DE19850607A1

DE19850607A1 - Container for liquids containing biologically active substances, cells or cell organelles comprises a flexible container sealed within a rigid container

Info

Publication number: DE19850607A1
Application number: DE1998150607
Authority: DE
Inventors: Rolf Siegel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-03
Filing date: 1998-11-03
Publication date: 2000-05-04

Abstract

A container for liquids (I) containing biologically active substances, cells or cell organelles is new and comprises a flexible container that has a closure and is located within a rigid container that has an opening and at least one perforation, with an airtight and liquid-tight seal between the flexible container in the region of its closure and the rigid container in the region of its opening. An Independent claim is also included for production of (I) by coating the inside of a tube having an opening and a perforation with an uncrosslinked silicone, curing the silicone to form a releasable coherent silicone film, and closing the silicone film in the region of the opening of the tube so as to form a seal between the outside of the silicone film and the inside of the tube.

Description

Die Erfindung betrifft eine Behältnis für in flüssiger Phase vorliegende biologisch aktive Substanzen, wie z. B. chemisch definierte Verbindungen, z. B. Pharmaka etc. oder (Oligo-) Peptide, wie z. B. Hormone, wie FSH, TSH, Insulin etc. oder Proteine, wie z. B. Enzyme, Antikörper, Wachstumsfaktoren, Mediatorsubstanzen etc. oder (Oligo-) Nukleotide oder (vermehrungsfähige) Zellen oder Zellorganellen etc. Diese biologisch aktiven Substanzen, Zellen oder Zellorganellen sind dabei in flüssiger Phase, wie z. B. Wasser, alkoholisch-wässrigen Lösungen, Salz- oder Puffer systemen (mit und ohne Anteil an Konservierungsstoffen) gelöst bzw. suspendiert. Beispiele hierfür sind injizierbares Insulin, injizierbare Impfstoffe, infundierbare Interleukin-Lösungen oder transfundierbare Suspensionen von zellulären Blut elementen, wie z. B. Thrombozyten.- Im folgenden werden die in flüssiger Phase vorliegenden biologisch aktiven Verbindungen, Zellen oder Zellorganellen als Gut" bzw. "Güter" bezeichnet.The invention relates to a container for biologically present in the liquid phase active substances, such as B. chemically defined compounds, e.g. B. pharmaceuticals etc. or (oligo) peptides such as e.g. B. hormones such as FSH, TSH, insulin etc. or proteins, such as B. enzymes, antibodies, growth factors, mediator substances etc. or (Oligo) nucleotides or (reproductive) cells or cell organelles etc. These biologically active substances, cells or cell organelles are more liquid Phase, such as B. water, alcoholic-aqueous solutions, salt or buffer systems (with and without a proportion of preservatives) dissolved or suspended. Examples of this are injectable insulin, injectable vaccines, infusible Interleukin solutions or transfusable suspensions of cellular blood elements such as B. Platelets .-- The following are those in the liquid phase existing biologically active compounds, cells or cell organelles as good " or "goods".

All diesen Gütern ist gemeinsam, daß sie dann leicht denaturieren, wenn sie aus flüssiger Phase heraus, mit (Material-) Oberflächen in Kontakt kommen, deren Oberflächenspannung (genauer: freie Oberflächenenergie) kleiner ist als die der flüssigen Phase. Die freie Oberflächenenergie von Wasser liegt bei 72 mN/m, die von sauberem Glas bei 65 mN/m, die bestimmter Sorten von Polyurethan liegt bei 45 mN/m, die von Polypropylen bei 28 mN/m, die von Silikonkautschuk bei 22 mN/m, die von Polytetrafluoroethylen bei 18 mN/m und die von Luft ist 0 mN/m.-. In diesem Zusammenhang ist auch die bekannte Regel zu verstehen, daß beim Arbeiten mit Enzym-Lösungen strikt auf die Vermeidung von Schaumbildung (= Luft in Kontakt mit flüssiger Phase) zu achten ist. - Oder, mit anderen Worten: o.g. Güter behalten nur dann ihre biologische Aktivität, wenn sie nicht mit Luft(blasen), sondern nur mit Ober flächen in Kontakt kommen, die (annähernd) die gleichen freien Oberflächenenergien wie die flüssige Phase haben.All these goods have in common that they easily denature when they are out liquid phase out, come into contact with (material) surfaces whose Surface tension (more precisely: free surface energy) is smaller than that of liquid phase. The free surface energy of water is 72 mN / m of clean glass at 65 mN / m, the certain grades of polyurethane is included 45 mN / m, that of polypropylene at 28 mN / m, that of silicone rubber at 22 mN / m, that of polytetrafluoroethylene at 18 mN / m and that of air is 0 mN / m.-. In this Context is also to be understood the well-known rule that when working with Enzyme solutions strictly avoid the formation of foam (= air in contact with liquid phase). - Or, in other words: the above Keep goods only then their biological activity if they do not blow with air, but only with Ober come into contact with surfaces that have (approximately) the same free surface energies like have the liquid phase.

Aufgabe der Erfindung ist es, preiswert und mit an sich bekannten Mitteln für die genannten Güter Behältnisse zu schaffen, die aufgrund der gewählten Formgebung sowie der verwendeten Materialien und ihrer Oberflächeneigenschaften die Denaturierung dieser Güter weitgehend vermeiden helfen. The object of the invention is to be inexpensive and with known means for mentioned goods to create containers based on the chosen shape as well as the materials used and their surface properties Help to largely avoid denaturing these goods.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man ein flexibles Behältnis, das einen Ver schluß besitzt, und ein starres Behältnis, das eine Öffnung besitzt, derart aus gestaltet, daß sich das flexible Behältnis im Inneren des starren Behältnisses befindet und zwar derart, daß zwischen Außenwand des flexiblen Behältnisses im Bereich des Verschlusses und der Innenwand des starren Behältnisses im Bereich der Öffnung ein luft- und flüssigkeitsdichter Kontakt besteht und daß außerhalb dieses Bereichs die Wandung des starren Behältnis zumindest eine Perforation aufweist.The object is achieved in that a flexible container that a Ver and has a rigid container with an opening designed that the flexible container inside the rigid container located in such a way that between the outer wall of the flexible container in Area of the closure and the inner wall of the rigid container in the area there is an air- and liquid-tight contact between the opening and that outside this area, the wall of the rigid container has at least one perforation having.

Flexible, einen Verschluß aufweisende Behältnisse sind bekannt und können bei spielsweise als (Flüssigkeits-) Beutel, Röhrchen, Tuben oder als an beiden Enden verschlossener Schlauch ausgebildet sein. Als bekannteste Formbeispiele seien (Zahnpasta-) Tuben aus Kunststoff oder Blutbeutel genannt. Das Fassungs vermögen der Behältnisse kann dabei zwischen weniger als ein Milliliter und mehreren hundert Millilitern liegen. Der Verschluß des Behältnis kann separat, z. B. ein Schraubverschluß oder ein Stopfen, sein oder aber im Behältnis, z. B. als Durchstichstopfen, integriert sein. Die Flexibilität der Behältnisse muß dabei so sein, daß diese bei Entnahme des flüssigen Inhalts ihre Form verändern, also infolge des herrschenden Luftdrucks kollabieren. Dies ist beispielsweise von den in der Medizin verwendeten, flexiblen, ein- oder mehrschichtigen Flüssigkeitsbeuteln her bekannt, siehe hierzu beispielsweise die Produktinformationen der Fa. Sengewald Verpackungen GmbH, D-33790 Halle/Westfalen, u. a. den Prospekt "Propyflex®- Flüssigkeitsbeutel".Flexible containers with a closure are known and can be used for for example as (liquid) bags, tubes, tubes or as at both ends sealed hose be formed. The best-known examples of form are Called (toothpaste) tubes made of plastic or blood bags. The version The capacity of the containers can range from less than one milliliter to several hundred milliliters. The closure of the container can be separately, e.g. B. a screw cap or a stopper, or in the container, e.g. B. as Piercing plugs, be integrated. The flexibility of the containers must be that these change their shape when the liquid content is removed, that is, as a result of the prevailing air pressure collapse. This is for example from those in medicine known used flexible, single or multi-layer liquid bags, see, for example, the product information from Sengewald Verpackungen GmbH, D-33790 Halle / Westphalia, u. a. the brochure "Propyflex®- Liquid pouch ".

Vorzugsweise werden flexible Behältnisse eingesetzt, dessen mit flüssiger Phase in Kontakt kommendes Material hydrophil ist, d. h. dieses Material besitzt dann eine freie Oberflächenenergie von mindestens 35 mN/m. Für Behältnisse, die als Folienbeutel ausgebildet sind, werden beispielsweise folgende kommerziell erhält liche hydrophile Folien verwendet: z. B. regenerierte Zellulose in Form von Zellglas- Folien, z. B. Cellophan®, Folien aus Zellulose-21/2-Acetat, z. B. Cuprophan®, Poly amid-Folien, Polyurethan-Folien oder, bevorzugt, nach DE-OS 42 16 271 ober flächen-modifizierte Silikonfolie. Die Formgebung dieser Folien zu flexiblen Behält nissen ist bekannt. Flexible containers are preferably used, the liquid phase of which is in Contacting material is hydrophilic, i. H. this material then has one free surface energy of at least 35 mN / m. For containers that as Foil bags are formed, the following are commercially available, for example Liche hydrophilic films used: z. B. regenerated cellulose in the form of cellulose Foils, e.g. B. Cellophan®, films made of cellulose 21/2 acetate, e.g. B. Cuprophan®, poly amide films, polyurethane films or, preferably, according to DE-OS 42 16 271 upper surface-modified silicone film. The shaping of these foils into flexible containers nissen is known.

Als Tuben ausgebildete flexible Behältnisse lassen sich beispielsweise durch bekannte Formgebungsverfahren, wie z. B. durch Spritzgießen herstellen, wobei beispielsweise Zellulosederivate, Polyamide, Polyurethane oder auch hydrophobe Flüssig-Silikone zur Verarbeitung kommen. Dialyse-Schläuche aus regenerierter Zellulose, wie sie routinemäßig im (bio)chemischen Labor eingesetzt werden, eignen sich ebenfalls vorteilhaft als Material für die flexiblen Behältnisse. - Aufgrund ihrer leichten Verarbeitbarkeit und Langzeitstabilität werden Zellu-lose(derivate) und oberflächen-modifiziertes Silikon bevorzugt eingesetzt.Flexible containers designed as tubes can be, for example, by known molding processes, such as. B. by injection molding, wherein for example cellulose derivatives, polyamides, polyurethanes or hydrophobic Liquid silicones come for processing. Dialysis tubing made from regenerated Cellulose as routinely used in the (bio) chemical laboratory is suitable also advantageous as a material for the flexible containers. - Because of your Easy processability and long-term stability are cellulose (derivatives) and surface-modified silicone is preferred.

Erfindungsgemäß befindet sich das flexible Behältnis im Inneren eines starren Behältnisses, welches eine Öffnung besitzt. "Starr" bedeutet, daß bei Flüssigkeits entnahme das Behältnis seine Form nicht oder nur wenig verändert. Die starren Behältnisse sind größer als die flexiblen Behältnisse und sind, vorzugsweise, ähnlich wie mit Flüssigkeit vollgefüllte flexible Behältnisse geformt. Das flexible Behältnis ist im starren Behältnis erfindungsgemäß so positioniert und fixiert, daß die Außenwand des flexiblen Behältnisses im Bereich des Verschlusses mit der Innenwand des starren Behältnisses im Bereich der Öffnung luft- und flüssigkeitsdicht verbunden ist. Die Schaffung einer im Öffnungsbereich luft- und flüssigkeitsdichten Kontaktfläche zwischen flexiblen Behältnis und starren Behältnis stellt für den Fachmann kein Problem dar: unter Berücksichtigung der Materialpaarungen kann sie physikalisch mechanisch, z. B. durch Adhärenz an Nuten oder Hinterschneidungen; sein oder physikalisch-chemisch, z. B. durch Verkleben oder (Hochfrequenz-) Verschweißen erfolgen.According to the invention, the flexible container is located inside a rigid one Container which has an opening. "Rigid" means that with liquid the container does not change its shape or changes only slightly. They stare Containers are larger than the flexible containers and, preferably, are similar shaped like flexible containers filled with liquid. The flexible container is in the rigid container according to the invention positioned and fixed so that the outer wall of the flexible container in the area of the closure with the inner wall of the rigid container is airtight and liquid-tight in the area of the opening. The creation of an air and liquid-tight contact area in the opening area between flexible container and rigid container does not represent a problem for the specialist Problem is: considering the material pairing, it can be physical mechanically, e.g. B. by adherence to grooves or undercuts; be or physico-chemical, e.g. B. by gluing or (high frequency) welding respectively.

Außerhalb der luft- und flüssigkeitsdichten Kontaktfläche zwischen flexiblen und starren Behältnis weist das starre Behältnis zumindest eine Perforation auf. Diese Perforation dient dazu, daß unter atmosphärischem Druck stehende Luft zwischen die beiden Behältnisse eindringen kann, so daß, wenn Flüssigkeit aus dem flexiblen Behältnis entnommen wird, sich dieses verformt, kollabiert.Outside the air and liquid-tight contact area between flexible and rigid container, the rigid container has at least one perforation. This Perforation serves to keep air under atmospheric pressure between the two containers can penetrate, so that when liquid from the flexible Container is removed, this deforms, collapses.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Behältnis dadurch hergestellt, daß man als starres Behältnis wenig bis nicht verformbare Hohlkörper, die eine Öffnung auf weisen, einsetzt. Diese Hohlkörper sind vorzugsweise als Zylinder, Kegelzylinder oder Kegel ausgebildet, wobei eine bzw. die Deckfläche fehlt. Derartige Hohlkörper, die fehlende Deckfläche entspricht dabei der Öffnung des starren Behältnisses, sind beispielsweise als (Reagenzglas-)Röhrchen mit rundem, flachem oder konischem Boden bekannt und in den verschiedensten Ausbildungen hinsichtlich Dimensio nierung und Materialbeschaffenheit kommerziell erhältlich. Ganz besonders bevorzugt eingesetzt werden zylindrische Hohlkörper mit konischem Boden, wobei deren Wandung bereits durch den Herstellungsprozeß eine Perforation aufweist.The container according to the invention is preferably produced by as a rigid container little to non-deformable hollow body that has an opening point out. These hollow bodies are preferably in the form of cylinders, conical cylinders or cone formed, one or the top surface is missing. Such hollow bodies, the missing top surface corresponds to the opening of the rigid container for example as a (test tube) tube with a round, flat or conical one Soil known and in a variety of training with regard to dimensions nation and material properties commercially available. Most notably cylindrical hollow bodies with a conical bottom are preferably used, wherein whose wall already has a perforation due to the manufacturing process.

Das flexible Behältnis, das sich im Inneren des starren Behältnis befindet, wird dadurch geschaffen, daß man die Innenflächen des starren Behältnisses gleichmäßig mit unvernetztem Silikonelastomer beschichtet und dieses dann aushärtet. Auf diese Art und Weise wird die gesamte innere Oberfläche des starren Behältnisses mit einem flexiblen Behältnis ausgekleidet, welches sich seinerseits leicht von der Wand des starren Behältnisses abzulösen läßt und dabei aus einem chemisch definierten, leicht oberflächen-modifizierbaren und biokompatiblen Polymeren besteht. Die gleichmäßige Beschichtung der inneren Oberfläche des starren Behältnis mit unvernetztem Silikonelastomer erfolgt vorzugsweise durch sogn. "spin coating", d. h. unvernetztes Silikonelastomer niedriger Viskosität wird auf die innere Oberfläche des Behältnisses aufgetragen und das starre Behältnis wird dann in eine achsen symmetrische Rotationsbewegung versetzt, wodurch sich das Silikon über die gesamte Oberfläche gleichmäßig als dünne Schicht ausbreitet. Die sich daran anschließende Aushärtung des unvernetzten Silikon erfolgt in Abhängigkeit vom eingesetzten Silikon, vorzugsweise bei erhöhten, in der Regel aber unter 100°C liegenden Temperaturen.The flexible container, which is located inside the rigid container, becomes created by making the inner surfaces of the rigid container even coated with uncrosslinked silicone elastomer and this then hardens. To this Way, the entire inner surface of the rigid container is covered with a flexible container lined, which in turn is easily off the wall detachable from the rigid container and thereby from a chemically defined, easily surface-modifiable and biocompatible polymers. The uniform coating of the inner surface of the rigid container with uncrosslinked silicone elastomer is preferably made by sogn. "spin coating", d. H. uncrosslinked low viscosity silicone elastomer is applied to the inner surface of the Container is applied and the rigid container is then in one axis symmetrical rotational movement offset, whereby the silicone over the spreads the entire surface evenly as a thin layer. The ones at it subsequent curing of the uncrosslinked silicone takes place depending on the silicone used, preferably at elevated, but usually below 100 ° C. lying temperatures.

Der im Bereich der Öffnung des starren Behältnis vorgesehene, luft- und flüssigkeits dichte Kontakt - zwischen Außenwand des gemäß obiger Ausführungen geschaf fenen flexiblen Behältnisses und der Innenwand des starren Behältnisses - läßt sich beispielsweise leicht durch den Einsatz elastischer (Silikon-)Stopfen zum Verschluß des flexiblen Behältnisses im Bereich der Öffnung des starren Behältnisses schaffen. Der luft- und flüssigkeitsdichte Kontakt wird bevorzugt aber dadurch hergestellt, daß man das starre, nunmehr aber mit einer flexiblen Silikonhaut ausgekleidete Behältnis mit seiner Öffnung in eine mit unvernetztem Silikon gefüllte derart ausgestaltete Form positioniert, daß nach Aushärten des Silikon die ehemalige Öffnung des starren Behältnis nunmehr durch eine elastische Silikonkappe verschlossen ist, die gleich zeitig dem Verschluß des flexiblen Behältnisses entspricht. The air and liquid provided in the area of the opening of the rigid container tight contact - between the outer wall of the according to the above information open flexible container and the inner wall of the rigid container - can for example, easily by using elastic (silicone) plugs for closure create the flexible container in the area of the opening of the rigid container. The air- and liquid-tight contact is preferably made in that the rigid container is now lined with a flexible silicone skin designed with its opening in a filled with uncrosslinked silicone Form positioned that after the silicone has hardened the former opening of the rigid Container is now closed by an elastic silicone cap, which is the same corresponds in time to the closure of the flexible container.

example

Als starres Behältnis wird ein 3,5 ml fassendes Kryoröhrchen aus Polypropylen (Fa. Brand GmbH, D-97861 Wertheim) eingesetzt. Im Bereich des Bodens wird mittels Bohrer eine 0,2,5 mm große Perforation gesetzt. Die Perforation wird dann mittels Klebestreifen temporär verschlossen. In das Röhrchen werden dann 0,9 Gramm eines additions-vernetzenden Silikons (ELASTOSIL® M 4600 der Fa. Wacker, Burghausen) gegeben. Das silikon-enthaltende Röhrchen wird mittels einer Bohrmaschine in eine langsame Rotationsbewegung versetzt, welche das Silikon im Inneren des Röhrchens gleichmäßig verteilt, gleichzeitig wird das Röhrchen mit einer Wärmelampe bestrahlt. Nach ca. 60 min ist das Innere des Röhrchens nunmehr mit einem dünnen, zusammenhängenden Silikonfilm überzogen. (Der Film läßt sich dabei leicht von der Oberfläche des Röhrchens ablösen.) Zum Verschluß des so geschaffenen flexiblen Behältnis im Inneren eines starren Behältnisses und zur Schaffung des vorgesehenen luft- und flüssigkeitsdichten Kontakts wird das Röhrchen mit seiner Öffnung in eine mit unvernetztem ELASTOSIL® RT 625 gefüllte, derart ausgestalte Form positioniert, daß nach Aushärten dieses Silikons eine passende elastische Silikonkappe das gesamte Röhrchen verschließt.A 3.5 ml polypropylene cryotube is used as a rigid container (Brand GmbH, D-97861 Wertheim) used. In the area of the floor set a 0.2.5 mm perforation using a drill. The perforation is then temporarily closed with adhesive tape. Then into the tube 0.9 grams of an addition-crosslinking silicone (ELASTOSIL® M 4600 from Wacker, Burghausen). The silicone-containing tube is removed using a Drilling machine in a slow rotational movement, which the silicone in Inside the tube evenly distributed, at the same time the tube with one Irradiated heat lamp. After about 60 minutes the inside of the tube is now with covered with a thin, coherent silicone film. (The film can be loosen it slightly from the surface of the tube.) To seal the so created flexible container inside a rigid container and for The creation of the intended air and liquid-tight contact will Tube with its opening in one with uncrosslinked ELASTOSIL® RT 625 filled, so designed shape positioned that after curing of this silicone a suitable elastic silicone cap closes the entire tube.

Das so geschaffene Behältnis kann folgendermaßen leicht, zum Beispiel mit einer Proteinlösung, luftblasenfrei befüllt werden: man steckt, zum Entfernen von Luft im (flexiblen) Behältnis, eine Kanüle durch die Kappe in das Röhrcheninnere und injiziert dann die Proteinlösung mittels einer, mit einer zweiten Kanüle versehenen Spritze, durch die Kappe hindurch, in das Röhrchen. Die Entnahme der Lösung geschieht ausschließlich mittels einer solche kanülen-bewehrten Spritzen: hierzu wird die Kanüle durch die Kappe gestochen und die Proteinlösung langsam in die Spritze auf gesogen, dabei löst sich der dünne Silikonfilm von der Wand des starren Poly propylenröhrchens ab, die Wandung des flexiblen Silikonbehältnis schmiegt sich dabei, unter Einschluß eines Flüssigkeitsfilms, aneinander. Bei der skizzierten Vorgehensweise bleibt das Innere des flexiblen Silikonbehältnisses stets luft blasenfrei, die gelösten Proteine werden nicht an einer niederenergetischen Oberfläche denaturiert.The container created in this way can be easily as follows, for example with a Protein solution, filled without air bubbles: one is stuck to remove air in the (flexible) container, a cannula through the cap into the inside of the tube and injected then the protein solution using a syringe fitted with a second cannula, through the cap, into the tube. The solution is removed exclusively by means of such a cannula-reinforced syringe: for this, the Insert the cannula through the cap and slowly pour the protein solution into the syringe sucked, thereby the thin silicone film detaches from the wall of the rigid poly propylene tube, the wall of the flexible silicone container hugs thereby, including a liquid film, to each other. At the outlined The inside of the flexible silicone container always remains air-free bubble-free, the dissolved proteins are not at a low-energy Denatured surface.

Claims

1. Container for biologically active substances, cells or cell organelles present in the liquid phase consisting essentially of a flexible container which has a closure and a rigid container which has an opening, characterized in that the flexible container is located inside the rigid Container is located in such a way that there is an airtight and liquid-tight contact between the outer wall of the flexible container in the region of the closure and the inner wall of the rigid container in the region of the opening, and that outside of this region the wall of the rigid container has at least one perforation.

2. Method of manufacturing for a container for liquid phase biologically active substances, cells or cell organelles, characterized thereby records that the inner walls have one, an opening and a perforation facing hollow body can be coated with uncrosslinked silicone such that after hardening of the silicone, easily removable from the inner walls, coherent silicone film is achieved and that after that the silicone film in Area of the opening of the hollow body is closed by means which in this area also an air and liquid tight contact between Effect the outer wall of the silicone film and the inner wall of the hollow body.

3. The method according to claim 2, that the means are elastic plugs or shaped caps made of hardened silicone.

4. The method according to claim 2, characterized in that the viscosity of the uncrosslinked silicone is below 90,000 mPa.s.

5. The method according to claim 2, characterized in that the liquid phase contacting surface of the cured silicone film according to DE-OS 42 16 271 is surface-modified.