DE19526533C2 - Exposure device - Google Patents
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- C12M35/08—Chemical, biochemical or biological means, e.g. plasma jet, co-culture
Description
Die Erfindung betrifft eine Expositionsvorrichtung für mit gas- und/oder partikelförmigen Beimengungen, insbesondere Zigarettenrauch, angereicherte Gasgemi sche auflebende Zellkulturen.The invention relates to an exposure device for with gaseous and / or particulate admixtures, especially cigarette smoke, enriched gas mixtures viable cell cultures.
Es ist bekannt, lebende Zellkulturen dem Einfluß to xikologisch oder in anderer Form auf diese wirkenden gas- oder partikelförmigen Beimengungen auszusetzen, um deren Wirkung auf die lebenden Zellen zu erfor schen.It is known to influence living cell cultures xicologically or in another form acting on them to expose gaseous or particulate admixtures, to investigate their effect on living cells .
Hierbei treten häufig Probleme bei der Dosierung der Beimengungen auf und es ist schwierig festzustellen, mit welcher Menge die Zellkulturen tatsächlich expo niert worden sind. Ein weiters Problem ergibt sich dadurch, daß die lebenden Zellen mit einer Nährlösung versorgt werden müssen, die dem Einfluß der Beimen gungen im Gasgemisch soweit als möglich entzogen sein sollen.Problems with the dosage of the often occur Additions and it's difficult to determine with what amount the cell cultures actually expo have been renated. Another problem arises in that the living cells with a nutrient solution need to be cared for, the influence of the amine as far as possible should.
Auch die in der US 5 308 758 beschriebene Lösung weist diesen Nachteil auf. Dabei wird biologisches Material ebenfalls mit Gas exponiert. Dort wird aber beschrieben, daß die Austrocknung und damit das Ab sterben des biologischen Materials verhindert werden soll, in dem die Kammer in der das biologische Mate rial exponiert wird, zusätzlich befeuchtet wird. Im übrigen wird der exponierende Gasstrom durch die Pro be und damit auch durch die Nährlösung geführt.Also the solution described in US 5,308,758 has this disadvantage. It becomes biological Material also exposed to gas. But there is described that the dehydration and thus the Ab the biological material can be prevented in which the chamber in which the biological mate exposed, is additionally moistened. in the the remaining gas flow through the Pro be and thus guided through the nutrient solution.
Aus der WO 90/04645 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der lebende Zellkulturen eingesetzt werden. Bei dieser Vorrichtung sind jedoch die lebenden Zellkulturen in einer Durchflußkammer angeordnet, bei der die lebenden Zellkulturen sowohl mit dem zu untersuchenden Medium als auch mit der Nährflüssigkeit in Kontakt stehen. Diese Anordnung führt deshalb auch zu Meßungenauigkeiten. WO 90/04645 A1 describes a method and a Device known in the case of living cell cultures be used. However, in this device the living cell cultures in a flow chamber arranged in which the living cell cultures both with the medium to be examined as well as with the Are in contact with nutrient fluid. This arrangement therefore also leads to measurement inaccuracies.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Expositions vorrichtung zu schaffen, mit der eine dosierte Expo nierung lebender Zellkulturen mit gas- und/oder par tikelförmigen Beimengungen angereicherten Gasge mischen, insbesondere Zigarettenrauch, möglich ist und eine geringe Beeinträchtigung bei der Zuführung eines Nährmediums hervorgerufen wird, zu schaffen.It is therefore an object of the invention to have an exposure device to create a metered expo nation of living cell cultures with gas and / or par gas admixtures enriched in particulate form mix, especially cigarette smoke, is possible and a slight impairment in feeding of a nutrient medium is created.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung erge ben sich bei Anwendung der in den untergeordneten Ansprüchen enthaltenen Merkmalen.According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1 solved. Advantageous configurations and further development of the solution according to the invention practice when using the in the subordinate Features included claims.
In der erfindungsgemäß ausgebildeten Expositionsvor richtung können die lebenden Zellkulturen, den mit entsprechend angereichertem Gasgemisch, das in der Regel Luft sein wird, direkt ausgesetzt werden. Bei Untersuchungen des Einflusses von Zigarettenrauch auf die lebenden Zellkulturen ist die Expositionsvorrich tung an einen Raucherzeuger angeschlossen und bevor zugt in einem Inkubator aufgenommen. Im Inkubator können vorzugsweise Bedingungen von ca. 98% RH, 10% CO₂ und eine Temperatur von 37°C eingehalten werden.In the exposure designed according to the invention Direction can live cell cultures, the with accordingly enriched gas mixture, which in the Usually air will be exposed directly. At Studies on the influence of cigarette smoke the living cell culture is the exposure device connected to a smoke generator and before moves recorded in an incubator. In the incubator can preferably conditions of about 98% RH, 10% CO₂ and a temperature of 37 ° C are maintained.
Der Zigarettenraucherzeuger kann, mittels eines Com puters gesteuert, einen Rauch erzeugen, der zwischen 100 bis 1500 mg je m³ Tabakrauch enthält. Das so an gereicherte Luftgemisch wird über eine Zuleitung in die Expositionsvorrichtung geführt und in dieser über ein Zuleitungssystem direkt an mindestens einen Trä ger für die lebenden Zellkulturen geleitet. Es kann jedoch auch ein Verteilungssystem vorhanden sein, in dem die angereicherte Luft zu mehreren Trägern für gleiche Zellkulturen führbar ist. Dabei gelangt das angereicherte Luftgemisch von oben über das Zu leitungssystem, direkt an die einzelnen Zellkulturen. Diese sind auf einer permeablen Membran aufgebracht, die von unten mit einem weiteren Zuleitungssystem für das Nährmedium in Verbindung stehen. Das Nährmedium kann dadurch direkt an die Zellkulturen geführt wer den, ohne daß es dem direkten Einfluß des exponieren den Gasgemisches ausgesetzt ist.The cigarette smoke generator can, by means of a Com puters controlled to generate a smoke between Contains 100 to 1500 mg per m³ of tobacco smoke. That way enriched air mixture is in via a supply line the exposure device guided and in this over a supply system directly to at least one door led for the living cell cultures. It can however, there may also be a distribution system in place which the enriched air to multiple carriers for same cell cultures can be carried out. This happens enriched air mixture from above via the Zu line system, directly to the individual cell cultures. These are applied to a permeable membrane, from below with another supply system for the nutrient medium communicates. The nutrient medium can thus be led directly to the cell cultures the without being exposed to the direct influence of the is exposed to the gas mixture.
Das gesamte System, zu dem die Expositionsvorrichtung gehört, sichert eine statische Exposition mit frisch gelöstem Zigarettenrauch im Luftstrom. Dabei wird die Rauchparikelkonzentration, die Zugdauer im Raucher zeuger und die tatsächliche Rauchexpositionszeit va riabel, aber für einzelne Tests konstant eingestellt.The entire system to which the exposure device heard, ensures a static exposure with fresh dissolved cigarette smoke in the air stream. The Smoke particle concentration, the length of time in the smoker producers and the actual smoke exposure time va reasonable, but constant for individual tests.
Der mit einem Schrittmotor angetriebene Raucherzeuger liefert beispielsweise 3,5 ml in 2 sec., bei einem Ver dünnungsfaktor von 2,85. Der erzeugte Rauch wird aus dem bereits genannten Inkubator mit vorbereiteter Luft gemischt, wobei das Verdünnungsverhältnis mit der Förderrate des vorverdünnten Zigarettenrauches einge stellt wird. Im Zuleitungssystem, vor der Exposi tionsvorrichtung, kann sich ein Ventil befinden, daß geöffnet wird und das angereicherte Luftgemisch in die Expositionsvorrichtung gelangen kann. Nach einer vorgegebenen Zeit wird dieses wieder geschlossen und die Exposition der lebenden Zellkulturen mit dem mit Zigarettenrauch angereicherten Luftgemisch kann be ginnen, wenn gleichzeitig ein am Luftabführungssystem befindliches Ventil geschlossen ist.The smoke generator powered by a stepper motor delivers, for example, 3.5 ml in 2 sec., with a Ver thinning factor of 2.85. The smoke that is generated will go out the already mentioned incubator with prepared Air mixed, the dilution ratio with the Delivery rate of pre-diluted cigarette smoke turned on is posed. In the supply system, in front of the exposi tion device, there may be a valve that is opened and the enriched air mixture in the exposure device can get. After a given time this is closed again and the exposure of living cell cultures with the Air mixture enriched with cigarette smoke can be start if at the same time one on the air exhaust system valve is closed.
Das Nährmedium kann über ein zusätzliches Zuleitungs system mit Hilfe einer Pumpe direkt an die permeablen Membranen, auf denen die lebenden Zellkulturen ange ordnet sind, geführt werden. Die Dosierung erfolgt hierbei durch eine entsprechende Steuerung bzw. Rege lung der Pumpe.The nutrient medium can have an additional feed line system with the help of a pump directly to the permeable Membranes on which the living cell cultures are attached are arranged, are led. The dosage is done in this case by means of an appropriate control system pump.
Die Bestimmung der momentanen Konzentration des bei gemengten Zigarettenrauches wird mit einem Aerosol photometer ermittelt. Dagegen kann die absolute Kon zentrationsmenge, mittels Filtern mit Standardprüf verfahren ermittelt werden.The determination of the current concentration of the at mixed cigarette smoke is with an aerosol determined photometer. In contrast, the absolute Kon concentration, using filters with standard test procedures can be determined.
Besonders vorteilhaft ist es, um die Abscheiderate von Partikeln auf die Membranen zu erhöhen, eine elektrostatische Abscheidevorrichtung anzuordnen, die den im Luftgemisch enthaltenen Partikeln immanente Ladung ausnutzt. Die Verwendung einer solchen elek trostatischen Abscheidevorrichtung sichert eine voll ständige Abscheidung auf den Membranen.It is particularly advantageous to determine the deposition rate of particles on the membranes to raise a to arrange electrostatic precipitator, the inherent in the particles contained in the air mixture Charge exploited. The use of such an elec Trostatic separator fully secures constant deposition on the membranes.
Zusätzlich kann für ungeladene Partikeln eine ent sprechende Aufladungsvorrichtung vorgesehen sein, die direkt am Lufteintritt oder bereits vor der eigentli chen Expositionsvorrichtung angeordnet sein kann. Mit dieser Aufladungsvorrichtung können die Partikeln entsprechend negativ oder positiv polarisiert werden und es ist somit möglich, alle Partikeln quantitativ abzuscheiden. Bei Kenntnis der Expositionskonzentra tion ist dann auch die tatsächlich auf die Zellen gelangte Dosis bestimmbar, so daß die tatsächliche Exposition der Zellen gezielt beeinflußt und für nachfolgende Untersuchungen reproduzierbar nachvoll zogen werden kann.In addition, an ent for uncharged particles speaking charging device may be provided, the directly at the air inlet or before the actual one Chen exposure device can be arranged. With This charging device can remove the particles are polarized accordingly negatively or positively and it is thus possible to quantify all particles to separate. With knowledge of the exposure concentration tion is then actually on the cells reached dose determinable so that the actual Exposure of the cells specifically influenced and for subsequent examinations reproducibly reproducible can be pulled.
Nachfolgend soll die erfindungsgemäße Expositionsvor richtung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrie ben werden. The exposure according to the invention is intended below Direction described in more detail on an embodiment be.
Dabei zeigt die einzige Figur, eine Schnittdarstel lung einer Expositionsvorrichtung unter Verwendung einer elektrostatischen Abscheidevorrichtung.The only figure shows a sectional view exposure device using an electrostatic precipitator.
Die in der Figur dargestellte Expositionsvorrichtung ist an einen nicht dargestellten Raucherzeuger an schließbar und in einem ebenfalls nicht dargestellten Inkubator aufgenommen. Dabei gelangt die mit Zigaret tenrauch angereicherte Luft durch eine zentrale in einer Deckplatte 1 angeordnete Raucheintrittsöffnung 2, in die Vorrichtung. Die Deckplatte 1 besteht dabei aus Edelstahl und die zentrale Raucheinlaßöffnung 2 weist einen Durchmesser von 3 mm auf.The exposure device shown in the figure can be connected to a smoke generator (not shown) and is accommodated in an incubator (also not shown). In this case, the air enriched with cigarette smoke reaches a device through a central smoke inlet opening 2 arranged in a cover plate 1 . The cover plate 1 is made of stainless steel and the central smoke inlet opening 2 has a diameter of 3 mm.
Die Deckplatte 1 ist mit einer ebenfalls aus Edel stahl bestehenden Bodenplatte 4 und einer Rauchver teilungsebene 11 mittels Schnellverschlüssen 12 ver bindbar. Die aus Teflon bestehende bzw. damit be schichtete Rauchverteilungsebene 11 weist ein Zulei tungssystem 3 auf, das stern- und kanalförmig ausge bildet ist, wobei die einzelnen Kanäle 3 in sich ko nisch erweitert öffnenden Kammern enden und das ange reicherte Luftgemisch von oben in der jeweiligen Kam mer auf Zellkulturen 6 geleitet wird. Bei diesem Aus führungsbeispiel befindet sich oberhalb der Zellkul turen 6, in der jeweiligen Kammer, ein Metallsieb 7, das mit einer Hochspannungsquelle 10 verbunden ist und gemeinsam die elektrostatische Abscheideeinheit bildet.The cover plate 1 is ver with a stainless steel base plate 4 and a Rauchver distribution level 11 by means of quick-release fasteners 12 . The smoke distribution level 11 made of Teflon or coated with it has a supply line system 3 which is star-shaped and channel-shaped, the individual channels 3 ending in conically expanding opening chambers and the enriched air mixture from above in the respective one Kam mer on cell cultures 6 is directed. In this exemplary embodiment, there is a metal screen 7 above the cell cultures 6 , in the respective chamber, which is connected to a high-voltage source 10 and together forms the electrostatic separation unit.
Über ein ebenfalls kanalförmig ausgebildetes Abluft system, kann die mit Rauch angereicherte Luft, über einen zentralen Luftabzug 13, aus den Kammern ent fernt werden. Via a duct-shaped exhaust air system, the smoke-enriched air can be removed from the chambers via a central air vent 13 .
Unterhalb der Zellkulturen sind Zu- und Abführungen 5 für das Nährmedium für die lebenden Zellkulturen vor handen, die mit einer ebenfalls nicht dargestellten Pumpe und einem Vorratsbehälter verbunden sind.Below the cell cultures are inlets and outlets 5 for the nutrient medium for the living cell cultures before, which are connected to a pump, also not shown, and a storage container.
In dieser Darstellung sind die permeablen Membranen, auf denen die Zellkulturen 6 angeordnet sind, nicht erkennbar.The permeable membranes on which the cell cultures 6 are arranged cannot be seen in this illustration.
Zwischen der Bodenplatte 5 und der Rauchverteilungs ebene 11, werden an den jeweiligen Kammern Träger platten 8 für Transwel s 9 gehalten.Between the base plate 5 and the smoke distribution level 11 , carrier plates 8 for Transwel s 9 are held on the respective chambers.
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