DE102013203306B4

DE102013203306B4 - Einsatz zur beidseitigen Kultivierung einer Poren aufweisenden Membran für Zellen und Gewebekulturen sowie Hefen und Bakterien als Objekte

Info

Publication number: DE102013203306B4
Application number: DE102013203306.0A
Authority: DE
Inventors: Hans Nagels; Simone Valley
Original assignee: Alpha Plan GmbH
Current assignee: Alpha Plan GmbH
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: DE102013203306A1; WO2014131846A1

Abstract

Einsatz zur beidseitigen Kultivierung einer Poren aufweisenden Membran für Zellen und Gewebekulturen sowie Hefen und Bakterien als Objekte mit – einem ersten ringförmigen und eine erste Kammer bildenden Halter (1) mit ersten Beinen (2) und der Membran (3), wobei die Membran (3) den Innenraum des ersten Halters (1) überspannt, – einem zweiten ringförmigen und eine zweite Kammer bildenden Halter (4) für den ersten Halter (1) mit zweiten Beinen (5), so dass die ersten Beine (2) und die zweiten Beine (5) nach außen weisen und die Membran (3) in Verbindung mit dem zweiten Halter (4) als zweite Kammer die Primärseite sind, und – einer O-Ringdichtung (6) an der Außenfläche des ersten Halters (1) und der Innenfläche des zweiten Halters (4), so dass sich die O-Ringdichtung (6) zwischen erstem Halter (1) und zweitem Halter (4) befindet und der erste Halter (1) im zweiten Halter (4) verschiebbar ist, wobei nach Verschiebung des zweiten Halters (4) im ersten Halter (1) und Drehung des Kultivierungseinsatzes die zweite Kammer mit der Primärseite und die erste Kammer in Verbindung mit dem ersten Halter (1) als Sekundärseite nacheinander mit Medium (9) luftblasenfrei befüllbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft Einsätze zur beidseitigen Kultivierung einer Poren aufweisenden Membran für Zellen und Gewebekulturen sowie Hefen und Bakterien als Objekte und Einrichtungen zur Kultivierung von Zellen und Gewebekulturen sowie Hefen und Bakterien als Objekte mit Kultivierungseinsätzen.
In bekannten Einrichtungen zur Zellkultivierung werden Zellen standardmäßig auf Oberflächen aus Polysterol gezüchtet. Das erfolgt beispielsweise in sterilen Petrischalen oder sogenannten T-Flaschen. Darüber hinaus sind Einsätze bekannt, deren Boden aus einer Membran besteht. Diese verfügen über unterschiedlich große Poren, worauf Zellen kultiviert werden. Diese Zellkultureinsätze werden für sogenannte Kokultivierungen eingesetzt. Neben den Zellen auf der Membran der Einsätze gibt es Zellen auf dem Boden des Gefäßes, worin der Zellkultureinsatz hängt oder steht.
Durch die Druckschrift DE 101 28 810 A1 ist eine Einrichtung zur Kultivierung von Zellen, insbesondere menschlicher oder tierischer Zellen, bekannt. Dabei wird von Zellen wenigstens einer bestimmten Art jeweils eine Kultur in einer definierten Umgebung angesetzt, wobei die Zellen der betreffenden Kultur mit zugeordneten flüssigen Nährmedien, Wachstumsfaktoren, Gasen oder dergleichen versorgt werden. Dazu sind eine vorgegebene Anzahl von Zellkulturkammern vorgesehen, die entweder in Reihe oder parallel geschaltet sein können. Die Zellkulturkammern sind als Kammern in sich abgeschlossen. Eine spezielle Ausgestaltung ist dabei nicht vorgesehen.
Durch die Druckschrift DE 696 17 303 T2 ist ein Transmembran Ko-Kultureinsatz und eine Verfahren zu deren Anwendung bekannt. Der Einsatz besteht dabei aus einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt, die am Mittelabschnitt aneinandergefügt sind. Zwischen den beiden Abschnitten befindet sich die Membran. Die Abschnitte bilden übereinander angeordnete Kammern. Soll auf beiden Seiten der Membran eine Kultivierung erfolgen, muss der Einsatz als ganzes gedreht werden, wobei insbesondere Luftblasen auf der gegenüber dem Boden des Behälters angeordneten Seite der Membran nicht auszuschließen sind.
Die Druckschrift US 004/0043 481 A1 beschreibt eine Einrichtung und ein Verfahren zur Kultivierung. Die Einrichtung umfasst unter anderem einen Boden mit einer Membran, der in einem glockenförmigen Bioreaktor mit einer Einfüllöffnung bewegbar ist, so dass das Volumen vergrößerbar ist. Für eine beidseitige Kultivierung der Membran ist diese Ausgestaltung wenig geeignet. Dafür muss der Bioreaktor entweder einen Boden aufweisen oder die Membran ist aus dem Bioreaktor zu entfernen und wieder einzusetzen. Die verwendete O-Ringdichtung dient zum Abdichten der Kammer mit dem Medium bei deren Volumenvergrößerung durch das Einfüllen des Mediums selbst.
Die Druckschrift DE 696 24 483 T2 umfasst einen umkehrbaren Membraneinsatz zur Kultivierung von Zellen. Im Wesentlichen ist dabei ein Ring mit der Membran mittels eines Tauchkolbens verschieblich in einem Rohrabschnitt als Gehäuse angeordnet. Das Medienvolumen wird durch die Positionierung des Ringes im Rohrabschnitt bestimmt. Beim Umkehren des Rohrabschnitts sind durch die Dicke des Ringes an der Unterseite verbleibende Luftblasen an der Membran nicht auszuschließen.
Die Druckschrift US 5 665 596 A zeigt eine Einrichtung zur Zellkultivierung, wobei in einem Adapter eine topfförmig ausgebildete Membran angeordnet ist. Ein Bereich der Wand überragt den Adapter. Die Membran weist dazu einen plattenförmigen Bodenbereich und die den Boden umgebende Wand auf, so dass die Topfform ausgebildet ist. Der Adapter dient der Handhabung der Membran.
Aus der Druckschrift WO 2006/131 123 A2 ist eine Einrichtung zur Zellkultivierung bekannt, wobei mehrere als Rohrabschnitte ausgebildete Halter für jeweils eine Membran in einer Platte in Verbindung mit einer Wanne angeordnet sind. Zur beidseitigen Kultivierung müssen die Rohrabschnitte gedreht werden, wobei Luftblasen an der Membran nicht auszuschließen sind.
Der in den Patentansprüchen 1 und 8 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen Kultivierungseinsatz für Zellen, Gewebekulturen, Hefen und Bakterien zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1 und 8 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die Einsätze zur beidseitigen Kultivierung einer Poren aufweisenden Membran für Zellen und Gewebekulturen sowie Hefen und Bakterien als Objekte und die Einrichtungen zur Kultivierung von Zellen und Gewebekulturen sowie Hefen und Bakterien mit derartigen Kultivierungseinsätzen zeichnen sich insbesondere durch ihre einfache Realisierung bei gleichzeitiger einfacher Handhabbarkeit aus.
Dazu weist ein Kultivierungseinsatz

– einen ersten ringförmigen und eine erste Kammer bildenden Halter mit ersten Beinen und die Membran, so dass die Membran den Innenraum des ersten Halters überspannt,
– einen zweiten ringförmigen und eine zweite Kammer bildenden Halter für den ersten Halter mit zweiten Beinen, so dass die ersten Beine und die zweiten Beine nach außen weisen und die Membran in Verbindung mit dem zweiten Halter als zweite Kammer die Primärseite ist, und
– eine O-Ringdichtung an der Außenfläche des ersten Halters und der Innenfläche des zweiten Halters, so dass sich die O-Ringdichtung zwischen erstem Halter und zweitem Halter befindet und der erste Halter im zweiten Halter verschiebbar ist,

Damit sind nach Verschiebung des zweiten Halters im ersten Halter und Drehung des Kultivierungseinsatzes die zweite Kammer mit der Primärseite und die erste Kammer in Verbindung mit dem ersten Halter als Sekundärseite nacheinander mit Medium luftblasenfrei befüllbar.
Das zu kultivierende Objekt ist einfach auf der Membran des ersten ringförmigen Halters platzierbar. Dazu bildet der zweite ringförmige Halter eine zweite Kammer, wobei die Membran der Boden dieser zweiten Kammer ist. Der zweite ringförmige Halter ist gegenüber dem ersten ringförmigen Halter verschiebbar. Durch Drehen des Kultivierungseinsatzes bildet der erste ringförmige Halter mit der Membran mit den Objekten eine Primärseite, die mit einem Medium kontaktierbar ist. Der erste ringförmige Träger mit der Membran als Boden kann jetzt mit einem Zellkultureinsatz als Sekundärseite versehen werden. Der erste ringförmige Träger bildet dazu die erste Kammer. Die Membran verfügt über Poren, beispielsweise mit einer Größe von 3 bis 15 μm. Damit können vorteilhafterweise Zellen von beiden Seiten in Form der Primär- und der Sekundärseite kultiviert werden. Dadurch kann der Einfluss der Zellen auf der Primär- und der Sekundärseite aufeinander studiert werden. Darüber hinaus wird es damit ermöglicht, eine Infiltration von Krebszellen in gesundes Gewebe wie beispielsweise Melanomzellen infiltrieren Hautgewebe zu studieren. Dies kann dann zu einem Modell der Krebsentstehung führen. Das wird vorteilhafterweise dadurch ermöglicht, dass die Membran Poren aufweist, die von den Melanomzellen durchwandert werden und somit auf gesunde Haut treffen und so Tumoren in der gesunden Haut verursachen können.
Dazu können in einer Einrichtung zur Kultivierung von Zellen und Gewebekulturen sowie Hefen und Bakterien als Objekte mehrere Kultivierungseinsätze in einem wannenförmigen und mit einem Medium befüllten Körper angeordnet werden. Die Objekte auf der Primärseite können damit mit dem Medium im Körper versorgt werden. Die Poren aufweisende Membran führt dazu, dass die Objekte während der Kultivierung die Membran durchdringen und Objekte auf der Sekundärseite der Membran beeinflussen können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 angegeben.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 befinden sich an der Innenfläche des zweiten Halters Rastnasen. Weiterhin sind die Endenbereiche der ersten Beine als Anschläge für die Rastnasen ausgebildet.
Damit lassen sich die Halter einfach gegeneinander bewegen, ohne dass dabei auf Grund der dabei in beiden Bewegungsrichtungen vorhandenen Anschläge die Halter voneinander getrennt werden.
Günstigerweise besteht die Membran nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 aus einem Polycarbonat oder Polyethylenterephthalat.
Die Membran besitzt nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 Poren gleich/größer 0,1 um und kleiner/gleich 15 μm.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 ist die Membran eine Kernspurmembran.
Die Membran ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 eine auf den ersten Halter geklebte oder gesiegelte Membran. Das sind bekannte Verbindungstechniken, die einen sicheren Halt der Membran auf dem Halter gewährleistet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 ein Einsatz zur beidseitigen Kultivierung einer Poren aufweisenden Membran für Zellen und Gewebekulturen sowie Hefen und Bakterien als Objekte in einer Explosionsdarstellung,
2a bis 2c ein Einsatzu zur beidseitigen Kultivierung einer Poren aufweisenden Membran mit Objekten und
3 eine Einrichtung mit Kultivierungseinsätzen.
Ein Einsatzu zur beidseitigen Kultivierung einer Poren aufweisenden Membran für Zellen 7 und Gewebekulturen sowie Hefen und Bakterien als Objekte besteht im Wesentlichen aus einem ersten Halter 1 mit ersten Beinen 2, einer Membran 3, einem zweiten Halter 4 mit zweiten Beinen 5 und einer O-Ringdichtung 6.
Die 1 zeigt einen Einsatz zur beidseitigen Kultivierung einer Poren aufweisenden Membran für Zellen und Gewebekulturen sowie Hefen und Bakterien als Objekte in einer prinzipiellen Explosionsdarstellung.
Der erste Halter 1 ist ein erster ringförmiger und eine erste Kammer bildender Halter 1 mit den ersten Beinen 2. Auf dem ersten Halter 1 ist die Membran 3 aufgebracht. Zur Verbindung werden dazu bekannte Schweiß- oder Klebverfahren genutzt. Die Membran 3 überspannt dabei den Innenraum des ersten Halters 1 und bildet damit einen Boden. Die Membran kann aus einem Polycarbonat oder Polyethylenterephthalat bestehen. Die Membran 3 besitzt Poren, so dass die Membran eine von beiden Seiten kultivierbare Membran 3 ist. Die Poren sind beispielsweise gleich/größer 0,1 μm und kleiner/gleich 10 μm. Der zweite Halter 4 ist ein ringförmiger und eine zweite Kammer bildender Halter 4 für den ersten Halter 1. Weiterhin besitzt der zweite Halter 4 zweite Beine 5, so dass die ersten Beine 2 und die zweiten Beine 5 nach außen weisen. Zwischen dem ersten Halter 1 und dem zweiten Halter 4 ist die O-Ringdichtung 6 dichtend angeordnet, die damit an der Außenfläche des ersten Halters 1 und der Innenfläche des zweiten Halters 4 anliegt. Damit ist der erste Halter 1 im zweiten Halter 4 verschiebbar. Dazu kann der erste Halter 1 eine umlaufende Nut für die O-Ringdichtung 6 aufweisen.
Die 2a bis 2c zeigen einen Einsatz zur beidseitigen Kultivierung einer Poren aufweisenden Membran mit Objekten in prinzipiellen Darstellungen.
Die 3 zeigt eine Einrichtung mit Kultivierungseinsätzen in einer prinzipiellen Darstellung.
Die Einrichtung zur Kultivierung von Zellen und Gewebekulturen sowie Hefen und Bakterien als Objekte besteht aus einem wannenförmigen und mit einem Medium 9 befüllten Körper 10, in dem mehrere Kultivierungseinsätze eingesetzt sind.
An Hand der 2a bis 2c und der 3 wird die Funktion des Kultivierungseinsatzes nachfolgend näher erläutert.
Der zusammengebaute Kultivierungseinsatz wird in den wannenförmigen Körper 10 eingesetzt. Im ersten Schritt wird beispielsweise 4 ml Medium 9 mit ersten Objekten 7 auf die Membran 3 aufgebracht. Der zweite Halter 4 bildet mit der Membran 3 eine Kammer. Auf der damit vorhandenen Primärseite wachsen die ersten Zellen 7 an (Darstellung in der 2a). Das verbrauchte Medium 9 wird nach einer bestimmten durch das Zellwachstum bestimmten Zeit entfernt. Der zweite Halter 4 wird jetzt nach unten gedrückt (Darstellung in der 2b). Der Kultivierungseinsatz wird um 180° gedreht (Darstellung in der 2c). Jetzt werden beispielsweise Fibroblasten mit Kollagen als zweite Objekte 8 auf die Sekundärseite gegeben und mit Medium 9 überschichtet. Weiterhin wird Medium 8 in den wannenförmigen Körper 10 gegeben, so dass die Membran 3 mit den anhaftenden ersten Objekten 7 auf der Primärseite im Medium 8 stehen und die Primärseite luftblasenfrei Kontakt zum Medium 8 hat. Jetzt kann die Einrichtung mit den Kultivierungseinsätzen zur weiteren Inkubation in einen Inkubator überführt werden.
In einer Ausführungsform befinden sich an der Innenfläche des zweiten Halters 4 Rastnasen. Weiterhin überragt der erste ringförmige Halter 1 die ersten Beine 2, so dass ein Anschlag für die Rastnasen vorhanden ist. Darüber hinaus sind die Endenbereiche der ersten Beine 2 als Anschläge für die Rastnasen ausgebildet.

Claims

Einsatz zur beidseitigen Kultivierung einer Poren aufweisenden Membran für Zellen und Gewebekulturen sowie Hefen und Bakterien als Objekte mit – einem ersten ringförmigen und eine erste Kammer bildenden Halter (1) mit ersten Beinen (2) und der Membran (3), wobei die Membran (3) den Innenraum des ersten Halters (1) überspannt, – einem zweiten ringförmigen und eine zweite Kammer bildenden Halter (4) für den ersten Halter (1) mit zweiten Beinen (5), so dass die ersten Beine (2) und die zweiten Beine (5) nach außen weisen und die Membran (3) in Verbindung mit dem zweiten Halter (4) als zweite Kammer die Primärseite sind, und – einer O-Ringdichtung (6) an der Außenfläche des ersten Halters (1) und der Innenfläche des zweiten Halters (4), so dass sich die O-Ringdichtung (6) zwischen erstem Halter (1) und zweitem Halter (4) befindet und der erste Halter (1) im zweiten Halter (4) verschiebbar ist, wobei nach Verschiebung des zweiten Halters (4) im ersten Halter (1) und Drehung des Kultivierungseinsatzes die zweite Kammer mit der Primärseite und die erste Kammer in Verbindung mit dem ersten Halter (1) als Sekundärseite nacheinander mit Medium (9) luftblasenfrei befüllbar sind.
Einsatz nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich an der Innenfläche des zweiten Halters (4) Rastnasen befinden und dass die Endenbereiche der ersten Beine (2) als Anschläge für die Rastnasen ausgebildet sind.
Einsatz nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) aus einem Polycarbonat oder Polyethylenterephthalat besteht.
Einsatz nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) Poren gleich/größer 0,1 μm und kleiner/gleich 15 μm besitzt.
Einsatz nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) eine Kernspurmembran (3) ist.
Einsatz nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3) eine auf den ersten Halter (1) geklebte oder gesiegelte Membran (3) ist.
Einrichtung zur Kultivierung von Zellen und Gewebekulturen sowie Hefen und Bakterien als Objekte mit Kultivierungseinsätzen nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kultivierungseinsätze in einem wannenförmigen und mit einem Medium (9) befüllten Körper (10) angeordnet sind.