckbehälters im Kühlbad der Kühlvorrichtung zu beschleunigen. Des Weiteren kann die Druckklammer für eine mechanische oder elektrische Betätigung ausgelegt sein.According to a preferred embodiment of the invention, the adjusting device comprises at least one Druckeinstellelement which is connected to the container wall and / or the interior of the pressure vessel. Advantageously, various variants of Druckeinstellelements are possible, which can be selected individually or in combination depending on the preservation task and the spatial conditions of the cryopreservation. According to a first variant, at least one pressure screw can be provided in the container wall of the pressure vessel. The container wall contains a threaded opening for liquid-tight receiving the pressure screw. By screwing the pressure screw into the threaded opening, the free volume of the interior can be reduced in the pressure vessel and increased according to the pressure in the pressure vessel. According to a second variant, an expansion region can be provided, which communicates with the interior of the pressure vessel and is adapted to receive a liquid or gaseous expansion medium. If the expansion medium expands in the expansion area, the free volume in the interior is correspondingly reduced and the pressure in the pressure vessel is increased. According to a third variant, the Druckeinstellelement may comprise a pressure clamp, which acts from the outside on the container wall. In this case, the container wall is formed of a flexible material to transmit the pressure exerted by the pressure clamp mechanical pressure on the interior of the pressure vessel. Advantageously, the pressure clamp can be equipped with cooling openings in order to accelerate the cooling of the pressure vessel in the cooling bath of the cooling device. Furthermore, the pressure clamp may be designed for mechanical or electrical actuation.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Expansionsbereich mindestens eine Hohlleitung zur Aufnahme des Expansionsmediums, die mit dem Innenraum des Druckbehälters kommuniziert und die vom Druckbehälter absteht. Die Hohlleitung enthält z. B. Wasser, eine wässrige Lösung oder Teile der biologischen Probe. Durch das Abstehen der Hohlleitung vom Druckbehälter wird das Expansionsmedium in der Hohlleitung räumlich vom Innenraum des Druckbehälters getrennt. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine Abkühlung der Hohlleitung im Kühlbad der Kühlvorrichtung, während sich der übrige Druckbehälter noch auf erhöhter Temperatur, z. B. bei Raumtemperatur befindet. In der Hohlleitung kann kristallines Eis erzeugt werden, welches sich hin zum Innenraum ausdehnt, dessen übriges Volumen verringert und somit eine Erhöhung des Druckes im Innenraum bewirkt. Gemäß einer bevorzugten Variante weist die Hohlleitung Verzweigungen auf. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine Vergrößerung des Volumens des Expansionsbereichs im Vergleich zu einer einzelnen, unverzweigten Hohlleitung. Gleichzeitig ermöglicht die verzweigte Hohlleitung eine Beeinflussung der Zeitfunktion der Druckerzeugung im Druckbehälter. Alternativ und zusätzlich können mehrere Hohlleitungen vorgesehen sein, die in verschiedenen Raumrichtungen vom Druckbehälter abstehen. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine Beeinflussung der Druckerzeugung in Abhängigkeit von der Orientierung des Druckbehälters relativ zum Kühlbad der Kühlvorrichtung.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the expansion region comprises at least one hollow conduit for receiving the expansion medium, which communicates with the interior of the pressure vessel and which protrudes from the pressure vessel. The hollow line contains z. As water, an aqueous solution or parts of the biological sample. By protruding the hollow conduit from the pressure vessel, the expansion medium in the hollow conduit is spatially separated from the interior of the pressure vessel. This advantageously allows a cooling of the hollow conduit in the cooling bath of the cooling device, while the remaining pressure vessel is still at elevated temperature, for. B. is at room temperature. In the hollow conduit crystalline ice can be generated, which expands towards the interior, reduces the remaining volume and thus causes an increase in the pressure in the interior. According to a preferred variant, the hollow conduit has branches. Advantageously, this makes it possible to increase the volume of the expansion area in comparison to a single, unbranched hollow conduit. At the same time, the branched hollow line makes it possible to influence the time function of the pressure generation in the pressure vessel. Alternatively and additionally, a plurality of hollow conduits may be provided which protrude from the pressure vessel in different spatial directions. Advantageously, this makes it possible to influence the pressure generation as a function of the orientation of the pressure vessel relative to the cooling bath of the cooling device.

Wenn die erfindungsgemäß vorgesehene Stelleinrichtung ein Kühlelement umfasst, so wird dieses vorzugsweise durch eine Kühlleitung gebildet, die im Druckbehälter angeordnet ist. Die Kühlleitung verläuft durch den Innenraum des Behälters. Sie ist dazu eingerichtet, mit einem Kühlmittel, wie z. B. mit flüssigem Stickstoff, durchströmt zu werden. Vorteilhafterweise ermöglicht die Kühlleitung eine Einstellung des Beginns und der Zeitfunktion der Temperaturabsenkung im Druckbehälter. If the adjusting device provided according to the invention comprises a cooling element, then this is preferably formed by a cooling line, which is arranged in the pressure vessel. The cooling line runs through the interior of the container. It is adapted to with a coolant such. B. with liquid nitrogen to be flowed through. Advantageously, the cooling line allows adjustment of the beginning and the time function of the temperature reduction in the pressure vessel.

Wenn die erfindungsgemäß vorgesehene Stelleinrichtung ein Wärmeleitelement umfasst, so wird dieses vorzugsweise durch ein Außenprofil auf einer Außenseite des Druckbehälters, ein Innenprofil auf einer Innenseite des Druckbehälters und/oder Wärmeleitkörper im Inneren des Druckbehälters gebildet. Diese Varianten von Wärmeleitelementen ermöglichen, bei der Abkühlung des Druckbehälters den Wärmetransport vom Druckbehälter in das Kühlbad zu beschleunigen.If the adjusting device provided according to the invention comprises a heat-conducting element, this is preferably formed by an outer profile on an outer side of the pressure vessel, an inner profile on an inner side of the pressure vessel and / or heat-conducting body in the interior of the pressure vessel. These variants of heat conducting elements make it possible to accelerate the transport of heat from the pressure vessel into the cooling bath during the cooling of the pressure vessel.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kryokonservierungsvorrichtung besteht darin, dass der Druckbehälter mit einer Vielzahl geometrischer Formen herstellbar ist. Besonders bevorzugt sind Varianten der Erfindung, bei denen die Behälterwand des Druckbehälters die Gestalt eines Rohres, einer Kugel oder eines Zylinders, z. B. eines flachen Zylinders (Dose), aufweist. Ein rohrförmiger Druckbehälter kann gerade oder gekrümmt gebildet sein. In beiden Fällen kann jeweils die räumliche Verteilung der Temperatur- und Druckeinstellung im Druckbehälter durch dessen Gestalt beeinflusst werden.Another advantage of the cryopreservation device according to the invention is that the pressure vessel can be produced with a large number of geometric shapes. Particularly preferred variants of the invention in which the container wall of the pressure vessel, the shape of a tube, a sphere or a cylinder, for. B. a flat cylinder (box) has. A tubular pressure vessel may be straight or curved. In both cases, the spatial distribution of the temperature and pressure setting in the pressure vessel can each be influenced by its shape.

Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Kryokonservierungsvorrichtung beziehen sich auf die Gestaltung des Innenraums des Druckbehälters. Gemäß einer Variante der Erfindung kann im Innenraum ein Innenbehälter vorgesehen sein, der zur Aufnahme der biologischen Probe eingerichtet ist. In diesem Fall ist die biologische. Probe im Innenbehälter vom übrigen Volumen des Innenraums stofflich getrennt. Dies ermöglicht eine Beeinflussung der glasartigen Phase in der unmittelbaren Umgebung der biologischen Probe. Gemäß einer weiteren Variante kann im Innenraum ein Substrat angeordnet sein, das zur adhärenten Aufnahme biologischer Zellen, die Teil der biologischen Probe sind, eingerichtet ist. Das Substrat kann z. B. im Innenbehälter angeordnet sein. Als Substrat sind Substratmaterialien geeignet, die für adhärente Zellkulturen verwendet werden, wie z. B. Kunststoff oder Glas. Gemäß einer weiteren Variante kann eine Segmentierung des Innenraums in Innenraumabschnitte vorgesehen sein. Die Segmentierung ermöglicht vorteilhafterweise die gezielte Einstellung von verschiedenen Druck-Temperatur-Bedingungen in jedem der Innenraumabschnitte. Gemäß einer weiteren Variante kann im Innenraum eine Sensoreinrichtung angeordnet sein, die mindestens einen Temperatursensor und/oder mindestens einen Drucksensor umfasst. Die Sensoreinrichtung ermöglicht vorteilhafterweise eine Messung der Temperatur und/oder des Druckes im Innenraum. In Abhängigkeit von dem mindestens einen Signal der Sensoreinrichtung kann die Kryokonservierung gesteuert werden. Schließlich kann mit einer weiteren Variante der Erfindung im Innenraum ein Substanzreservoir angeordnet sein, das zur Freigabe einer Substanz in den Innenraum eingerichtet ist. Das Substanzreservoir umfasst z. B. Hohlkugeln, die unter der Wirkung eines erhöhten Druckes im Innenraum zerstört werden können, um eine Substanz freizusetzen. Die genannten Varianten der Innenraum-Gestaltung können einzeln oder in Kombination vorgesehen sein.Further advantageous features of the cryopreservation device according to the invention relate to the design of the interior of the pressure vessel. According to a variant of the invention may be provided in the interior of an inner container, which is adapted to receive the biological sample. In this case, the biological. Sample in the inner container from the remaining volume of the interior materially separated. This allows influencing the glassy phase in the immediate vicinity of the biological sample. According to a further variant, a substrate can be arranged in the interior, which is set up for the adherent recording of biological cells which are part of the biological sample. The substrate may, for. B. be arranged in the inner container. As a substrate substrate materials are suitable, which are used for adherent cell cultures, such. As plastic or glass. According to a further variant, a segmentation of the interior can be provided in interior sections. The segmentation advantageously enables the targeted adjustment of different pressure-temperature conditions in each of the interior sections. According to a further variant, a sensor device may be arranged in the interior, which comprises at least one temperature sensor and / or at least one pressure sensor. The sensor device advantageously allows a measurement of the temperature and / or the pressure in the interior. Depending on the at least one signal of the sensor device, the cryopreservation can be controlled. Finally, with a further variant of the invention, a substance reservoir can be arranged in the interior, which is set up to release a substance into the interior. The substance reservoir comprises z. B. hollow spheres that can be destroyed under the effect of increased pressure in the interior to release a substance. The mentioned variants of the interior design can be provided individually or in combination.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Behälterwand mit einer Optikeinheit ausgestattet sein. Die Optikeinheit umfasst eine abbildende Optik, die für eine optische Beobachtung des Innenraums des Druckbehälters eingerichtet ist. Die Optikeinheit ermöglicht eine optische Überwachung des Zustands der biologischen Probe während der Kryokonservierung.According to a further advantageous embodiment of the invention, the container wall may be equipped with an optical unit. The optical unit comprises an imaging optics, which is set up for an optical observation of the interior of the pressure vessel. The optical unit allows optical monitoring of the state of the biological sample during cryopreservation.

Vorteilhafterweise bestehen verschiedene Varianten der Druck- und Temperatureinstellung im Druckbehälter, um auf verschiedenen Wegen im Druck-Temperatur-Zustandsdiagramm der biologischen Probe zu den gewünschten Kryokonservierungsbedingungen zu gelangen. Beispielsweise ist es gemäß einer ersten Variante möglich, zuerst den Druck im Druckbehälter mit dem mindestens einen Druckeinstellelement zu erhöhen und anschließend die Temperatur im Druckbehälter mit der Kühlvorrichtung abzusenken. Die Druckerhöhung und die Temperaturabsenkung erfolgen jeweils gemäß vorbestimmten, getrennten Zeitfunktionen. Gemäß einer zweiten Variante können die Erhöhung des Druckes und die Absenkung der Temperatur so eingestellt werden, dass sich die jeweiligen Zeitfunktionen überlappen, indem die Absenkung der Temperatur vor Erreichung des Enddruckes oder umgekehrt die Erhöhung des Druckes vor Erreichung der Kryokonservierungstemperatur gestartet wird. Schließlich ist es gemäß einer weiteren Variante möglich, zunächst die Temperatur im Druckbehälter bis zur Kryokonservierungstemperatur abzusenken und anschließend den Druck im Druckbehälter zu erhöhen. Welche der genannten Varianten gewählt wird, hängt von den Bedingungen der konkreten Kryokonservierungsaufgabe, insbesondere vom Aufbau der Kryokonservierungsvorrichtung und der Zusammensetzung der biologischen Probe, ab. Die optimale Variante kann empirisch durch Tests ausgewählt werden, bei denen unter den konkreten Anwendungsbedingungen die Vitalitätsrate der biologischen Probe für die verschiedenen Varianten getestet wird. In gleicher Weise ist es möglich, die Druck- und Temperatur-Zeitfunktionen, insbesondere in Bezug auf die Geschwindigkeit der Druckerhöhung und der Temperaturabsenkung und/oder die Gestalt der Funktion, wie z. B. eine Stufenform, zu wählen.Advantageously, there are different variants of the pressure and temperature setting in the pressure vessel in order to arrive in different ways in the pressure-temperature-state diagram of the biological sample to the desired Kryokonservierungsbedingungen. For example, according to a first variant, it is possible first to increase the pressure in the pressure vessel with the at least one pressure setting element and then to lower the temperature in the pressure vessel with the cooling device. The pressure increase and the temperature reduction are in each case according to predetermined, separate time functions. According to a second variant, the increase of the pressure and the lowering of the temperature can be adjusted so that the respective time functions overlap by starting the lowering of the temperature before reaching the final pressure or vice versa the increase of the pressure before reaching the Kryokonservierungstemperatur. Finally, according to a further variant, it is possible first to lower the temperature in the pressure vessel to the cryopreservation temperature and then to increase the pressure in the pressure vessel. Which of the mentioned variants is chosen depends on the conditions of the specific cryopreservation task, in particular on the structure of the cryopreservation device and the composition of the biological sample. The optimal variant can be selected empirically by tests in which the vitality rate of the biological sample for the different variants is tested under the specific conditions of use. In the same way it is possible, the pressure and temperature-time functions, in particular with respect to the speed of the pressure increase and the temperature reduction and / or the shape of the function, such. B. a step shape to choose.

Wenn das Druckeinstellelement gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen Expansionsbereich in Gestalt einer vom Druckbehälter abstehenden Hohlleitung umfasst, wird die Druck-Temperatur-Einstellung vereinfacht. Der Druck kann im Druckbehälter erhöht werden, indem zuerst die mindestens eine Hohlleitung in das Kühlbad der Kühlvorrichtung getaucht wird. Ein Expansionsmedium in der mindestens einen Hohlleitung dehnt sich aus, so dass der Druck im übrigen Druckbehälter ansteigt. Anschließend wird auch der übrige Druckbehälter in das Kühlbad der Kühlvorrichtung getaucht, um so für die biologische Probe im Innenraum des Druckbehälters die Kryokonservierungstemperatur einzustellen.If, according to a preferred embodiment of the invention, the pressure-setting element comprises an expansion region in the form of a hollow line projecting from the pressure vessel, the pressure Temperature setting simplified. The pressure can be increased in the pressure vessel by first immersing the at least one hollow conduit in the cooling bath of the cooling device. An expansion medium in the at least one hollow conduit expands, so that the pressure in the rest of the pressure vessel increases. Subsequently, the remaining pressure vessel is immersed in the cooling bath of the cooling device, so as to set the cryopreservation temperature for the biological sample in the interior of the pressure vessel.

Vorzugsweise ist eine dauerhafte Lagerung der biologischen Probe unter Aufrechterhaltung des erhöhten Druckes, insbesondere in flüssigem Stickstoff oder im Dampf des flüssigen Stickstoffs vorgesehen. Besonders bevorzugt erfolgt die Lagerung der Probe im Druckbehälter.Preferably, a permanent storage of the biological sample is provided while maintaining the elevated pressure, in particular in liquid nitrogen or in the vapor of the liquid nitrogen. Particularly preferably, the storage of the sample takes place in the pressure vessel.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Kryokonservierung enthält das Konservierungsmedium mindestens eine Stabilisatorsubstanz, die geeignet ist, bei der Erhöhung der Temperatur der biologischen Probe, vorzugsweise bis zu dem Übergang in den flüssigen Zustand, die glasartige Phase der unterkühlten Schmelze zu stabilisieren (erhalten). Vorteilhafterweise bewirkt die Stabilisatorsubstanz, dass die glasartige Phase bis zu höheren Temperaturen erhalten bleibt, als dies ohne die Stabilisatorsubstanz der Fall wäre. Die glasartige Phase wird beim Auftauen länger aufrecht erhalten, und die Bildung der kristallinen Phase wird vermieden. Des Weiteren ist die Glasübergangstemperatur des Konservierungsmedium durch die Stabilisatorsubstanz erhöht. Die Stabilisatorsubstanz ergibt eine verringerte Zahl von Nukleationskeimen im Konservierungsmedium, so dass die Nukleationswahrscheinlichkeit verringert und die Eisbildung beim Auftauen minimiert wird.According to a particularly preferred embodiment of the method for cryopreservation, the preservation medium contains at least one stabilizer substance which is suitable for stabilizing the glassy phase of the supercooled melt when the temperature of the biological sample is increased, preferably until it changes to the liquid state. , Advantageously, the stabilizer substance causes the glassy phase to be maintained at higher temperatures than would be the case without the stabilizer substance. The glassy phase is maintained longer on thawing, and the formation of the crystalline phase is avoided. Furthermore, the glass transition temperature of the preservation medium is increased by the stabilizer substance. The stabilizer substance results in a reduced number of nucleation nuclei in the preservation medium, thus reducing the likelihood of nucleation and minimizing ice formation on thawing.

Gemäß dieser Ausführungsform werden die obigen Aufgaben gelöst, in dem der biologische Probe, z. B. einer Zellsuspension, die mindestens eine Stabilisatorsubstanz zugesetzt wird. Es wird die mindestens eine Stabilisatorsubstanz verwendet, wie sie für die herkömmliche Kryokonservierung nur bedingt oder gar nicht angewendet wurde bzw. erfindungsgemäß ihre Wirkung bei viel geringeren Konzentrationen entfaltet und diese eine andere ist, als die der bekannten Kryoprotektiva. Als Stabilisatorsubstanz werden vorzugsweise Stoffe gewählt, die bei Normaldruck nicht in die Zellen eindringen und daher normalerweise keine Anwendung in der herkömmlichen Kryokonservierung von Zellen und Geweben finden. Das Bemerkenswerte an der Verwendung der Stabilisatorsubstanz ist, dass Experimente der Erfinder zeigten, dass bei einem Zusatz von z. B. von Percoll bzw. Ficoll im Bereich von wenigen Prozent Säugerzellen, die Druckschockgefrier- und Auftauprozedur analog zu Publikation [4] mit hoher Überlebensrate (> 97%) überstanden. Dies ist umso erstaunlicher, da nicht von einem Eindringen in die Zellen auszugehen ist.According to this embodiment, the above objects are achieved, in which the biological sample, e.g. B. a cell suspension, which is added at least one stabilizer substance. The at least one stabilizer substance is used, as it has been used only conditionally or not at all for conventional cryopreservation or according to the invention develops its effect at much lower concentrations and this is different than that of the known cryoprotectants. As the stabilizer substance preferably substances are selected which do not penetrate into the cells at atmospheric pressure and therefore normally find no use in the conventional cryopreservation of cells and tissues. The remarkable thing about the use of the stabilizer substance is that experiments by the inventors showed that with an addition of z. B. Percoll or Ficoll in the range of a few percent mammalian cells, the Druckschockgefrier- and thawing procedure similar to publication [4] with high survival rate (> 97%) survived. This is all the more astonishing since it can not be assumed that the cells have penetrated the cells.

Die überraschende Wirkung der Stabilisatorsubstanz ist, dass sie erstmalig beim Auftauen der Probe den Rückweg über die Kombination hoher Druck/schnelles Tiefkühlen und Druckgesteuerte Erwärmung bei nahezu unbeeinflusster Vitalität der Zellen erlaubt. Es ist also die Kombination mindestens einer, im Konservierungsmedium gelösten Substanz, die über die Beeinflussung der Wasserstruktur und des Vorhandenseins von Nukleationskeimen die Rückkehr aus dem nitrifizierten Bereich erlaubt.The surprising effect of the stabilizer substance is that, for the first time during the thawing of the sample, it allows the return path via the combination of high pressure / rapid freezing and pressure-controlled heating with virtually unaffected vitality of the cells. Thus, it is the combination of at least one substance dissolved in the preservation medium which allows the return from the nitrified region by influencing the water structure and the presence of nucleation germs.

Die Stabilisatorsubstanz unterscheidet sich stofflich, in ihrer Wirkung und/oder in Bezug auf die bevorzugt gewählte Konzentration von den herkömmlichen Kryoprotektiva. Im Unterschied zur Stabilisatorsubstanz wird durch herkömmliche Kryoprotektiva die Zahl der Nukleationskeime gezielt erhöht, um die Bildung einer möglichst großen Anzahl von Eiskristallen beim Einfrieren zu fördern. Mit der Anzahl von Eiskristallen verringert sich aber auch deren Chance auf Größenwachstum, so dass durch herkömmliche Kryoprotektiva große Kristalle verhindert werden. Hierzu wird bei herkömmlichen Kryoprotektiva eine Verteilung und hohe Beweglichkeit im Konservierungsmedium bis in die Zellen gewünscht.The stabilizer substance differs materially, in its effect and / or in relation to the preferred concentration selected from the conventional cryoprotectants. In contrast to the stabilizer substance, the number of nucleation germs is deliberately increased by conventional cryoprotectants in order to promote the formation of the largest possible number of ice crystals during freezing. However, with the number of ice crystals, their chance of size growth also decreases, so that large crystals are prevented by conventional cryoprotectants. For this purpose, in conventional cryoprotectants a distribution and high mobility in the preservation medium is desired to the cells.

Vorzugsweise ist die Stabilisatorsubstanz aus mindestens einer der Substanzgruppen ausgewählt, die langkettige ungeladene Polymere mit einem Molekulargewicht größer als 500 g/mol, insbesondere größer als 1000 g/mol, Monosaccharide, Di- und Oligosaccharide, Polysaccharide, Stärke-Derivate, wie z. B. Stärke-Hydrolyse-Produkte, Zuckeralkohole, wasserlösliche Polymere, Kolloide (Nanopartikeldispersionen), insbesondere mit Silber-, Gold, Diamant- und/oder Nanotube-Partikeln, Dendrimere, Polykationen, und Polyanionen umfassen. Als besonders geeignet erwiesen sich langkettige Polysaccharide, insbesondere aus Saccharose und Epichlorhydrin hergestellte hydrophile Copolymerisate (Ficoll, reg. Name), und/oder Polivinylpyrrolidone, insbesondere mit Polyvinylpyrrolidon beschichtetes Kieselgel, (Percoll, reg. Name), mit einer molekularen Masse zwischen 2.000 und mehreren Mio. g/mal, Nanopartikeldispersionen, insbesondere Silber-, Gold, Diamant- und/oder Nanotube-Partikel, sind besonders vorteilhaft, da sie geeignet sind, die Wärmeleitfähigkeit des Konservierungsmediums zu verringern. Vorteilhafterweise ist die Stabilisatorsubstanz biokompatibel, so dass die Zellen in der biologischen Probe durch die Stabilisatorsübstanz nicht ungünstig beeinflusst werden.Preferably, the stabilizer substance is selected from at least one of the substance groups, the long-chain uncharged polymers having a molecular weight greater than 500 g / mol, in particular greater than 1000 g / mol, monosaccharides, di- and oligosaccharides, polysaccharides, starch derivatives, such as. Starch hydrolysis products, sugar alcohols, water-soluble polymers, colloids (nanoparticle dispersions), especially with silver, gold, diamond and / or nanotube particles, dendrimers, polycations, and polyanions. Long-chain polysaccharides, in particular hydrophilic copolymers prepared from sucrose and epichlorohydrin (Ficoll, reg. Name), and / or Polivinylpyrrolidone, in particular polyvinylpyrrolidone-coated silica gel (Percoll, reg. Name), having a molecular mass of between 2,000 and 2,000, have proven particularly suitable several million g / times, nanoparticle dispersions, in particular silver, gold, diamond and / or nanotube particles, are particularly advantageous since they are suitable for reducing the thermal conductivity of the preservation medium. Advantageously, the stabilizer substance is biocompatible, so that the cells in the biological sample are not adversely affected by the stabilizer substance.

Die Konzentration (% = vol.%) der Stabilisatorsubstanz vorzugsweise geringer als 30%, besonders bevorzugt geringer als 20%, insbesondere geringer als 10%, wie z. B. geringer als 3% oder geringer als 1% ist. Eine bevorzugte Mindestkonzentration ist 0,1%. The concentration (% = vol.%) Of the stabilizer substance is preferably less than 30%, particularly preferably less than 20%, in particular less than 10%, such. B. less than 3% or less than 1%. A preferred minimum concentration is 0.1%.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stabilisatorsubstanz im Konservierungsmedium außerhalb der biologischen Zellen angeordnet. Die Zellen bleiben frei von der Stabilisatorsubstanz, was Vorteile für die Vitalität nach dem Auftauen der Probe hat.According to a further preferred embodiment of the invention, the stabilizer substance is arranged in the preservation medium outside the biological cells. The cells remain free of the stabilizer substance, which has advantages for the vitality after thawing the sample.

Ein weiterer Vorteil der Stabilisatorsubstanz kann darin bestehen, dass diese unter der Wirkung des erhöhten Druckes und der verringerten Temperatur bei der Kryokonservierung ihre Eigenschaften, insbesondere Struktur und/oder Molekulargewicht ändert. Beispielsweise können Moleküle der Stabilisatorsubstanz in Bruchstücke zerlegt werden, so dass sie in das Innere der Zellen eindiffundieren können, um dort eine zusätzliche kryoprotektive Wirkung zu erzielen.A further advantage of the stabilizer substance may be that it changes its properties, in particular structure and / or molecular weight, under the effect of the increased pressure and the reduced temperature during the cryopreservation. For example, molecules of the stabilizer substance can be broken down into fragments so that they can diffuse into the interior of the cells in order to achieve an additional cryoprotective effect there.

Es wird betont, dass bei Zusatz der Stabilisatorsubstanz zum Konservierungsmedium es nicht notwendig ist, dass im Druckbehälter ein erhöhter Druck aufrecht erhalten wird, bis die biologische Probe den Übergang von der unterkühlten Schmelze zum flüssigen Zustand erreicht. In diesem Fall kann der Druck bereits vor Erreichen des Übergangs abfallen, insbesondere bis zum Atmosphärendruck reduziert werden.It is emphasized that when the stabilizer substance is added to the preservation medium, it is not necessary to maintain an elevated pressure in the pressure vessel until the biological sample reaches the transition from the supercooled melt to the liquid state. In this case, the pressure may drop even before reaching the transition, in particular reduced to atmospheric pressure.

Gemäß einer bevorzugten Variante des o. g. dritten Gesichtspunkts der Erfindung wird somit ein Verfahren zur Erwärmung einer biologischen Probe, umfassend biologische Zellen und ein Konservierungsmedium in einem vitrifizierten Zustand, die mit einer glasartigen Phase in einem Druckbehälter angeordnet ist, bereitgestellt, wobei die Temperatur des Druckbehälters und der biologischen Probe erhöht wird, bis die biologische Probe einen den flüssigen Zustand erreicht, und wobei das Konservierungsmedium die mindestens eine Stabilisatorsubstanz enthält, die geeignet ist, bei der Erhöhung der Temperatur der biologischen Probe, vorzugsweise bis zu dem Übergang in den flüssigen Zustand, den glasartigen Zustand zu stabilisieren.According to a preferred variant of the o. G. Thus, in a third aspect of the invention, there is provided a method of heating a biological sample comprising biological cells and a preservative medium in a vitrified state disposed in a glassy phase in a pressure vessel, wherein the temperature of the pressure vessel and the biological sample is increased; until the biological sample reaches a liquid state, and wherein the preservation medium contains the at least one stabilizer substance capable of stabilizing the glassy state upon elevation of the temperature of the biological sample, preferably until transition to the liquid state.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei Erreichen des Übergangs vom glasartigen Zustand der unterkühlten Schmelze hin zum flüssigen Zustand der Druck im Druckbehälter reduziert. Damit wird eine Schädigung der biologischen Probe nach Erreichen des flüssigen Zustands minimiert. Besonders bevorzugt wird der Druck im Druckbehälter instantan, d. h. insbesondere stufenförmig und mit vernachlässigbarer Verzögerung, reduziert.According to a preferred embodiment of the invention, upon reaching the transition from the glassy state of the supercooled melt to the liquid state, the pressure in the pressure vessel is reduced. This minimizes damage to the biological sample after reaching the liquid state. Particularly preferably, the pressure in the pressure vessel is instantaneous, d. H. in particular stepped and with negligible delay, reduced.

Die Druckreduzierung kann erzielt werden, indem der Druckbehälter freigegeben, z. B. geöffnet, wird, so dass ein Druckausgleich mit einem äußeren atmosphärischen Druck erreicht wird. Vorteilhafterweise ist eine Freigabe des Druckbehälters jedoch nicht zwingend erforderlich. Vielmehr kann die Druckreduzierung auch durch eine Kontraktion der biologischen Probe am Übergang von der unterkühlten Schmelze zum flüssigen Zustand erzeugt werden. Das Volumen der Probe kann sich entsprechend den unten unter Bezug auf die 1 bis 4 erläuterten Prozesse verringern, so dass der Druck im Druckbehälter abfällt.The pressure reduction can be achieved by the pressure vessel released, z. B. is opened, so that a pressure equalization is achieved with an external atmospheric pressure. Advantageously, however, a release of the pressure vessel is not mandatory. Rather, the pressure reduction can also be generated by a contraction of the biological sample at the transition from the supercooled melt to the liquid state. The volume of the sample may vary according to the below with reference to the 1 to 4 reduce the processes explained so that the pressure in the pressure vessel drops.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der erhöhte Druck oberhalb des Atmosphärendrucks mindestens 100 MPa, insbesondere mindestens 150 MPa und/oder höchstens 300 MPa, insbesondere höchstens 250 MPa. Diese Druckbereiche haben sich als besonders vorteilhaft für einen schnellen Übergang vom glasartigen Zustand zum flüssigen Zustand und umgekehrt erwiesen.According to a further preferred embodiment of the invention, the elevated pressure above the atmospheric pressure is at least 100 MPa, in particular at least 150 MPa and / or at most 300 MPa, in particular at most 250 MPa. These pressure ranges have proven to be particularly advantageous for a rapid transition from the glassy state to the liquid state and vice versa.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 bis 4: Phasendiagramme mit Illustrationen verschiedener Phasen von Wasser, und 1 to 4 : Phase diagrams with illustrations of different phases of water, and

5: Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kryokonservierungsvorrichtung; 5 : Embodiments of the cryopreservation device according to the invention;

6: grafische Darstellungen verschiedener Varianten der Druck- und Temperatur-Zeitfunktionen; 6 : graphical representations of different variants of the pressure and temperature-time functions;

7 bis 11: experimentelle Ergebnisse, welche die Wirkung eines Kryoprotektivums oder einer Stabilisatorsubstanz illustrieren; 7 to 11 experimental results illustrating the effect of a cryoprotectant or a stabilizer substance;

12: schematische Schnittdarstellungen verschiedener Varianten eines Druckbehälters, der mit Wärmeleit- und/oder Kühlelementen ausgestattet ist; 12 : schematic sectional views of various variants of a pressure vessel, which is equipped with Wärmeleit- and / or cooling elements;

13 bis 19: weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Kryokonservierungsvorrichtungen und deren Verwendung; 13 to 19 : further embodiments of cryopreservation devices according to the invention and their use;

20 bis 28: weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Kryokonservierungsvorrichtungen, bei denen der Druckbehälter die Gestalt eines flachen Zylinders aufweist; 20 to 28 : further embodiments of cryopreservation devices according to the invention, in which the pressure vessel has the shape of a flat cylinder;

29: eine schematische Illustration einer Optikeinheit in der Behälterwand eines Druckbehälters; 29 a schematic illustration of an optical unit in the container wall of a pressure vessel;

30: eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kryokonservierungsvorrichtung und deren Verwendung; 30 a further embodiment of the cryopreservation device according to the invention and its use;

31 bis 35: weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Kryokonservierungsvorrichtungen, bei denen der Druckbehälter die Gestalt einer Kugel oder eines Zylinders aufweist; 31 to 35 : further embodiments of cryopreservation devices according to the invention, in which the pressure vessel has the shape of a sphere or a cylinder;

36: eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kryokonservierungsvorrichtung; 36 a further embodiment of the cryopreservation device according to the invention;

37 bis 39: weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Kryokonservierungsvorrichtungen, bei denen im Innenraum des Druckbehälters ein Substrat angeordnet ist; 37 to 39 : Further embodiments of inventive cryopreservation devices, in which a substrate is arranged in the interior of the pressure vessel;

40 und 41: weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Kryokonservierungsvorrichtungen mit einer Segmentierung des Druckbehälter-Innenraums; und 40 and 41 : Further embodiments of inventive cryopreservation devices with a segmentation of the pressure vessel interior; and

42: eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kryokonservierungsvorrichtung und deren Verwendung. 42 A further embodiment of the cryopreservation device according to the invention and its use.

Die Erfindung wird im Folgenden zunächst durch eine Erläuterung von Erkenntnissen der Erfinder und anschließend durch die Angabe von Einzelheiten der Kryokonservierungsvorrichtung und der Verfahrensführung beschrieben. Es wird betont, dass die folgenden theoretischen Betrachtungen als Ansatz zur Erklärung der hervorragenden Vitalitätsraten dienen, die mit der erfindungsgemäßen Kryokonservierung erzielt wurden. Die Ausführung der Erfindung ist jedoch nicht an die Vollständigkeit und Richtigkeit der theoretischen Betrachtungen gebunden.The invention will be described in the following by an explanation of findings of the inventors and then by the details of the cryopreservation device and the process control. It is emphasized that the following theoretical considerations serve as an approach to explain the excellent vitality rates achieved with the cryopreservation of the present invention. However, the embodiment of the invention is not bound to the completeness and accuracy of the theoretical considerations.

Theoretische Betrachtungen der Phasendiagramme wässriger Systeme und der Wirkung von StabilisatorsubstanzenTheoretical considerations of the phase diagrams of aqueous systems and the effect of stabilizer substances

Die Kryokonservierung wird bisher empirisch und unter vereinfachenden Annahmen beschrieben. Der empirische Ansatz resultiert aus der Komplexität der Zusammensetzung des Zytoplasmas der biologischen Zellen. Da das Zytoplasma Hunderte von Proteinen, Nukleotide und eine Vielzahl von Kohlenhydraten, Ionen zahlreicher Elemente, nanoskalige Systeme wie Membranen, Organellen und Strukturelemente, wie das Zytoskelett, und gebundenes Wasser an Oberflächen enthält, sind Phasendiagramme des Wassers nur beschränkt nutzbar. Dennoch wird hier zu Illustrationszwecken bei der Erläuterung der Erkenntnisse der Erfinder auf Phasendiagramme des Wassers Bezug genommen, die in den 1, 2 und 4 dargestellt sind.Cryopreservation has so far been described empirically and under simplifying assumptions. The empirical approach results from the complexity of the composition of the cytoplasm of the biological cells. Since the cytoplasm contains hundreds of proteins, nucleotides and a variety of carbohydrates, ions of numerous elements, nanoscale systems such as membranes, organelles and structural elements, such as the cytoskeleton, and bound water on surfaces, phase diagrams of the water are of limited use. However, for illustrative purposes, the inventors' explanation is referred to phase diagrams of the water which are incorporated herein by reference 1 . 2 and 4 are shown.

Das Druck-Temperatur-Zustandsdiagramm des Wassers (1, Quelle: Jackson et al., J. Phys. Chem. (1997) , zitiert in www.wikipedia.de , Stichwort Wasser) zeigt, dass bei Abkühlung unter Normaldruck (0,1 MPa = 0,0001 GPa, Linie auf der Ordinatenachse) so genanntes Ih (hexagonales Eis) entsteht. Dieses nimmt gegenüber der flüssigen Phase ein größeres Volumen ein (ca. 1/10), was in umgrenzten Volumina zu mechanischen Spannungen (Druck) führt. Hinzu kommt bei der Eisbildung eine Entmischung von Vielkomponentenlösungen (Ionen und andere molekulare Bestandteile werden aufkonzentriert), die im Zytoplasma sonst nicht auftritt und daher vermieden werden sollte.The pressure-temperature-state diagram of the water ( 1 , Source: Jackson et al., J. Phys. Chem. (1997) quoted in www.wikipedia.de , Keyword water) shows that upon cooling under normal pressure (0.1 MPa = 0.0001 GPa, line on the ordinate axis) so-called Ih (hexagonal ice) is formed. This takes up a larger volume than the liquid phase (about 1/10), which leads to mechanical stresses (pressure) in circumscribed volumes. In addition, in the formation of ice, a separation of multicomponent solutions (ions and other molecular components are concentrated), which otherwise does not occur in the cytoplasm and should therefore be avoided.

Wie das Phasendiagramm der 1 zeigt, existieren weitere Eisstrukturen, von denen man weiß, dass sie bei höherem Druck die genannte Volumenzunahme nicht aufweisen. Es handelt sich dann aber um Drücke (z. B. > 0.1 GPa), unter denen biologische Objekte im ungefrorenen Zustand zerstört werden würden.Like the phase diagram of the 1 shows that there are other ice structures that are known not to exhibit the stated volume increase at higher pressures. However, these are pressures (eg> 0.1 GPa) below which biological objects in the unfrozen state would be destroyed.

2 zeigt in erweiterten Zustandsdiagrammen des Wassers und seiner metastabilen Zustände, dass Möglichkeiten bestehen, die Eisbildung zu beeinflussen. Durch Zugabe von Stoffen kann der Gefrierpunkt z. B. stabil erniedrigt werden (kolligative Effekte). Das ist das Prinzip, das Organismen in der Natur nutzen. Sie gefrieren so erst z. B. bei –10°C oder –20°C. Des Weiteren kann unter bestimmten Bedingungen eine wässrige Lösung unterkühlt werden. Eis schmilzt bei reinem Wasser und Normaldruck bei 0°C, es gefriert aber nicht bei dieser Temperatur. Dafür ist eine Nukleation erforderlich. Bei so genannter homogener Nukleation ist das Gefrieren ein stochastischer Vorgang, der durch kleinste Störungen ausgelöst wird. In beiden Fällen erweitert sich der Bereich der flüssigen Phase bis hinunter zu –50° bis –70°C. Bei Betrachtung des Druckbereichs bis 300 MPa = 3.000 atm an (2, rechte Seite), so ergibt sich:

  • 1. Bis 200 MPa liegt sogenanntes LDL-(Low Density Liquid, unterkühlte Flüssigkeit) Wasser in seinen Aggregatszuständen vor, das all die bei Normaldruck auftretenden Anomalien aufweist.
  • 2. Darüber entstehen HDL-(High Density Liquid) Zustände, die möglicherweise für die Kryokonservierung günstiger wären. Es handelt sich aber um unphysiologisch hohe Drücke (in der Tiefsee werden maximal 100 MPa erreicht).
2 shows in extended state diagrams of the water and its metastable states that there are opportunities to influence ice formation. By adding substances, the freezing point z. B. be lowered stable (colligative effects). That's the principle that organisms use in nature. They freeze so z. At -10 ° C or -20 ° C. Furthermore, under certain conditions, an aqueous solution can be subcooled. Ice melts with pure water and atmospheric pressure at 0 ° C, but it does not freeze at this temperature. This requires nucleation. In so-called homogeneous nucleation, freezing is a stochastic process that is triggered by the smallest disturbances. In both cases, the liquid phase extends down to -50 ° to -70 ° C. When considering the pressure range up to 300 MPa = 3,000 atm ( 2 , right side), it follows:
  • 1. Up to 200 MPa, so-called LDL (Low Density Liquid) water is present in its aggregate states, which has all the anomalies occurring at atmospheric pressure.
  • 2. This creates HDL (High Density Liquid) conditions that may be more favorable for cryopreservation. However, these are unphysiologically high pressures (in the deep sea a maximum of 100 MPa is reached).

Bei den metastabilen Zuständen findet man bei einer Temperatur von etwa 136 K = –137°C eine Grenztemperatur unterhalb der ein Glaszustand des Wassers auch bei physiologischen Drücken eingenommen werden könnte. Wasser erstarrt dann wie Glas, nämlich amorph, d. h. ohne Kristallbildung. Die Wassermoleküle bleiben dann an der Stelle, wo sie sich gerade befinden. Dies ist ein metastabiler Zustand. Ihn zu erreichen, ist der Wunschzustand, den man beim Tieffrieren biologischer Objekte anstrebt. Er wird als „Vitrifizierung” bezeichnet. Die Vitrifizierung setzt bei der raschen Fluktuation der Wassermoleküle eine sehr hohe Abkühlrate (> 106°/s) voraus, die bei der Dimension einer Zelle (> 10 μm) bereits durch die begrenzte Wärmeleitfähigkeit des Wassers nicht mehr erreichbar ist (max. einige 104°/s). Mit zunehmender Größe der einzufrierenden Objekte wird der Kühlratenabstand immer dramatischer (viele Zehnerpotenzen), so dass eine echte Vitrifizierung (Bildung einer glasartigen Phase ohne Zusätze) bisher nicht möglich ist.In the metastable states, at a temperature of about 136 K = -137 ° C, a limit temperature is found below which a glassy state of the water could be taken even at physiological pressures. Water then solidifies like glass, namely amorphous, ie without crystal formation. The water molecules then stay where they are. This is a metastable state. Achieving it is the desired state one seeks when deep-freezing biological objects. It is called "vitrification". The vitrification requires a very high cooling rate (> 10 6 ° / s) for the rapid fluctuation of the water molecules, which in the dimension of a cell (> 10 μm) is no longer achievable due to the limited thermal conductivity of the water (max 4 ° / s). As the size of the objects to be frozen increases, the cooling rate gap becomes more and more dramatic (many orders of magnitude), so that true vitrification (formation of a glassy phase without additives) has hitherto not been possible.

Die Erfinder haben festgestellt, dass aufgrund der Anomalie des Wassers im LDL-Bereich der Gefrierpunkt allerdings auch über Druckerhöhung erniedrigt werden kann. Dieser Prozess kehrt sich exakt beim Übergang von LDL zu HDL um, so dass etwa 200 MPa die bevorzugte Druckobergrenze bilden, die für eine Gefrierpunktserniedrigung noch wirksam ist. Danach steigt der Gefrierpunkt, wie in jeder anderen Flüssigkeit normalerweise, mit steigendem Druck wieder an.The inventors have found that due to the anomaly of the water in the LDL range, the freezing point, however, can also be lowered by increasing the pressure. This process reverses exactly upon the transition from LDL to HDL, so that about 200 MPa is the preferred pressure upper limit still effective for freezing point depression. Thereafter, the freezing point, as in any other liquid normally, increases again with increasing pressure.

Der Weg in die Vitrifizierung (glasartige Phase) ist bei diesem Druck der Kürzeste (vgl. 2, rechtes Diagramm, vertikale Linie in der Mitte bei 0,2 GPa), nur noch etwas mehr als 100 Grad müssen rasch durchlaufen werden, weshalb man das Schockgefrieren anwendet. Ein seit langem bestehendes Paradoxon der Kryokonservierung ist, dass bei Druck-Schock-Gefrieren die Strukturen der Zellen am Besten erhalten sind, es aber nach dem Auftauen keine überlebenden Zellen mehr gibt. Andererseits ist bekannt, dass bei langsamer Abkühlung mit selbst mikroskopisch sichtbarer Eisdomänenbildung und Schädigung der Zellen (Membranleckagen) es zu Überlebensraten von über 90% kommen kann. Die Erfinder haben festgestellt, dass der Grund dafür vor allem im Auftauprozess zu suchen ist. Hier durchläuft man nochmals den kritischen Bereich von –137°C bis zum Schmelzpunkt (vielleicht –5 bis –15°C), so dass die beim Einfrieren vermiedene oder verringerte Ih-Eisbildung doch noch erfolgt. Selbst HD-Eis wandelt sich bei niedrigem Druck schnell in die LD-Eisform um. Hinzu kommt noch, dass entsprechend der thermischen Stöße (k·T) ab –100°C mit steigender Temperatur die Wahrscheinlichkeit des Platzwechsels eines Wassermoleküls auch in der gefrorenen Phase relevant ist. Das führt zum so genannten „migratorischen Wachstum” großer Eiskristalle, da diese auf Kosten der kleineren an Größe gewinnen (aufgrund der Oberflächenspannungsdifferenzen). Deshalb müssen Langzeitlagerungen unterhalb der Glasübergangstemperatur (–137°C) erfolgen.The path to vitrification (vitreous phase) is the shortest at this pressure (cf. 2 , right diagram, vertical line in the middle at 0.2 GPa), only a little more than 100 degrees must be passed through quickly, which is why one applies the shock freezing. A long-standing paradox of cryopreservation is that in pressure-shock freezing, the structures of the cells are best preserved, but there are no surviving cells after thawing. On the other hand, it is known that with slow cooling with even microscopically visible Eisdomänenbildung and damage to the cells (membrane leaks) it can lead to survival rates of over 90%. The inventors have found that the reason for this is mainly in the thawing process. Here you go through again the critical range of -137 ° C to the melting point (maybe -5 to -15 ° C), so that the avoided during freezing or reduced Ih-ice still takes place. Even high-pressure ice quickly transforms into low-pressure ice at low pressure. In addition, according to the thermal shocks (k · T) from -100 ° C with increasing temperature, the probability of a change of place of a water molecule is also relevant in the frozen phase. This leads to the so-called "migratory growth" of large ice crystals, as they increase in size at the expense of smaller ones (due to surface tension differences). Therefore, long-term storage must be carried out below the glass transition temperature (-137 ° C).

Doch es gibt noch einen weiteren Weg, die Vitrifizierung oder zumindest eine „Pseudo-Vitrifizierung” zu erreichen, in dem man Additiva zugibt, die zu sehr kleinen Eisdomänen führen. Ein wirklich physiologischer Weg ist auch das nicht, aber er wird seit langem beim Einfrieren benutzt und funktioniert auch bei Normaldruck.But there is another way to achieve vitrification or at least a "pseudo-vitrification" by adding additives that lead to very small ice domains. It's not really a physiological path either, but it's been used for a long time in freezing and works well at normal pressure.

Nun besteht prinzipiell noch die Möglichkeit, die Glasübergangstemperatur durch Additiva zu erhöhen. Durch Zugabe von Trehalose lässt sich z. B. die Glasübergangstemperatur bis nahe 0°C verschieben, was für biologische Objekte ideal wäre. Die dafür erforderlichen Konzentrationen der Trehalose liegen jedoch oberhalb jeder physiologischen Verträglichkeit für lebende Zellen. In der Gefrierpunktserniedrigung sind die Gewinne gering (3, Gefrierpunktserniedrigung und Verschiebung der Glasübergangstemperatur durch Zugabe von Trehalose), was nahezu für alle derartigen Stoffzusätze gilt.In principle, there is still the possibility of increasing the glass transition temperature by adding additives. By adding trehalose can be z. For example, move the glass transition temperature to near 0 ° C, which would be ideal for biological objects. However, the required concentrations of trehalose are above any physiological compatibility for living cells. In freezing point depression, profits are low ( 3 , Freezing point depression and shift of the glass transition temperature by addition of trehalose), which applies to almost all such substance additives.

4 verdeutlicht nochmals, dass man im LD-Bereich beim Abkühlen und Auftauen jeweils einen kritischen Bereich, der in den Diagrammen als „no mans land” bezeichnet wird, durchlaufen muss. Gerade diesen Bereich zu erreichen oder eben die vollständige Vitrifizierung anzustreben, wäre aber die Lösung des Problems gewesen. 4 makes it clear once again that in the LD range, during cooling and thawing, one critical area in each case, which is referred to in the diagrams as "no mans land", has to pass through. But to reach this area or to aim at complete vitrification would have been the solution to the problem.

Gemäß einem praktischen Beispiel ist vorgesehen, eine biologische Probe in an sich bekannter Weise mit biologischen Zellen und einem Konservierungsmedium bei Raumtemperatur und unter Atmosphärendruck vorzubereiten. Dem Konservierungsmedium wird mindestens eine Stabilisatorsubstanz vorzugsweise mit einer Konzentration kleiner oder gleich 5% zugesetzt oder dies erfolgt während des Abkühlvorgangs oder auch erst im tiefkalten Zustand bzw. vor dem Auftauen. Es können aber auch höhere Konzentrationen vorgesehen sein. According to a practical example, it is envisaged to prepare a biological sample in a manner known per se with biological cells and a preservation medium at room temperature and under atmospheric pressure. At least one stabilizer substance is preferably added to the preservation medium at a concentration of less than or equal to 5%, or this takes place during the cooling process or else only in the low-temperature state or before thawing. But it can also be provided higher concentrations.

Geeignete Stoffgruppen für die Stabilisatorsubstanz, insbesondere zur Verwendung mit den unten beschriebenen Ausführungsformen der Kryokonservierungsvorrichtung und der Verfahren zum Abkühlen oder zum Erwärmen biologischer Proben, sind: Stoffklasse Substanzbeispiele Alkohole Ethylenglykol Monosaccharide Glucose Fructose Mannose Galaktose Ribose Xylose Arabinose sowie nicht natürlich vorkommende Zucker Di- und Oligosaccharide Saccharose (Rohrzucker) Lactose (Milchzucker) Maltose (Malzzucker) Trehalose Cellobiose Polyether Polyethylenglycol Molekülmasse 1000 bis 35.000 Polysaccharide Cellulose Hemicellulose Amylose Glycogen Pektine Dextrane (künstlich) Alginate Ficoll, insbesondere mit einem Molekulargewicht von 2500 g/mol bis 2,5 Mio g/mol Suitable substance groups for the stabilizer substance, in particular for use with the embodiments of the cryopreservation device described below and the methods for cooling or heating biological samples, are: material class Examples substance alcohols ethylene glycol monosaccharides glucose fructose mannose galactose ribose xylose arabinose as well as non-naturally occurring sugars Di- and oligosaccharides Sucrose (cane sugar) Lactose (milk sugar) Maltose (malt sugar) trehalose cellobiose polyether polyethylene glycol Molecular weight 1000 to 35,000 polysaccharides cellulose hemicellulose amylose glycogen pectins Dextrane (artificial) alginates Ficoll, in particular with a molecular weight of 2500 g / mol to 2.5 million g / mol

Weitere Medien, mit denen unter Verwendung der unten beschriebenen Ausführungsformen der Kryokonservierungsvorrichtung und der Verfahren zum Abkühlen oder zum Erwärmen biologischer Proben hervorragende experimentelle Ergebnisse erzielt wurden, sind: Dextran Kryomedium nach Mazur Kryomedium nach Matsumura 30% Dextran Ethylen glycol 10% (3,2M) Ethylen glycol 20% (6.5 M) Acetamide 10.7% (3,27 M) e-poly-L--Lysine 10% Ficoll 70 24% (3,5 mM) Sucrose 10.9% (0,4 M) Sucrose 25.7% (0.75 M) BSA & Glucose (low concentrations) 325 mOsm 3.4 Osm 6.7 Osm Other media that have achieved excellent experimental results using the cryopreserving device embodiments described below and the methods for cooling or heating biological samples are: dextran Cryomedium to Mazur Cryomedium to Matsumura 30% dextran Ethylene glycol 10% (3.2M) Ethylene glycol 20% (6.5 M) Acetamide 10.7% (3.27 M) e-poly-L - lysine 10% Ficoll 70 24% (3.5 mM) Sucrose 10.9% (0.4 M) Sucrose 25.7% (0.75 M) BSA & glucose (low concentrations) 325 mOsm 3.4 Osm 6.7 osm

In Experimenten der Erfinder hat sich z. B. das Kryomedium nach Mazur mit einem Zusatz von Ethylenglykol und Dextran als vorteilhaft erwiesen. In experiments of the inventors z. As the cryomedium to Mazur with an addition of ethylene glycol and dextran proved advantageous.

Ausführungsformen der Kryokonservierungsvorrichtung und der Verfahren zum Abkühlen oder zum Erwärmen biologischer ProbenEmbodiments of the cryopreservation device and methods for cooling or heating biological samples

Die 5A bis 5C zeigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kryokonservierungsvorrichtung 100, die einen Druckbehälter 10 und eine Stelleinrichtung 20 aufweist. Der Druckbehälter 10 weist eine Behälterwand 11 in Gestalt eines Rohres (Röhrchen) auf, dessen Inneres den Innenraum 12 des Druckbehälters 10 bildet. Die Stelleinrichtung 20 umfasst Druckeinstellelemente, die jeweils durch Druckschrauben 21 an den axialen Enden des Druckbehälters 10 gebildet werden. Eine dritte Druckschraube 21 kann radial abstehend an der Behälterwand 11 z. B. entlang der halben axialen Länge des Druckbehälters 10 vorgesehen sein (5B).The 5A to 5C show embodiments of the cryopreservation device according to the invention 100 holding a pressure vessel 10 and an actuator 20 having. The pressure vessel 10 has a container wall 11 in the form of a tube, the interior of which is inside 12 of the pressure vessel 10 forms. The adjusting device 20 includes pressure adjustment elements, each by pressure screws 21 at the axial ends of the pressure vessel 10 be formed. A third pressure screw 21 can be radially projecting on the container wall 11 z. B. along the half axial length of the pressure vessel 10 be provided ( 5B ).

Der Druckbehälter 10 hat vorzugsweise einen Außendurchmesser, der kleiner oder gleich 5 mm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 2 mm oder 1 mm, z. B. 0,5 mm beträgt. Die axiale Länge des Druckbehälters 10 ist z. B. im Bereich von 10 mm bis 20 cm gewählt. Die Dicke der Behälterwand 11 beträgt z. B. 1/4 bis 1/10 des Außendurchmessers des Druckbehälters. Die Behälterwand 11 ist z. B. aus Edelstahl, Aluminium, Gold oder Silber hergestellt. Alternativ können weitere Metalle oder Legierungen verwendet werden, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit für eine schnelle Abkühlung im Innenraum 12 und eine Druckbeständigkeit für Drucke bis zu z. B. 200 MPa aufweisen. Des Weiteren kann der Druckbehälter aus einem Kunststoff oder einem Kompositmaterial, z. B. Kunststoff-Metall-Komposit, hergestellt sein.The pressure vessel 10 preferably has an outer diameter of less than or equal to 5 mm, more preferably less than or equal to 2 mm or 1 mm, z. B. is 0.5 mm. The axial length of the pressure vessel 10 is z. B. in the range of 10 mm to 20 cm. The thickness of the container wall 11 is z. B. 1/4 to 1/10 of the outer diameter of the pressure vessel. The container wall 11 is z. B. made of stainless steel, aluminum, gold or silver. Alternatively, other metals or alloys can be used which have a high thermal conductivity for rapid cooling in the interior 12 and a pressure resistance for prints up to z. B. 200 MPa. Furthermore, the pressure vessel made of a plastic or a composite material, for. As plastic-metal composite, be made.

Zur Aufnahme der Druckschrauben 21 weist der Druckbehälter 10 an seinen axialen Enden Innengewinde auf. Für die Aufnahme der radial abstehenden Druckschraube 21 (5B) ist die Behälterwand 11 mit einem Gewindeansatz versehen. Die Druckschrauben 21 können zusätzlich als Entlüftungsschraube verwendet werden. Abweichend von den Illustrationen der 5 kann als Stelleinrichtung eine einzige Druckschraube 21 vorgesehen sein (siehe z. B. 14A).For holding the pressure screws 21 points the pressure vessel 10 at its axial ends internal thread on. For receiving the radially protruding pressure screw 21 ( 5B ) is the container wall 11 provided with a threaded neck. The pressure screws 21 can also be used as a bleeder screw. Deviating from the illustrations of the 5 can as a setting device a single pressure screw 21 be provided (see, for example, 14A ).

Gemäß 5C kann der Innenraum 12 des Druckbehälters 10 in einzelne Innenraumabschnitte 15 unterteilt sein. Die Segmentierung mit Innenraumabschnitten 15 hat sich als vorteilhaft für die Vitalitätsrate biologischer Zellen erwiesen, die in den mittleren Innenraumabschnitten 15 maximal ist.According to 5C can the interior 12 of the pressure vessel 10 in individual interior sections 15 be divided. The segmentation with interior sections 15 has been shown to be beneficial for the vitality rate of biological cells in the middle interior sections 15 is maximum.

Für die Kryokonservierung einer biologischen Probe 1, umfassend z. B. biologische Zellen 2 in einem Konservierungsmedium 3, wird die Probe 1 in den Innenraum 12 des Druckbehälters 10 gefüllt (siehe teilweise durchbrochene Ansicht der Behälterwand 11 in 5A). Das Konservierungsmedium enthält eine oder mehrere Stabilisatorsubstanzen, wie z. B. Dextran mit einer Konzentration von 30% gemischt mit 10% Ethylenglykol. Wenn der Innenraum 12 vollständig gefüllt ist, werden die Druckschrauben 21 so geschlossen, dass der Innenraum 12 blasenfrei ist. Um den Innenraum blasenfrei zu füllen, muss die Innenseite der Behälterwand 11 von der biologischen Probe 1 vollständig benetzt sein. Hierzu kann die Innenseite der Behälterwand 11 hydrophil beschichtet sein. Des Weiteren erfolgt eine Entlüftung über eine der Druckschrauben 21. Durch Eindringen der Druckschrauben 21 kann bei Bedarf schon bei Raumtemperatur ein erhöhter Druck im Innraum 11 des Druckbehälters 10, z. B. im Bereich von 0,1 MPa bis 300 MPa eingestellt werden. Die Höhe des Druckes kann durch Kalibrierungstests oder unter Verwendung einer Sensoreinrichtung 16 (siehe unten) ermittelt werden. Optional kann in oder nach dieser Phase durch ein Zusammenquetschen der Behälterwand 11 die Segmentierung in Innenraumabschnitte 15 (5C) vorgesehen sein.For the cryopreservation of a biological sample 1 , comprising z. B. biological cells 2 in a preservative medium 3 , the sample will 1 in the interior 12 of the pressure vessel 10 filled (see partially open view of the container wall 11 in 5A ). The preservation medium contains one or more stabilizer substances, such as. B. Dextran at a concentration of 30% mixed with 10% ethylene glycol. If the interior 12 is completely filled, the pressure screws 21 so closed, that the interior 12 is bubble-free. To fill the interior bubble-free, the inside of the container wall must 11 from the biological sample 1 be completely wet. For this purpose, the inside of the container wall 11 be hydrophilic coated. Furthermore, a venting takes place via one of the pressure screws 21 , By penetration of the pressure screws 21 If necessary, even at room temperature, an increased pressure in the interior 11 of the pressure vessel 10 , z. B. be set in the range of 0.1 MPa to 300 MPa. The level of pressure can be determined by calibration tests or by using a sensor device 16 (see below). Optionally, in or after this phase by squeezing the container wall 11 the segmentation in interior sections 15 ( 5C ) be provided.

Zur Kryokonservierung der biologischen Proben wird die gefüllte Kryokonservierungseinrichtung 100 im Kühlbad einer Kühlvorrichtung (in 5 nicht gezeigt, siehe z. B. 13) abgekühlt. Hierzu wird der Druckbehälter vorzugsweise waagerecht in das Kühlbad eingetaucht, so dass die Abkühlung entlang der gesamten axialen Länge des Druckbehälters 10 im Wesentlichen gleichzeitig erfolgt. Das Kühlbad umfasst z. B. flüssiges Propan, flüssigen Stickstoff oder ein anderes verflüssigtes Gas.For cryopreservation of biological samples becomes the filled cryopreservation device 100 in the cooling bath of a cooling device (in 5 not shown, see e.g. B. 13 ) cooled. For this purpose, the pressure vessel is preferably immersed horizontally in the cooling bath, so that the cooling along the entire axial length of the pressure vessel 10 essentially simultaneously. The cooling bath comprises z. As liquid propane, liquid nitrogen or other liquefied gas.

Beim Eintauchen in das Kühlbad erfolgt zuerst eine Eisbildung an der Innenseite der Behälterwand 11. Da zuerst die kristalline Phase gebildet wird, erfolgt eine Expansion, die eine Druckerhöhung im Innenraum bis zu einem Enddruck von 200 MPa ergibt. Oberhalb dieses Druckes ist ein weiteres Eiswachstum ausgeschlossen, so dass der Rest der biologischen Probe 1 in einen glasartigen (vitrifizierten) Zustand übergeht oder zumindest keine hexagonal kristalline Phase aufweist.When immersed in the cooling bath, ice is first formed on the inside of the tank wall 11 , Since the crystalline phase is first formed, an expansion takes place, which results in an increase in pressure in the interior up to a final pressure of 200 MPa. Above this pressure, further ice growth is ruled out, leaving the rest of the biological sample 1 into a glassy (vitrified) state or at least not having a hexagonal crystalline phase.

Wenn die Kryokonservierungsvorrichtung 100 im Kühlbad die Kryokonservierungstemperatur, z. B. –197°C, erreicht hat, kann die weitere Kryokonservierung im Kühlbad oder in einem Lagerbehälter (nicht dargestellt) erfolgen, der durch flüssigen Stickstoff oder durch Dampf des flüssigen Stickstoffs auf eine Temperatur von z. B. –140°C gekühlt ist. When the cryopreservation device 100 in the cooling bath, the cryopreservation temperature, z. B. -197 ° C, the further cryopreservation in the cooling bath or in a storage container (not shown) can be carried out by liquid nitrogen or by vapor of the liquid nitrogen to a temperature of z. B. -140 ° C is cooled.

Zur vitalitätserhaltenden Erwärmung der biologischen Probe 1 wird die Kryokonservierungsvorrichtung 100 in ein Heizbad (Flüssigkeitsbad mit einer Temperatur oberhalb von 0°C), umfassend z. B. Wasser, Alkohol oder ein Öl, eingetaucht. Das Eintauchen erfolgt ebenfalls vorzugsweise waagerecht und mit hoher Geschwindigkeit, so dass der erhöhte Druck im Druckbehälter 10 so lange erhalten bleibt, bis das gebildete kristalline Eis schmilzt. Anschließend sinkt der Druck sprunghaft auf z. B. 0,1 MPa ab.For vitality-preserving warming of the biological sample 1 becomes the cryopreservation device 100 in a heating bath (liquid bath at a temperature above 0 ° C), comprising, for. As water, alcohol or an oil immersed. The immersion is also preferably carried out horizontally and at high speed, so that the increased pressure in the pressure vessel 10 retained until the crystalline ice formed melts. Subsequently, the pressure drops abruptly to z. B. 0.1 MPa.

Die 6A bis 6D zeigen vier typische Temperatur- und Druck-Zeitfunktionen, wie sie bei der Kryokonservierung (linker Teil der Kurven) oder bei dem Auftauen (rechter Teil der Kurven) mit der Kryokonservierungsvorrichtung 100 gemäß den hier erläuterten Ausführungsformen der Erfindung realisiert werden können. 6A zeigt beispielsweise, wie beim Einfrieren zunächst der Druck erhöht wird. Hierzu werden z. B. die Druckschrauben 21 gemäß 5 verwendet. Erst nach Erreichen des Druckes von 200 MPa erfolgt die Absenkung der Temperatur durch das Eintauchen (Einwerfen) der Kryokonservierungsvorrichtung 100 in das Kühlbad. Beim Auftauen kann umgekehrt zunächst eine Druckentlastung und anschließend eine Erwärmung der biologischen Probe auf Raumtemperatur vorgesehen sein. 6B zeigt die entgegengesetzte Variante, bei der bei der Kryokonservierung zunächst die Temperatur abgesenkt und anschließend der Druck aufgebaut wird. In diesem Fall werden die Druckschrauben 21 erst nach Erreichen der Kryokonservierungstemperatur von z. B. –200°C betätigt. Beim Auftauen kann eine Druckentlastung während des Temperaturanstiegs vorgesehen sein. 6C zeigt eine kompliziertere Temperatur-Zeitfunktion, die in Abhängigkeit von den konkreten Konservierungsbedingungen gewählt werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Kryokonservierungsvorrichtung 100 lässt sich auch ein Druck-Temperatur-Verlauf realisieren, wie er mit einer Kryokonservierungsvorrichtung ohne Stelleinrichtung gegeben wäre (6D), wobei der Druckaufbau unmittelbar nach Unterschreiten des Gefrierpunkts durch die Bildung der kristallinen Phase von Eis in der biologischen Probe gestartet wird. Mit der erfindungsgemäß verwendeten Stelleinrichtung wird die Gestalt der Zeitfunktionen beeinflusst. Gemäß einer weiteren Variante einer Temperatur- und Druck-Zeitfunktion (nicht dargestellt) kann vorgesehen sein, dass während der gesamten Konservierungszeit durchgehend der erhöhte Druck eingestellt ist.The 6A to 6D show four typical temperature and pressure-time functions, such as in the cryopreservation (left part of the curves) or in the thawing (right part of the curves) with the cryopreservation device 100 can be realized according to the embodiments of the invention explained here. 6A shows, for example, how the freeze first increases the pressure. For this purpose, for. B. the pressure screws 21 according to 5 used. Only after reaching the pressure of 200 MPa, the temperature is lowered by the immersion (Einwerfen) of Kryokonservierungsvorrichtung 100 in the cooling bath. When thawing, conversely, first a pressure relief and then a heating of the biological sample to room temperature can be provided. 6B shows the opposite variant in which the cryopreservation first lowers the temperature and then the pressure is built up. In this case, the pressure screws 21 only after reaching the cryopreservation temperature of z. B. -200 ° C actuated. When thawing a pressure relief during the temperature rise can be provided. 6C shows a more complicated temperature-time function, which can be chosen depending on the concrete preservation conditions. With the cryopreservation device according to the invention 100 It is also possible to realize a pressure-temperature curve, as would be the case with a cryopreservation device without an adjusting device ( 6D ), wherein the pressure build-up immediately after the freezing point is started by the formation of the crystalline phase of ice in the biological sample. With the adjusting device used according to the invention, the shape of the time functions is influenced. According to a further variant of a temperature and pressure-time function (not shown), it can be provided that the increased pressure is continuously set throughout the entire preservation period.

7 zeigt eine Folge von Mikroskopbildern eines Ausschnitts der Probe 1 mit Zellen 2 bei Raumtemperatur, nachdem dem Konservierungsmedium 3 ein Kryoprotektivum zugesetzt wurde. Die Zeitangabe (in Sekunden, s) zeigt die Zeitabhängigkeit nach Zugabe der Stabilisatorsubstanz zu der Probe 1. Es wird deutlich, dass ein erheblicher Schrumpfungsprozess in einer kurzen Zeit erfolgt. Die Erfinder haben gefunden, dass diese Schrumpfung für das Erreichen hoher Vitalitätsraten von Vorteil sein kann. 7 shows a sequence of microscope images of a section of the sample 1 with cells 2 at room temperature, after the preservation medium 3 a cryoprotectant was added. The time (in seconds, s) shows the time dependence after addition of the stabilizer substance to the sample 1 , It becomes clear that a considerable shrinking process takes place in a short time. The inventors have found that this shrinkage can be beneficial for achieving high vitality rates.

Die 8 und 9 verdeutlichen die dramatische Schrumpfung der Zellen (hier HeLa-Zellen) nahezu auf das osmotische Restvolumen, die für hohe Vitalitätsraten von Vorteil ist. Die runde Form der Zellen (9A bis 9C, links oben) geht vollständig verloren (9A bis 9C, rechts und unten). Die Abnahme des Durchmessers der Zellen wurde mit einem Invitrogen-Messsystem ermittelt (Diagramm in 8), reflektiert aber nicht vollständig das osmotische Schrumpfen, da der Anteil der Abweichung von der Kugelform nicht berücksichtigt wird. Die Zellen schrumpfen folglich stärker als aus dem Diagrammzahlenwert hervorgeht.The 8th and 9 The dramatic shrinkage of the cells (here HeLa cells) clearly indicates the residual osmotic volume, which is beneficial for high vitality rates. The round shape of the cells ( 9A to 9C , top left) is completely lost ( 9A to 9C , right and below). The decrease in the diameter of the cells was determined using an Invitrogen measuring system (diagram in FIG 8th ), but does not completely reflect the osmotic shrinkage because the amount of deviation from the spherical shape is not taken into account. Consequently, the cells shrink more than can be seen from the graph number value.

10 zeigt die geschrumpften Zellen im elektronenmikroskopischen Schnitt. Man erkennt die extrem starke Schrumpfung, die im Kryomedium mit einer der oben genannten Zusammensetzungen erreicht wird, so dass das Zellmembransystem stark gefaltet vorliegt. In 11 sind die strukturellen Änderungen adhärenter Zellen (HeLa) gezeigt. Auch hier treten sehr schnell (nach Sekunden) die osmotischen Schrumpfungen auf. 10 shows the shrunken cells in the electron microscopic section. It can be seen the extremely strong shrinkage, which is achieved in the cryogenic medium with one of the above compositions, so that the cell membrane system is strongly folded. In 11 the structural changes of adherent cells (HeLa) are shown. Again, the osmotic shrinkages occur very quickly (after seconds).

Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen mit einer unterschiedlichen Darstellung der Zellkerne und des Golgi-Apparates (hier nicht gezeigt) haben ergeben, dass das Schrumpfen lediglich die Zytoplasmakomponenten verdichtet, nicht jedoch die Zellkerne und andere wichtige Zell-Organellen beeinflusst, was für das vitalitätserhaltende Einfrieren und Auftauen von großem Vorteil ist.Fluorescence microscopy studies with a different representation of the cell nuclei and the Golgi apparatus (not shown here) have shown that shrinking only densifies the cytoplasmic components, but does not affect the cell nuclei and other important cell organelles, resulting in vitality-preserving freezing and thawing of large cells Advantage is.

12 zeigt Varianten erfindunggemäß vorgesehener Wärmeleit- und/oder Kühlelemente. Zu Vergleichszwecken zeigt zunächst 12A den kreisförmigen Querschnitt des rohrförmigen Druckbehälters 10 (siehe 5). Die 12B bis 12I zeigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kryokonservierungsvorrichtung in schematischer Schnittansicht des Druckbehälters 10, bei denen die Stelleinrichtung für eine Einstellung der Temperatur unter Verwendung von mindestens einem Wärmeleitelement oder mindestens einem Kühlelement eingerichtet ist. Gemäß 12B umfassen Wärmeleitelemente Außenprofile 35, die auf einer Außenseite der Behälterwand 11 radial abstehend angeordnet sind. Die Außenprofile 35 beschleunigen die Abkühlung oder Erwärmung des Druckbehälters 10 beim Eintauchen in das Kühlbad oder das warme Flüssigkeitsbad. Gemäß 12C sind Innenprofile 36 auf einer Innenseite der Behälterwand 11 angeordnet. Die Innenprofile 36 unterstützen ebenfalls den Wärmetransport von oder zu der biologischen Probe im Druckbehälter 10. 12 shows variants according to the invention provided Wärmeleit- and / or cooling elements. For comparison purposes, first shows 12A the circular cross-section of the tubular pressure vessel 10 (please refer 5 ). The 12B to 12I show embodiments of the cryopreservation device according to the invention in a schematic sectional view of the pressure vessel 10 in which the adjusting device is set up for setting the temperature using at least one heat-conducting element or at least one cooling element. According to 12B Heat-conducting elements comprise external profiles 35 that on an outside of the container wall 11 are arranged radially projecting. The external profiles 35 accelerate the cooling or heating of the pressure vessel 10 when immersing in the cooling bath or the warm liquid bath. According to 12C are interior profiles 36 on an inside of the container wall 11 arranged. The inner profiles 36 also assist in the transport of heat from or to the biological sample in the pressure vessel 10 ,

Die 12D bis 12G illustrieren einen Druckbehälter 10 mit einem sechseckigen, hexagonalen Querschnitt. Die Außenseite der Behälterwand 11 bildet das Außenprofil 35, das eine große Oberfläche für die Benetzung mit einem Kühlmittel oder einem Auftaumittel bietet und somit geeignet ist, die Temperatur-Zeitfunktion bei der Abkühlung oder beim Auftauen zu beeinflussen. Gemäß den 12E, 12F und 12G sind zusätzlich im Innenraum des Druckbehälters 10 Wärmeleitkörper 37 in Gestalt von Trennwänden (12E), eingelegten Filamenten oder Kugeln (12F) oder kolloidalen Partikeln (12G) vorgesehen. Die kolloidalen Partikel 37 gemäß 12G sind schematisch vergrößert dargestellt, können aber in der Praxis Dimensionen im Sub-Mikrometer-Bereich aufweisen. Mit den Außenprofilen 35, Innenprofilen 36 und/oder Wärmeleitkörpern 37 können vorteilhafterweise die Kühl- oder Auftaugeschwindigkeiten erhöht werden. Die Wärmeleitelemente sind vorzugsweise aus Silber oder Gold oder anderen Substanzen mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Gemäß weiteren Varianten kann die Wärmeleitung zwischen dem Innenraum 12 und der äußeren Umgebung des Druckbehälters 10 durch eine Beschichtung der Behälterwand 11 auf deren Innen- und/oder Außenseite, z. B. mit Diamant oder anderen Substanzen mit hoher Wärmeleitung beeinflusst werden.The 12D to 12G illustrate a pressure vessel 10 with a hexagonal, hexagonal cross-section. The outside of the container wall 11 forms the outer profile 35 which offers a large surface area for wetting with a coolant or a thawing agent and thus is suitable for influencing the temperature-time function during cooling or thawing. According to the 12E . 12F and 12G are additionally in the interior of the pressure vessel 10 thermal conductors 37 in the form of partitions ( 12E ), inserted filaments or balls ( 12F ) or colloidal particles ( 12G ) intended. The colloidal particles 37 according to 12G are shown schematically enlarged, but may in practice have dimensions in the sub-micron range. With the outer profiles 35 , Interior profiles 36 and / or Wärmeleitkörpern 37 Advantageously, the cooling or thawing speeds can be increased. The heat-conducting elements are preferably made of silver or gold or other substances with high thermal conductivity. According to other variants, the heat conduction between the interior 12 and the external environment of the pressure vessel 10 by a coating of the container wall 11 on the inside and / or outside, z. B. with diamond or other substances with high thermal conductivity can be influenced.

12H zeigt eine Variante der Erfindung, bei der im Innenraum 12 des Druckbehälters 10 als Kühlelement eine Kühlleitung 34 verläuft. Die Kühlleitung 34 ist mit einem Kühlmedium-Reservoir verbunden und eingerichtet, von einem Kühlmedium, wie z. B. flüssigem Stickstoff oder einem Kühlgas, durchströmt zu werden. Alternativ kann eine Kühlleitung 34 benachbart zum Innenraum 12 verlaufen, wie schematisch in 12I gezeigt ist. 12H shows a variant of the invention, in the interior 12 of the pressure vessel 10 as a cooling element a cooling line 34 runs. The cooling line 34 is connected to a cooling medium reservoir and arranged by a cooling medium, such as. As liquid nitrogen or a cooling gas to be flowed through. Alternatively, a cooling line 34 adjacent to the interior 12 run as shown schematically in 12I is shown.

13 zeigt eine weiter Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kryokonservierungsvorrichtung 100 (13A) und deren Verwendung bei der Abkühlung (13B) und dem Auftauen (13C) der biologischen Probe mit Zellen 2 im Konservierungsmedium 3. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung enthält die Stelleinrichtung zur zeit- und/oder ortsabhängigen Einstellung der Temperatur und des Druckes im Druckbehälter 10 drei Druckeinstellelemente, umfassend Druckschrauben 21 und einen Expansionsbereich 22. Die Druckschrauben 21 sind zur Erzeugung des Druckes und/oder zur Entlüftung des Innenraum 12 des Druckbehälters 10 vorgesehen (siehe 5). Der Expansionsbereich 22 umfasst eine radial vom Druckbehälter 10 abstehende Hohlleitung, die an einem Ende über eine Öffnung in der Behälterwand 12 mit dem Innenraum 12 des Druckbehälters 10 in Verbindung steht und deren entgegengesetztes,. freies Ende geschlossen ist. Zwischen dem Innenraum 12 und dem Expansionsbereich 22 kann ein Filter 29 vorgesehen sein, um das Eindringen von biologischen Zellen in den Expansionsbereich 22 zu unterbinden. 13 shows a further embodiment of the cryopreservation device according to the invention 100 ( 13A ) and their use in cooling ( 13B ) and thawing ( 13C ) of the biological sample with cells 2 in the preservation medium 3 , In this embodiment of the invention, the adjusting device for time- and / or location-dependent adjustment of the temperature and the pressure in the pressure vessel 10 three pressure adjustment elements, including pressure screws 21 and an expansion area 22 , The pressure screws 21 are for generating the pressure and / or for venting the interior 12 of the pressure vessel 10 provided (see 5 ). The expansion area 22 includes a radial from the pressure vessel 10 protruding hollow conduit, which at one end via an opening in the container wall 12 with the interior 12 of the pressure vessel 10 communicates and their opposite ,. free end is closed. Between the interior 12 and the expansion area 22 can be a filter 29 be provided for the penetration of biological cells in the expansion area 22 to prevent.

Der Expansionsbereich 22 ist z. B. aus dem selben Material hergestellt wie die Behälterwand 12 des Druckbehälters 10. Der Expansionsbereich 22 ist eingerichtet, ein flüssiges Expansionsmedium aufzunehmen, das sich bei Abkühlung ausdehnt. Das Expansionsmedium umfasst z. B. das wässrige Konservierungsmedium der biologischen Probe oder alternativ eine andere wässrige Flüssigkeit, die zur Bildung der kristallinen Phase von Wasser geeignet ist. Die Dimensionen (Länge, Innendurchmesser, Außendurchmesser) des Expansionsbereiches 22 können vom Anwender in Abhängigkeit von den konkreten Konservierungsbedingungen gewählt werden.The expansion area 22 is z. B. made of the same material as the container wall 12 of the pressure vessel 10 , The expansion area 22 is designed to receive a liquid expansion medium that expands when cooled. The expansion medium includes z. For example, the aqueous preservative medium of the biological sample or, alternatively, another aqueous liquid suitable for forming the crystalline phase of water. The dimensions (length, inside diameter, outside diameter) of the expansion area 22 can be selected by the user depending on the concrete preservation conditions.

Der Expansionsbereich 22 erlaubt eine schnelle Bildung der kristallinen Phase, wenn die Temperatur des Expansionsbereiches 22 unter den Gefrierpunkt von Wasser gesenkt wird. Vorteilhafterweise kann die Abkühlung des Expansionsbereichs 22 zeitlich von der Abkühlung des übrigen Druckbehälters 10 entkoppelt werden, wie in 13B illustriert ist. Für die Abkühlung ist eine schematisch gezeigte Kühlvorrichtung 200 mit einem Kühlbad 210 vorgesehen. Die Kühlvorrichtung 200 umfasst zum Beispiel ein Gefäß, in welches das Kühlbad 210, z. B. aus flüssigem Stickstoff, gefüllt und das mit einem Kühlmedium-Reservoir verbunden ist.The expansion area 22 allows rapid formation of the crystalline phase when the temperature of the expansion area 22 below the freezing point of water is lowered. Advantageously, the cooling of the expansion area 22 in time from the cooling of the remaining pressure vessel 10 be decoupled, as in 13B is illustrated. For the cooling is a schematically shown cooling device 200 with a cooling bath 210 intended. The cooling device 200 For example, it includes a vessel into which the cooling bath 210 , z. B. from liquid nitrogen, filled and which is connected to a cooling medium reservoir.

Zur Kryokonservierung der biologischen Probe 1 wird die Kryokonservierungsvorrichtung 100 zunächst ausschließlich mit dem Expansionsbereich 22 in das Kühlbad 210 eingetaucht (Eintauchtiefe D1), während sich der übrige Druckbehälter noch außerhalb des Kühlbades befindet. In dieser Phase wird im Expansionsbereich 22 kristallines Eis gebildet, das sich ausdehnt, so dass im Innenraum 12 des Druckbehälters 10 der Druck steigt. Die Dauer der Druckerzeugung mit dem Expansionsbereich 22 wird z. B. im Bereich von Millisekunden, Sekunden oder Minuten gewählt. Anschließend wird die Kryokonservierungsvorrichtung 100 vollständig in das Kühlbad 210 eingetaucht, so dass die gewünschte Kryokonservierungstemperatur von z. B. –195,7°C erreicht wird. Hierzu wird die Kryokonservierungsvorrichtung 100 bis zu einer zweiten Eintauchtiefe D2 abgesenkt.For cryopreservation of the biological sample 1 becomes the cryopreservation device 100 initially exclusively with the expansion area 22 in the cooling bath 210 Immersed (immersion depth D1), while the rest of the pressure vessel is still outside the cooling bath. At this stage will be in the expansion area 22 formed crystalline ice that expands, leaving in the interior 12 of the pressure vessel 10 the pressure increases. The duration of pressure generation with the expansion range 22 is z. In the range of milliseconds, seconds or minutes. Subsequently, the cryopreservation device 100 completely in the cooling bath 210 dipped so that the desired cryopreservation temperature of z. B. -195.7 ° C is reached. For this purpose, the cryopreservation device 100 lowered to a second immersion depth D2.

Die Erwärmung zur Wiedergewinnung der biologischen Probe erfolgt gemäß 13C in umgekehrter Weise. Zum Aufrechterhalten des Druckes im Druckbehälter 10 wird zunächst der Innenraum mit der biologischen Probe in ein Heizbad 310 einer Auftauvorrichtung 300 eingetaucht (Eintauchtiefe D1), während der Expansionsbereich 22 noch nicht abgekühlt wird. Nach dem Auftauen der biologischen Probe 1 im Druckbehälter 10 erfolgt die Absenkung bis zur Eintauchtiefe D2, so dass auch der Druck im Druckbehälter 10 reduziert wird.The heating for recovery of the biological sample is carried out according to 13C in the opposite way. To maintain the pressure in the pressure vessel 10 First, the interior with the biological sample is placed in a heating bath 310 a thawing device 300 immersed (immersion depth D1), during the expansion area 22 not cooled yet. After thawing the biological sample 1 in the pressure vessel 10 the lowering takes place up to the immersion depth D2, so that the pressure in the pressure vessel 10 is reduced.

14A illustriert eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kryokonservierungsvorrichtung 100, bei der im Innenraum 12 des Druckbehälters 10 ein Innenbehälter 13 angeordnet ist. Der Innenbehälter 13 ist zur Aufnahme der biologischen Probe 1 vorgesehen und umfasst ein blasenfrei gefülltes Rohr aus einem biegsamen Material. Der Innenbehälter 13 ist z. B. aus dem gleichen Material hergestellt, wie die Behälterwand 12 des Druckbehälters 10. Die Bereitstellung des Innenbehälters 13 hat den Vorteil, dass die Bildung der kristallinen Phase auf der Innenseite der Behälterwand 12 von der biologischen Probe 1 getrennt wird. Des Weiteren können im Innenraum 12 außerhalb des Innenbehälters 13 einerseits und im Innenbehälter 13 andererseits verschiedene Flüssigkeiten vorgesehen sein. Beispielsweise kann außerhalb des Innenbehälters 13 reines Nasser oder eine wässrige Zusammensetzung aus Wasser mit einem Salz, Glycerin und/oder einem Alkohol vorgesehen sein. Die wässrige Zusammensetzung hat den Vorteil einer Gefrierpunktabsenkung, so dass eingestellt werden kann, bei welcher Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts von reinem Wasser der Druck in dem Druckbehälter 10 erzeugt werden soll. 14A illustrates an embodiment of the cryopreservation device according to the invention 100 in the interior 12 of the pressure vessel 10 an inner container 13 is arranged. The inner container 13 is to receive the biological sample 1 provided and includes a bubble-free filled tube made of a flexible material. The inner container 13 is z. B. made of the same material as the container wall 12 of the pressure vessel 10 , The provision of the inner container 13 has the advantage that the formation of the crystalline phase on the inside of the vessel wall 12 from the biological sample 1 is disconnected. Furthermore, in the interior 12 outside the inner container 13 on the one hand and in the inner container 13 On the other hand, various liquids may be provided. For example, outside the inner container 13 pure wet or an aqueous composition of water with a salt, glycerol and / or an alcohol. The aqueous composition has the advantage of a freezing point depression, so that it can be adjusted, at which temperature below the freezing point of pure water, the pressure in the pressure vessel 10 should be generated.

Der Innenbehälter 13 erstreckt sich nicht über die gesamte Länge des Innenraums 12. Dadurch wird am geschlossenen Ende 12.1 des Druckbehälters 10 ein relativ großer Raum geschaffen, in dem sich keine biologische Probe 1 befindet und in dem bevorzugt die kristalline Phase von Wasser erzeugt werden kann. Damit wird innerhalb des Druckbehälters 10 ein Expansionsbereich als Teil der erfindungsgemäß verwendeten Stelleinrichtung geschaffen, der sich vorteilhaft auf die Abkühlung und auf die Erwärmung der Kryokonservierungsvorrichtung 100 auswirken kann (siehe insbesondere 14C).The inner container 13 does not extend over the entire length of the interior 12 , This will be at the closed end 12.1 of the pressure vessel 10 created a relatively large space in which no biological sample 1 and in which preferably the crystalline phase of water can be generated. This will be within the pressure vessel 10 created an expansion area as part of the control device used in the invention, which is advantageous to the cooling and heating of the Kryokonservierungsvorrichtung 100 effect (see in particular 14C ).

Die Außenform des Innenbehälters 13 kann gleich der Innenform des Druckbehälters 10 sein. Alternativ zu der gezeigten zylindrischen Form können andere Querschnitte der Außen- und/oder Innenformen vorgesehen sein, wie z. B. quadratisch, hexagonal, oktagonal oder sämtliche Kombinationen davon. Es können insbesondere verschiedene Querschnittsformen der Außen- und Innenformen vorgesehen sein.The outer shape of the inner container 13 can be equal to the inner shape of the pressure vessel 10 be. As an alternative to the cylindrical shape shown, other cross sections of the outer and / or inner molds may be provided, such. Square, hexagonal, octagonal or all combinations thereof. In particular, different cross-sectional shapes of the outer and inner molds can be provided.

14B illustriert schematisch die Abkühlung der Kryokonservierungsvorrichtung 100 in einer Kühlvorrichtung 200, die in diesem Fall zwei übereinander geschichtete Kühlbäder 210 mit flüssigem Stickstoff und 220 mit flüssigem Propan enthält. Die Verwendung von flüssigem Propan hat den Vorteil, dass dieses die Außenseite des Druckbehälters 10 leichter benetzt und damit die Abkühlung beschleunigt. 14B schematically illustrates the cooling of the cryopreservation device 100 in a cooler 200 , in this case, two superimposed cooling baths 210 with liquid nitrogen and 220 containing liquid propane. The use of liquid propane has the advantage that this is the outside of the pressure vessel 10 wets more easily and thus accelerates the cooling.

Zur Erwärmung der biologischen Probe 1 im Druckbehälter 10 wird dieser gemäß 14C in ein Heizbad 310 getaucht. Der Druckbehälter 10 kann so ausgerichtet sein, dass die gesamte Länge des Druckbehälters 10 gleichzeitig in das Heizbad 310 taucht (horizontale Ausrichtung). In diesem Fall erfolgt zunächst eine Erhöhung der Temperatur der biologischen Probe 1 und, sobald das kristalline Eis aufgetaut ist, auch die Reduzierung des Druckes im Druckbehälter 10. Alternativ kann zuerst das geschlossene Ende 12.1 mit dem Expansionsbereich in das Wasserbad 310 eingetaucht werden, so dass zuerst die kristalline Phase geschmolzen und der Druck im Druckbehälter 10 reduziert und anschließend die übrige biologische Probe 1 erwärmt wird (vertikale Ausrichtung des Druckbehälters 10).To warm the biological sample 1 in the pressure vessel 10 this is according to 14C in a heating bath 310 dipped. The pressure vessel 10 Can be oriented so that the entire length of the pressure vessel 10 at the same time in the heating bath 310 dives (horizontal orientation). In this case, an increase in the temperature of the biological sample takes place first 1 and, as soon as the crystalline ice has thawed, also reducing the pressure in the pressure vessel 10 , Alternatively, first the closed end 12.1 with the expansion area in the water bath 310 be immersed so that first the crystalline phase melted and the pressure in the pressure vessel 10 reduced and then the remaining biological sample 1 is heated (vertical orientation of the pressure vessel 10 ).

15 illustriert schematisch, dass die Anwendung der erfindungsgemäßen Kryokonservierungsvorrichtung 100 nicht auf die Konservierung von Zellsuspensionen beschränkt ist. Vielmehr kann die biologische Probe 1 Zellgruppen, Zellaggregate, Organe 4 biologischer Organismen oder komplette biologische Organismen 5, wie z. B. Nematoden, Würmer oder Arthropoden enthalten. Hierzu weist der Innenraum 12 des Druckbehälters 10 einen Innendurchmesser im Bereich von mindestens 5 mm, vorzugsweise mindestens 10 mm auf. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser des Innenraums 11 geringer als 5 cm, besonders bevorzugt geringer als 3 cm. Wie in 14 ist ein Innenbehälter 13 zur Aufnahme der biologischen Probe 1 vorgesehen, der optional in einzelne Kammern unterteilt sein kann. 15 schematically illustrates that the application of the cryopreservation device according to the invention 100 is not limited to the preservation of cell suspensions. Rather, the biological sample can 1 Cell groups, cell aggregates, organs 4 biological organisms or complete biological organisms 5 , such as As nematodes, worms or arthropods included. This is indicated by the interior 12 of the pressure vessel 10 an inner diameter in the range of at least 5 mm, preferably at least 10 mm. Preferably, the inner diameter of the inner space 11 less than 5 cm, more preferably less than 3 cm. As in 14 is an inner container 13 for receiving the biological sample 1 provided, which may optionally be divided into individual chambers.

Die Kryokonservierung der biologischen Probe 1 erfolgt auch bei der Ausführungsform gemäß 15, indem der Druckbehälter 10 in mindestens ein Flüssigkeitsbad der Kühlvorrichtung 200 eingetaucht wird. Gemäß 15C erfolgt zuerst ein Eintauchen des Druckbehälters 10 mit horizontaler Ausrichtung zuerst in das Flüssigkeitsbad 220 aus flüssigem Propan und anschließend in das Flüssigkeitsbad 210 mit flüssigem Stickstoff. Mit der Wahl der Ausrichtung der Druckschraube 21 relativ zum Flüssigkeitsbad 220, 210, kann die Zeitfunktion der Druckerzeugung relativ zur Zeitfunktion der Abkühlung eingestellt werden. Die Erwärmung erfolgt gemäß 15D entsprechend in umgekehrter Reihenfolge, indem zunächst der Druckbehälter 10 in ein Heizbad 310 eingetaucht wird, bis die biologische Probe 1 aufgetaut ist. Anschließend erfolgt die vollständige Absenkung der Kryokonservierungsvorrichtung 100 in das Heizbad 310.The cryopreservation of the biological sample 1 also takes place in the embodiment according to 15 by removing the pressure vessel 10 in at least one liquid bath of the cooling device 200 is immersed. According to 15C First, a submergence of the pressure vessel 10 with horizontal orientation first in the liquid bath 220 from liquid propane and then into the liquid bath 210 with liquid nitrogen. With the choice of the orientation of the pressure screw 21 relative to the liquid bath 220 . 210 , the time function of the pressure generation can be adjusted relative to the time function of the cooling. The heating takes place according to 15D Corresponding in reverse order, by first the pressure vessel 10 in a heating bath 310 is immersed until the biological sample 1 thawed. Subsequently, the complete lowering of the cryopreservation device takes place 100 in the heating bath 310 ,

Die 16 und 17 zeigen weitere Ausführungsformen der Kryokonservierungsvorrichtung 100, die mit einem Expansionsbereich 22 ausgestattet ist. Der Expansionsbereich 22 umfasst wie in 13 eine Hohlleitung, die bei den illustrierten Varianten Verzweigungen aufweist. Gemäß 16A weist der Expansionsbereich 22 eine T-Gestalt mit seitlichen Auslegern auf. Der Expansionsbereich 22 kann zuerst in das Kühlbad 210 getaucht werden (Eintauchtiefe D1), so dass die Flüssigkeit in seinem Inneren gefriert, hexagonales Eis bildet und den Druck erhöht. Erst danach wird das System ganz versenkt (Eintauchtiefe D2) und vollständig tiefgekühlt (16B). Beim Erwärmen verfährt man umgekehrt, oder man hat die Möglichkeit, in zwei Lagen (Ausleger zuerst in die warme Phase oder wie hier dargestellt zuletzt) in das Heizbad 310 zu tauchen (16C). Nach letzterem Prinzip bleibt der Druck durch das vorhandene Eis bis zum Auftauen bei Werten von etwa 200 MPa erhalten.The 16 and 17 show further embodiments of the cryopreservation device 100 that with an expansion area 22 Is provided. The expansion area 22 includes as in 13 a hollow conduit having branches in the illustrated variants. According to 16A indicates the expansion area 22 a T-shape with lateral arms on. The expansion area 22 Can first in the cooling bath 210 be immersed (immersion depth D1), so that the liquid freezes inside, forming hexagonal ice and increasing the pressure. Only then the system is fully submerged (immersion depth D2) and completely frozen ( 16B ). When heating, the procedure is reversed, or you have the option in two layers (boom first in the warm phase or as shown here last) in the heating 310 to dive ( 16C ). According to the latter principle, the pressure is maintained by the existing ice until thawing at values of about 200 MPa.

17 zeigt eine weitere Ausführung des Expansionsbereiches 22 mit Verzweigungen, die ein gefächertes Auslegersystem bilden. Im Ergebnis werden ein größeres Innenvolumen und eine größere Oberfläche als zum Beispiel in 16 bereitgestellt, so dass der Druck schneller erhöht werden kann. 17 shows a further embodiment of the expansion area 22 with branches forming a fan-shaped boom system. As a result, a larger internal volume and a larger surface than, for example, in 16 provided so that the pressure can be increased faster.

18 zeigt Ausführungsformen der Kryokonservierungsvorrichtung 100 mit einem kugelförmigen Druckbehälter 10 und einem mehrere, in verschiedene Raumachsen (Raumrichtungen) abstehende Hohlleitungen umfassenden Expansionsbereich 22. Der Druckbehälter 10 umfasst eine Hohlkugel zur Aufnahme der biologischen Probe. Die Hohlkugel ist z. B. aus Edelstahl hergestellt und weist einen Innendurchmesser von 10 mm und einen Außendurchmesser von 12 mm auf. Die Hohlleitungen bilden von der Hohlkugel abstehende Stichleitungen. Die Zahl, geometrische Dimensionierung und Orientierung der Hohlleitungen kann in Abhängigkeit von den konkreten Anwendungsbedingungen gewählt werden (siehe Beispiele in den 18A bis 18C). 18 shows embodiments of the cryopreservation device 100 with a spherical pressure vessel 10 and a plurality of extending in different spatial axes (spatial directions) hollow lines expansion area 22 , The pressure vessel 10 comprises a hollow sphere for receiving the biological sample. The hollow sphere is z. B. made of stainless steel and has an inner diameter of 10 mm and an outer diameter of 12 mm. The hollow conduits form stub lines projecting from the hollow sphere. The number, geometric dimensioning and orientation of the hollow conduits can be selected depending on the specific conditions of use (see examples in FIGS 18A to 18C ).

Die Befüllung der Hohlkugel erfolgt durch eine verschließbare Öffnung (nicht dargestellt) in der Behälterwand oder durch eine der Hohlleitungen, die in diesem Fall mit einem Verschlusselement ausgestattet ist. Auch bei diesen Ausführungsformen gestattet die geometrische Orientierung des Druckbehälters 10 beim Eintauchen bis zu den Eintauchtiefen D1 und D2 in ein Kühlbad 210 (18D) oder in ein Heizbad 310 (18E) eine Einstellung, wann der Druck im Druckbehälter 10 ansteigen und abfallen soll.The filling of the hollow ball is effected by a closable opening (not shown) in the container wall or by one of the hollow conduits, which is equipped in this case with a closure element. Also in these embodiments allows the geometric orientation of the pressure vessel 10 when immersed to immersion depths D1 and D2 in a cooling bath 210 ( 18D ) or in a heating bath 310 ( 18E ) a setting when the pressure in the pressure vessel 10 should rise and fall.

Die 19A und 19B zeigen Ausführungsformen der Kryokonservierungsvorrichtung 100, bei denen die Behälterwand 11 des Druckbehälters 10 die Gestalt eines gekrümmten Rohres mit einer Einfachkrümmung (19A) oder einer Mehrfachkrümmung (19B) aufweist. In beiden Fällen ist der Druckbehälter 10 in einer Krümmungsebene gekrümmt, so dass die örtliche Temperaturverteilung beim Eintauchen in ein Kühlbad in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Druckbehälters 10 relativ zum Kühlbad eingestellt werden kann (siehe 19C, 19D). 19A zeigt beispielhaft Varianten von Druckeinstellelementen, umfassend Druckschrauben 21 und einen Expansionsbereich 22, die einzeln oder wie dargestellt in Kombination vorgesehen sein können. Die Druckschrauben 21 sind gebildet, wie oben unter Bezug auf 5 beschrieben ist. Der Expansionsbereich 22 umfasst eine Vielzahl von Hohlleitungen, die in der Krümmungsebene des Druckbehälters 10 und jeweils mit dem Innenraum des Druckbehälters 10 kommunizierend angeordnet sind. Die Druckeinstellelemente können auch bei der Variante gemäß 19B vorgesehen sein. Die Mehrfachkrümmung gemäß 19B kann eine Wellenform mit mehr als den gezeigten drei Extrema gebildet sein.The 19A and 19B show embodiments of the cryopreservation device 100 in which the container wall 11 of the pressure vessel 10 the shape of a curved tube with a single curvature ( 19A ) or a multiple curvature ( 19B ) having. In both cases, the pressure vessel 10 curved in a plane of curvature, so that the local temperature distribution when immersed in a cooling bath depending on the orientation of the pressure vessel 10 can be adjusted relative to the cooling bath (see 19C . 19D ). 19A shows exemplary variants of Druckeinstellelementen comprising pressure screws 21 and an expansion area 22 , which may be provided individually or as shown in combination. The pressure screws 21 are formed as above with respect to 5 is described. The expansion area 22 includes a plurality of hollow conduits that are in the plane of curvature of the pressure vessel 10 and in each case with the interior of the pressure vessel 10 are arranged communicatively. The Druckeinstellelemente can also in the variant according to 19B be provided. The multiple curvature according to 19B For example, a waveform may be formed with more than the three extremes shown.

Die örtlichen Verteilungen und Zeitfunktionen der Druckerzeugung und der Temperaturabsenkung in der Kryokonservierungsvorrichtung 100 hängen von der Ausrichtung des Druckbehälters 10 beim Eintauchen in das Kühlbad 210 ab. 19C zeigt beispielhaft ein Eintauchen mit der Krümmungsebene zum senkrecht oder parallel zur Oberfläche des Kühlbades 210. Mit der senkrechten Ausrichtung erfolgen die Druckerzeugung und die Temperaturabsenkung zuerst in den Extrema der Mehrfachkrümmung, die in das Kühlbad ragen. Mit der parallelen Ausrichtung hingegen erfolgen die Druckerzeugung und die Temperaturabsenkung im gesamten Druckbehälter 10 gleichzeitig. Abweichend von der Illustration kann ein Eintauchen mit anderen Ausrichtungen in die Flüssigkeiten vorgesehen sein, woraus eine erweiterte Variabilität der Einstellung der Druck- und Temperatur-Zeitfunktionen folgt. The local distributions and time functions of pressure generation and temperature reduction in the cryopreservation device 100 depend on the orientation of the pressure vessel 10 when immersing in the cooling bath 210 from. 19C shows by way of example immersion with the plane of curvature perpendicular or parallel to the surface of the cooling bath 210 , With the vertical orientation, the pressure generation and the temperature drop first in the extremes of the multiple curvature, which protrude into the cooling bath. With the parallel orientation, however, the pressure generation and the temperature reduction take place in the entire pressure vessel 10 simultaneously. By way of derogation from the illustration, immersion with other orientations into the fluids may be provided, followed by an extended variability of adjustment of the pressure and temperature-time functions.

Die örtlichen Verteilungen und Zeitfunktionen der Druckreduzierung und, der Temperaturerhöhung in der Kryokonservierungsvorrichtung 100 hängen ebenfalls von der Ausrichtung des Druckbehälters 10 beim Eintauchen in ein Heizbad 310 ab (19D).The local distributions and time functions of pressure reduction and, the temperature increase in the cryopreservation device 100 also depend on the orientation of the pressure vessel 10 when immersed in a heating bath 310 off ( 19D ).

20 zeigt eine Ausführungsform der Kryokonservierungsvorrichtung 100, bei der die Behälterwand 11 des Druckbehälters 10 die Gestalt eines flachen oder scheibenförmigen Zylinders aufweist. Diese Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, dass beim Eintauchen in ein Kühlbad eine relative große Fläche gekühlt wird. Daher wird auf der Innenseite des Behälterwand 11 eine dünne Schicht der kristallinen Phase gebildet, die ausreicht, um den gewünschten Druck im Druckbehälter 10 zu erzeugen, und gleichzeitig relativ viel Raum für die glasartige Phase lässt. Der Druckbehälter 10 gemäß 20A hat einen Durchmesser von z. B. 1 cm bis 10 cm und Dicke von z. B. 1 mm bis 1 cm. Er ist z. B. aus Edelstahl, Aluminium, Gold oder Silber hergestellt. 20 shows an embodiment of the cryopreservation device 100 in which the container wall 11 of the pressure vessel 10 has the shape of a flat or disc-shaped cylinder. This embodiment of the invention has the advantage that when immersed in a cooling bath, a relatively large area is cooled. Therefore, on the inside of the container wall 11 formed a thin layer of crystalline phase, sufficient to the desired pressure in the pressure vessel 10 while leaving a relatively large space for the glassy phase. The pressure vessel 10 according to 20A has a diameter of z. B. 1 cm to 10 cm and thickness of z. B. 1 mm to 1 cm. He is z. B. made of stainless steel, aluminum, gold or silver.

Gemäß 20B umfasst die Stelleinrichtung zur zeit- und/oder ortsabhängigen Einstellung der Temperatur und des Druckes im Druckbehälter 10 eine Druckklammer 23. Die Druckklammer 23 umfasst zwei Klammerplatten 24, die über ein Scharnier 25 (Achsenscharnier) verschwenkbar sind. Mit einer Klammerschraube 26 (Stellschraube) kann der Abstand zwischen den Klammerplatten 24 eingestellt werden. Die Druckklammer 23 ist geeignet, den Druckbehälter 10 mit einem im Vergleich zum Atmosphärendruck erhöhten Druck zu beaufschlagen, bevor die Kryokonservierungsvorrichtung 100 durch ein Tauchen in ein Kühlbad (siehe 24) abgekühlt wird. Des weiteren ermöglicht die Druckklammer 23 vorteilhafterweise eine Stabilisierung des Druckbehälters 10.According to 20B comprises the adjusting device for the time and / or location-dependent adjustment of the temperature and the pressure in the pressure vessel 10 a pressure clamp 23 , The pressure clamp 23 includes two clamp plates 24 that have a hinge 25 (Axis hinge) are pivotable. With a clamp screw 26 (Adjusting screw), the distance between the clamp plates 24 be set. The pressure clamp 23 is suitable to the pressure vessel 10 with a pressure increased compared to the atmospheric pressure before the cryopreservation device 100 by dipping in a cooling bath (see 24 ) is cooled. Furthermore, the pressure clamp allows 23 advantageously a stabilization of the pressure vessel 10 ,

Die 20C bis 20D zeigen Varianten des zylinderförmigen Druckbehälters 10, der mit einem verstärkten Umfangsbereich (perspektivische Schnittansicht in 20C) und/oder einer beidseitig (Schnittansicht 20D) oder einseitig (Schnittansicht in 20E) elastisch deformierbaren Behälterwand 11 ausgestattet sein kann. Im letzteren Fall ist einseitig eine stabile Bodenwand 11.3 vorgesehen.The 20C to 20D show variants of the cylindrical pressure vessel 10 reinforced with a reinforced peripheral area (perspective sectional view in 20C ) and / or a double-sided (sectional view 20D ) or one - sided (sectional view in 20E ) elastically deformable container wall 11 can be equipped. In the latter case, one-sided is a stable bottom wall 11.3 intended.

Die 21 bis 24 zeigen weitere Varianten der Druckklammer 23, bei denen die Klammerplatten 24 mit Löchern 27 und auf ihren zum Druckbehälter 10 weisenden Innenseiten mit Profilen 26 ausgestattet sind, im geöffneten Zustand und im geschlossenen Zustand (zusammengebauten Zustand) der Druckklammer 23. Im geschlossenen Zustand der Druckklammer 23 wird über die Klammerplatten 24 mechanischer Druck auf die Behälterwand 11 des Druckbehälters 10 ausgeübt. 23 zeigt eine Draufsicht auf die Druckklammer 23 mit einer der Klammerplatten 24, dem Scharnier 25, der Klammerschraube 26 und den Löchern 27.The 21 to 24 show further variants of the pressure clamp 23 in which the clamp plates 24 with holes 27 and on her to the pressure vessel 10 facing insides with profiles 26 are in the open state and in the closed state (assembled state) of the pressure bracket 23 , When closed, the pressure clamp 23 is about the clamp plates 24 mechanical pressure on the container wall 11 of the pressure vessel 10 exercised. 23 shows a plan view of the pressure clamp 23 with one of the clamp plates 24 , the hinge 25 , the clamp screw 26 and the holes 27 ,

Die Löcher 27 erlauben einen direkten Kontakt von einer Kühlflüssigkeit, z. B. von flüssigem Stickstoff oder Propanol, oder von eine Heizflüssigkeit, z. B. von Wasser, mit dem Druckbehälter 10 und somit eine Beschleunigung der Abkühlung oder Erwärmung des Druckbehälters 10. Die Profile 28 sind vorgesehen, um am Druckbehälter 10 lokal verschiedene Drucke zu erzeugen. Des Weiteren ist gezeigt, dass der zylinderförmige Druckbehälter 10 mit einem Entlüftungsstutzen 30 ausgestattet sein kann.The holes 27 allow direct contact of a cooling fluid, eg. B. of liquid nitrogen or propanol, or of a heating fluid, for. B. of water, with the pressure vessel 10 and thus an acceleration of the cooling or heating of the pressure vessel 10 , The profiles 28 are provided to the pressure vessel 10 locally produce different prints. Furthermore, it is shown that the cylindrical pressure vessel 10 with a vent pipe 30 can be equipped.

25 zeigt eine Variante der Erfindung, bei der die Kryokonservierungsvorrichtung 100 nur einseitig in eine Flüssigkeit (Kühlbad 210 oder Heizbad) getaucht wird. Die Druckklammer 23 weist in diesem Fall nur auf der unteren, zur Flüssigkeit weisenden Klammerplatte 24 Löcher 27 auf. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn adhärente Zellen auf der unteren Seite des Druckbehälters 10 wachsen oder die Zellen dorthin sedimentieren. 25 shows a variant of the invention, in which the cryopreservation device 100 only one-sided in a liquid (cooling bath 210 or heating bath) is immersed. The pressure clamp 23 in this case has only on the lower, pointing to the liquid clamping plate 24 holes 27 on. This is especially beneficial if adherent cells are on the lower side of the pressure vessel 10 grow or the cells sediment there.

26 illustriert schematisch eine Variante der Erfindung, bei der die Entlüftung des Druckbehälters 10 und die mechanische Druckerzeugung mit den Klammerplatten 24 mit elektrische Antriebselementen 32, 33 gesteuert werden. Diese Ausführungsform der Erfindung ist insbesondere für eine Automatisierung der Kryokonservierung von Vorteil. 26 schematically illustrates a variant of the invention, in which the venting of the pressure vessel 10 and the mechanical pressure generation with the clamp plates 24 with electric drive elements 32 . 33 to be controlled. This embodiment of the invention is particularly advantageous for automation of cryopreservation.

Bei einer abgewandelten, in 27 gezeigten Ausführungsform der Kryokonservierungsvorrichtung 100, bei der die Behälterwand 11 des Druckbehälters 10 die Gestalt eines Zylinders aufweist, ist als Druckeinstellelement keine Klammer sondern eine Druckschraube 21 vorgesehen. Mit der Druckschraube 21 ist der Druck im Innenraum 12 des Druckbehälters 10 vor oder nach Beginn der Kühlung oder Erwärmung im Kühl- oder Heizbad (nicht dargestellt) vorgesehen. Im Innenraum 12 sind mehrere Innenbehälter 13 angeordnet, die jeweils gasfrei mit biologischen Proben, z. B. Zellsuspensionen gefüllt und z. B. stapelförmig übereinander angeordnet sind. Die Wanddicke der Innenbehälter 13 kann extrem dünn gewählt werden, z. B. geringer als 400 μm, da sie keinem Druck oder entsprechenden mechanischen Kräften ausgesetzt werden.In a modified, in 27 shown embodiment of the cryopreservation device 100 in which the container wall 11 of the pressure vessel 10 has the shape of a cylinder is as Druckeinstellelement no clip but a pressure screw 21 intended. With the pressure screw 21 is the pressure in the interior 12 of the pressure vessel 10 provided before or after the beginning of the cooling or heating in the cooling or heating bath (not shown). In the interior 12 are several inner containers 13 each arranged gas-free with biological samples, eg. B. cell suspensions filled and z. B. stacked one above the other. The wall thickness of the inner container 13 can be chosen extremely thin, z. B. less than 400 microns, since they are not exposed to pressure or corresponding mechanical forces.

Gemäß 27 ist im Innenraum 12 des Druckbehälters 10 eine Sensoreinrichtung, umfassend einen Drucksensor 16.1, angeordnet. Der Drucksensor 16.1 liefert ein Sensorsignal, das zur Steuerung des Druckes unter Verwendung der Druckschraube 21, ggf. mit einem elektrischen Steuerelement (z. B. Piezoelement, nicht dargestellt) verwendet werden kann. Es kann ein vorbestimmter Außendruck erzeugt werden, der im Innenraum 12 auf die Innenbehälter 13 beim Einfrieren und Auftauen wirkt. According to 27 is in the interior 12 of the pressure vessel 10 a sensor device comprising a pressure sensor 16.1 arranged. The pressure sensor 16.1 provides a sensor signal used to control the pressure using the pressure screw 21 , if necessary with an electrical control element (eg piezoelectric element, not shown) can be used. It can be generated in the interior, a predetermined external pressure 12 on the inner container 13 when freezing and thawing acts.

Eine abgewandelte Variante des Druckbehälters 10 mit Druck schraube 21 ist in 28 gezeigt. In diesem Fall wird der Innenbehälter 13 durch einen flexiblen Beutel gebildet, der die biologische Probe, z. B. eine Zellsuspension oder eine Blutprobe, aufnimmt. Der Innenbehälter 13 umfasst z. B. einen Blutbeutel, wie er für Blutspendezwecke verwendet wird.A modified variant of the pressure vessel 10 with pressure screw 21 is in 28 shown. In this case, the inner container 13 formed by a flexible bag containing the biological sample, e.g. B. a cell suspension or a blood sample absorbs. The inner container 13 includes z. B. a blood bag, as it is used for blood donation purposes.

29 illustriert schematisch einen vergrößerten Ausschnitt der Behälterwand 11 eines Druckbehälters 10. Die Behälterwand 11 enthält eine Optikeinheit 60, die für eine optische, insbesondere mikroskopische Beobachtung des Innenraums 12 des Druckbehälters 10 eingerichtet ist. Es ist z. B. möglich, dass Zellen 2 auf einer optischen Linse 61 adhärent wachsen. Die optische Linse 61 kann z. B. für eine mikroskopische Abbildung der Zellen 2 konfiguriert sein. 29 schematically illustrates an enlarged section of the container wall 11 a pressure vessel 10 , The container wall 11 contains an optical unit 60 necessary for an optical, in particular microscopic observation of the interior 12 of the pressure vessel 10 is set up. It is Z. B. possible that cells 2 on an optical lens 61 grow adherently. The optical lens 61 can z. B. for a microscopic picture of the cells 2 be configured.

30 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kryokonservierungsvorrichtung 100 eine Röhrchenanordnung mit externer Druckerzeugung (hydrostatisch, siehe Pfeil) über ein T-Element umfasst. Die Röhrchenanordnung ist mit einem Drucksensor 16.1 und einem Temperatursensor 16.2 ausgestattet, mit deren Sensorsignalen sowohl die Druck- als auch die Temperatur-Zeitfunktionen regelbar sind. 30 shows a further embodiment of the invention, in which the cryopreservation device 100 a tube assembly with external pressure generation (hydrostatic, see arrow) via a T-element comprises. The tube assembly is equipped with a pressure sensor 16.1 and a temperature sensor 16.2 equipped with their sensor signals both the pressure and the temperature-time functions are adjustable.

Die 31 und 32 zeigen Ausführungsformen der Kryokonservierungsvorrichtung 100, bei denen die Behälterwand 11 des Druckbehälters 10 die Gestalt einer Kugel aufweist. Der Druckbehälter 10 ist aus zwei Halbkugeln 11.2 zusammengesetzt, die in der Mitte des Druckbehälters 10 miteinander verschraubt sind. Die Kugel besitzt einen Durchmesser im Bereich von z. B. 5 mm bis 10 cm. Gemäß 31A ist der Druckbehälter 10 mit einer Druckschraube 21 ausgestattet, die zur Befüllung des Druckbehälters 10, Entlüftung des Druckbehälters 10 und Erzeugung des Druckes im Innenraum des Druckbehälters 10 verwendet wird. 31B illustriert zusätzlich optional vorgesehene Teile, wie eine Sensoreinrichtung 16 und eine vom Druckbehälter 10 entkoppelbare Füll-Leitung 11.1. Die 31C und 31D illustrieren analog zu den oben beschriebenen Verfahren die Abkühlung und Erwärmung der Kryokonservierungsvorrichtung 100.The 31 and 32 show embodiments of the cryopreservation device 100 in which the container wall 11 of the pressure vessel 10 has the shape of a sphere. The pressure vessel 10 is made of two hemispheres 11.2 assembled in the middle of the pressure vessel 10 screwed together. The ball has a diameter in the range of z. B. 5 mm to 10 cm. According to 31A is the pressure vessel 10 with a pressure screw 21 equipped for filling the pressure vessel 10 , Vent the pressure vessel 10 and generating the pressure in the interior of the pressure vessel 10 is used. 31B additionally illustrates optionally provided parts, such as a sensor device 16 and one from the pressure vessel 10 decoupled filling line 11.1 , The 31C and 31D illustrate, in analogy to the methods described above, the cooling and heating of the cryopreservation device 100 ,

Der kugelförmige Druckbehälter 10 kann alternativ oder zusätzlich mit einem Druckeinstellelement in Gestalt eines Expansionsbereichs 22 ausgestattet sein (32). Der Expansionsbereich 22 umfasst einen Zylinderstutzen, der wie oben beschrieben zur Aufnahme eines Expansionsmediums und zur Druckerzeugung bei Abkühlung konfiguriert ist. Die 32C und 32D illustrieren analog zu den oben beschriebenen Verfahren die Abkühlung und Erwärmung der Kryokonservierungsvorrichtung 100.The spherical pressure vessel 10 may alternatively or additionally with a Druckeinstellelement in the form of an expansion region 22 be equipped ( 32 ). The expansion area 22 includes a cylinder nozzle configured as described above for receiving an expansion medium and for generating pressure on cooling. The 32C and 32D illustrate, in analogy to the methods described above, the cooling and heating of the cryopreservation device 100 ,

Die erfindungsgemäße Kryokonservierung biologischer Proben, die Organe 4 oder ganze Organismen 5 umfassen, ist schematisch in den 33 bis 35 illustriert. Insbesondere bei diesen Anwendungen der Erfindung ist die biologische Probe vorzugsweise mit der Stabilisatorsubstanz versetzt. Gemäß 33A ist als Druckbehälter 10 ein zylindrisches Gefäß vorgesehen, das beim dargestellten Beispiel für die Aufnahme eines Fischembryos dimensioniert ist. In den 33C und 33D sind zwei Tauchvarianten zur Druck-Temperatur-Steuerung beim Einfrieren der Kryokonservierungsvorrichtung 100 illustriert. Gemäß den 34A und 34B ist entsprechend als Druckbehälter 10 ein kugelförmiges Gefäß gezeigt, das für die Aufnahme eines Organs 4, mit einem Innendurchmesser des Druckbehälters 10 im Bereich von z. B. 10 cm bis 30 cm, dimensioniert ist. Gemäß 34B ist das Organ 4 in einem Innenbehälter 13 angeordnet. 35 zeigt als Druckbehälter 10 ein kugelförmiges Gefäß, in dem sich Gewebe, Organismen 5 oder Organe in einem Innenbehälter 13, z. B. einem Beutel oder einem dünnwandigen Gefäß, befinden, so dass die Außenlösung zum Beutelinnenmedium verschieden gewählt werden kann (z. B. außen Öl, innen Nährlösung mit der Stabilisatorsubstanz).The cryopreservation of biological samples according to the invention, the organs 4 or whole organisms 5 is schematic in the 33 to 35 illustrated. In particular, in these applications of the invention, the biological sample is preferably added to the stabilizer substance. According to 33A is as a pressure vessel 10 provided a cylindrical vessel, which is dimensioned in the example shown for the reception of a fish embryo. In the 33C and 33D are two immersion variants for pressure-temperature control during freezing of the cryopreservation device 100 illustrated. According to the 34A and 34B is accordingly as a pressure vessel 10 a spherical vessel shown for the uptake of an organ 4 , with an inner diameter of the pressure vessel 10 in the range of z. B. 10 cm to 30 cm, is dimensioned. According to 34B is the organ 4 in an inner container 13 arranged. 35 shows as a pressure vessel 10 a spherical vessel containing tissues, organisms 5 or organs in an inner container 13 , z. As a bag or a thin-walled vessel, so that the outer solution to the bag inner medium can be chosen differently (eg, outside oil, inside nutrient solution with the stabilizer substance).

36 zeigt eine Ausführungsform der Kryokonservierungsvorrichtung 100, bei der Druck nicht durch die Expansion eines gefrierenden Expansionsmedium, sondern durch ein dampfförmiges Expansionsmedium, z. B. verdampfenden flüssigen Stickstoff gebildet wird. Der Expansionsbereich 22, der den flüssigen Stickstoff enthält, ist über eine Druckleitung 39 mit dem Druckbehälter 10 verbunden. Der verdampfende flüssige Stickstoff wird kontinuierlich oder in Portionen vom Expansionsbereich 22 in den Druckbehälter 10 injiziert. 36 shows an embodiment of the cryopreservation device 100 in which pressure is not caused by the expansion of a freezing expansion medium but by a vaporous expansion medium, e.g. B. evaporating liquid nitrogen is formed. The expansion area 22 containing the liquid nitrogen is via a pressure line 39 with the pressure vessel 10 connected. The evaporating liquid nitrogen is continuously or in portions of the expansion area 22 in the pressure vessel 10 injected.

Die 37 bis 39 zeigen Ausführungsformen der Kryokonservierungsvorrichtung 100, die durch die Bereitstellung mindestens eines Substrats 14 im Innenraum 12 des Druckbehälters 10 für die Kryokonservierung adhärenter Zellen 2 konfiguriert sind. Gemäß den in den 37A bis 37C gezeigten Varianten befindet sich das Substrat 14 in Gestalt eines langgestreckten Streifens (Zunge) in einem rohrförmigen Druckbehälter 10, der ein- oder beidseitig mit einer Druckschraube 21 und/oder mit einer radial abstehenden Druckschraube 21 verschlossen ist. Die Zellen 2 befinden sich im adhärentem Zustand ein- oder beidseitig auf dem Substrat 14, das in geeigneter Weise funktionalisiert sein kann (z. B. durch eine Beschichtung mit Fibronektin, Polylysin und/oder Wachstumsfaktoren). Im übrigen ist der Innenraum 12 des Druckbehälters 10 mit dem Konservierungsmedium, ggf. mit der Stabilisatorsubstanz gefüllt.The 37 to 39 show embodiments of the cryopreservation device 100 by providing at least one substrate 14 in the interior 12 of the pressure vessel 10 for the cryopreservation of adherent cells 2 are configured. According to the in the 37A to 37C shown Variants is the substrate 14 in the form of an elongate strip (tongue) in a tubular pressure vessel 10 , the one or both sides with a pressure screw 21 and / or with a radially projecting pressure screw 21 is closed. The cells 2 are in the adherent state on one or both sides of the substrate 14 , which may be suitably functionalized (eg by coating with fibronectin, polylysine and / or growth factors). Otherwise, the interior is 12 of the pressure vessel 10 with the preservation medium, optionally filled with the stabilizer substance.

37C zeigt zusätzlich ein Substanzreservoir 17, das im Innenraum 12 des Druckbehälters 10 angeordnet ist. Das Substanzreservoir 17 ist für eine Einführung von mindestens einer Zusatzsubstanz in den Innenraum 12 eingerichtet. Beispielsweise können aus dem Substanzreservoir 17 während des Gefrier- oder Auftauverfahrens Substanzen in den Innenraum 12 diffundieren. Das Substanzreservoir 17 kann eine unter der Wirkung des Druckes im Innenraum 12 zerstörbare Reservoirwand, z. B. aus einem Kunststoff aufweisen. Vorteilhafterweise ermöglicht dies, dass die Zusatzsubstanz erst bei Erreichen eines bestimmten Druckes im Innenraum 12 freigesetzt wird. 37C additionally shows a substance reservoir 17 that in the interior 12 of the pressure vessel 10 is arranged. The substance reservoir 17 is for an introduction of at least one additional substance in the interior 12 set up. For example, from the substance reservoir 17 during the freezing or thawing process substances in the interior 12 diffuse. The substance reservoir 17 can one under the effect of pressure in the interior 12 destructible reservoir wall, e.g. B. from a plastic. Advantageously, this makes it possible that the additional substance only when reaching a certain pressure in the interior 12 is released.

Anstelle des langgestreckten Streifens sind kompliziertere Formen des Substrats 14 verwendbar, wie beispielhaft in 38 gezeigt ist. Gemäß 36A ist ein Substrat 14 mit einem kreuzförmigen Querschnitt illustriert, wobei vorgesehen sein kann, dass Zellen 2 auf allen oder nur einigen Flächen des Substrats 14 angeordnet sind. Gemäß 38B ist ein Substrat 14 in Gestalt eines Hohlzylinders gezeigt, in dessen Inneren sich die Zellen 2 befinden. Der Hohlzylinder kann aus z. B. aus Keramik, Kunststoff, Zellulose oder Chitin mit einer extrem geringen Wanddicke, insbesondere geringer als 250 μm, hergestellt sein. Vorteilhafterweise ermöglicht dies wie die Verwendung der oben beschriebenen Innenbehälter, dass die Zellen 2 im Inneren anderen Randbedingungen und Lösungen ausgesetzt werden als außerhalb des Substrats 14. Gemäß weiteren Varianten der Erfindung kann das Substrat 14 einen Körper mit einer nano- oder mikrostrukturierten Oberfläche umfassen, die optional mit Wachstums- oder Differenzierungsfaktoren in Gradienten ausgestattet sind.Instead of the elongated strip, there are more complicated shapes of the substrate 14 usable as exemplified in 38 is shown. According to 36A is a substrate 14 illustrated with a cross-shaped cross section, wherein it can be provided that cells 2 on all or only some surfaces of the substrate 14 are arranged. According to 38B is a substrate 14 shown in the form of a hollow cylinder, inside which the cells 2 are located. The hollow cylinder can be made of z. Example of ceramic, plastic, cellulose or chitin with an extremely small wall thickness, in particular less than 250 microns, be made. Advantageously, like the use of the inner containers described above, this allows the cells 2 inside other constraints and solutions are exposed as outside the substrate 14 , According to further variants of the invention, the substrate 14 comprise a body with a nano- or microstructured surface, optionally equipped with growth or differentiation factors in gradients.

Die 39A bis 39E zeigen beispielhaft, dass das Substrat 14 als separate Komponente (Schiffchen) konfiguriert sein kann, die in den Druckbehälter einschiebbar ist. Die Schiffchen können insbesondere mit einer geschlossenen oder einer offenen Form gebildet sein.The 39A to 39E show by way of example that the substrate 14 can be configured as a separate component (boat), which can be inserted into the pressure vessel. The boats can be formed in particular with a closed or an open mold.

Die 39A und 40 illustriert ferner eine Variante einer erfindunggemäß vorgesehenen Stelleinrichtung zur Steuerung des Druckes im Druckbehälter 10. Als Druckeinstellelement ist bei dieser Variante an mindestens einem Ende des rohrförmigen Druckbehälters 10 ein Wickelabschnitt 31 vorgesehen. Durch ein Eindrehen des Wickelabschnitts 31 am gasfrei mit der biologischen Probe gefüllten Druckbehälter 10 kann in diesem vor der Temperaturabsenkung der Druck erhöht werden.The 39A and 40 further illustrates a variant of an inventively provided adjusting device for controlling the pressure in the pressure vessel 10 , As Druckeinstellelement is in this variant at least one end of the tubular pressure vessel 10 a winding section 31 intended. By screwing in the winding section 31 on the gas-free filled with the biological sample pressure vessel 10 can be increased in this before lowering the temperature of the pressure.

In 40A ist ein rohrförmiger Druckbehälter 10 mit Wickelabschnitten 31 gezeigt. Im Innenraum 12 des Druckbehälters 10 befindet sich die biologische Probe 1 mit dem Konservierungsmedium 3. Das Konservierungsmedium 3, in dem sich Zellen 2 befinden, kann die Stabilisatorsubstanz in Form eines Gradienten (z. B. Ficoll oder Percoll verschiedener Konzentration und/oder Molekulargewichtes) enthalten. Gemäß 40B können im Innenraum 12 zusätzlich Trennwände 18 vorgesehen sein, die ein schnelles Vermischen der biologischen Probe 1 und z. B. einen Abbau des genannten Gradienten verhindern und eine Trennung der Zellen in Kompartimente erlauben. Optional können, wie in 40C gezeigt ist, im Innenraum zusätzlich Substanzreservoire in Gestalt von Hohlkugeln 19 vorgesehen sein, die im Konservierungsmedium 3 suspendiert sind und eingerichtet sind, bei einem vorbestimmten Druck zerstört zu werden und ihren Inhalt freisetzen. So können zum Beispiel weitere Gefrierschutz- und Vitrifizierungssubstanzen oder Medien, die die Zellen beim Auftauen unterstützen, freigesetzt werden. In 40D ist illustriert, dass im Druckbehälter zwei nicht mischbare Lösungen übereinander geschichtet angeordnet sein können. In der ersten Lösung befinden sich die Zellen 2. Über das Gefrierverhalten der Lösungen lassen sich die Druckverhältnisse bei Temperaturänderung einstellen.In 40A is a tubular pressure vessel 10 with winding sections 31 shown. In the interior 12 of the pressure vessel 10 is the biological sample 1 with the preservation medium 3 , The preservative medium 3 in which there are cells 2 The stabilizer substance may be in the form of a gradient (eg Ficoll or Percoll of different concentration and / or molecular weight). According to 40B can in the interior 12 additional partitions 18 be provided, which is a rapid mixing of the biological sample 1 and Z. B. prevent degradation of said gradient and allow a separation of the cells in compartments. Optionally, as in 40C is shown, in the interior of additional substance reservoir in the form of hollow spheres 19 be provided in the preservation medium 3 are suspended and arranged to be destroyed at a predetermined pressure and release their contents. For example, additional antifreeze and vitrification substances or media that aid the cells in thawing may be released. In 40D It is illustrated that two immiscible solutions can be stacked in the pressure vessel. The first solution contains the cells 2 , About the freezing behavior of the solutions, the pressure conditions can be adjusted with temperature change.

41 illustriert einen rohrförmigen Druckbehälter 10, der einseitig mit einer Druckschraube 21 und einseitig mit einem Wickelabschnitt 31 verschlossen ist. Im Innenraum befindet sich das Konservierungsmedium 3 in Form aufgeschichteter Lösungen (z. B. Ficoll als Gradient oder Überschichtungen verschiedener Molekulargewichte, d. h. Lösungen mit unterschiedlicher Dichte), wie sie bei der Dichtegradientenzentrifugation von Zellen verwendet werden. Die Zellen 2 werden einseitig in den Gradienten gegeben (41A). Der Druckbehälter 10 wird in senkrechter Form mit den Zellen 2 zentrifugiert, so dass sich verschiedene Zelltypen an den Dichtegrenzflächen sammeln (41B). In dieser Anordnung erfolgt dann die Kryokonservierung. 41 illustrates a tubular pressure vessel 10 which is one-sided with a pressure screw 21 and one-sided with a winding section 31 is closed. Inside is the preservation medium 3 in the form of layered solutions (eg Ficoll as gradient or overlays of different molecular weights, ie solutions of different density), as used in the density gradient centrifugation of cells. The cells 2 are given unilaterally in the gradient ( 41A ). The pressure vessel 10 becomes in vertical form with the cells 2 centrifuged so that different cell types collect at the sealing interface ( 41B ). In this arrangement, the cryopreservation then takes place.

In den 42A und 42B ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kryokonservierungsvorrichtung 100 und deren Anwendung schematisch illustriert. Die Kryokonservierungsvorrichtung 100 umfasst einen einseitig mit einer Druckschraube 21 verschlossenen Druckbehälter 10, in dessen Innenraum 12 das Substrat 14 zur adhärenten Aufnahme biologischer Zellen 2 angeordnet ist. Die Druckschraube 21 ist des Weiteren mit einem Wärmeleitelement in Gestalt eines Kühldrahtes 38 ausgestattet, der druckdicht in die Druckschraube 21 integriert ist und sich vom Innenraum 12 bis in die Umgebung des Druckbehälters 10 erstreckt. Der Kühldraht 38 ist ein Metalldraht, z. B. aus Silber. Außerhalb des Druckbehälters 10 ist der Kühldraht 38 zu einem kompakten Bündel, z. B. in Form einer Spirale, eines Knäuels, eines Zylinder oder einer Kugel konzentriert. Beim Einfrieren kann der Kühldraht 38 zuerst in das Kühlbad 210, z. B. aus flüssigem Stickstoff getaucht werden, wodurch sich im Inneren des Rohres Eis nicht an der Behälterwand 11, sondern dem Kühldraht 38 bildet und zur Druckerhöhung führt. Danach folgt das vollständige Eintauchen des Systems in das Kühlbad 210.In the 42A and 42B is another embodiment of the cryopreservation device according to the invention 100 and their application illustrated schematically. The cryopreservation device 100 includes one-sided with a pressure screw 21 sealed pressure vessel 10 in whose interior 12 the substrate 14 for the adherence of biological cells 2 is arranged. The pressure screw 21 is further provided with a heat conducting element in the form of a cooling wire 38 equipped, the pressure-tight in the pressure screw 21 is integrated and different from the interior 12 into the environment of the pressure vessel 10 extends. The cooling wire 38 is a metal wire, z. B. of silver. Outside the pressure vessel 10 is the cooling wire 38 into a compact bundle, e.g. In the form of a spiral, a coil, a cylinder or a sphere. When freezing, the cooling wire can 38 first in the cooling bath 210 , z. B. are dipped from liquid nitrogen, which is not in the interior of the tube ice on the container wall 11 but the cooling wire 38 forms and leads to pressure increase. This is followed by the complete immersion of the system in the cooling bath 210 ,

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können einzeln oder auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The features of the invention disclosed in the above description, the drawings and the claims may be of importance individually or in combination for the realization of the invention in its various embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Polge C, Smith AU, Parkes AS (1949), Nature 164: 666 [0004] Polge C, Smith AU, Parkes AS (1949), Nature 164: 666 [0004]
  • Lovelock JE (1954), Biochemical Journal 56 (2): 265–270 [0004] Lovelock JE (1954), Biochemical Journal 56 (2): 265-270 [0004]
  • Lovelock JE, Bishop MWH, 1959, Nature 183: 1394–1395 [0004] Lovelock JE, Bishop MWH, 1959, Nature 183: 1394-1395 [0004]
  • J. L. M. Leunissen und H. Yi (2009) Journal of Microscopy, 235: 25–35 [0007] JLM Leunissen and H. Yi (2009) Journal of Microscopy, 235: 25-35 [0007]
  • J. L. M. Leunissen et al. [0008] JLM Leunissen et al. [0008]
  • J. L. M. Leunissen et al. [0020] JLM Leunissen et al. [0020]
  • J. L. M. Leunissen et al. [0021] JLM Leunissen et al. [0021]
  • Jackson et al., J. Phys. Chem. (1997) [0062] Jackson et al., J. Phys. Chem. (1997) [0062]
  • www.wikipedia.de [0062] www.wikipedia.de [0062]

Claims (31)

Kryokonservierungsvorrichtung (100), die zur Kryokonservierung einer biologischen Probe (1) eingerichtet ist, umfassend: – einen Druckbehälter (10) mit einer Behälterwand (11) und einem Innenraum (12), der zur Aufnahme der biologischen Probe (1) eingerichtet ist, wobei – der Druckbehälter (10) für eine Abkühlung mit einer Absenkung der Temperatur und einer Erhöhung des Druckes im Druckbehälter (10) und für die Kryokonservierung der biologischen Probe (1) konfiguriert ist, dadurch gekennzeichnet dass – der Druckbehälter (10) mit einer Stelleinrichtung (20) ausgestattet ist, die mit der Behälterwand (11) verbunden ist und mindestens eines von mindestens einem Druckeinstellelement (2123, 31), mindestens einem Kühlelement (34) und mindestens einem Wärmeleitelement (3538) umfasst, und – die Stelleinrichtung (20) für eine zeit- und/oder ortsabhängige Einstellung der Temperatur und des Druckes im Druckbehälter (10) konfiguriert ist.Cryopreservation device ( 100 ) used for the cryopreservation of a biological sample ( 1 ), comprising: - a pressure vessel ( 10 ) with a container wall ( 11 ) and an interior ( 12 ) used to receive the biological sample ( 1 ), wherein - the pressure vessel ( 10 ) for a cooling with a lowering of the temperature and an increase of the pressure in the pressure vessel ( 10 ) and for the cryopreservation of the biological sample ( 1 ), characterized in that - the pressure vessel ( 10 ) with an adjusting device ( 20 ) fitted with the container wall ( 11 ) and at least one of at least one Druckeinstellelement ( 21 - 23 . 31 ), at least one cooling element ( 34 ) and at least one heat conducting element ( 35 - 38 ), and - the adjusting device ( 20 ) for a time- and / or location-dependent adjustment of the temperature and the pressure in the pressure vessel ( 10 ) is configured. Kryokonservierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der – das Druckeinstellelement mindestens eines von einer Druckschraube (21) in der Behälterwand (11), einem Expansionsbereich (22), der zur Aufnahme eines flüssigen oder gasförmigen Expansionsmediums eingerichtet ist und mit dem Innenraum (12) kommuniziert, einer Druckklammer (23), die von außen auf die Behälterwand (11) wirkt, und einem Wickelabschnitt (31), der auf ein Ende des Druckbehälters (10) wirkt, umfasst.A cryopreservation device according to claim 1, wherein - the pressure adjusting element is at least one of a pressure screw ( 21 ) in the container wall ( 11 ), an expansion area ( 22 ), which is adapted to receive a liquid or gaseous expansion medium and with the interior ( 12 ), a pressure clamp ( 23 ), which from the outside on the container wall ( 11 ), and a winding section ( 31 ) placed on one end of the pressure vessel ( 10 ) includes. Kryokonservierungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der – der Expansionsbereich (22) mindestens eine Hohlleitung umfasst, die vom Druckbehälter (10) absteht.A cryopreservation device according to claim 2, wherein - the expansion area ( 22 ) comprises at least one hollow conduit extending from the pressure vessel ( 10 ) protrudes. Kryokonservierungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der – die mindestens eine Hohlleitung Verzweigungen aufweist und/oder in verschiedenen Raumrichtungen vom Druckbehälter (10) absteht.Cryoconservation device according to claim 3, wherein - the at least one hollow conduit has branches and / or in different spatial directions from the pressure vessel ( 10 ) protrudes. Kryokonservierungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der – das Kühlelement eine Kühlleitung (34) umfasst, die im Druckbehälter (10) angeordnet ist.Cryopreservation device according to one of the preceding claims, in which - the cooling element is a cooling line ( 34 ) contained in the pressure vessel ( 10 ) is arranged. Kryokonservierungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der – das Wärmeleitelement (3538) mindestens eines von einem Profil auf einer Außenseite des Druckbehälters (10), einem Profil auf einer Innenseite des Druckbehälters (10) und Wärmeleitkörpern im Inneren des Druckbehälters (10) umfasst.Cryopreservation device according to one of the preceding claims, in which - the heat-conducting element ( 35 - 38 ) at least one of a profile on an outer side of the pressure vessel ( 10 ), a profile on an inner side of the pressure vessel ( 10 ) and Wärmeleitkörpern inside the pressure vessel ( 10 ). Kryokonservierungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der – die Behälterwand (11) des Druckbehälters (10) die Gestalt eines Rohres, einer Kugel oder eines flachen Zylinders aufweist.Cryopreservation device according to one of the preceding claims, in which - the container wall ( 11 ) of the pressure vessel ( 10 ) has the shape of a tube, a ball or a flat cylinder. Kryokonservierungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der – die Behälterwand (11) des Druckbehälters (10) die Gestalt eines gekrümmten Rohres aufweist.Cryopreservation device according to claim 7, in which - the container wall ( 11 ) of the pressure vessel ( 10 ) has the shape of a curved tube. Kryokonservierungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der im Innenraum (12) des Druckbehälters (10) vorgesehen ist – ein Innenbehälter (13), der zur Aufnahme der biologischen Probe (1) eingerichtet ist, – ein Substrat (14), das zur adhärenten Aufnahme biologischer Zellen in der biologischen Probe (1) eingerichtet ist, – eine Segmentierung des Innenraums (12) in Innenraumabschnitte (15), – eine Sensoreinrichtung (16) mit mindestens einem von einem Drucksensor (16.1) und einem Temperatursensor (16.2), und/oder – ein Substanzreservoir (17, 19), das zur Freigabe einer Substanz in den Innenraum (12) eingerichtet ist.Cryopreservation device according to one of the preceding claims, wherein in the interior ( 12 ) of the pressure vessel ( 10 ) is provided - an inner container ( 13 ) used to receive the biological sample ( 1 ), - a substrate ( 14 ) for the adherence of biological cells in the biological sample ( 1 ), - a segmentation of the interior ( 12 ) in interior sections ( 15 ), - a sensor device ( 16 ) with at least one of a pressure sensor ( 16.1 ) and a temperature sensor ( 16.2 ), and / or - a substance reservoir ( 17 . 19 ), the release of a substance in the interior ( 12 ) is set up. Kryokonservierungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der – das Substanzreservoir Hohlkugeln (19) aus einem druckempfindlichen Material umfasst, die im Innenraum (12) verteilt angeordnet sind.Cryopreservation device according to claim 9, in which - the substance reservoir is hollow spheres ( 19 ) of a pressure-sensitive material which is in the interior ( 12 ) are arranged distributed. Kryokonservierungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der – die Behälterwand (11) eine Optikeinheit (60) enthält, die für eine optische Beobachtung des Innenraums (12) des Druckbehälters (10) eingerichtet ist.Cryopreservation device according to one of the preceding claims, in which - the container wall ( 11 ) an optical unit ( 60 ) required for an optical observation of the interior ( 12 ) of the pressure vessel ( 10 ) is set up. Verfahren zur Kryokonservierung einer biologischen Probe (1), umfassend biologische Zellen (2) und ein Konservierungsmedium (3), mit den Schritten: – Bereitstellung der biologischen Probe (1) in einem Druckbehälter (10) mit einer Behälterwand (11) und einem Innenraum (12), und – Abkühlung des Druckbehälters (10) in einer Kühlvorrichtung (200) mit einer Absenkung der Temperatur und einer Erhöhung des Druckes im Druckbehälter (10), wobei die biologische Probe (1) zumindest teilweise in einen kryokonservierten Zustand in einer glasartige Phase überführt wird, dadurch gekennzeichnet dass – der Druckbehälter (10) mit einer Stelleinrichtung (20) ausgestattet ist, die mindestens eines von mindestens einem Druckeinstellelement (2123, 31), mindestens einem Kühlelement (34) und mindestens einem Wärmeleitelement (3538) umfasst, und – eine zeit- und/oder ortsabhängige Einstellung der Temperatur und des Druckes im Druckbehälter (10) unter Verwendung der Stelleinrichtung (20) vorgesehen ist. Method for cryopreserving a biological sample ( 1 ) comprising biological cells ( 2 ) and a preservation medium ( 3 ), comprising the steps of: - providing the biological sample ( 1 ) in a pressure vessel ( 10 ) with a container wall ( 11 ) and an interior ( 12 ), and - cooling the pressure vessel ( 10 ) in a cooling device ( 200 ) with a lowering of the temperature and an increase of the pressure in the pressure vessel ( 10 ), the biological sample ( 1 ) is at least partially transferred to a cryopreserved state in a vitreous phase, characterized in that - the pressure vessel ( 10 ) with an adjusting device ( 20 ), which comprises at least one of at least one pressure setting element ( 21 - 23 . 31 ), at least one cooling element ( 34 ) and at least one heat conducting element ( 35 - 38 ), and - a time- and / or location-dependent adjustment of the temperature and the pressure in the pressure vessel ( 10 ) using the adjusting device ( 20 ) is provided. Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem die Einstellung der Temperatur und des Druckes im Druckbehälter (10) die Schritte umfasst: – Erhöhung des Druckes im Druckbehälter (10) mit dem Druckeinstellelement (2123, 31), und anschließend – Absenkung der Temperatur im Druckbehälter (10) mit der Kühlvorrichtung.Process according to Claim 12, in which the adjustment of the temperature and of the pressure in the pressure vessel ( 10 ) comprises the steps of: - increasing the pressure in the pressure vessel ( 10 ) with the pressure adjustment element ( 21 - 23 . 31 ), and then - lowering the temperature in the pressure vessel ( 10 ) with the cooling device. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem – der Druck im Druckbehälter (10) unter Verwendung einer Druckschraube (21) in der Behälterwand (11), eines Expansionsbereiches (22), der zur Aufnahme eines flüssigen oder gasförmigen Expansionsmediums eingerichtet ist und mit dem Innenraum (12) kommuniziert, einer Druckklammer (23), die von außen auf die Behälterwand (11) wirkt, und/oder eines Wickelabschnitts (31), der auf ein Ende des Druckbehälters (10) wirkt, erhöht wird.Method according to claim 13, in which - the pressure in the pressure vessel ( 10 ) using a pressure screw ( 21 ) in the container wall ( 11 ), an expansion area ( 22 ), which is adapted to receive a liquid or gaseous expansion medium and with the interior ( 12 ), a pressure clamp ( 23 ), which from the outside on the container wall ( 11 ) acts, and / or a winding section ( 31 ) placed on one end of the pressure vessel ( 10 ), is increased. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem – der Expansionsbereich (22) mindestens eine Hohlleitung umfasst, die vom Druckbehälter (10) absteht, und – der Druck im Druckbehälter (10) erhöht wird, indem zuerst die mindestens eine Hohlleitung und anschließend der übrige Druckbehälter (10) in ein Kühlbad (210, 220) der Kühlvorrichtung (200) getaucht wird.Method according to claim 14, in which - the expansion area ( 22 ) comprises at least one hollow conduit extending from the pressure vessel ( 10 ), and - the pressure in the pressure vessel ( 10 ) is increased by first the at least one hollow conduit and then the remaining pressure vessel ( 10 ) in a cooling bath ( 210 . 220 ) of the cooling device ( 200 ) is dipped. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem die Einstellung der Temperatur und des Druckes im Druckbehälter (10) die Schritte umfasst: – Absenkung der Temperatur im Druckbehälter (10) mit der Kühlvorrichtung, und anschließend – Erhöhung des Druckes im Druckbehälter (10) mit dem Druckeinstellelement (2123, 31).Method according to one of claims 12 to 15, wherein the adjustment of the temperature and the pressure in the pressure vessel ( 10 ) comprises the steps of: - lowering the temperature in the pressure vessel ( 10 ) with the cooling device, and then - increasing the pressure in the pressure vessel ( 10 ) with the pressure adjustment element ( 21 - 23 . 31 ). Verfahren gemäß Anspruch 16, bei dem – das Konservierungsmedium eine Stabilisatorsubstanz enthält, die geeignet ist, bei einer Erhöhung der Temperatur der biologischen Probe (1), vorzugsweise bis zu einem Übergang zu einem flüssigen Zustand, die glasartige Phase der unterkühlten Schmelze zu stabilisieren.A method according to claim 16, wherein - the preservation medium contains a stabilizing substance which is suitable for increasing the temperature of the biological sample ( 1 ), preferably until a transition to a liquid state, to stabilize the glassy phase of the supercooled melt. Verfahren gemäß Anspruch 16 oder 17, bei dem die Stabilisatorsubstanz aus mindestens einer der Substanzgruppen ausgewählt ist, die umfassen: – langkettige ungeladene Polymere mit einem Molekulargewicht größer als 500 g/mol, insbesondere größer als 1000 g/mol, – Monosaccharide, – Ethylenglykol, – Di- und Oligosaccharide, – Polysaccharide, – Stärke-Derivate, wie z. B. Stärke-Hydrolyse-Produkte, – Zuckeralkohole, – wasserlösliche Polymere – Kolloide (Nanopartikeldispersionen), insbesondere mit Silber-, Gold, Diamant- und/oder Nanotube-Partikeln, – Dendrimere, – Polykationen, und – Polyanionen.A method according to claim 16 or 17, wherein the stabilizer substance is selected from at least one of the substance groups comprising: Long-chain uncharged polymers having a molecular weight greater than 500 g / mol, in particular greater than 1000 g / mol, - monosaccharides, Ethylene glycol, - di- and oligosaccharides, - polysaccharides, - starch derivatives, such as. B. starch hydrolysis products, - sugar alcohols, - water-soluble polymers - colloids (nanoparticle dispersions), in particular with silver, gold, diamond and / or nanotube particles, - dendrimers, - polycations, and - Polyanions. Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem die Stabilisatorsubstanz von mindestens einer der Substanzen ausgewählt ist, die umfassen: – Saccharose-Epichlorhydrin-Copolymer (Ficoll, reg. Name), und – mit Polyvinylpyrrolidon beschichtetes Kieselgel, wie z. B. Percoll (reg. Name).The method of claim 18, wherein the stabilizer substance is selected from at least one of the substances comprising: - sucrose-epichlorohydrin copolymer (Ficoll, reg. Name), and - Polyvinylpyrrolidone coated silica gel, such as. B. Percoll (reg. Name). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 19, bei dem – die Stabilisatorsubstanz im Konservierungsmedium eine Konzentration aufweist, die geringer als 10%, insbesondere geringer als 8 insbesondere geringer als 5%, insbesondere geringer als 3%, insbesondere geringer als 1% ist.Method according to one of claims 12 to 19, in which - The stabilizer substance in the preservation medium has a concentration which is less than 10%, in particular less than 8, in particular less than 5%, in particular less than 3%, in particular less than 1%. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 20, bei dem – die Stabilisatorsubstanz im Konservierungsmedium (3) außerhalb der biologischen Zellen (2) angeordnet ist.Process according to one of Claims 12 to 20, in which - the stabilizer substance in the preservation medium ( 3 ) outside the biological cells ( 2 ) is arranged. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 21, bei dem – die Kryokonservierungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 verwendet wird.Method according to one of claims 12 to 21, in which - the cryopreservation device ( 100 ) according to one of claims 1 to 11 is used. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 22, mit dem Schritt: – Lagerung der biologischen Probe (1) unter Aufrechterhaltung des erhöhten Druckes.Method according to one of claims 12 to 22, comprising the step: - storage of the biological sample ( 1 ) while maintaining the elevated pressure. Verfahren zur vitalitätserhaltenden Erwärmung einer biologischen Probe (1), umfassend biologische Zellen (1) und ein Konservierungsmedium (3) in einem gefrorenen Zustand, die in einer glasartigen Phase in einem Druckbehälter (10) angeordnet ist, wobei die Temperatur des Druckbehälters (10) und der biologischen Probe (1) erhöht und gleichzeitig im Druckbehälter (10) ein erhöhter Druck oberhalb des Atmosphärendrucks aufrecht erhalten wird.Method for vitality-preserving heating of a biological sample ( 1 ) comprising biological cells ( 1 ) and a preservation medium ( 3 ) in a frozen state, which in a glassy phase in a pressure vessel ( 10 ), wherein the temperature of the pressure vessel ( 10 ) and the biological sample ( 1 ) and simultaneously in the pressure vessel ( 10 ) an elevated pressure above the atmospheric pressure is maintained. Verfahren gemäß Anspruch 24, bei dem – im Druckbehälter (10) der erhöhte Druck oberhalb des Atmosphärendrucks aufrecht erhalten wird, bis die biologische Probe (1) einen Übergang vom gefrorenen oder vitrifizierten zum flüssigen Zustand erreicht.Process according to claim 24, in which - in the pressure vessel ( 10 ) the elevated pressure above the atmospheric pressure is maintained until the biological sample ( 1 ) reaches a transition from the frozen or vitrified to the liquid state. Verfahren gemäß Anspruch 25, bei dem – beim Übergang vom gefrorenen oder vitrifizierten zum flüssigen Zustand der Druck im Druckbehälter (10) reduziert wird.Process according to Claim 25, in which, in the transition from the frozen or vitrified to the liquid state, the pressure in the pressure vessel ( 10 ) is reduced. Verfahren gemäß Anspruch 26, bei dem – beim Übergang vom gefrorenen oder vitrifizierten zum flüssigen Zustand der Druck im Druckbehälter (10) instantan reduziert wird.Process according to Claim 26, in which, in the transition from the frozen or vitrified to the liquid state, the pressure in the pressure vessel ( 10 ) is reduced instantaneously. Verfahren gemäß Anspruch 26 oder 27, bei dem – der Druck im Druckbehälter (10) durch eine Kontraktion der biologischen Probe (1) am Übergang vom gefrorenen oder vitrifizierten zum flüssigen Zustand reduziert wird.Method according to claim 26 or 27, in which - the pressure in the pressure vessel ( 10 ) by a contraction of the biological sample ( 1 ) is reduced at the transition from the frozen or vitrified to the liquid state. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 24 bis 28, bei dem – der erhöhte Druck mindestens 100 MPa, insbesondere mindestens 150 MPa und/oder höchstens 300 MPa, insbesondere höchstens 250 MPa beträgt.Method according to one of claims 24 to 28, in which - The increased pressure is at least 100 MPa, in particular at least 150 MPa and / or at most 300 MPa, in particular at most 250 MPa. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 24 bis 29, bei dem – das Konservierungsmedium (3) eine Stabilisatorsubstanz enthält, die geeignet ist, bei der Erhöhung der Temperatur der biologischen Probe (1), vorzugsweise bis zu dem Übergang, die glasartige Phase der unterkühlten Schmelze zu stabilisieren.Method according to one of Claims 24 to 29, in which - the preservation medium ( 3 ) contains a stabilizer substance which is suitable for increasing the temperature of the biological sample ( 1 ), preferably until the transition to stabilize the glassy phase of the supercooled melt. Verwendung einer Stabilisatorsubstanz, die geeignet ist, bei der Erhöhung der Temperatur einer biologischen Probe (1), umfassend biologische Zellen und ein Konservierungsmedium, bis zu einem Übergang zum flüssigen Zustand eine glasartige Phase zu erhalten, bei der Kryokonservierung biologischer Proben (1).Use of a stabilizer substance which is suitable for increasing the temperature of a biological sample ( 1 ), comprising biological cells and a preservation medium, to obtain a glassy phase until a transition to the liquid state, in the cryopreservation of biological samples ( 1 ).
DE102011115467A 2011-10-10 2011-10-10 Apparatus and method for pressure-cryopreserving a biological sample Ceased DE102011115467A1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011115467A DE102011115467A1 (en) 2011-10-10 2011-10-10 Apparatus and method for pressure-cryopreserving a biological sample
US14/351,136 US20140260346A1 (en) 2011-10-10 2012-10-10 Device and method for pressurized cryopreservation of a biological sample
PCT/EP2012/004248 WO2013053471A2 (en) 2011-10-10 2012-10-10 Device and method for high-pressure cryopreservation of a biological sample
EP12772885.5A EP2765854A2 (en) 2011-10-10 2012-10-10 Device and method for high-pressure cryopreservation of a biological sample

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011115467A DE102011115467A1 (en) 2011-10-10 2011-10-10 Apparatus and method for pressure-cryopreserving a biological sample

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011115467A1 true DE102011115467A1 (en) 2013-04-11

Family

ID=47022625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011115467A Ceased DE102011115467A1 (en) 2011-10-10 2011-10-10 Apparatus and method for pressure-cryopreserving a biological sample

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20140260346A1 (en)
EP (1) EP2765854A2 (en)
DE (1) DE102011115467A1 (en)
WO (1) WO2013053471A2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015173809A3 (en) * 2014-05-13 2016-03-31 Mfc Global Ltd Cell tray
DE102016005075A1 (en) * 2016-04-27 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and device for monitoring the temperature of a cryopreserved biological sample
EP3123143A4 (en) * 2014-03-28 2018-02-07 Board Of Trustees Of Northern Illinois University Ultra-rapid tissue cryopreservation method and apparatus
WO2018138461A1 (en) * 2017-01-30 2018-08-02 Genialis Process for cooling a biological material and the storage thereof
US11085834B2 (en) 2016-04-27 2021-08-10 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E. V. Device and method for monitoring the temperature of a cryogenically preserved biological sample
US11549851B2 (en) 2016-04-27 2023-01-10 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E. V. Device and method for monitoring the temperature of a cryopreserved biological sample
US11606952B2 (en) 2016-04-27 2023-03-21 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Method and device for the temperature monitoring of a cryopreserved biological sample

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108882698A (en) * 2015-10-29 2018-11-23 阿西姆普托特有限公司 Method for cryo-conservation
GB201705652D0 (en) * 2017-04-07 2017-05-24 Asymptote Ltd Cryopreservation apparatus and methods
RU2688331C1 (en) * 2018-04-02 2019-05-21 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method for cryopreservation of biological samples under pressure and device for its implementation
CN109964921A (en) * 2019-02-25 2019-07-05 天津美电医疗科技有限公司 Temperature below freezing saves the multiphase volume fixing device of biological substance, system and method
CN109997841B (en) * 2019-04-09 2021-02-02 上海交通大学 Human gamete rapid freezing and thawing visualization environment cabin maintaining atmospheric air atmosphere
US20210000104A1 (en) * 2019-07-05 2021-01-07 CryoStasis Ltd. Methods, systems and apparatus for preservation of organs and other aqueous-based materials utilizing low temperature and elevated pressure

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3841515A (en) * 1968-08-08 1974-10-15 Redeco Apparatus for the preservation of biological substances
US4559298A (en) * 1982-11-23 1985-12-17 American National Red Cross Cryopreservation of biological materials in a non-frozen or vitreous state
EP0232672A1 (en) * 1985-11-12 1987-08-19 Vital Force, Inc. A method for preservation and storage of viable biological materials at cryogenic temperatures
WO2001050852A2 (en) * 2000-01-14 2001-07-19 Integrated Biosystems, Inc. Cryopreservation vial apparatus and methods
WO2005022996A1 (en) * 2003-09-09 2005-03-17 Cryo-Innovation Kft. Improving post-thaw survival of cryopreserved biological material by hydrostatic pressure challenge
US7157222B2 (en) * 1999-04-13 2007-01-02 Organ Recovery Systems, Inc. Method of cryopreservation of tissues by vitrification
AT505427A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-15 Leica Mikrosysteme Gmbh PROCESS FOR FREEZING CONSERVATION OF SAMPLES
AT508582A1 (en) * 2009-07-01 2011-02-15 Leica Mikrosysteme Gmbh PRÄPARATHALTER FOR A HIGH PRESSURE FREEZING DEVICE

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6054287A (en) * 1994-05-27 2000-04-25 Methodist Hospital Of Indiana, Inc. Cell-type-specific methods and devices for the low temperature preservation of the cells of an animal species
US6047557A (en) * 1995-06-07 2000-04-11 Copeland Corporation Adaptive control for a refrigeration system using pulse width modulated duty cycle scroll compressor
DE19826350A1 (en) * 1998-06-12 1999-12-23 Schmid Schoenbein Holger Preservation of blood cells, especially red blood cells
DE10025512A1 (en) * 1999-07-06 2001-01-11 Leica Mikrosysteme Ag Wien High pressure freezing device for attainment of fine crystalline or amorphous state with rapid freezing of water-containing substances, especially biological probes
DE602004024874D1 (en) * 2003-03-28 2010-02-11 Inguran Llc EASTER-ASSORTED TIERSPERMIES
HU0302888D0 (en) * 2003-09-09 2003-11-28 Pribenszky Csaba Dr In creasing of efficacity of stable storage by freezing of embryos in preimplantation stage with pretreatment by pressure
US7643472B2 (en) * 2005-10-19 2010-01-05 At&T Intellectual Property I, Lp Methods and apparatus for authorizing and allocating outdial communication services
US20100184012A1 (en) * 2006-04-04 2010-07-22 Voelker Mark A Methods and devices for imaging and manipulating biological samples
WO2011041240A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Tissue transplant compositions and methods for use
WO2009091971A2 (en) * 2008-01-17 2009-07-23 Vance Products Incorporated, D/B/A Cook Urological Incorporated Rapid chilling device for vitrification
US8834067B2 (en) * 2010-07-06 2014-09-16 Paul Joseph Hubbell, JR. Oil containment barrier boom for shorelines/marshes/wetlands
US20120210734A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-23 Hoffman Gary A Production and use of high pressure for cryopreservation and cryofixation
US10440644B2 (en) * 2012-06-29 2019-10-08 Qualcomm Incorporated Methods and apparatus for turbo decoder throttling

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3841515A (en) * 1968-08-08 1974-10-15 Redeco Apparatus for the preservation of biological substances
US4559298A (en) * 1982-11-23 1985-12-17 American National Red Cross Cryopreservation of biological materials in a non-frozen or vitreous state
EP0232672A1 (en) * 1985-11-12 1987-08-19 Vital Force, Inc. A method for preservation and storage of viable biological materials at cryogenic temperatures
US7157222B2 (en) * 1999-04-13 2007-01-02 Organ Recovery Systems, Inc. Method of cryopreservation of tissues by vitrification
WO2001050852A2 (en) * 2000-01-14 2001-07-19 Integrated Biosystems, Inc. Cryopreservation vial apparatus and methods
WO2005022996A1 (en) * 2003-09-09 2005-03-17 Cryo-Innovation Kft. Improving post-thaw survival of cryopreserved biological material by hydrostatic pressure challenge
AT505427A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-15 Leica Mikrosysteme Gmbh PROCESS FOR FREEZING CONSERVATION OF SAMPLES
AT508582A1 (en) * 2009-07-01 2011-02-15 Leica Mikrosysteme Gmbh PRÄPARATHALTER FOR A HIGH PRESSURE FREEZING DEVICE

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. L. M. Leunissen und H. Yi (2009) Journal of Microscopy, 235: 25-35
Jackson et al., J. Phys. Chem. (1997)
Lovelock JE (1954), Biochemical Journal 56 (2): 265-270
Lovelock JE, Bishop MWH, 1959, Nature 183: 1394-1395
Polge C, Smith AU, Parkes AS (1949), Nature 164: 666
www.wikipedia.de

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3123143A4 (en) * 2014-03-28 2018-02-07 Board Of Trustees Of Northern Illinois University Ultra-rapid tissue cryopreservation method and apparatus
US9936690B2 (en) 2014-03-28 2018-04-10 Board Of Trustees Of Northern Illinois University Ultra-rapid tissue cryopreservation method and apparatus
WO2015173809A3 (en) * 2014-05-13 2016-03-31 Mfc Global Ltd Cell tray
DE102016005075A1 (en) * 2016-04-27 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and device for monitoring the temperature of a cryopreserved biological sample
US11085834B2 (en) 2016-04-27 2021-08-10 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E. V. Device and method for monitoring the temperature of a cryogenically preserved biological sample
US11166454B2 (en) 2016-04-27 2021-11-09 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E. V. Method and device for the temperature monitoring of a cryopreserved biological sample
US11549851B2 (en) 2016-04-27 2023-01-10 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E. V. Device and method for monitoring the temperature of a cryopreserved biological sample
US11606952B2 (en) 2016-04-27 2023-03-21 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Method and device for the temperature monitoring of a cryopreserved biological sample
WO2018138461A1 (en) * 2017-01-30 2018-08-02 Genialis Process for cooling a biological material and the storage thereof
FR3062284A1 (en) * 2017-01-30 2018-08-03 Genialis METHOD FOR COOLING A BIOLOGICAL MATERIAL AND ITS CONSERVATION

Also Published As

Publication number Publication date
EP2765854A2 (en) 2014-08-20
WO2013053471A2 (en) 2013-04-18
WO2013053471A3 (en) 2013-08-22
US20140260346A1 (en) 2014-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011115467A1 (en) Apparatus and method for pressure-cryopreserving a biological sample
DE60103498T2 (en) VESSELS AND METHOD OF CRYOKON SURVIVAL
AT505427B1 (en) PROCESS FOR FREEZING CONSERVATION OF SAMPLES
DE69907247T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR PRESERVING BIOLOGICAL MATERIALS
DE60107672T2 (en) MICROINJECTION OF REFRIGERATION AGENTS FOR PRESERVING CELLS
EP1032799B1 (en) Method for producing porous structures
EP0637741B1 (en) Method and device for vitrifying samples, in particular biological samples
EP1470407A1 (en) Sample support for the cryoconservation of biological samples
DE2161820A1 (en) Process for the storage of biological substances
EP3448153B1 (en) Device and method for monitoring the temperature of a cryopreserved biological sample
AT508582B1 (en) METHOD FOR PRODUCING A WATER-RESISTANT SAMPLE INCLUDED IN A SAMPLE CONTAINER AND A SAMPLE CONTAINER FOR IMPLEMENTING THE PROCESS
JP2019527050A (en) Ice nucleation formulations for cryopreservation and stabilization of biological materials
Skaer Chemical cryoprotection for structural studies
WO2017186331A1 (en) Method and device for the temperature monitoring of a cryopreserved biological sample
EP3448150B1 (en) Method and device for the temperature monitoring of a cryopreserved biological sample
EP3367791B1 (en) Methods for cryopreservation
EP2434873B1 (en) Method and device for preserving cell nuclei
EP2877828B1 (en) Method and device for the high-temperature temperature control of a sample
EP3448152A1 (en) Method and device for monitoring the temperature of a cryopreserved biological sample
US20120210734A1 (en) Production and use of high pressure for cryopreservation and cryofixation
EP1267164B1 (en) Method and device for the preparation of monolayers from cells
DE3142521A1 (en) Process and apparatus for the defined cooling of plate-shaped bodies by loss of heat to boiling coolants
DE102010053461A1 (en) Cryopreserving biological material, comprises conveying cell suspension by pump to nozzle, applying direct current between nozzle and electrode, which is produced by high voltage generator and introducing droplets into cryogenic vessel
DE102008015318A1 (en) Device for heat storage, has heat storage substance, which includes carrier substance having foam made of organic, preferably polymer and electrically non conductive material
DE10061968A1 (en) Vitrification of cornea, employs tissues of rear cornea lamellae including the stroma, Descemet membrane and endothelium

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WISSENSCHAFTEN E.V., 80539 MUENCHEN, DE; UNIVERSITAET DES SAARLANDES CAMPUS SAARBRUECKEN, 66123 SAARBRUECKEN, DE

Effective date: 20121213

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; HELMHOLTZ ZENTRUM MUENCHEN DEUTSCHES FORSCHUNGSZENTRUM FUER GESUNDHEIT UND UMWELT (GMBH), 85764 NEUHERBERG, DE; UNIVERSITAET DES SAARLANDES CAMPUS SAARBRUECKEN, 66123 SAARBRUECKEN, DE

Effective date: 20130808

Owner name: UNIVERSITAET DES SAARLANDES, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; HELMHOLTZ ZENTRUM MUENCHEN DEUTSCHES FORSCHUNGSZENTRUM FUER GESUNDHEIT UND UMWELT (GMBH), 85764 NEUHERBERG, DE; UNIVERSITAET DES SAARLANDES CAMPUS SAARBRUECKEN, 66123 SAARBRUECKEN, DE

Effective date: 20130808

Owner name: UNIVERSITAET DES SAARLANDES, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WISSENSCHAFTEN E.V., 80539 MUENCHEN, DE; UNIVERSITAET DES SAARLANDES CAMPUS SAARBRUECKEN, 66123 SAARBRUECKEN, DE

Effective date: 20121213

Owner name: MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WIS, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; HELMHOLTZ ZENTRUM MUENCHEN DEUTSCHES FORSCHUNGSZENTRUM FUER GESUNDHEIT UND UMWELT (GMBH), 85764 NEUHERBERG, DE; UNIVERSITAET DES SAARLANDES CAMPUS SAARBRUECKEN, 66123 SAARBRUECKEN, DE

Effective date: 20130808

Owner name: MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WIS, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WISSENSCHAFTEN E.V., 80539 MUENCHEN, DE; UNIVERSITAET DES SAARLANDES CAMPUS SAARBRUECKEN, 66123 SAARBRUECKEN, DE

Effective date: 20121213

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; UNIVERSITAET DES SAARLANDES, 66123 SAARBRUECKEN, DE

Effective date: 20121204

Owner name: UNIVERSITAET DES SAARLANDES, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WISSENSCHAFTEN E.V., 80539 MUENCHEN, DE

Effective date: 20120601

Owner name: MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WIS, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WISSENSCHAFTEN E.V., 80539 MUENCHEN, DE

Effective date: 20120601

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WISSENSCHAFTEN E.V., 80539 MUENCHEN, DE

Effective date: 20120601

Owner name: MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WIS, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; UNIVERSITAET DES SAARLANDES, 66123 SAARBRUECKEN, DE

Effective date: 20121204

Owner name: MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WIS, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; UNIVERSITAET DES SAARLANDES, 66123 SAARBRUECKEN, DE

Effective date: 20120702

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; UNIVERSITAET DES SAARLANDES, 66123 SAARBRUECKEN, DE

Effective date: 20120702

Owner name: UNIVERSITAET DES SAARLANDES, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; UNIVERSITAET DES SAARLANDES, 66123 SAARBRUECKEN, DE

Effective date: 20121204

Owner name: UNIVERSITAET DES SAARLANDES, DE

Free format text: FORMER OWNERS: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; UNIVERSITAET DES SAARLANDES, 66123 SAARBRUECKEN, DE

Effective date: 20120702

Owner name: MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WIS, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, HELMHOLTZ ZENTRUM MUENCHEN DEUTS, UNIVERSITAET DES SAARLANDES CAMP, , DE

Effective date: 20130808

Owner name: UNIVERSITAET DES SAARLANDES, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, HELMHOLTZ ZENTRUM MUENCHEN DEUTS, UNIVERSITAET DES SAARLANDES CAMP, , DE

Effective date: 20130808

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOER, UNIVERSITAET DES SAARLANDES CAMP, , DE

Effective date: 20121213

Owner name: MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WIS, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOER, UNIVERSITAET DES SAARLANDES CAMP, , DE

Effective date: 20121213

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, HELMHOLTZ ZENTRUM MUENCHEN DEUTS, UNIVERSITAET DES SAARLANDES CAMP, , DE

Effective date: 20130808

Owner name: UNIVERSITAET DES SAARLANDES, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOER, UNIVERSITAET DES SAARLANDES CAMP, , DE

Effective date: 20121213

Owner name: MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WIS, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, UNIVERSITAET DES SAARLANDES, , DE

Effective date: 20121204

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, UNIVERSITAET DES SAARLANDES, , DE

Effective date: 20120702

Owner name: MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WIS, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOER, , DE

Effective date: 20120601

Owner name: MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WIS, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, UNIVERSITAET DES SAARLANDES, , DE

Effective date: 20120702

Owner name: UNIVERSITAET DES SAARLANDES, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOER, , DE

Effective date: 20120601

Owner name: UNIVERSITAET DES SAARLANDES, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, UNIVERSITAET DES SAARLANDES, , DE

Effective date: 20120702

Owner name: UNIVERSITAET DES SAARLANDES, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, UNIVERSITAET DES SAARLANDES, , DE

Effective date: 20121204

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOER, , DE

Effective date: 20120601

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, UNIVERSITAET DES SAARLANDES, , DE

Effective date: 20121204

R082 Change of representative

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER PATENTANWAELTE - PARTG MBB, DE

Effective date: 20121204

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER PATENTANWAELTE - PARTG MBB, DE

Effective date: 20130808

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER PATENTANWAELTE - PARTG MBB, DE

Effective date: 20120702

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER PATENTANWAELTE - PARTG MBB, DE

Effective date: 20121213

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER PATENTANWAELTE - PARTG MBB, DE

Effective date: 20120601

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER, DE

Effective date: 20130808

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER, DE

Effective date: 20121213

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER, DE

Effective date: 20120601

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER, DE

Effective date: 20121204

Representative=s name: V. BEZOLD & PARTNER, DE

Effective date: 20120702

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final