DE19546542C1 - Verfahren zur Kultivierung adhärenter Zellen, dafür geeigneter Träger und den Träger enthaltendes Zellkultivierungsgefäß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kultivierung adhärenter Zellen auf einem flächenhaft ausgebildeten, innerhalb einer Zellkulturkammer angeordneten Träger, an dem entlang ein flüs­ siges Versorgungsmedium bewegt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung einen geeigneten, flächenhaft ausgebildeten Träger sowie ein Zellkultivierungsgefäß zur Durchführung des Ver­ fahrens, mit einer Zellkulturkammer, in der ein derartiger Träger angeordnet ist.

Ein Zellkultivierungsverfahren, ein Träger und ein Zellkultivierungsgefäß gemäß der eingangs genannten Gattung sind aus der US-PS 4,317,886 bekannt. Darin wird ein besonders gestal­ tetes rollerflaschenähnliches Kulturgefäß beschrieben, das aus einem zylinderförmigen Außengehäuse besteht, innerhalb von dem mehrere Rohre koaxial zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den Rohren ein definierter Ringspalt für die Zellkultur verbleibt. Die Rohre weisen in etwa die gleiche Länge auf wie das Außengehäuse und werden mittels zweier an den Stirnseiten des Außengehäuses angeordneter Abstandshalter fixiert. Bei der Zellkutivierung di­ enen die Rohr-Oberflächen adhärenten Zellen als Träger.

Beide Stirnseiten des rohrförmigen Außengehäusen sind mittels abnehmbarer Endkappen flüs­ sigkeitsdicht verschlossen. In einer der Endkappen ist ein verschließbarer Ausgießer vorgesehen.

Zur Durchführung des Kultivierungsverfahrens wird in das rollflaschenähnliche Kulturgefäß die zu kultivierende Zellkultur gegeben und das Gefäß teilweise mit einer geeigneten Nährmit­ tellösung aufgefüllt. Die Füllhöhe ist dabei so gewählt, daß bei waagerechter Orientierung des Kulturgefäßes das innerste Rohr von der Nährmittellösung umspült wird. Während der Zellkul­ tivierung wird das rollflaschenähnliche Gefäß um seine Längsachse rotiert. Dabei werden die Rohr-Oberflächen und die darauf wachsenden Zellen von der Nährmittellösung umspült.

Während des Kultivierungsverfahrens wird die Nährmittellösung von den Zellen verbraucht und gleichzeitig mit Stoffwechselprodukten angereichert.

Die Nährmittellösung kann während einer Umdrehung des Kulturgefäßes um seine Längsachse die engen Ringspalte nicht vollständig verlassen und bleibt teilweise an den Rohr-Oberflächen haften. Bei dem bekannten Verfahren findet daher kein ausreichender Austausch des Nährme­ diums zwischen den einzelnen Ringspalten statt, so daß hohe Zelldichten nicht erreicht werden.

Das bekannte Kulturgefäß besteht aus vielen Einzelteilen, wie dem Außengehäuse, den darin angeordneten Rohren, Abstandshaltern, Endkappen und Dichtmitteln. Es ist daher relativ auf­ wendig zu montieren.

Die im bekannten Kulturgefäß als Träger verwendeten Rohre und die Abstandshalter sind in üblichen Rollerflaschen, die stirnseitig nicht geöffnet werden können, nicht verwendbar.

Aus JP 05-030972-A ist eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser mit Hilfe von Mikroben bekannt. Der dabei verwendete Träger hat die Form eines Schlauches, der in Form einer Sprungfeder (das heißt schraubenförmig gewunden) ausgebildet ist. Die Mikroben befinden sich in einer Flüssigkeit innerhalb des Schlauches und wirken dort auf das Abwasser ein.

Ein ähnlicher Träger ist in JP 62036-109-A offenbart. Derartige Träger sind nicht zur Kul­ tivierung von Zellkulturen adhärenter Zellen geeignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zellkulturverfahren anzuge­ ben, mit dem hohe Zelldichten erreichbar sind und einen Träger hierfür, der retrokompatibel in bezug auf vorhandene Kulturgefäße ist, sowie ein Zellkultivierungsgefäß bereitzustellen, das einfach handhabbar und preisgünstig herstellbar ist.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein die Form eines Bandes aufweisender, zu einer Spirale aufgewickelter Träger aus einer Membran oder einem Gewebe eingesetzt wird, daß die Zellkulturkammer mit Versorgungsmedium derart aufgefüllt wird, daß der Träger vom Versorgungsmedium vollständig bedeckt ist und daß die Spirale um ihre zentrale Achse rotiert wird.

Die Bewegung des Versorgungsmediums entlang des in Form einer Spirale geformten Trägers kann durch Rotation der Spirale oder durch Rotation der gesamten Zellkulturkammer, wie es bei dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik beschrieben ist, erreicht werden. Die spira­ lige Form des Trägers bewirkt, daß das am einen Ende der Spirale eintretende Versorgungs­ medium im wesentlichen die gesamte Spirale durchläuft und am anderen Ende der Spirale wieder austritt. Die Spirale wirkt daher ähnlich wie eine Schaufelpumpe, wobei die treibende Kraft für den Durchtritt des Versorgungsmediums auf der Schwerkraft und auf der die Rotation bewirkenden Kraft beruht.

Es ist nicht erforderlich, daß die Stirnseiten der Spirale geschlossen sind. Dadurch, daß der Träger vom Versorgungsmedium vollständig bedeckt ist, wird der Austritt vom Versorgungsme­ dium gegebenenfalls auch aus offenen Stirnseiten der Spirale verlangsamt und damit vernachlässigbar.

Wesentlich ist, daß der Träger vom Versorgungsmedium vollständig bedeckt ist. Das bedeutet, daß beispielsweise bei einer waagerechten Orientierung der Mittelachse der Spirale innerhalb der Zellkulturkammer, die Füllhöhe des Versorgungsmediums so hoch sein muß, daß auch die äußerste Windung der Spirale stets von Versorgungsmedium umgeben ist. Unter dem Aus­ druck Versorgungsmedium" wird dabei dasjenige flüssige Medium innerhalb der Zellkulturkam­ mer verstanden, das die Zellkultur umgibt. Da die Zellkultur ständig von Versorgungsmedium umgeben ist, und dieses wiederum aufgrund der sich relativ zum Versorgungsmedium beweg­ enden Spirale kontinuierlich und zwangsweise "umgepumpt" und so unmittelbar an der Ober­ fläche der Spiral-Windungen laufend ausgetauscht wird, werden sehr hohe Zelldichten in der Zellkultur erreicht.

Die Spirale wird um ihre zentrale Achse rotiert. Durch die Rotation der Spirale innerhalb der Zellkulturkammer wird der Durchgang des Versorgungsmediums durch die Windungen der Spi­ rale noch gefördert. Bei dieser Verfahrensweise ist es nicht erforderlich, die Zellkulturkammer zu bewegen. Durch die Rotation der Spirale wird ein besonders intensiver Austausch von Ver­ sorgungsmedium erreicht.

Dabei hat es sich besonders bewährt, von außerhalb der Zellkulturkammer im Bereich der Spi­ rale ein Drehfeld zu erzeugen, mittels dem die Spirale rotiert wird. Hierdurch wird die Rotation der Spirale erreicht, ohne daß von außerhalb der Zellkulturkammer irgendwelche Hilfsmittel in diese hineinragen und ohne daß Drehdurchführungen erforderlich sind, die regelmäßig Probleme hinsichtlich der Dichtigkeit bereiten. Das von außerhalb der Zellkulturkammer erzeugte Drehfeld vereinfacht somit das Verfahren und bereitet keine Probleme hinsichtlich möglicher Kontamina­ tionen der Zellkultur.

Das Drehfeld kann gemäß der Erfindung beispielsweise durch rotierende Magnete erzeugt wer­ den. Das Drehfeld kann beispielsweise an der Zylindermantelfläche der Spirale oder an einer Stirnseite der Spirale angreifen.

Besonders bewährt hat sich ein Verfahren, bei dem die Spirale mit einem magnetischen Läuferelement fest verbunden ist, das mittels eines außerhalb der Zellkulturkammer angeord­ neten Magnetmotors bewegt wird. Derartige Magnetmotore sind handelsüblich, einfach regel­ bar und auf die für die Erzielung hoher Zelldichten geeignete Drehzahl leicht einstellbar.

Hinsichtlich des Trägers wird die oben angegebene Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er aus einem flexiblen, die Form eines Bandes aufweisenden, als Membran oder Gewebe ausgebildeten Material besteht, spiralig aufgewickelt, und an einem Halteelement aus einem formstabilen Material befestigt ist und daß er ein poröses Netzwerk enthält.

Dadurch, daß der Träger in Form einer Spirale aufgewickelt ist, stellt er eine große Oberfläche für die Zellkultur zur Verfügung. Dabei ist zu gewährleisten, daß zwischen benachbarten Windungen der Spirale ein Abstand bleibt. Üblicherweise ist der Träger aus einem Stück gefer­ tigt und daher besonders einfach handhabbar.

Der erfindungsgemäße Träger ist in vorhandene Kulturgefäße, wie beispielsweise übliche Rollerflaschen, einfach einsetzbar. Dies wird dadurch erreicht, daß er aus einem flexiblen Mate­ rial besteht. Das flexible Material erlaubt es, die Spirale unter Verkleinerung ihres Außendurch­ messers eng zu rollen. Danach kann sie durch die Ein- oder Ausfüllöffnung jeder gebräuchlichen Rollerflasche eingeführt werden, wonach sie sich innerhalb der Rollerflasche, beispielsweise aufgrund ihrer Elastizität, wieder entfalten kann und dabei wieder einen größeren Außendurchmesser einnimmt. Der erfindungsgemäße Träger ist daher als "Aufrüst­ set" für handelsübliche Rollerflaschen verwendbar.

Das Halteelement dient zur Fixierung der Spirale innerhalb der Zellkulturkammer des Kulturge­ fäßes und kann gleichzeitig den erforderlichen Abstand zwischen den Windungen der Spirale gewährleisten. Das Halteelement kann beispielsweise in Form eines einfachen Stäbchens oder einer Spule ausgebildet sein, wobei der Träger an der Stab- bzw. Spulenachse angreift, die gleichzeitig der Mittelachse der Spirale entspricht. Üblicherweise entspricht die Länge eines solchen länglichen Halteelementes etwa der Länge der entsprechenden Abmessung der Zellkulturkammer. Falls erforderlich, kann die Spirale mittels des Halteelementes in der Zellkul­ turkammer fixiert sein. Mittels des Halteelements kann außerdem die Einhaltung eines vorgege­ benen Abstandes zwischen benachbarten Windungen der Spirale gewährleistet werden.

Zur Halterung der Spirale innerhalb der Zellkulturkammer ist es erforderlich, daß das Halteele­ ment selbst aus einem formstabilen Material besteht.

Ein "flexibler" Träger im Sinne der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß er ohne größeren Kraftaufwand zu einer Spirale aufgerollt werden kann. Elastische Eigenschaften des Trägers sind nicht unbedingt erforderlich.

Der Träger ist aus einem porösen Material. Hierdurch werden besonders große Oberflächen für die zu kultivierenden Zellen bereitgestellt, so daß hohe Zelldichten erreichbar sind. Poröse Ma­ terialien im Sinne der Erfindung sind beispielsweise die für die Herstellung semipermeabler Membranen verwendeten Materialien. Es hat sich aber auch ein Träger aus textilem Gewebe als geeignet erwiesen. Textiles Gewebe im Sinne der Erfindung sind auch solche Textilien, die nicht gewebt, sondern beispielsweise gestrickt oder gewirkt sind.

Hinsichtlich des Zellkultivierungsgefäßes wird die oben angegebene Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger aus einem flexiblen, als Band aus einer Membran oder einem Gewebe ausgebildeten Material besteht, zu einer Spirale aufgewickelt und an einem Halteele­ ment aus einem formstabilen Material befestigt ist und daß die Zellkulturkammer einerseits von einer für die Aufnahme des Versorgungsmediums vorgesehenen Versorgungskammer durch eine semipermeable Membran und andererseits von der Umgebungsatmosphäre durch eine für Flüssigkeiten undurchlässige, für Gase jedoch durchlässige Gasaustauschmembran getrennt ist.

Dadurch, daß der Träger aus einem flexiblen Material besteht und spiralig aufgewickelt ist, ist er besonders einfach handhabbar. Er kann beispielsweise als Austauschteil für das Zellkul­ tivierungsgefäß ausgebildet sein.

Das Versorgungsmedium ist entlang der Spirale durch Rotation der Zellkulturkammer und/oder des Trägers selbst bewegbar. Übliche Rollerflaschen können mittels des erfindungsgemäßen Trägers aufgerüstet werden. Hierzu wird der flexible Träger zu einer Spirale mit kleinem Außen­ durchmesser aufgerollt, in die Einfüllöffnung einer üblichen Rollerflasche eingeführt und innerhalb der Rollerflasche wieder zu einer Spirale mit größerem Außendurchmesser ent­ spannt. Dichtigkeitsprobleme treten bei derartigen Zellkultivierungsgefäßen nicht auf.

Ein Zellkultivierungsgefäß ist beispielsweise in der DE-A1 42 29 325 beschrieben. Wird ein er­ findungsgemäßer Träger, der besonders große Oberflächen in einem kleinen Volumen bereit­ stellt, in eine derartige Zellkulturkammer eingesetzt, werden besonders hohe Zelldichten pro Volumeneinheit erreicht. Auch hier kann der Träger wiederum als steriles Austauschteil ausge­ bildet sein. Probleme hinsichtlich der Dichtigkeit oder der Kontamination der Zellkultur innerhalb der Zellkulturkammer entstehen dadurch nicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Zellkultivierungsgefäßes ist das Halteelement mit einem magnetischen, magnetisierbaren oder elektrisch leitenden Läuferelement fest verbun­ den, und außerhalb der Zellkulturkammer ist ein Drehfeldgenerator vorgesehen, der mit dem Läuferelement unter Rotation des Halteelementes um die Längsachse der Spirale zusammen­ wirkt. Der spiralförmig aufgewickelte Träger wirkt bei der Rotation der Spirale nach Art einer Schaufelpumpe. Das heißt, daß an dem einen Ende der Spirale eintretende Versorgungsme­ dium durchläuft die gesamte Spirale und tritt erst am gegenüberliegenden Ende wieder aus. Die spiralförmige Anordnung der Membran hat überdies den Vorteil, daß auf kleinstem Raum sehr große Oberflächen zur Verfügung gestellt werden können. Dadurch, daß das Drehfeld von außerhalb der Zellkulturkammer erzeugt wird, werden Drehdurchführungen und die damit ver­ bundene Kontaminationsgefahr vermieden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. In der Zeichnung zeigen im einzelnen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Trägers und einen Halter in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 eine Explosionszeichnung eines unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Trägers hergestellten Produktionsmoduls bei einem bekannten Zellkultivierungsgefäß,

Fig. 3 eine unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Trägers hergestellte Zellkulturkammer mit Magnetmotor in perspektivischer Ansicht und

Fig. 4 einen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Trägers hergestellten Perfusionsreaktor.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Bezugsziffer 1 einer als Träger für die Zellkultur dienenden, spiralig aufgewickelten Membran zugeordnet. Die Membran 1 ist aus einem Stück gefertigt und weist, auseinandergerollt, die Form eines langgestreckten Bandes auf. Das eine Ende der Membran ist an einem Haltestab 2, der eine Länge von ca. 10 cm hat, befestigt. Der Deutlichkeit halber ist in der Fig. 1 nur etwa dreiviertel einer oberen Wicklung der Membran 1 dargestellt. Die einzelnen Wicklungen der Membran 1 halten vone­ inander einen Abstand von ca. 1 mm. Der Abstand wird dadurch gewährleistet, daß die band­ förmige Membran 1 an ihren beiden Längsseiten mit einer ca. 1 mm breiten und ca. 1 mm hohen, flexiblen Auflage 3 versehen ist. Die Gesamtoberfläche der Membran 1 beträgt ca. 3.600 cm². Dabei ist zu beachten, daß die Membran 1 beidseitig von Zellen bewachsen werden kann. Der in der Fig. 1 dargestellte Träger kann in jede handelsübliche Rollerflasche einge­ setzt werden. Er ist als Nachrüst-Set hierfür geeignet. Hierzu wird die Membran 1 so eng wie möglich aufgewickelt. Die Auflage 3, die aus einem weichen elastischen Material besteht, wird dabei zusammengedrückt. Die so eng gewickelte Spirale 21 wird in die Einfüllöffnung der Roller­ flasche eingeführt. In der Rollerflasche entspannt sich die Auflage 3 wieder und nimmt ihre vorgesehene Dicke an, so daß der Außendurchmesser der Spirale 21 wieder größer wird und sich der gewünschte Abstand zwischen den einzelnen Windungen einstellt.

In einer alternativen Ausführungsform, die in den Figuren nicht dargestellt ist, ist anstelle der Membran ein Gewebe in Form einer Spirale 21. Das Gewebe ist aus Fäden mit Durchmessern zwischen 11 µm und 59 µm hergestellt. Anstelle der in Fig. 1 dargestellten Auflage kann zur Gewährleistung des Abstandes zwischen den einzelnen Windungen der Spirale, ein spulenför­ miger Halter vorgesehen sein, der beidseitig mit gitterförmigen Seitenteilen versehen ist. An den Seitenteilen werden die Ränder des Gewebes gehalten und so der Abstand zwischen benachbarten Windungen der Spirale 22 gewährleistet.

In der Explosionszeichnung gemäß Fig. 2 ist ein Produktionsmodul eines Kultivierungsge­ fäßes dargestellt, wie es in der DE-A1 42 29 325 beschrieben ist. Bei diesem Produk­ tionsmodul, dem insgesamt die Bezugsziffer 4 zugeordnet ist, handelt es sich um die Zellkulturkammer bei einem Mehrkammer-Kultivierungsgefäß. Dabei ist das Produktionsmodul 4, in dem die Zellen kultiviert werden, durch eine Dialysemembran 8 von einem Versorgungs­ modul (in der Fig. 2 nicht dargestellt) getrennt. Das Produktionsmodul 4 gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform besteht aus einem Haltering 5 aus einem stabilen Kunststoff, beispielsweise aus einem Polycarbonat, in das eine Silikonmembran 6 eingelegt ist, die den Gasaustausch bei der Zellkultivierung dient, einem spiralförmig aufgewickelten Einsatz 7 aus einem Membran-Material und aus der Dialysemembran 8. Die Dialysemembran 8 dient dem Austausch von Nährstoffen in das Produktionsmodul 4 und von Stoffwechselprodukten aus dem Produktionsmodul 4. Der Haltering 5 ist mit mehreren Einfüllstutzen 9 versehen, die mittels Kappen 10 verschließbar sind. Die flüssigkeitsdichte Befestigung des Produktionsmoduls 4 am Versorgungsmodul erfolgt mittels Schnapphaken 11.

Die Höhe des Halterings 5 beträgt im Ausführungsbeispiel ca. 1 cm, sein Innendurchmesser ca. 8 cm. Der spiralförmige Einsatz 7 stellt innerhalb des Produktionsmoduls eine Oberfläche von ca. 500 cm² zur Verfügung. Der spiralförmige Träger 7 kann bei dieser Ausführungsform aus einem steifen Material bestehen, so daß auf einer Haltevorrichtung zur Fixierung innerhalb des Produktionsmoduls 4 verzichtet werden kann.

Zur Vergrößerung der Gasaustauschfläche ist die Silikonmembran 6 mit hohlen Noppen 12 ausgebildet, die ins Innere des Produktionsmoduls 4 ragen und die nach außen hin offen sind.

Das Produktionsmodul 4 ist um seine Mittelachse, die mit der Bezugsziffer 38 gekennzeichnet ist, rotierbar. Die Rotationsachse 38 entspricht gleichzeitig der Mittelachse des spiralförmigen Einsatzes 7.

In einer alternativen, in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsform wird die in Fig. 1 gezeigte, spiralförmig aufgewickelte Membran 1 mitsamt des Haltestabes 2 in das Ver­ sorgungsmodul eines Kultivierungsgefäßes eingebracht, wie es in der DE-A1 42 29 325 beschrieben ist. Dies wird dadurch erleichtert, daß bei diesem bekannten Kulturgefäß das Pro­ duktionsmodul, das mittels der Schnapphaken 11 an dem Versorgungsmodul angeklickt ist, ein­ fach abgenommen werden kann. Durch die dabei freiwerdende relativ große Öffnung kann die Membran 1 sehr einfach in das Versorgungsmodul eingebracht werden. Bei dieser Aus­ führungsform ist zwischen dem Versorgungsmodul und dem Produktionsmodul keine semiper­ meable Dialysemembran vorgesehen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist eine wie anhand Fig. 1 näher beschriebene, spiralförmig aufgewickelte Membran 1, ein Haltestab 2 und eine Auflage 3 innerhalb eines Perfusionsreaktors, dem insgesamt die Bezugsziffer 13 zugeordnet ist, angeordnet. Der Perfusionsreaktor 13 weist im wesentlichen eine hohlzylindrische Form auf. Seine im übrigen geschlossenen Stirnseiten sind einerseits mit einem Einlaß 14 für frische Nährmittellösung und anderseits mit einem Auslaß 15 für verbrauchte Nährmittellösung versehen. An einem Ende des Haltestabes 2 ist ein Magnet 20 befestigt. Auf der ent­ sprechenden Stirnseite 16 des Perfusionsreaktors 13 ist ein Magnetmotor 17 angeordnet, der mit dem Magneten 20 zusammenwirkt und dadurch den Haltestab 2 in Richtung des Pfeiles 18 rotiert. Die Rotationsachse 19 entspricht dabei gleichzeitig der Mittelachse der Spirale. Die sich im Inneren des Perfusionsreaktors 13 drehende Spirale 21 samt Haltestab 2 und Auflage 3 weist insgesamt eine Dichte von weniger als 1 g/cm³ auf und schwimmt daher in der Nährmit­ tellösung. Eine Befestigung der Spirale 21 innerhalb des Perfusionsreaktors 13 ist nicht erforderlich.

Der gezeigte Perfusionsreaktor 13 ist insbesondere für die Kultivierung solcher adhärenter Zel­ len geeignet, die die Zellprodukte in der Zelle selbst erhalten und nicht nach außen freisetzen. In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 4 ist ein ähnlicher Perfusionsreaktor 13, wie er anhand Fig. 3 näher beschrieben ist, dargestellt. Der Perfusionsreaktor 13 weist einen Einlaß 14 für unverbrauchtes Versorgungsmedium 28 und einen Auslaß 15 für verbrauchtes Ver­ sorgungsmedium 28 auf. Innerhalb des Perfusionsreaktors 13 ist eine um ihre Mittelachse rot­ ierbare Spirale 21 angeordnet. Die Spirale 21 besteht aus einem spiralig aufgewickelten, flexiblen Gewebeband, das mit einem schmalen Ende an der Längsachse 23 einer Spule 22 befestigt ist. Die Spule 22 weist beiderseits der Längsachse 23 zwei Seitenteile 24 auf, zwischen denen die Spirale 21 verläuft. Die Seitenteile 24 sind gitterartige ausgebildet und gewährleisten so den Abstand benachbarter Windungen der Spirale 21. An der Spule 22 ist stirnseitig ein Magnetstäbchen 25 befestigt. Dem Magnetstäbchen 25 liegt außerhalb des Per­ fusionsreaktors 13 ein Magnetmotor 26 gegenüber, der über eine Andockstelle 27 mit der ent­ sprechenden Stirnseite 16 des Perfusionsreaktors 13 verbunden ist.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Zellkultivierungsverfahren anhand eines Aus­ führungsbeispieles und anhand Fig. 4 näher erläutert.

Der Perfusionsreaktor 13 wird mit einem geeigneten Versorgungsmedium 28 teilweise aufge­ füllt. Der Füllstand des Versorgungsmediums 28 ist dabei so gewählt, daß die Spirale 21 voll­ ständig vom Versorgungsmedium 28 bedeckt ist. Das Versorgungsmedium wird dem Perfusionsreaktor 13 aus einem Vorratsbehälter 29 kontinuierlich mittels einer Pumpe 31 zuge­ führt. Dabei durchläuft das Versorgungsmedium 28 einen Oxygenator 30, in dem es mit Sauer­ stoff angereichert wird. Der Oxygenator 30 besteht im wesentlichen aus einem Behälter, mit Wandungen aus einer gasdurchlässigen Silikonfolie. Der Vorratsbehälter 29 hat beispiel­ sweise ein Volumen von 20 l, der Perfusionsreaktor ein Volumen von ca. 500 ml.

In den Perfusionsreaktor 13 wird die zu kultivierende Zellkultur eingeimpft und, nachdem sich die Zellen auf der Oberfläche der Spirale 21 festgesetzt haben, das Versorgungsmedium 28 kontinuierlich durch Umpumpen aus dem Vorratsbehälter 29 in einen Abfallbehälter 32 ausge­ tauscht. Für den Druckausgleich ist ein Entlüftungsröhrchen 33 vorgesehen, das einerseits mit der Luftblase 34 innerhalb des Perfusionsreaktors 13 und andererseits mit der Umgebungsat­ mosphäre über einen Sterilfilter 35 verbunden ist.

Während der Zellkultivieung wird die Spule 22 mitsamt der darauf aufgewickelten Spirale 21 um ihre Längsachse 23 gedreht. Sie schwimmt dabei innerhalb des Versorgungsmediums 28 auf, da ihre Dichte insgesamt kleiner als 1 g/cm³ ist.

Durch die Rotation der Spirale 21 innerhalb des Versorgungsmediums 28 wirkt diese wie eine Schaufelpumpe, so daß das Versorgungsmedium 28 von einem Ende der Spirale 21 beginnend kontinuierlich über sämtliche Windungen bis zum gegenüberliegenden Ende geführt wird und so ein stetiger Austausch von verbrauchtem Versorgungsmedium 28 gewährleistet ist. Tote Winkel, in denen kein Austausch stattfindet werden vermieden; aufgrund der Rotation der Spi­ rale 21 ist der Austausch besonders intensiv. Dadurch werden besonders hohe Zelldichten erreicht.

Nach Abschluß des Zellkultivierungsverfahrens werden dem Perfusionsreaktor 13 über einen Bruchkonektor 36 ca. 300 ml einer Trypsinlösung aus einem Trypsinbehälter 37 zugeführt. Das Trypsin bewirkt die Ablösung der Zellen von den Oberflächen der Spirale 21 und ermöglicht deren Abernten.

Claims (7)

1. Verfahren zur Kultivierung adhärenter Zellen auf einem flächenhaft ausgebildeten, inner­ halb einer Zellkulturkammer angeordneten Träger, an dem entlang ein flüssiges Ver­ sorgungsmedium bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein, die Form eines Bandes aufweisender, zu einer Spirale (7; 21) aufgewickelter Träger (1) aus einer Membran oder einem Gewebe eingesetzt wird, daß die Zellkulturkammer (4; 13) mit Versorgungsmedium (28) derart aufgefüllt wird, daß der Träger (1) vom Versorgungsmedium (28) vollständig bedeckt ist und daß die Spirale (7; 21) um ihre zentrale Achse (23) rotiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von außerhalb der Zellkultur­ kammer (4; 13) im Bereich der Spirale (7; 21) ein Drehfeld erzeugt wird, mittels dem die Spirale (7; 21) rotiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale (7; 21) mit einem magnetischen Läuferelement (25) fest verbunden ist, das mittels eines außerhalb der Zellkulturkammer (4; 13) angeordneten Magnetmotors (26) bewegt wird.

4. Flächenhaft ausgebildeter Träger zur Aufnahme der Zellkultur bei der Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem flexiblen, die Form eines Bandes aufweisenden, als Membran oder Gewebe ausgebildeten Material besteht, spiralig aufgewickelt, und an einem Halteelement (2; 22) aus einem formstabilen Material befestigt ist und daß er ein poröses Netzwerk enthält.

5. Träger (1; 21) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem textilen Gewebe besteht.

6. Zellkultivierungsgefäß zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Zellkulturkammer, in der ein flächenhaft ausgebildeter Träger (1; 21) für die Zellkultur angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) aus einem flexi­ blen, als Band aus einer Membran oder einem Gewebe ausgebildeten Material besteht, zu einer Spirale (7; 21) aufgewickelt, und an einem Halteelement (2; 22) aus einem form­ stabilen Material befestigt ist und daß die Zellkulturkammer (4) einerseits von einer für die Aufnahme des Versorgungsmediums (28) vorgesehenen Versorgungskammer durch eine semipermeable Membran (8), und andererseits von der Umgebungsatmosphäre durch eine für Flüssigkeiten undurchlässige, für Gase jedoch durchlässige Gasaustauschmem­ bran (6) getrennt ist.

7. Zellkultivierungsgefäß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (2; 22) mit einem magnetischen, magnetisierbaren oder elektrisch leitenden Läuferele­ ment (25) fest verbunden ist, und daß außerhalb der Zellkulturkammer (4; 13) ein Drehfeldgenerator (26) vorgesehen ist, der mit dem Läuferelement (25) unter Rotation des Halteelementes (2; 22) um die Mittelachse (23) der Spirale (7; 21) zusammenwirkt.