DE102012202570B4

DE102012202570B4 - Vorrichtung sowie Verfahren zum Erzeugen von Zellhydrogelschichten

Info

Publication number: DE102012202570B4
Application number: DE102012202570.7A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Martin Grüne
Current assignee: GRUENE, MARTIN, DR.-ING., DE
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: DE102012202570A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Erzeugen von Zellhydrogelschichten auf Basis von Zellsuspensionen auf einem Substrat. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung mit einer Plattform (3) zur Aufnahme des Substrats, eine parallel zu der Plattform (3) ausrichtbare Rakel (45) zum Verstreichen der Zellsuspension auf dem Substrat, und ein Antriebsmittel (12) zum Bewegen der Rakel (45, 145) in einer zu der Plattform (3) parallelen Ebene. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Erzeugen von Zellhydrogelschichten auf Basis von Zellsuspensionen auf einem Substrat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Zellhydrogelschichten auf Basis von Zellsuspensionen auf einem Substrat.
Das Erzeugen von Zellhydrogelschichten auf Basis von Zellsuspensionen spielt in der wissenschaftlichen Forschung eine große Rolle, wenn beispielsweise Untersuchungen an Zellgeweben vorzunehmen sind. Hierfür werden nach Möglichkeit Gewebenachbildungen verwendet, da diese künstlich hergestellt und auf diese Weise verfügbar gemacht werden können. Das Herstellen solcher Gewebe umfasst sowohl das Herstellen einzelner Gewebeschichten, als auch das Herstellen komplexerer, aus jeweils mehreren Gewebeschichten bestehender Strukturen.
Verschiedene Verfahren zum Herstellen (meist manuell) von Zellstrukturen sind bekannt. In einem ersten bekannten Verfahren, dem so genannten Scaffold-Verfahren, wird eine poröse Struktur, der Scaffold, mit Zellen besiedelt. Als Strukturen stehen beispielsweise denaturierte Gewebestrukturen, beispielsweise von Schweine-Herzklappen, zur Verfügung. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass es ein so genanntes Top-Down-Verfahren ist und nur schwer zu beherrschen ist.
Ein weiteres bekanntes Verfahren ist das so genannte Cell-Sheet-Verfahren. Bei dem so genannten Cell-Sheet-Verfahren werden Zellen schichtweise auf einer Oberfläche kultiviert. Auf dieser Oberfläche bilden die Zellen bei Vorliegen einer entsprechenden Nährlösung und überlebensfähigen Bedingungen Verbindungen von Zelle zu Zelle und Verbindungen zwischen Zelle und Matrix ein (es wird eine extrazelluläre Matrix von den Zellen selbst ausgebildet). Wenn sich eine ausreichende Zellschicht ausgebildet hat, wird diese durch Erwärmen der Oberfläche zum Aufschwimmen gebracht, indem ein hydrophobes bzw. superhydrophobes Verhalten der Oberfläche erzeugt wird. Die auf diese Weise aufgeschwommene Zellschicht wird entnommen. Zum Erzeugen mehrschichtiger Strukturen wird dieses Verfahren für verschiedene Schichten jeweils separat wiederholt. Ein wesentlicher Nachteil des Verfahrens ist die lange Verfahrensdauer. Zudem ist das Cell-Sheet-Verfahren nur mit einigen Zelltypen verwendbar.
Weitere bekannte Verfahren basieren auf der Verwendung einer Zellsuspension, vorliegend in Form einer flüssigen Hydrogelvorstufe, auch als Sol bezeichnet. Diese Zellsuspensionen werden bei bekannten Verfahren entweder gegossen, zentrifugiert oder versprüht. Das Gießverfahren basiert darauf, dass die Zellsuspension in eine vordefinierte Form gegossen wird, und mittels chemischer Reaktionen oder physikalischer Umgebungsveränderungen, beispielsweise des pH-Wertes, der Temperatur und dgl., vernetzt wird. Hierdurch bildet die Zellsuspension in bekannter Weise eine Hydrogelstruktur aus, welche der Geometrie der verwendeten Form entspricht. Zum Erzeugen mehrschichtiger Zellstrukturen wird diese Prozedur mit jeweils verschiedenen oder gleichen Formen wiederholt. Nachteil dieser Verfahrensvariante ist es, dass die Schichthöhe jeweils nur schwer einstellbar ist, und die Geometrie der Form nicht verändert werden kann.
Beim Rotationsbeschichten mittels Zellsuspensionen werden die in Suspension vorliegenden Zellen in Tropfenform auf einem im Wesentlichen runden Substrat aufgebracht. Das Substrat wird daraufhin in einer geeigneten Vorrichtung in Rotation versetzt, wodurch sich die Zellsuspensionstropfen infolge der Zentrifugalkraft auf der Oberfläche ausbreiten. Nach dieser Art des Beschichtungsprozesses erfolgt wiederum mittels chemischer oder physikalischer Vernetzung das Ausbilden einer Zellhydrogelschicht. Zum Erzeugen mehrschichtiger Strukturen wird auch hier die Prozedur jeweils für eine bestimmte Zellsuspension separat wiederholt. Nachteil dieser Verfahrensvariante ist ein sehr hoher Materialverlust, nachdem sich nur etwa 1 bis 5% des tatsächlich in Suspension eingesetzten Materials auch als Schicht auf dem Substrat niederschlägt.
Noch ein weiteres bekanntes Verfahren, das Aufsprühen der Zellsuspension, hat sich als nicht zufriedenstellend herausgestellt. Die Zellsuspension wird bei dieser Verfahrensvariante unter Druckbeaufschlagung durch eine Abgabedüse ausgegeben, wodurch ein Substrat sprühend beschichtet wird. Die Vernetzung erfolgt auch bei diesem Verfahren mittels chemischer Reaktionen oder physikalischer Umgebungsveränderungen, wie vorstehend bereits erläutert. Zum Erzeugen mehrschichtiger Strukturen kann die Prozedur mehrfach wiederholt werden. Nachteil dieses Verfahrens ist es maßgeblich, dass nur niederviskose Zellsuspensionen benutzt werden können, da die in der Düse prinzipbedingt auftretenden Scherkräfte sonst eine Beschädigung der Zellsuspensionen hervorrufen. Insbesondere ist bei zu hohen Zellkonzentrationen in der Zellsuspension eine Beschädigung der Zellen nicht zu vermeiden. Mit dem Sprühverfahren können also nur Hydrogele mit geringer Zelldichte erzeugt werden und Zellstrukturen mit hoher Zelldichte, beispielsweise Knorpelgewebe, können nicht nachgebildet werden.
Ein weiteres bekanntes Verfahren auf Basis von Zellsuspensionen ist die Polymerisation mittels Belichtung. Zusätzlich zu den Zellen werden in die Zellsuspension Fotoinitiatoren miteingemischt, die die Vernetzung der in Suspension befindlichen Zellen zu einer Hydrogelschicht bewirken. Die Suspension wird mittels Licht, insbesondere UV-Licht, bestrahlt, wodurch die Vernetzungsreaktion erzeugt wird. Dieser Prozess kann grundsätzlich mehrfach wiederholt werden, um mehrschichtige Konstrukte herzustellen. Nachteil des Verfahrens ist allerdings, dass die zusätzliche Beimischung von Fotoinitiatoren unvermeidbar ist, und diese unter Umständen zelltoxisch wirken.
Ferner offenbart die Druckschrift WO 2009/020 781 A1 Vorrichtungen und Verfahren zum Verarbeiten, Kultivieren oder andersartigen Manipulieren von Zellkulturen, die auf einer flachen oder im Wesentlichen flachen Oberfläche angeordnet werden können. Vorrichtungen und Verfahren zum Teilen einer Zellkulturschicht in abgeteilte Abschnitte, einschließlich isolierter abgeteilter Abschnitte, die von der Zellkultur an einen neuen Ort verlagert werden können, werden offenbart. Für einige Ausführungsformen können die abgeteilten Abschnitte zu einem neuen Zellkulturträgersubstrat verlagert werden, um das Wachstum fortzusetzen und die Zelllinie zu kultivieren. Die Vorrichtungen weisen einen Roller auf, der zum Teilen des Kulturträgersubstrats angepasst ist.
Die Druckschrift JP 2531969 Y2 offenbart einen Zellschaber mit einer Klinge und ihrem Basismaterial, sowie einen die Klinge haltenden Griff. Die Klinge besteht aus einem gummiartigen Elastikmaterial, das Basismaterial und der Griff bestehen aus Kunststoff. Die Richtung eines Rückkantenfederträgers der Klinge bildet einen rechten Winkel mit einer Hauptachsenrichtung des Griffes und eine Klingenoberfläche ist um einen Winkel von 30 bis 70 Grad von einer Hauptachsenrichtung des Griffes geneigt. Der Zellschaber ist durch ein Montageteil mit einer Spitze des Griffes verbunden, wobei eine Projektion oder ein Durchgangsloch dieses Montageteils in eine axiale Mitte des Griffes gebildet wird, das Montageteil jeweils links und rechts um 90 Grad bezüglich des Griffes geneigt und eine rechtwinklige Oberfläche zu einer Hauptachsenrichtung ist.
Die Druckschrift WO 2008/083 437 A1 offenbart ein Verfahren zum Orten der Oberfläche eines festen Wachstumskulturmediums in einem Teller in einer Tellerarbeitsposition, wobei die Tellerarbeitsposition einen Sensor umfasst und eine in einer Dimension feste Bezugsebene hat, wobei das Verfahren ein Platzieren des Tellers in der Tellerarbeitsposition, ein Verwenden des Sensors zum Abtasten der Oberfläche des Mediums für den positionierten Teller, ein Messen des Abstandes zu der Oberfläche des Mediums und ein Beziehen des gemessenen Abstandes auf der Bezugsebene, um eine Oberflächenpositionsbeziehung, relativ zu der Bezugsebene, in einer Dimension für die Oberfläche des Mediums in dem positionierten Teller zu bestimmen, umfasst.
Schließlich offenbart die Druckschrift KR 10 2011 0 071 985 A eine Vorrichtung zum einfachen Herstellen eines dreidimensionalen Zellkultur-Gerüsts, das in der Entwicklung biologischen Gewebes verwendet wird. Eine solche Zellauftragevorrichtung umfasst einen Speichertank mit einer Flüssigkeit zum Herstellen des Zellkultur-Gerüsts, das ein Zellkulturmedium und Hydrogel enthält, einen Speichertank zum Speichern eines Härters zum Härten der Flüssigkeit, eine Doppelsprühdüse mit einer ersten Sprühdüse, die um die Flüssigkeit zu sprühen mit dem Speichertank verbunden ist, und einer zweiten Sprühdüse, die mit dem Härterspeichertank verbunden ist, und einen Sammeltisch, in welchem die Flüssigkeit und der Härter aufgetragen werden.
Der Erfindung lag ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen von ein- und mehrschichtigen Zellhydrogelschichten anzugeben, welche die vorstehend genannten Nachteile möglichst weitgehend beheben.
Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch, dass sie eine Vorrichtung zur Aufnahme des Substrats, eine parallel zu der Plattform ausrichtbare Rakel zum Verstreichen der Zellsuspension auf dem Substrat, ein Antriebsmittel zum Bewegen der Rakel in einer zu der Plattform parallelen Ebene und eine Vernetzungseinheit zum Erzeugen des Zellhydrogels aus der Zellsuspension aufweist. Die Vernetzungseinheit ist gemäß einer ersten Alternative als Abgabeeinheit zur Zufuhr eines Vernetzungsmediums zu dem Substrat, umfassend einen Medieneinlass zum Einfüllen des Vernetzermediums, einen Leitungsweg und einen Medienauslass zur Abgabe des Vernetzermediums in Richtung des Substrats. Weiter vorzugsweise ist der Leitungsweg und/oder der Medienauslass der Abgabeeinheit mittels eines elektrisch und/oder pneumatisch ansteuerbaren Ventils selektiv verschließ- und freigebbar. Diese Abgabeeinheit wird besonders bei denjenigen Vorrichtungen vorgesehen, die zur chemischen Vernetzung der Zellsuspension zum Erzeugen eines Zellhydrogels betrieben werden.
Mittels der Rakel wird verglichen mit den bisherigen Verfahren das Verteilen der Zellsuspension auf einer Substratoberfläche mit unerreichter Präzision mit konstanter Höhe erreicht. Maßgeblich für die Höhe der aufgetragenen Zellsuspension ist der Abstand der Rakel zu der Plattform. Dies wird durch das Antriebsmittel erreicht, welches die Rakel parallel zu der Ebene verfährt. Zudem kann das Verstreichen der Zellsuspension mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die Relativbewegung der Rakel relativ schnell bewerkstelligt werden. Je nach Viskosität der Zellsuspension können verschiedene Geschwindigkeiten von dem Antriebsmittel realisiert werden, vorzugsweise ist das Antriebsmittel dazu ausgebildet, eine Verfahrgeschwindigkeit der Rakel von bis zu 100 mm/s zu erzeugen.
Die Plattform zur Aufnahme des Substrats ist vorzugsweise mittels einer teilweise in einer Ausnehmung aufgenommenen Kugel und zwei von der Kugel beabstandeten Einstellschrauben dreipunktgelagert, wobei die Einstellschrauben mittels eines Gewindes höhenverstellbar durch die Plattform hindurch ausgeführt sind. Besonders bevorzugt weisen die Schrauben ein Feingewinde auf oder sind als Mikrometerschrauben ausgebildet. Durch das synchrone oder asynchrone Verstellen der beiden Einstellschrauben relativ zueinander ist der Neigungswinkel der Plattform relativ zu der Rakel und zu der Vorrichtung gezielt einstellbar. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn beispielsweise das Substrat keine ebene Fläche an der Oberseite ausbildet, sondern keilförmig oder uneben ausgebildet ist. Hierdurch kann durch das Verfahren der Rakel in eine Richtung eine die Oberfläche des Substrats berücksichtigende Form der Zellschicht, beispielsweise eine Keilform, realisiert werden. Zum Ermitteln der horizontalen Lage der Plattform ist besonders bevorzugt ein Ausrichtmittel vorgesehen, beispielsweise eine Libelle.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Antriebsmittel zum Bewegen der Rakel in einer zu der Plattform parallelen Ebene ein erstes Antriebsmittel, und die Vorrichtung weist weiterhin ein zweites Antriebsmittel zum Einstellen eines Abstandes zwischen der Rakel und der Plattform auf. Mittels dieses zweiten Antriebsmittels ist die Rakel relativ zu der Plattform und dem auf der Plattform anordenbaren Substrat höhenverstellbar. Das zweite Antriebsmittel ist vorzugsweise ein stufenlos verfahrbares Antriebsmittel, beispielsweise ein Elektromotor. Besonders bevorzugt wird ein bürstenloser Gleichstrommotor vorgesehen. Ein besonderer Vorteil der Höhenverstellbarkeit der Rakel relativ zu der Plattform wird darin gesehen, dass einerseits die Schichthöhe der aufgetragenen Zellsuspension sehr präzise einstellbar ist, limitiert lediglich durch die Steuergenauigkeit des zweiten Antriebsmittels. Ein weiterer, ebenso relevanter Vorteil liegt darin, dass die Vorrichtung nach erfolgtem Auftrag einer ersten Schicht durch Vergrößern des Abstandes zwischen Rakel und Plattform bzw. Substrat und erneutes Verfahren in eine Anfangsposition (mittels des ersten Antriebsmittels) den Auftrag weiterer Zellsuspensionsschichten auf der zuvor erzeugten, aus der Zellsuspension ausgehärteten Hydrogelschicht auf dem Substrat ermöglicht. Diese können wiederum durch Verfahren der Rakel parallel zu der Plattform mit sehr präziser Schichthöhe bei hoher Auftragsgeschwindigkeit angelegt werden, so dass sich ein sehr definierter Auftrag mehrerer Zellsuspensionen und sukzessive Zellhydrogelschichten auf ein und demselben Substrat realisieren lässt.
Die Rakel ist vorzugsweise mittels einer oder mehrerer Führungsschienen an dem zweiten Antriebsmittel aufgenommen. Weiter vorzugsweise ist die Rakel relativ zu dem zweiten Antriebsmittel vertikal beweglich angeordnet. Dadurch lässt sich eine gewisse vertikale Bewegungstoleranz gezielt vorgeben, die beim Herabbewegen der Rakel auf das Substrat bzw. auf die Zellsuspension ein sanftes Aufsetzen ermöglicht. Durch Ausüben der Gewichtskraft auf die Zellsuspension erfolgt ein leichtes Verdrängen der viskosen Zellsuspension, was den Verstreichprozess unterstützt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung ein oder mehrere Rückstellelemente auf, welche derart wirkend mit dem zweiten Antriebsmittel und der Rakel verbunden sind, dass sie eine Rückstellkraft auf die Rakel ausüben, wenn die Rakel relativ zu dem zweiten Antriebsmittel vertikal bewegt wird. Diese Rückstellelemente sorgen dafür, dass die Rakel stets in einer Anschlagposition relativ zu dem zweiten Antriebsmittel angeordnet ist, wenn dieses verfahren wird, solange die Rakel nicht in Kontakt mit dem Substrat oder einer Zellhydrogelschicht ist. Zudem wird durch die Rückstellelemente verhindert, dass die Rakel beim Herabfahren auf das Substrat, beispielsweise infolge fehlerhafter Ansteuerung des zweiten Antriebsmittels, das Substrat und/oder die darauf angeordneten Hydrogelschichten beschädigt, oder selbst beschädigt wird.
Die Vorrichtung weist vorzugsweise einen Sensor zum Erfassen eines Kontakts zwischen der Rakel und dem Substrat auf, wobei besonders bevorzugt der Sensor zum Erfassen einer vertikalen Relativbewegung zwischen der Rakel und dem zweiten Antriebsmittel eingerichtet ist. Insbesondere ist dieser Sensor als induktiver Messaufnehmer ausgebildet. Die Rakel oder eine Rakelaufnahme, an der die Rakel befestigt ist, sind hierfür vorzugsweise metallisch ausgebildet. Ein induktiver Messaufnehmer ist deswegen als besonders bevorzugt anzusehen, weil er ein einfach zu realisierendes, robustes und sehr exaktes Messmittel zum Erfassen von Abstandsänderungen darstellt. Alternativ können als Sensor zum Erfassen eines Kontakts zwischen der Rakel und dem Substrat taktile Messaufnehmer, oder in einfachster Ausführungsform Kontaktschalter vorgesehen werden, die das Schließen eines elektrischen Stromkreises bewirken, was wiederum mittels bekannter Messmittel erfasst werden kann. Alternativ können auch piezoelektrische Kraftaufnehmer oder auf Dehnungsmessstreifen aufgebaute Messaufnehmer verwendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine elektronische Steuereinrichtung auf, die wirkend, insbesondere signalkommunizierend mit dem zweiten Antriebsmittel und dem Sensor verbunden und dazu eingerichtet ist, das zweite Antriebsmittel zu stoppen und eine erste Antriebsposition des zweiten Antriebsmittels zu registrieren, sobald der Sensor den Kontakt zwischen der Rakel und dem Substrat erfasst. Weiter vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, ausgehend von einem per Datenspeicher oder Dateneingabe bereitgestellten Sollabstand zwischen Rakel und Substrat und der ersten Antriebsposition eine zweite Antriebsposition zu ermitteln, und das zweite Antriebsmittel zum Anfahren der zweiten Antriebsposition zu veranlassen. Die elektronische Steuereinrichtung erzeugt durch das Registrieren der ersten Antriebsposition einen Referenzwert, der diejenige Betriebsstellung des zweiten Antriebsmittels definiert, bei welcher der Abstand zwischen Rakel und Substrat gleich null ist. Basierend auf diesem registrierten Referenzwert ist die Steuereinrichtung in der Lage, basierend auf der Vorgabe des Sollabstands (per hinterlegten, in einem Datenspeicher vorgesehenen Werten oder per Dateneingabe) die als zweite Antriebsposition definierte Abstandshöhe zwischen Rakel und Substrat einzustellen, die der gewünschten Schichthöhe entspricht. Zum Herstellen einer mehrschichtigen Suspension ist die Vorrichtung bzw. die elektrische Steuereinrichtung dazu eingerichtet, denselben Referenzwert auch für nachfolgende Schichten weiterzuverwenden. Alternativ ist es auch möglich, für jede neue Schicht einen neuen Referenzwert zu erfassen.
Weiter vorzugsweise ist die Steuereinrichtung wirkend, insbesondere signalkommunizierend, mit dem ersten Antriebsmittel verbunden und dazu eingerichtet, das erste Antriebsmittel zum Verfahren der Rakel zu veranlassen, sobald das zweite Antriebsmittel die zweite Antriebsposition erreicht hat. Der kombinierte Betrieb des ersten Antriebsmittels und des zweiten Antriebsmittels lässt sich mit einer Steuereinrichtung, die beide Funktionen vereint, realisieren. Alternativ können für beide Antriebsmittel jeweils separate Steuereinrichtungen vorgesehen werden, die separat gesteuert oder mittels einer übergeordneten Steuerung koordiniert werden.
Als elektronische Steuereinrichtung ist bzw. sind vorzugsweise ein oder mehrere Mikrocontroller vorgesehen, beispielsweise PIC-Mikrocontroller. Eine Steuerung des ersten und/oder zweiten Antriebsmittels erfolgt im Hinblick auf die Geschwindigkeit des Verfahrens des ersten und/oder zweiten Antriebsmittels, vorzugsweise mittels Pulsweitenmodulation (PWM).
Die Rakel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise als Klinge oder als Walze ausgebildet. Wenn die Rakel gemäß der ersten Alternative als Klinge ausgebildet ist, so ist es besonders bevorzugt, wenn die Rakel in einem Winkel von 30° bis 90° relativ zur Oberfläche der Plattform angewinkelt ist, besonders bevorzugt in einem Winkel zwischen 30° und 75°. In diesem Winkelbereich ist ein besonders scherungsarmes Ziehen der Klinge über die Zellsuspension möglich.
Die als Klinge ausgebildete Rakel ist vorzugsweise nur mit einer Antihaftschicht beschichtet und besteht ansonsten aus Metall. Die als Walze ausgebildete Rakel ist aus Teflon oder PFA. Die Rakel weist eine höhere Streich-Genauigkeit auf, da sie eine geringere Kontaktfläche mit der Zellsuspension hat.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Rakel abschnittsweise oder vollständig mit einer Antihaftbeschichtung versehen. Besonders bevorzugt ist wenigstens die dem Substrat bzw. der Plattform zugewandte Seite der Rakel, welche mit der Zellsuspension in Kontakt gebracht werden soll, antihaftbeschichtet. Eine besonders geeignete Antihaftbeschichtung besteht aus oder weist auf: Perfluoralkoxy-Polymere (PFA) oder Polytetrafluorethylen (PTFE).
Weiter vorzugsweise weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine Heiz- oder Kühleinrichtung zum Temperieren der Rakel und/oder der Plattform auf. Unter Temperieren wird hierbei das Zuführen von Wärme- oder Kälteenergie derart verstanden, dass ein vorbestimmter Temperaturwert jedenfalls auf der Oberfläche der Rakel und/oder der Plattform eingehalten wird. Das Temperieren erfolgt vorzugsweise induktiv, oder mittels Wärmetauscherprinzip. Hierzu werden vorzugsweise Bohrungen und Kanäle durch die Plattform und/oder Rakel hindurchgeführt, an welche jeweils eine heizbare Fluidquelle oder Fluidquelle für erhitztes Fluid oder ein Kühlaggregat für gekühltes Fluid anschließbar ist.
Vorzugsweise weist die Plattform der Vorrichtung einen Aufnahmebereich für das Substrat auf, und in dem Aufnahmebereich eine Positionierhilfe zum Herstellen eines Formschlusses mit wenigstens einem Teil des Substrats. Die Positionierhilfe ist besonders bevorzugt als Kante, Geometrieelement, Vorsprung oder Ausnehmung ausgebildet, wobei das Substrat ein hierzu derart korrespondierendes Geometrieelement aufweist, dass die korrespondierenden Geometrieelemente des Substrats und des Aufnahmebereichs der Plattform in Anlage miteinander bringbar sind.
Die Vorrichtung weist zum weiteren Automatisieren der Hydrogelschichterzeugung vorzugsweise eine Abgabeeinheit zur Zufuhr der Zellsuspension zu dem Substrat auf, umfassend einen Fluideinlass zum Einfüllen der Zellsuspension, einen Leitungsweg und einen Fluidauslass zur Abgabe der Zellsuspension in Richtung des Substrats. Der Leitungsweg und/oder der Fluidauslass sind vorzugsweise mittels eines elektrisch oder pneumatisch ansteuerbaren Ventils selektiv verschließbar und freigebbar.
Zellsuspensionen, die mittels eines Vernetzermediums durch chemische Reaktion in ein Zellhydrogel umgewandelt werden, sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe der Alginsäure-Salze oder der Glycoproteine. Ein beispielhaftes Alginsäure-Salz ist Alginat. Ein beispielhaftes Glycoprotein ist Fibrinogen. Für diese Zellsuspensionen wird als Vernetzermedium vorzugsweise Calcium (Ca²⁺) (Alginat) oder Calcium in Verbindung mit Thrombin (Fibrinogen) verwendet. Das Calcium kann hierbei als Calciumchlorid (CaCl₂) vorliegen.
Gemäß einer zweiten Alternative ist die Vernetzungseinheit zum Erzeugen des Zellhydrogels aus der Zellsuspension zur physikalischen Vernetzung ausgebildet und weist einen oder mehrere UV- und/oder IR-Emitter zum UV- oder wärmeinduzierten Gelieren der Suspension zu dem Zellhydrogel auf. Hierzu werden bekannte UV- oder IR-Strahler eingesetzt. Die physikalische Vernetzungseinheit wird insbesondere in solchen Vorrichtungen vorgesehen, die zum Erzeugen von Zellhydrogelen aus Zellsuspensionen mithilfe physikalischer Zustandsänderung betrieben werden. Diese Vorrichtungen werden insbesondere betrieben für Zellsuspensionen ausgewählt aus der Liste der Strukturproteine (Collagen), der Acrylate, insbesondere der Polymeracrylate (Polyethylenglycoldiacrylat (PEG-DA)), und/oder der gallertartigen Proteinmischungen (Matrigel). Während PEG-DA insbesondere mittels UV-Strahlung vernetzt wird, wird beispielsweise Matrigel durch Temperaturänderungen vernetzt, und Collagen beispielsweise durch Änderung des pH-Wertes und der Temperatur vernetzt. Die flüssige Vorstufe von vernetztem Collagen Typ I, im Folgenden Pre-Collagen genannt, ist bei einem sauren pH-Wert von 3 und einer Temperatur zwischen 2°C bis 8°C über einen Zeitraum von bis zu drei Wochen stabil. Für den Einsatz als Zellträger wird vorzugsweise der saure pH-Wert des gekühlten Pre-Collagens neutralisiert (pH-Wert = 7,4), um die eingemischten Zellen nicht zu schädigen. Durch die Anhebung des pH-Wertes in einen physiologischen Bereich startet die Vernetzungsreaktion des Pre-Collagens auch schon bei niedrigen Temperaturen (4°C) durch vereinzelte Agglomeration von Fibrillen. Die vollständige Vernetzung erfolgt bei Raumtemperatur (> 23°C) oder vorzugsweise bei 37°C.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erzeugen von Zellhydrogelschichten auf Basis von Zellsuspensionen auf einem Substrat.
Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe bei einem Verfahren der vorstehend genannten Art durch die Schritte:

a) Bereitstellen einer Zellsuspension,
b) Bereitstellen eines Substrats auf einer Plattform,
e) Auftragen der Zellsuspension auf das Substrat,
f) Verstreichen der aufgetragenen Zellsuspension durch Verfahren einer zu dem Substrat beabstandeten und parallel ausgerichteten Rakel in einer Ebene parallel zu dem Substrat mittels eines ersten Antriebsmittels, und
g) chemisches oder physikalisches Vernetzen der Zellsuspension.

Die Erfindung macht sich auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Vorteile und Erkenntnisse zunutze, die bereits vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Vorrichtung dargelegt wurden. Insoweit wird auf die vorstehenden Äußerungen verwiesen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft weitergebildet durch die Schritte:

– Annähern der Rakel an das Substrat mittels eines zweiten Antriebsmittels, bis ein Kontakt der Rakel mit dem Substrat erfasst wird, und
– Registrieren einer ersten Antriebsposition des zweiten Antriebsmittels, wenn der Kontakt der Rakel mit dem Substrat erfasst wird.

Mit dieser Subroutine wird das Referenzieren der Substratposition vorgenommen, wie sich aus den vorstehenden Äußerungen zur Vorrichtung ergibt.
Weiter vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte:

c) Ermitteln einer zweiten Antriebsposition des zweiten Antriebsmittels ausgehend von einem, vorzugsweise per Datenspeicher oder Dateneingabe bereitgestellten, Sollabstand zwischen Rakel und Substrat und der ersten Antriebsposition, und
d) Anfahren der zweiten Antriebsposition.

Weiter vorzugsweise umfasst das Verfahren gemäß der Erfindung, wobei die auf dem Substrat erzeugte Zellhydrogelschicht eine erste Zellhydrogelschicht ist, ein
ein- oder mehrfaches Wiederholen der Schritte a) bis g) mit jeweils bereitgestellten weiteren Sollabständen, wobei die Zellsuspension jeweils auf die zuvor erzeugte Zellhydrogelschicht aufgetragen wird.
Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung einer Vorrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen zum Erzeugen von Zellhydrogelschichten auf Basis von Zellsuspensionen auf einem Substrat. Die Verwendung ist insbesondere eine Verwendung in einem Verfahren nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen:
1 eine räumliche Prinzipdarstellung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Schnittdarstellung durch die Vorrichtung gemäß 1,
3 eine Detaildarstellung der Vorrichtung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
4 eine weitere Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 3, und
5 eine Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Eine perspektivische Prinzipdarstellung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Erzeugen von Zellhydrogelschichten, die eine Plattform 3 aufweist, welche oberhalb eines Gehäuses 5 angeordnet und auf diesem gelagert ist. Die Vorrichtung 1 weist eine Portalbrücke 7 auf, welche mittels zweier Träger 9, die durch ein Brückenglied 11 verbunden sind, mit einem ersten Antriebsmittel 12 gekoppelt sind (siehe 2). Die Träger 9 erstrecken sich durch einen Schlitz 10 in das Innere des Gehäuses 5 hinein, das als erste Antriebsmittel 12 angeordnet ist. An der Portalbrücke 7 ist im Bereich des Brückenglieds 11 ein zweites Antriebsmittel 13 angeordnet, welches eine Verfahrbewegung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des ersten Antriebsmittels 12 aufweist. Siehe hierzu 2. Auf der Plattform 3 befindet sich ein Aufnahmebereich 15 zur Aufnahme eines Substrats. Als Substrat wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein Glasplättchen oder Objektträger mit im Wesentlichen ebener Oberfläche vorgesehen, aber auch andere Substratgeometrien können im Aufnahmebereich 15 auf der Plattform 3 positioniert werden.
In 2 ist eine schematische Querschnittsansicht durch die Vorrichtung 1 gemäß 2 gezeigt. Hierbei ist im Inneren des Gehäuses 5 als beispielhaftes Antriebsmittel ein Linearantrieb 19 abgebildet, der von einem Elektromotor 17 mittels eines Zahnriemens angetrieben wird. Mit dem Linearantrieb ist ein Schlitten der Portalbrücke 7 verbunden, der sich nach außen zu den Trägern 9 hin erstreckt.
Das an dem Brückenglied 11 der Portalbrücke 7 befestigte zweite Antriebsmittel 13 weist zum Antrieb einen Elektromotor 19 auf, welcher mittels einer Spindel 21 einen Vertikal-Schlitten 23 antreibt. Der Vertikal-Schlitten 23 dient als Aufnahme für eine Rakelaufnahme (siehe 3 und 4).
Die Plattform 3 ist mittels einer an ihrer Unterseite teilweise eingelassenen Kugel 31 und zweier sich durch die Plattform 3 hindurch erstreckender Einstellschrauben 29 an drei Punkten auf der Oberseite des Gehäuses 5 gelagert. Mittels Verstellung der Einstellschrauben 29 ist die Neigung der Plattform 3 einstellbar.
Die Plattform 3 weist mehrere Kanäle 25 zum Durchleiten eines Kühl- und/oder Heizfluids auf. Zusätzlich weist die Plattform 3 einen Ein/Auslass 27 zum Erzeugen eines Unterdrucks in dem Aufnahmebereich 15 auf. Mittels Vakuumerzeugung lässt sich das in dem Aufnahmebereich 15 positionierte Substrat derart fixieren, dass es sich auch während der Verstreichbewegung der Rakel in Richtung der Bewegung des ersten Antriebsmittels mittig zu der Plattform 3 unbewegt bleibt.
Das Zusammenspiel zwischen Rakelaufnahme 32, Vertikal-Schlitten 23 und Plattform 3 ist in den 3 bis 5 für ein erstes Ausführungsbeispiel (3, 4) und ein zweites Ausführungsbeispiel (5) abgebildet. Abgesehen von der unterschiedlichen Ausführungsform der Rakel 45, 145 sind die beiden Ausführungsbeispiele der 3 bis 5 im Wesentlichen strukturgleich, weswegen für Vergleiche oder ähnliche Elemente identische Bezugszeichen verwendet werden.
Die Vorrichtung 1 gemäß 3 weist eine Rakelaufnahme 32 auf, die mittels eines Lagerblocks 35 mit dem Vertikal-Schlitten 23 fest verbunden ist. Ein Gleitschuh 33 ist an dem Lagerblock 35 vertikal beweglich angeordnet und seitlich geführt. Ein Sensor 36 ist bezüglich des Lagerblocks 35 und dem Vertikal-Schlitten 23 ortsfest angeordnet und auf den Gleitschuh 33 ausgerichtet. Der Sensor 36 ist dazu eingerichtet, eine Relativbewegung zwischen dem Gleitschuh 33 und dem Lagerblock 35 bzw. dem Vertikal-Schlitten 23 zu erfassen.
Eine als Klinge ausgebildete Rakel 45 ist mittels einer, abstrakt dargestellten, Halterung 47 an dem Gleitschuh 33 befestigt. Vorzugsweise ist der Winkel der Rakel 45 relativ zu dem Gleitschuh 33 einstellbar.
Auf der Plattform 3 ist in dem Aufnahmebereich 15 für das Substrat ein Positionierelement bzw. eine Positionierhilfe 37 angeordnet. Die Positionierhilfe 37 ist als Winkel ausgebildet, welcher zwei auf der Oberfläche der Plattform 3 vorstehende Kanten als Vorsprünge aufweist. Die Vorsprünge sind rechtwinklig zueinander ausgerichtet und ermöglichen das Anlegen einer korrespondierend rechtwinklig geformten Substratplatte, wodurch eine eindeutige Positionierung des Substrats ermöglicht wird. Eine Ausnehmung 39 in dem Aufnahmebereich 15 ist fluidleitend mit dem Ein-/Auslass 27 an einer Stirnseite der Plattform 3 verbunden, und dazu ausgebildet, einen Unterdruck zwischen einem aufgelegten Substrat und der Plattform 3 in dem Aufnahmebereich 15 zu erzeugen, wodurch das Substrat fixiert wird.
Aus 4 ergibt sich beispielhaft die örtliche Anordnung des Sensors 36 zu dem Gleitschuh 33. Wie zu erkennen ist, befindet sich der Sensor 36 in einem Abstand 38 von dem Gleitschuh 33 beabstandet.
Zudem in 4 dargestellt ist die bevorzugte Ausführungsform, nach der der Gleitschuh 33 mittels einem oder mehreren Rückstellelementen 43 wirkend mit dem Vertikal-Schlitten 23 und somit mit dem zweiten Antriebsmittel verbunden ist. Die Rückstellelemente 43 gewährleisten, dass der Gleitschuh 33 und damit die Rakel 45 in unbelastetem Zustand, auch bei Bewegung, solange in einer definierten Anschlagposition gehalten werden, bis ein Kontakt zwischen der Rakel 45 und dem Substrat oder der Plattform 3 festgestellt wird bzw. entsteht.
5 zeigt den gleichen Teil der Vorrichtung 1 wie bereits die 3 und 4. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, welches in 5 abgebildet ist, wird als Rakel allerdings eine als Walze ausgebildete Rakel 145 verwendet, welche um eine Achse 46 wahlweise rotierbar ist, oder alternativ rotationsfrei fixierbar ist. Die Rakel 145 gemäß 5 ist mittels einer, abstrakt angedeuteten, Halterung 147 an dem Gleitschuh 33 der Rakelaufnahme 32 befestigt.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend, soweit angemessen unter Bezugnahme auf die vorliegenden 1 bis 5, näher erläutert.
Zur Vorbereitung des Verfahrens zum Erzeugen von Zellhydrogelschichten wird zunächst eine Zellsuspension bereitgestellt. Hierfür werden Zellen für die gewünschte Zellstruktur in einer für die jeweilige Hydrogelstruktur gewünschten Konzentration in einer Suspension, einem sogenannten Sol, eingemischt. Zum Erzeugen einer Zellhydrogelschicht mit Knorpeldichte ist beispielsweise eine Konzentration im Bereich von 1–3 Millionen Zellen pro 45 μl bereitgestellt.
Die so erzeugte Zellsuspension wird entweder auf ein Substrat aufgetragen, und gemeinsam mit dem Substrat auf die Plattform 3 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 aufgelegt, oder alternativ auf eine bereits auf der Plattform 3 befindliche Substrat-Anordnung aufgetragen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens geschieht das Auftragen der bereitgestellten Suspension mittels eines an der Vorrichtung 1 vorgesehen Dispensers bzw. einer sogenannten Abgabeeinheit.
Zum Kalibrieren der Vorrichtung 1 wird, vorzugsweise bereits vor dem Auftragen der Zellsuspension auf das Substrat, die Rakel 45, 145 mittels des zweiten Antriebsmittels 13 soweit an das Substrat angenähert, dass ein Kontakt zwischen den beiden Teilen entsteht. Das Eintreten des Kontakts wird von dem Sensor 36 registriert und vorzugsweise an eine elektronische Steuereinrichtung kommuniziert. Alternativ ist der Sensor 36 dazu eingerichtet, mit einem akustischen und/oder optischen Signalerzeuger zu kommunizieren, welcher ein den Kontakt repräsentierendes Signal ausgibt und besonders bevorzugt ein weiteres Verfahren des zweiten Antriebsmittels 13 unterbricht.
Ausgehend von der nun eingestellten ersten Antriebsposition des zweiten Antriebsmittels 13 erfasst entweder der Bediener manuell oder besonders bevorzugt die elektronische Steuereinrichtung die erste Antriebsposition des zweiten Antriebsmittels 13. Aus einem entweder per Datenspeicher hinterlegten oder per Dateneingabe übermittelten Zahlenwert bestimmt sich entweder manuell oder unter Zuhilfenahme der elektronischen Steuereinrichtung der Stellweg bzw. die notwenige Verfahrbewegung für das zweite Antriebsmittel, um von der ersten Antriebsposition in eine zweite Antriebsposition des zweiten Antriebsmittels 13 zu gelangen. Die zweite Antriebsposition befindet sich auf Höhe der gewünschten Schichtdicke der Zellsuspension bzw. des zu erzeugenden Zellhydrogels. Es ist zu beachten, dass aufgrund der Schwerkraft und Viskosität der Zellsuspension nach dem Auftragen der Zellsuspension auf das Substrat ein begrenztes, vorab statistisch zu kalkulierendes Verlaufen und somit „Absinken” der Suspensionshöhe unterhalb der ursprünglichen Auftragsdicke auftreten kann. Dies fällt umso geringer aus, je höher die Viskosität der Zellsuspension ist.
Nach erfolgter Referenzierung und Positionierung der Rakel 45, 145 auf der gewünschten Höhe wird entweder manuell oder mittels der elektronischen Steuereinheit eine Verfahrbewegung des ersten Antriebsmittels initiiert. Hierdurch wird die Rakel 45, 145 entlang der Bewegungsbahn, die das erste Antriebsmittel vorgibt, in konstanter Höhe bei gleichbleibender zweiter Antriebsposition des zweiten Antriebsmittels oberhalb der Plattform 3 verfahren, wodurch die auf das Substrat aufgetragene Zellsuspension gleichmäßig auf der Oberfläche des Substrats verteilt wird.
Nach erfolgtem Verstreichen der Zellsuspension auf der Oberfläche des Substrats erfolgt das Vernetzen der Zellsuspension. Dies geschieht entweder manuell durch Auftragen eines Vernetzers, durch Erzeugen einer physikalischen Vernetzung, oder mittels der erfindungsgemäß weitergebildeten Vorrichtung 1, welche eine Abgabeeinheit zum Auftragen eines Vernetzermediums auf die Zellsuspension aufweist, oder alternativ einen UV- und/oder IR-Emitter. Nach dem Einhalten der erforderlichen Wartezeit zum Aushärten bzw. Gelieren der Zellsuspension ist ein Zellhydrogel mit gewünschter Zellkonzentration entstanden. In einer ersten Verfahrensvariante, in welcher nur eine einschichtige Zellhydrogelstruktur zu erstellen gewesen ist, kann das Substrat nun entnommen werden.
Gemäß einer alternativen Verfahrensvariante, in welcher ein mehrschichtiges Zellhydrogel zu erstellen ist, bleibt das Substrat mit erzeugter Hydrogelschicht auf der Plattform 3 angeordnet, das erste und zweite Antriebsmittel werden in eine für die zweite zu erstellende Schicht erforderliche Anfangsposition gefahren, wobei das erste Antriebsmittel wieder auf seine ursprüngliche Position zurückkehrt und das zweite Antriebsmittel eine dritte Antriebsposition einnimmt, die sich ausgehend von der bereits zuvor ermittelten Referenzposition der ersten Antriebsposition und einer erneuten Dateneingabe oder einem weiteren gespeicherten Wert ableitet.
Es wird sodann erneut eine Zellsuspension bereitgestellt, die die gleiche oder eine abweichende Zellkonzentration aufweist. Mit einer abweichenden Zellstruktur kann eine Gewebeschicht simuliert werden, die eine von der darunterliegenden Hydrogelstruktur abweichende Zellstruktur aufweist. Hierdurch sind insgesamt sehr realistische Gewebekomplexe erzeugbar. Das Verfahren wird im Wesentlichen in gleicher Weise wiederholt ausgeführt, wie es bereits für den Einschichtbetrieb zuvor beschrieben worden ist. Das Auftragen der Zellsuspension und das Auftragen eines Vernetzermediums oder das physikalische Vernetzen der Zellsuspension wird so oft wiederholt, bis eine gewünschte Anzahl Zellschichten übereinander erzeugt worden sind.
Die Verstreichgeschwindigkeit beträgt je nach Viskosität der Zellsuspension und abhängig von der Geometrie der Rakel 45, 145 etwa 0,1 mm/s bis 100 mm/s.
Erforderlichenfalls werden die Plattform 3 und/oder die Rakel 45, 145 während des Verstreichvorgangs oder während des Vernetzungsvorgangs erhitzt oder gekühlt, um auf einer jeweils vorteilhaften Temperatur gehalten zu werden. Die vorzusehende Temperatur hängt von den verwendeten Zellsuspensionen ab.

Claims

Vorrichtung (1) zum Erzeugen von Zellhydrogelschichten auf Basis von Zellsuspensionen auf einem Substrat, mit einer Plattform (3) zur Aufnahme des Substrats, einer parallel zu der Plattform (3) ausrichtbaren Rakel (45, 145) zum Verstreichen der Zellsuspension auf dem Substrat, und einem Antriebsmittel (12) zum Bewegen der Rakel (45, 145) in einer zu der Plattform (3) parallelen Ebene, gekennzeichnet durch eine Vernetzungseinheit zum Erzeugen des Zellhydrogels aus der Zellsuspension.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antriebsmittel (12) zum Bewegen der Rakel (45, 145) in einer zu der Plattform (3) parallelen Ebene ein erstes Antriebsmittel ist, gekennzeichnet durch ein zweites Antriebsmittel (13) zum Einstellen eines Abstandes zwischen der Rakel (45, 145) und der Plattform (3).
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakel (45, 145) mittels einer oder mehrerer Führungsschienen an dem zweiten Antriebsmittel (13) aufgenommen und relativ zu dem zweiten Antriebsmittel (13) vertikal beweglich angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Rückstellelemente (43), welche derart wirkend mit dem zweiten Antriebsmittel (13) und der Rakel (45, 145) verbunden sind, dass sie eine Rückstellkraft auf die Rakel (45, 145) ausüben, wenn die Rakel (45, 145) relativ zu dem zweiten Antriebsmittel (13) vertikal bewegt wird.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sensor (36) zum Erfassen eines Kontakts zwischen der Rakel (45, 145) und dem Substrat, wobei vorzugsweise der Sensor (36) zum Erfassen einer vertikalen Relativbewegung zwischen der Rakel (45, 145) und dem zweiten Antriebsmittel (13) eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinrichtung, die wirkend mit dem zweiten Antriebsmittel (13) und dem Sensor (36) verbunden und dazu eingerichtet ist: – das zweite Antriebsmittel (13) zu stoppen und eine erste Antriebsposition des zweiten Antriebsmittels (13) zu registrieren, sobald der Sensor (36) den Kontakt zwischen der Rakel (45, 145) und dem Substrat erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, – ausgehend von einem per Datenspeicher oder Dateneingabe bereitgestellten Sollabstand zwischen Rakel (45, 145) und Substrat und der ersten Antriebsposition eine zweite Antriebsposition zu ermitteln, und – das zweite Antriebsmittel (13) zum Anfahren der zweiten Antriebsposition zu veranlassen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung wirkend mit dem ersten Antriebsmittel (13) verbunden und dazu eingerichtet ist, das erste Antriebsmittel (12) zum Verfahren der Rakel (45, 145) zu veranlassen, sobald das zweite Antriebsmittel (13) die zweite Antriebsposition erreicht hat.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakel (45, 145) als Klinge (45) oder als Walze (145) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rakel (45, 145) abschnittsweise oder vollständig antihaftbeschichtet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung zum Temperieren der Rakel (45, 145) und/oder der Plattform (3).
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (3) einen Aufnahmebereich (15) für das Substrat aufweist, und in dem Aufnahmebereich (15) eine Positionierhilfe (37) zum Herstellen eines Formschlusses mit wenigstens einem Teil des Substrats.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Abgabeeinheit zur Zufuhr der Zellsuspension zu dem Substrat, aufweisend einen Fluideinlass zum Einfüllen der Zellsuspension, einem Leitungsweg und einem Fluidauslass zur Abgabe der Zellsuspension in Richtung des Substrats.
Verfahren zum Erzeugen von Zellhydrogelschichten auf Basis von Zellsuspensionen auf einem Substrat, aufweisend die Schritte: a) Bereitstellen einer Zellsuspension, b) Bereitstellen eines Substrats auf einer Plattform (3), e) Auftragen der Zellsuspension auf das Substrat, f) Verstreichen der aufgetragenen Zellsuspension durch Verfahren einer zu dem Substrat beabstandeten und parallel ausgerichteten Rakel (45, 145) in einer Ebene parallel zu dem Substrat mittels eines ersten Antriebsmittels, und g) chemisches oder physikalisches Vernetzen der Zellsuspension.
Verfahren nach Anspruch 14, aufweisend die Schritte: – Annähern der Rakel (45, 145) an das Substrat mittels eines zweiten Antriebsmittels (13), bis ein Kontakt der Rakel (45, 145) mit dem Substrat erfasst wird, und – Registrieren einer ersten Antriebsposition des zweiten Antriebsmittels (13), wenn der Kontakt der Rakel (45, 145) mit dem Substrat erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, aufweisend die Schritte: c) Ermitteln einer zweiten Antriebsposition des zweiten Antriebsmittels (13) ausgehend von einem, vorzugsweise per Datenspeicher oder Dateneingabe bereitgestellten, Sollabstand zwischen Rakel (45, 145) und Substrat und der ersten Antriebsposition, und d) Anfahren der zweiten Antriebsposition (13).
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die auf dem Substrat erzeugte Zellhydrogelschicht eine erste Zellhydrogelschicht ist, aufweisend ein ein- oder mehrfaches Wiederholen der Schritte a) bis e) mit jeweils bereitgestellten weiteren Sollabständen, wobei eine Zellsuspension aus einer Mehrzahl von bereitgestellten Zellsuspensionen jeweils auf die zuvor erzeugte Zellhydrogelschicht aufgetragen wird.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zum Erzeugen von Zellhydrogelschichten auf Basis von Zellsuspensionen auf einem Substrat.