DE19938518A1 - Gewebekultursystem zur Epithelialisierung bzw. Endothelialisierung und zur funktionellen Untersuchung und Anlieferung natürlichen oder künstlicher Hohlorgane bzw. Gefäße unter kontrollierbaren Sterilbedingungen für chirurgische Implantationszwecke - Google Patents
Gewebekultursystem zur Epithelialisierung bzw. Endothelialisierung und zur funktionellen Untersuchung und Anlieferung natürlichen oder künstlicher Hohlorgane bzw. Gefäße unter kontrollierbaren Sterilbedingungen für chirurgische ImplantationszweckeInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Gewebekultursystem zur funktionellen Untersuchung natürlicher oder künstlicher Hohlorgane. Ein Hohlorgan (51) ist in einem ersten Rohr (3) anordenbar, wobei jeweils ein Ende des Hohlorgans (51) mit einer aus einer Seite des Rohres (3) dicht herausführbaren Kanüle (1, 2) verbindbar ist. Das erste Rohr (3) ist in einem zweiten Rohr (4) angeordnet. Das erste Rohr (3) weist Löcher (5) auf, die Verbindungen zwischen dem vom ersten Rohr (3) umschlossenen Raum (28) zu der Kammer (77) zwischen dem ersten und zweiten Rohr herstellen. Um den Außenumfang des ersten Rohres (3) herum verläuft eine gasdurchlässige Leitung (7), deren Endbereiche (7', 7'') dicht aus der Kammer (77) herausgeführt sind. Durch eine Kanüle (1) ist in das Blutgefäß (51) ein Serum einfüllbar und sind suspendierte Zellen des Patienten in vorgegebener Konzentration injizierbar. In die Kammer (77) und über die Löcher (5) in den Raum (28) ist ein Kulturmedium einfüllbar. Nach dem Entfernen der injizierten, suspendierten Zellen ist ein Kulturmedium in das Blutgefäß (51) einbringbar, das während des Wachstums von an der Gefäßwand sedimentierten Zellen unter hydrostatischem Überdruck verbleibt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gewebekultursystem
zur Epithelialisierung bzw. Endothelialisierung und zur
funktionellen Untersuchung und Anlieferung natürlicher oder
künstlicher Hohlorgane bzw. Gefäße unter kontrollierbaren
Sterilbedingungen für chirurgische Implantationszwecke nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Be
schichtungseinrichtung zur sterilen Aussaat, Kultivation,
Funktionskontrolle und Anlieferung von Endothelzellen in
natürlichen oder künstlichen Gefäßzylindern - insbesondere
in kryopräservierten und vorher deendothelialisierten Blut
gefäßen - sowie deren Anlieferung zum Zwecke der chirurgi
schen Transplantation bzw. Implantation.
Der Einsatz eines funktionsfähigen Blutgefäßersatzes spielt
in allen chirurgischen Therapiebereichen eine immer größere
Rolle. Besonders häufig wird der arterielle Gefäßersatz im
kardiochirurgischen Bereich praktiziert. Beispielsweise er
folgt dies bei den sogenannten "Bypass-Operationen". Wenn
es irgendwie möglich ist, wird im Primärfall versucht, die
Patienten unter Verwendung von autologem Gefäßmaterial, al
so zum Beispiel durch herauspräparierte Segmente von Gefä
ßen (Vena saphena magna, Vena saphena parva oder Arteria
mammaria interna) zu behandeln, deren Funktion im Entnahme
bereich weitgehend von kommunizierenden, verbleibenden Ge
fäßen übernommen werden kann. Die Situation entwickelt sich
allerdings im Einzelfall dann schwierig, wenn solche Gefäße
auf Grund einer ungenügenden Qualität (z. B. bei Varikosis
oder Arteriosklerose) nicht verwendet werden können. Auf
jeden Fall ergibt sich ein Engpaß in der chirurgischen Ge
fäßversorgung aber bei der zunehmenden Zahl aortokoronarer
Reoperationen vor dem Hintergrund des früher bei demselben
Patienten schon einmal stattgefundenen Verbrauchs von auto
logem Gefäßmaterial. Die Gewinnung weiterer körpereigener
Venen oder Arterien, wie zum Beispiel der Arteria gastroe
piploica oder der Arteria radialis ist für den Patienten
sehr aufwendig und risikovoll, und kommt daher nur selten
in Frage.
Aus diesem Grunde gibt es deshalb meist nur die Alternative
des prosthetischen Gefäßersatzes. Hierfür standen im Prin
zip zunächst nur flexible Röhren aus biologisch inertem
Kunststoff (wie z. B. Teflon) zur Verfügung, deren Einsatz
vor allem am Herzen auf Grund einer hohen Oberflächenthrom
genität allerdings nur wenig erfolgreich war. Bereits vor
20 Jahren wurden daher Versuche unternommen, durch kryoprä
servierte (d. h. in flüssigem Stickstoff bis zum Bedarfs
fall eingefrorene) Spendervenen die Lücke bei dem erforder
lichen Bypassmaterial zu schließen. Die Ergebnisse nach der
Implantation sind jedoch ernüchternd, weil immer noch viele
der bisher eingesetzten Gefäßprothesen auch dieser Art
schon bald im Patienten thrombosierten. Dennoch sind diese
"kryopräservierten Allografts" nach dem fehlgeschlagenen
Versuch eines autologen Gefäßersatzes notgedrungenermaßen
bis heute das geeignete Mittel der Wahl für aortokoronare
Bypass-Reoperationen bzw. bei primären Bypass-Patienten oh
ne ausreichendes autologes Gefäßmaterial.
Ein vielversprechender Ausweg bietet sich dadurch an, daß
man chirurgische Gefäßprothesen vor ihrer Implantation mit
vaskulärem Endothel auskleidet, das zur Vermeidung immuno
logischer Abstoßungsreaktionen allerdings vom Patienten
selbst stammen muß, sogenanntes "autologes Endothel"(Lamm
P., Juchem G., Weyrich P., Nees S., Reichart B.: New alter
native coronary bypass graft: First clinical experience
with an autologous endothelialized cryopreserved allograft.
J. Thorac. Cardiovasc. Surg. (1999), 117 (6): 1217-1219).
Vaskuläres Endothel begründet durch aktive Entfaltung zahl
reicher antiaggregatorischer, antikoagulatorischer und pro
fibrinolytischer Aktivitäten die schon lange bekannte, heu
te aber auch detailliert erklärbare Antithrombogenität al
ler gesunden Gefäßwände im Herz- und Kreislaufsystem.
Die enzymatische Isolierung vaskulärer Endothelzellen auch
aus menschlichen Blutgefäßen ist heute standardmäßig durch
führbar. Eine gleichmäßige Aussaat dieser Zellen in fibrin
beschichteten PTFE-Prothesen wurde durch Rotation eines
mit der Zellsuspersion gefüllten Gefäßes um seine longitu
dinale Achse erreicht. Nach etwa 3 Stunden erfolgt die Ent
nahme der mit den adhärent gewordenen Endothelzellen besie
delten Gefäße und ihre Überführung in spezielle Kultivati
onsgefäße. Das Auswachsen der Endothelzellen bis zur konti
nuierlichen Auskleidung der Gefäße ("Kultivation bis zur
Konfluenz") wird in herkömmlichen Brutschränken bei 37°C in
gesättigter Wasserdampfatmosphäre erreicht.
Dieses Verfahren wurde auch schon erfolgreich zur autologen
Endothelialisierung kryopräservierter und zuerst von ihrem
nativen Endothel befreiter Venen eingesetzt, wobei die Kul
tivationsphase unter ständiger Überdruckperfusion der mit
Endothelzellen besiedelten Venen verlief (s. oben zitierte
Publikation).
Bei allen bislang bekannten Verfahren besteht das prinzipi
elle Problem, daß die zu endothelialisierenden Blutgefäße
zum Zwecke ihrer Vorbereitung, zur Aussaat der Endothelzel
len für den Kultivationsprozeß und für den Qualitätsnach
weis des schließlich erhaltenen Gefäßpräparates mehrfach
umgelagert und neu montiert werden müssen. Abgesehen von
der Gefahr einer erheblichen mechanischen Schädigung der
empfindlichen Prothesen, zum Beispiel durch Kollabieren und
durch Reibungseffekte vor allem im Bereich der Innenwand,
steht die unter diesen Bedingungen unvermeidlich hohe mi
krobielle Kontaminationsgefahr einer verantwortlichen kli
nischen Nutzung solcher Präparate entgegen. Aus analogen
Gesichtspunkten ist auch die Kultivation der Gefäße für den
medizinischen Einsatz in herkömmlichen Brutschränken pro
blematisch, ganz abgesehen davon, daß bei einer Serienpro
duktion endothelialisierter Gefäße wegen des großen Platz-
und ständigen Umrüstungsbedarfes sehr viele Brutschränke,
sterile Arbeitsbänke und große Zellkulturräume nötig wären.
Weiterhin ist eine akzeptierbare Qualitätskontrolle der en
dothelialisierten Gefäße nur möglich, wenn das Produkt un
mittelbar vor seiner Implantation in den Patienten in mög
lichst derselben geometrischen Ausrichtung überprüft wird,
in der es schließlich auch eingenäht wird. Es kommt hinzu,
daß die bisherigen logistischen Maßnahmen für diesen Ge
fäßersatz auch keinerlei Sorge dafür tragen, wie die en
dothelialisierte Prothese über teilweise weite Strecken am
sichersten und schonendsten in den Operationsraum zu beför
dern ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin,
eine Beschichtungseinrichtung für eine praktikable Endothe
lialisierung bzw. Epithelialisierung von Hohlorganen, ins
besondere von Blutgefäßprothesen zu schaffen, die eine
praktikable und qualitativ akzeptable Beschichtung von Ge
fäßen mit Endothel- bzw. Epithelzellen ermöglicht und für
den Betrieb in handelsüblichen Sterilbänken und Isolatoren
geeignet ist, um die aufwendige und teure Inbetriebnahme
von Reinst-Räumen umgehen zu können. Außerdem sollte das
Problem der sterilen Transportierbarkeit der fertigen en
dothelialisierten Prothesenprodukte bis in den Operations
raum und das der dortigen sterilen Entnahme gelöst werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Beschichtungseinrichtung mit
den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung sieht konzen
trische Beschichtungskompartimente bzw. Beschichtungskam
mern vor, in deren zentralem Innenbereich biologisch zu be
schichtende, natürliche oder nicht natürliche Hohlorgane
gelagert und fixiert werden können. Bevorzugte Hohlorgane
weisen an ihrer inneren Oberfläche bzw. an der luminalen
Oberfläche keine Auskleidung mehr mit Epithel oder Endothel
des Spenders auf. Eine besonders gestaltete Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zielt auf solche Blutgefäße und
ihre Klappen ab, die dann mit patientenautologem Endothel
ausgekleidet werden.
Diese Beschichtungseinrichtung mit den betriebsbereiten Be
schichtungskammern besteht aus einem nicht toxischen Werk
stoffen, die in übersättigtem Wasserdampf ausreichende Zei
ten lang bei 127°C autoklaviert werden können. Auf diese
Weise läßt sich eine vollkommene Sterilisation erreichen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht
darin, daß diese Beschichtungseinrichtung mit den Beschich
tungskammern fest auf einer speziellen Rotationseinrichtung
gelagert und durch diese in Drehung versetzt werden können.
Die sterilen Beschichtungskammern der erfindungsgemäßen Be
schichtungseinrichtung lassen über entsprechende Kanülen,
Schläuche und 3-Wege-Ventile einen ständigen Zugang in den
Innen- und Außenraum der Hohlorgane zu. Durch einfaches Um
schalten der Zugangswege zu den entsprechenden Versorgungs
gefäßen lassen sich im Zusammenhang mit der wahlweise ein
schaltbaren Rotationseinrichtung sämtliche Vorarbeiten,
Aussaatmaßnahmen, Kultivationszwecke und die Durchführung
exakter und zuverlässiger Qualitätskontrollen vornehmen,
ohne daß das zentral gelagerte Hohlorgan zwischenzeitlich
aus der Beschichtungseinrichtung herausgenommen werden muß.
Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise ein erheblich gerin
geres Kontaminationsrisiko. Die qualitative Sorgfalts
pflicht wird erfüllt.
Darüber hinaus wird das Kontaminationsrisiko bei einer be
vorzugten Ausgestaltung der Erfindung auch dadurch erheb
lich verringert, daß die notwendigerweise bei 37°C statt
findende Aussaat und Kultivation der Epithel- bzw. En
dothelzellen nicht in herkömmlichen Brutschränken stattfin
det, sondern unter Temperierung durch einen eigenen Flüs
sigkeitswärmemantel in einer Temperiereinrichtung erfolgen
kann. Als Temperierflüssigkeiten werden erfindungsgemäß
desinfizierende Lösungen ausgewählt, die in einem geschlos
senen Temperierkreislauf umgewälzt werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltung der
vorliegenden Erfindung besteht darin, daß zur Temperierung
der Beschichtungskammern nur ein verhältnismäßig geringer
technischer und räumlicher Aufwand erforderlich ist. Da
durch ergibt sich die Möglichkeit, sehr viele Beschich
tungskammern gleichzeitig oder auch zeitlich versetzt auf
engstem Raum, vorzugsweise in einer sterilen Arbeitsbank,
in normaler Luftatmosphäre nebeneinander zu betreiben.
Die erfindungsgemäße Konstruktion der Beschichtungskammer
umfaßt auch die Möglichkeit eines konstanten Atemgasaustau
sches der wachsenden Zellen unter Konstanthaltung des pH-
Wertes im Wachstumsmedium ohne größeren apparativen Auf
wand.
Durch die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung wird es
vorteilhafter Weise ermöglicht, daß das in der zentralen
Beschichtungskammer eingekapselte Hohlorgan unter Wahrung
strikt aseptischer Kautelen unproblematisch aus der vorlie
genden Beschichtungseinrichtung entnommen werden kann. Au
ßerdem wird vorher auch der sterile Transport über weite
Strecken bis zum Operationsraum ermöglicht. Dort läßt sich
das fertige und zuvor funktionell überprüfte Hohlorgan auf
einfache Weise steril entnehmen und anschließend sofort im
plantieren.
Die Erfindung kann bei allen künstlichen und natürlichen
Hohlorganen und deren Bestandteilen vorteilhaft angewendet
werden, beispielsweise bei natürlichen Blutgefäßen und ih
ren Klappen, Lymphgefäßen und ihren Klappen, Harnleitern,
Samenleitern, Bronchien, Gallengängen, Darmabschnitten und
bei jeglichem prosthetischen Ersatz solcher Hohlorgane.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den
Unteransprüchen hervor.
Im folgenden werden die Erfindungen deren Ausgestaltungen
im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Das zei
gen:
Fig. 1a ein erfindungsgemäßes Gewebekultursystem zur
Endothelialisierung von Blutgefäßprothesen;
Fig. 1b
eine besonders erfindungsgerechte Gestaltung
der Abkapselung der über Kanülen versorgten
Prothesen mittels spezieller Verschlußkappen;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Integration
der erfindungsgemäßen Einrichtung in ein Ge
samtsystem;
Fig. 3 in schematischer Darstellung den Aufbau einer
einfachen Rotationsanordnung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung
der bevorzugten Temperierung der erfindungsge
mäßen Einrichtung im geschlossenen Umwälzkreis
lauf, und
Fig. 5 eine Weiterbildung der Erfindung.
Gemäß Fig. 1a umfaßt das vorliegende Gewebekultursystem
100 im wesentlichen eine erste Kanüle 1 und eine zweite Ka
nüle 2, die vorzugsweise aus Stahl bestehen, ein erstes
Rohr 3, ein zweites Rohr 4 und ein Außenrohr 9.
Die Stahlkanülen 1 und 2 verlaufen von außen jeweils in ei
nes der Enden des ersten Rohres 3 hinein und sind in diesem
in der Längsrichtung des ersten Rohres 3 von einander beab
standet. Die Kanülen 1 und 2 sind vorzugsweise zweige
teilt, wobei die beiden Teile 1', 1" jeweils ineinander
verschraubbar sind (Fig. 1b). Die zugehörigen Kanülen-
Verbindungsstellen werden im Bereich der Quetschdichtung 10
bzw. 11 positioniert und durch diese zirkumferent abgedich
tet. Außerdem besitzt auch das aus der Dichtung 10 nach au
ßen ragende Ende der Kanüle 1 bzw. des Teiles 1' ein
Schraubgewinde, über das eine Verlängerungskanüle desselben
Außendurchmessers angesetzt werden kann, das bei der späte
ren Einbringung der zu beschichtenden Prothese in das Lumen
des Rohres 3 durch das Loch der Quetschdichtung 10 gefädelt
wird und dann das Einziehen der an Kanüle 1 fixierten Pro
these in das Rohr 3 ermöglicht. Danach wird das Kanülenver
längerungsstück wieder entfernt (siehe hierzu und zu weite
ren Details, die noch beschrieben werden Fig. 1b). Vorzugs
weise besteht das erste Rohr 3 aus Polycarbonat oder Glas.
In dem ersten Rohr 3 sind in einer bewährten Ausführung
vier longitudinal verlaufende Reihen mit Löchern angeord
net, die jeweils um 90° gegeneinander in der Umfangsrich
tung des ersten Rohres 3 versetzt sind und einen Abstand
von ca. 15 mm aufweisen. Die Löcher 5 weisen vorzugsweise
jeweils einen Durchmesser von etwa 2 mm auf. In seinem Au
ßenumfang besitzt das erste Rohr 3 eine von der einen Seite
des ersten Rohres 3 zur anderen Seite desselben verlaufende
schraubenförmige Nut 6, die zur Aufnahme einer dünnwandi
gen, kleinlumigen Leitung 7 dient, die um das erste Rohr 3
herumgewickelt ist. Die Leitung 7 besteht vorzugsweise aus
Teflon. Ihr Durchmesser beträgt etwa 1-1,5 mm. Die Wand
stärke der Leitung 7 beträgt etwa 0,1-0,2 mm.
An jeder Seite des ersten Rohres 3 befindet sich vorzugs
weise eine aus Silikon-Kautschuk bestehende Quetschdichtung
10, 11, wobei die Kanüle 1 bzw. 2 durch eine mittlere Boh
rung 12 bzw. 13 der Quetschdichtungen 10 bzw. 11 verläuft
und der jeweilige Endbereich des ersten Rohres 3 in eine
ringförmige Nut 14 bzw. 15 eingesetzt ist, die sich in der
dem Rohr 3 zugewandten Seite der jeweiligen Quetschdichtung
befindet. Auf diese Weise wird das erste Rohr 3 konzen
trisch zu den Kanülen 1 und 2 gehalten. Vorzugsweise beste
hen die Quetschdichtungen 10 bzw. 11 aus einem aus 2 Kompo
nenten zusammengesetzten, zunächst zähflüssigen Silikon-
Kautschuk der Firma Wacker Chemie, München (Elastosil 4601
A bzw. B). Sie werden speziell gegossen und heißpolymeri
siert, sind biologisch absolut inert und setzten keinerlei
toxische Beimengungen frei. Außerhalb der ringförmigen Nut
14 bzw. 15 weist die in der Fig. 1 linke Quetschdichtung
10 Durchgänge 16 bzw. 17 auf, durch die der eine Endbereich
7' der Leitung 7 bzw. der andere Endbereich 7" der Leitung
7 hindurch geführt sind.
Das erste Rohr 3 ist vorzugsweise konzentrisch in dem zwei
ten, vorzugsweise aus Glas gefertigten Rohr 4 angeordnet,
das mit seinen Enden in eine ringförmige Nut 18 bzw. 19 der
Quetschdichtung 10 bzw. 11 eingreift. An seinen Endberei
chen weist das zweite Rohr 4 außenseitig jeweils ein Außen
gewinde 20 bzw. 21 auf, an dem das Innengewinde 22 bzw. 23
eines kappenförmigen, autoklavierbaren Schraubdeckels 24
bzw. 25 verschraubbar ist, wobei die Quetschdichtungen 10
bzw. 11 zwischen der Endwand 26 bzw. 27 des Schraubdeckel
24 bzw. 25 und den jeweiligen Enden des ersten Rohres 3 und
des zweiten Rohres 4 zusammen gequetscht werden, wobei die
in die Nuten 14 bzw. 15 und 18 bzw. 19 eingreifenden Enden
des ersten Rohres 3 und des zweiten Rohres 4 abgedichtet
werden, so daß die Beschichtungskammer 28, die den Innen
raum des ersten Rohres 3 und den Raum 27' zwischen dem er
sten Rohr 3 und dem zweiten Rohr 4 umfaßt, nach außen abge
dichtet ist. Ebenso werden beim Zusammendrücken der
Quetschdichtungen 10, 11 die Hindurchführungen der Endbe
reiche 7' und 7" der Leitung in den Durchgängen 16 und 17
der linken Quetschdichtung 10 abgedichtet. Die Stahlkanüle
1 und die Endbereiche 7', 7" der Leitung 7 verlaufen durch
eine Bohrung 30 in der Endwand 26 des Schraubendeckels 24
nach außen.
Der Innenraum des ersten Rohres 3 bzw. die Beschichtungs
kammer 28 steht über eine Schlauchleitung 34, die durch ei
nen Durchgang 35 der rechten Quetschdichtung 11 dicht hin
durch geführt ist mit der Außenseite in Verbindung. Die
Schlauchleitung 34 verläuft durch eine Bohrung 36 der End
wand 27 des rechten Schraubdeckels 25. In einer entspre
chenden Weise verläuft eine Schlauchleitung 37 von der Be
schichtungskammer 27 durch einen Durchgang 33 der rechten
Quetschdichtung 11 und die Bohrung 36 nach außen.
Eine besonders erfindungsgerecht ausgestaltete Konstruktion
der beiden Quetschdichtungen 10 und 11 mit ihren Kanülen 1
bzw. 2 ergibt sich aus Fig. 1b, in der allerdings aus Grün
den der besseren Übersichtlichkeit die Schlauchleitungen 16
und 17 (der Quetschdichtung 10) bzw. 34 und 37 (der
Quetschdichtung 11) weggelassen wurden. Dort sind auch die
Mittel skizziert, mit denen es gelingt, die mit den Prothe
senendstücken verbundenen Innenteile der zweiteiligen Kanü
len 1 und 2 unter sterilen Kautelen von der Außenwelt abzu
schirmen, obwohl es andererseits notwendig ist, die Prothe
sen von außen her zu versorgen, z. B. mit Nährmedium zu
perfundieren. Zweckmäßigerweise werden die Quetschdichtun
gen 10 und 11 auf ihrer Außenoberfläche jeweils mit wenig
stens einer das zentrale Kanülenführungsloch konzentrisch
umlaufenden Dichtlippe 90 versehen, die mittels der
Schraubdeckel 24 und 25 aufpressbare, stempelartige Stahl
teile 91 mit Zentralbohrung 92 auf ihrer Auflagefläche zu
den Dichtungen 10 bzw. 11 zu ihrer jeweils durchlaufenden
Kanüle hin abdichten. Das zylinderartige Ende beider Stahl
teile 91 ist mit einem Außengewinde 93 versehen, das das
Aufschrauben eines durchlochten, mit einer Silikondichtung
95 versehenen Deckels 94 ermöglicht, mit dessen Hilfe der
zu den Dichtungen 10 bzw. 11 führende Teil der Kanülen 1
bzw. 2 zur Außenwelt hin abgeschirmt werden kann. Nach Be
endigung der angestrebten Beschichtung der Prothese (siehe
unten) können die Außenteile der Kanüle abgeschraubt werden
und die im Bereich der Dichtungen 10 und 11 verbleibenden
Kanülenstücke 1", 2" mit der angehängten Prothese durch
Aufschrauben eines Abschlußdeckels 96 mit ungelochter Dich
tung 97 am Ende der Stahlteile 91 für den Transport steril
verschlossen werden. Es wird darauf hingewiesen, daß in
Fig. 1b nur die linke Seite mit den Kanülenteilen 1' und 1"
dargestellt ist. Die rechte Seite ist entsprechend ausge
staltet.
Konzentrisch zu der bisher beschriebenen Anordnung ist das
Außenrohr angeordnet, das vorzugsweise aus einem Glasrohr
besteht, das an jedem Endbereich einen Zugangsstutzen 38,
39 aufweist und jeweils einen diesem nach außen vorgelager
ten ringförmigen Haltewulst 40 bzw. 41 an der Außenfläche
des Außenrohres 9 besitzt. Auf den kappenförmigen Schrau
bendeckel 24 und den kappenförmigen Schraubendeckel 25, die
in der beschrieben Weise das erste Rohr 3 und das zweite
Rohr 4 halten, sind jeweils ein Kappenteil 42 bzw. 43 auf
gesetzt, wobei die Endbereiche des Außenrohres 9 jeweils in
eine ringförmige Nut 44 bzw. 45 des Kappenteiles 42 bzw. 43
eingreifen und die Haltewülste 40 bzw. 41 in entsprechende
Vertiefungen 46 bzw. 47 der Kappenteile 42 bzw. 43 eingrei
fen. Auf diese Weise wird das Außenrohr 9 durch die flexi
blen und straff an ihm aufsitzenden Kappenteile 42 und 43
konzentrisch zum zweiten Rohr 4 gehalten, wobei der Raum 48
zwischen dem zweiten Rohr 4 und dem Außenrohr 9 nach außen
abgedichtet ist.
Vorzugsweise bestehen auch die Kappenteile 42, 43 aus dem
oben bereits bezeichneten, speziell gegossenen und heißpo
lymerisierten 2-Komponenten Silikon-Kautschuk der Firma
Wacker Chemie, München.
Die Kanülen 1, 2 verlaufen durch Bohrungen 49 bzw. 50 des
linken bzw. rechten Kappenteiles 42 bzw. 43. Durch die Boh
rung 49 des linken Kappenteiles 42 verlaufen auch die End
bereiche 7', 7" des Schlauches 7 nach außen. Durch die
Bohrung 50 des rechten Kappenteiles 43 verlaufen auch die
Schlauchleitungen 34, 37 nach außen.
Zu seiner Endothelialisierung wird ein Blutgefäß 51 etwa
mittig im ersten Rohr 3 angeordnet, wobei in die Enden des
Blutgefäßes 51 die Kanülen 1 bzw. 2 hineinverlaufen. Zur
Abdichtung werden die Enden des Blutgefäßes 51 auf den End
bereichen der Kanülen 1, 2 mit einem Faden fixiert.
In der aus der Fig. 1 erkennbaren Weise befinden sich an
den Enden der Kanülen 1, 2, den Enden der Endbereiche 7',
7" des Schlauches 7 und den Enden der Schlauchleitungen
34, 37 Kupplungsstücke 52, die vorzugsweise ebenfalls aus
dem bereits genannten 2-Komponenten Silikon-Kautschuk be
stehen und zur dichten Verbindung mit in der Fig. 1 nicht
dargestellten, externen Verbindungsschläuchen dienen.
Auf Grund der Auswahl der oben beschriebenen Materialien
kann die gesamte vorliegende Einrichtung im gesättigten
Wasserdampf bei einer Temperatur von 121°C autoklaviert
und dadurch absolut zuverlässig auch in allen Hohlräumen
sterilisiert werden.
Gemäß Fig. 2 wird die vorliegende Gewebekultureinrichtung
100 der Fig. 1 mit verschiedenen Versorgungseinheiten ver
bunden. Einzelheiten der Fig. 2, die bereits im Zusammen
hang mit der Fig. 1 erläutert wurden, sind in der entspre
chenden Weise bezeichnet. Im linken Teil der Fig. 2 ist
dargestellt, daß das Blutgefäß 51 über die Kanüle 1, 3-
Wege-Ventile 53, 54, 55 und verschiedene Schlauchleitungen
56, 57, 58, 59 mit verschiedenen Lösungen kontaktiert wer
den kann: aus einem Gefäß 60 über die Leitung 59 mit Kul
turmedium, über die Leitung 58 mit autologem Serum aus ei
nem Gefäß 61, über die Leitung 57 auch noch mit anderen Lö
sungen bzw. Suspensionen. Die gasdurchlässige Leitung 7 aus
dünnwandigem Teflon gestattet eine ausreichende Versorgung
der Blutgefäßzellen im sonst vollkommen geschlossenen Sy
stem mit Sauerstoff und sorgt, wegen der Beimischung von 5%
CO2 in die durchgeblasene atmosphärische Luft, für eine
Konstanz des pH-Wertes des im Inneren der Gewebekulturein
richtung verwendeten Bicarbonat-gepufferten Kulturmediums.
Zu diesem Zweck sind der Endbereich 7' der Leitung 7 mit
einem Gaseinlaß 62 für atmosphärische Luft und 5% CO2 und
der Endbereich 7" der Leitung 7 mit einem Gasauslaß 63
verbunden.
Mit der Hilfe der Leitung 7 und bei entsprechender Schal
tung der 3-Wege-Ventile 53, 54, 55 und weiterer, in der
Fig. 2 rechts dargestellter 3-Wege-Ventile 64, 65, kann auch
der Außenraum des Blutgefäßes 51 über die Schlauchleitung
56 bzw. 34 mit Kulturmedium versorgt werden, wobei das Kul
turmedium nach Durchgang durch die Beschichtungskammer 28
über die Schlauchleitung 37 und die 3-Wege-Ventile 64, 65
zu einem nicht dargestellten Abtropfgefäß gegeben wird.
Dies hat zum einen den Vorteil, daß das labile, meist dünn
wandige Blutgefäß 51 nicht mit seinem ganzen Gewicht auf
dem Unterstützungsrohr aufliegt, sondern im Kulturmedium
schwimmt und daß zum anderen bei Applikation eines geringen
Überdrucks (ΔP = 10-20 cm H2O) zur Füllung und Perfusion
des Blutgefäßes 51 mit Kulturmedium auch eine geringfügige
transmurale Filtration dieses Mediums durch die Wandschicht
des Blutgefäßes 51 erfolgt, wenn der Weg für diese Filtrat
menge über die 3-Wege-Ventile 64, 65 zum Abtropfgefäß frei
gegeben wird. Dieses Vorgehen fördert den Stoffaustausch
der Wandzellen. Bei langfristiger Durchströmung (Perfusion)
des Blutgefäßes 51 mit dem - wegen der Zumischung von auto
logem Patientenserum - wertvollen Kulturmedium empfiehlt
sich die Führung des aus der Kanüle 2 abtropfenden Kultur
mediums über ein weiteres 3-Wege-Ventil 66 unter der Kon
trolle eines periodisch geöffneten Magnetventils 67 oder
einer periodisch aktivierten, peristaltischen Schlauchpum
pe.
Die Fig. 3 zeigt die Seitenansicht des auf einer Rotati
onseinrichtung 68 positionierten vorliegenden Gewebekultur
systems. Eine kontinuierliche und alternierend vorzugsweise
mindestens 180° in die eine und dann mindestens 180° in die
andere Richtung, 15-20mal pro 1 Stunde rotierende An
triebswalze 69, zweckmäßigerweise mit einem Silikonüberzug,
bewirkt eine passive Mitdrehung der Beschichtungseinrich
tung. Die ebenfalls passiv mitdrehende Walze 70 dient zu
sammen mit der Antriebswalze 69 als Unterstützung für das
Gewebekultursystem. Ein einfach zu arretierender, mit einem
leicht drehbaren Rad 71 versehener Bügel 72 hält die Be
schichtungseinrichtung vorzugsweise von oben her sicher
zwischen den Walzen 69, 70. Die Längsdimensionierung der
Walzen 69, 70 wird vorzugsweise so gewählt, daß sie - bei
seitlicher Ansicht - zwischen den beiden Zugangsstutzen
38, 39 des Außenrohres 9 der vorliegenden Beschichtungsein
richtung liegt. Dadurch wird eine Bruchgefahr der Zugangs
stutzen 38, 39 ausgeschlossen.
Im Zusammenhang mit der Fig. 4 wird nun die bevorzugte
Temperierung der vorliegenden Beschichtungseinrichtung im
Umwälzprinzip erläutert. Da die Temperierflüssigkeit
gleichzeitig auch desinfizierende Eigenschaften haben soll
und deswegen möglicherweise auch organische Lösungsmittel
(z. B. Äthanol) enthält, erfolgt die Umwälzung zweckmäßi
gerweise im geschlossenen System. Die Temperiereinrichtung
73 weist zwei über eine zwischengeschaltete Wärmeaustau
scherspirale 74 und den Raum 67 zwischen dem Rohr 4 und dem
Außenrohr 9 in Serie geschaltete Vorratsflachen 75, 76 auf.
Vorratsflasche 75 befindet sich zusammen mit der Wärmeaus
tauscherspirale 74 im 37°C-warmen Temperierbad bzw. Wasser
eines standardmäßigen Umwälzthermostaten. Vorratsflasche 76
wird über einen eigenen Wärmemantel 77 mit dem umgepumpten
Temperierwasser auf 37°C vorerwärmt. Die in den Vorrats
flaschen und im Wärmemantel der Endothelialisierungseinheit
befindlichen Flüssigkeiten kommunizieren über die
Schlauchleitungen 78, 79, die Gasräume 80, 81 der beiden
Flaschen 75, 76 dagegen über den Luftaustauscherschlauch
82.
Wird nun die Vorratsflasche 76 mit der Hilfe einer mög
lichst einfach gestalteten mechanischen Vorrichtung (nicht
dargestellt) alternierend vom Niveau II auf das Niveau I
gehoben bzw. wieder auf das Niveau II gesenkt usw. kommt es
zu entsprechenden Ausgleichsströmungen von Temperierungs
flüssigkeiten in den Leitungen 77, 78 bzw. 81 und damit zur
gleichmäßigen Temperierung des Gewebekultursystems bzw. des
darin positionierten Blutgefäßes 51. Zweckmäßigerweise wird
dieses Temperiersystem seitlich außerhalb der zur Abschir
mung der Beschichtungseinheit eingesetzten sterilen Ar
beitsbank montiert und nur über die Schläuche 77 und 78 mit
deren Innenraum verbunden.
Die beschriebene Beschichtungseinrichtung läßt sich in vor
teilhafter Weise auf engstem Raum auch zur Serienbeschich
tung mehrerer Blutgefäße gleichzeitig einsetzen, wenn ent
sprechend viele Gewebekultursysteme auf ihren individuellem
oder in Serie geschalteten Rotationseinrichtungen 68 ne
beneinander angeordnet und mit Temperierflüssigkeit ver
sorgt werden. Teure Brutschränke entfallen, der Platzbedarf
ist relativ gering.
Im folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Ein
richtung an Hand der autologen Endothelialisierung einer
kryopräservierten Vene eines Patienten erläutert.
Die Kryopräservierung, das Auftauen und die Deendothelia
sierung der Vene, sowie die Isolierung vom autologem Serum
bzw. autologem Endothelzellen und deren Kultivation erfolgt
vor der eigentlichen Endothelialisierung aufgrund in der
Fachliteratur publizierter Methoden.
Zum besseren Verständnis aller im folgenden beschriebenen
Vorgänge wird auf die Fig. 1 bis 4 Bezug genommen.
Die Autoklavierung des Außenrohres 9 der vorliegenden Be
schichtungseinrichtung mit den aufgesetzten Kappenteilen
42, 43 erfolgt getrennt von der über die Quetschdichtungen
10, 11 bzw. die Schraubdeckel 24, 25 zusammengehaltenen
Rohre 3, 4. In die entsprechend Fig. 1b gestalteten
Quetschdichtungen 10, 11 werden zuvor auch die Endbereiche
7', 7" der Leitung 7 bzw. die Schlauchleitungen 35, 37
eingefädelt und mit ihren Kupplungen 52 versehen.
Nach dem Abkühlen der Teile der vorliegenden Beschichtungs
einrichtung wird eine aufgetaute und von ihrem nativen En
dothel befreite (deendothelialisierte) Spendervene an ihren
Enden mit den zweiteiligen Kanülen 1, 2 (s. Fig. 1b) ver
bunden. Danach wird das separat autoklavierte Rohrsystem
aus den Rohren 3 und 4 vom rechten Ende her durch Aufdrehen
des Schraubendeckels 25 mit dem eingelegten Stahlteil (vgl.
Fig. 1b) und Entfernen der Quetschdichtung 11 geöffnet. An
schließend wird die an die zweiteilige Kanüle 1 ange
schraubte Verlängerungskanüle (vgl. Fig. 1b und Text der ge
rätetechnischen Beschreibung auf Seiten 9 bzw. 11/12) durch
die entsprechende Bohrung 12 der gegenüberliegenden
Quetschdichtung 10 bzw. die Bohrung 30 des Schraubdeckels
24 geführt. Diese Maßnahme wird durch leichtes Aufdrehen
des Schraubendeckels 24 mit eingelegtem Stahlteil erleich
tert, damit sich die Quetschdichtung 10 entspannen kann.
Auf diese Weise kommt das Blutgefäß 51 schließlich in sei
ner ganzen Länge ausgestreckt im Inneren des ersten Rohres
3 zu liegen und die rechte, zweiteilige Kanüle 2 kann nun
durch die zentrale Bohrung 13 der zuvor abgenommenen, aber
schon positionierten Quetschdichtung 11 und die Bohrung 36
des Schraubdeckels 25 eingeführt werden. Nun ist der Ver
schluß des Doppelrohrsystems mit den Rohren 3 und 4 auch an
seinem rechten Ende durch Dichtung 11 und Verschrauben des
Schraubdeckels 25 möglich. Auch die beiden Enden der Kanü
len 1, 2 erhalten nun Kupplungselemente 52. Schließlich
kann die ganze Konstruktion noch mit Hilfe des Außenrohres
9 und der zugehörigen Kappenteile 42, 43 ummantelt werden.
Die fertig montierte Beschichtungseinrichtung wird über die
diversen Leitungen 56, 57, 58 und die 3-Wege-Ventile 53,
54, 55, 64, 65, 66 gemäß der Fig. 2 verschaltet und gemäß
Fig. 3 auf einer Rotationseinrichtung 68 positioniert. Die
Leitung 7 wird bis zum Ende aller im folgenden geschilder
ten Schritte von einem Luftgemisch mit 5% Volumenanteil
Kohlendioxid durchströmt.
Zur Vorbereitung des Blutgefäßes 51 für die Aussaat der Pa
tienten-autologen Endothelzellen wird es zunächst aus dem
Vorratsgefäß 61 über die entsprechend gelegten 3-Wege-
Ventile 53, 54 und 55 (Fig. 2) zunächst mit Patienten
autologem Serum gefüllt, wobei auch das 3-Wege-Ventil 66
kurzzeitig die verdrängte Luft aus dem Blutgefäß freigeben
muß. Es erfolgt eine Inkubation für 12 bis 24 Stunden bei
37°C mit der Hilfe der in der Fig. 4 gezeigten Tempe
riereinrichtung.
Danach wird das Serum durch Eindrücken von steriler Luft
über die Leitung 57 und bei geschlossenem 3-Wege-Ventil 55
und geöffneten 3-Wege-Ventilen 54, 53 und 66 ausgedrückt.
Sofort danach werden auf analoge Weise durch Kultivation
vermehrte und anschließend suspendierte Endothelzellen des
Patienten in zuvor durch mikroskopische Auszählung genau
bestimmter Konzentration (120.000 pro cm2 der Blutgefäß-
Innenwand) injiziert. Der Extravasalraum wird über die
Schlauchleitung 34 mit Kulturmedium gefüllt, wobei die Luft
aus dem in Fig. 2 von links nach rechts oben schräg ge
stellten Gewebekultursystem über das entsprechend gelegte
3-Wege-Ventil 64 und die Schlauchleitung 37 entweicht. Da
nach wird die in der Fig. 3 dargestellte Rotationseinrich
tung 68 drei Stunden lang aktiviert (15 bis 20 alternieren
de Halbdrehungen/h). In diesem Zeitraum kommt es zur
gleichmäßigen Anheftung der sedimentierenden Endothelzellen
an der Gefäßinnenwand. Die Temperierung bei 37°C bleibt
die ganze Zeit und auch während aller folgender Arbeits
schritte bestehen. Nach dem Abschalten der Rotation und dem
anschließenden Ausdrücken des Inhaltes des Blutgefäßes 51
(er kann mikroskopisch auf noch suspendierte Endothelzellen
überprüft werden!) mit injizierter Luft über die Leitung 57
und das 3-Wege-Ventil 66 wird das Blutgefäß 51 durch ent
sprechendes Öffnen der 3-Wege-Ventile 53, 54, 55 und 66 mit
Kulturmedium gefüllt, das aus dem Gefäß 60 - auf besonders
einfache Weise mit Hilfe einer Boyle-Marriott'schen Fla
sche, aber natürlich möglicherweise auch mit Hilfe elektro
nischer oder anderer konstanter Druckgeber - unter leichtem
Überdruck (ca. 10-20 cm H2O) angeboten wird.
Das aus dem Blutgefäß 51 bzw. dem Venenlumen austretende
Kulturmedium wird bei entsprechend geschalteten 3-Wege-
Ventil 66 über eine Schlauchstrecke geführt, die nur peri
odisch (z. B. jede Stunde für ca. 10 Minuten) durch Akti
vieren einer peristaltischen Pumpe oder eines Magnetventils
67 freigegeben wird. Auf dies Weise ergibt sich eine beson
ders sparsame, diskontinuierliche Perfusion des Blutgefäßes
51 mit dem wertvollen Kulturmedium (Medium 199 mit Zusatz
von 20% autologem Serum und rekombinantem basischem Fibro
blasten - Wachstumsfaktor in der Konzentration 2 ng/ml). Um
eine wegen des leichten hydrostatischen Überdrucks im Blut
gefäß 51 mögliche physiologische Durchspülung auch der Ge
fäßwandschichten durch transmurale Filtration zu erreichen,
werden die 3-Wege-Ventile 64 und 65 so geschaltet, daß der
Weg vom Extravasalraum in ein steril von der Außenwelt ab
geschirmtes Abtropfgefäß freigegeben wird.
Nach 5 bis 7 Tagen diskontinuierlicher Perfusion des Blut
gefäßes 51 und der dabei erfolgenden konfluenten Ausklei
dung seiner Innenfläche mit Patienten-autologem Endothel
können im Prinzip diverse Qualitätskontrollen zum Nachweis
der Vollständigkeit und Güte der erzielten Endothelbe
schichtung durchgeführt werden. Die erforderliche Füllung
des Blutgefäßes 51 mit speziellen Reaktionslösungen bzw.
Substraten wird wieder über die Leitung 57 und durch ent
sprechende Schaltung der 3-Wege-Ventile 53, 54, 55 bzw.
Öffnen des 3-Wege-Ventils 66 erreicht.
Schließlich wird das Blutgefäß 51 noch einmal sorgfältig
mit Kulturmedium durchspült und unter leichtem Überdruck
gefüllt. Alle Kupplungsstücke 52 werden abgeklammert, dann
werden alle Schlauchverbindungen jeweils am distalen Ende
aller Kupplungstücke 52 abgezogen. Der Überdruck im Blutge
fäß 51 bleibt somit erhalten und die Innenräume des Gewebe
kultursystems steril. Nun können die Kappenteile 42, 43 und
der Wärmemantel der Beschichtungseinrichtung entfernt wer
den. Nun kann das nach wie vor geschlossene zentrale Dop
pelrohrsystem (Rohre 3, 4) mit der Vene 51 entnommen, mit
steriler PBS-Lösung an seinen Außenwänden abgespült und
dann in den Operationssaal gesendet werden. Erst dort wer
den die Schraubendeckel 24, 25 entfernt. Dann wird das
Blutgefäß 51 vorsichtig entnommen und sofort implantiert.
Die Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Weiterbildung der Erfin
dung, bei der der Deckel 42 der Fig. 1a, der den Schraub
deckel 24 hält und zum Rohr 9 hin abdichtet, durch ein Kap
penglied 198 ersetzt ist, das mit einem hohlzylindrischen
Bereich 197 den Schraubdeckel 24 übergreift und mit einem
Flansch 196 auf einem Auflageflansch 195 des Rohres 9 auf
liegt. Der Flansch 196 liegt auch an einer kreisförmigen
Platte 194, vorzugsweise einer Metallplatte, an, die außen
seitig einen schrägen Rand 193 besitzt. Der Endbereich des
Rohres 9 besitzt ebenfalls außenseitig einen schrägen Rand
192. Die schrägen Ränder 192, 193 bilden ein "V" oder der
gleichen, das außenseitig durch einen komplementär ausge
bildeten Spannring 190 übergriffen werden kann. Beim Span
nen des an sich bekannten Spannringes 190 durch Betätigen
eines Exzenterhebels werden die schrägen Ränder 192, 193
gegeneinander gezogen und werden dabei die Platte 194 und
der Flansch 196 des Kappengliedes 198 gegen den Aufla
geflansch 195 des Rohres 9 zur Herstellung einer dichten
Abdichtung gedrückt.
Vorzugsweise besteht das Kappenglied aus einem heiß polyme
risierten Zwei-Komponenten Silikon-Kautschuk-Material.
In der Platte 194 und in dem Kappenglied 198 befinden sich
vorzugsweise mittig Löcher 199, 2000, durch das die Endbe
reiche 7', 7" des Schlauches 7, die Kanülen 1 bzw. 2 bzw.
die Schlauchleitungen 34, 37 nach außen verlaufen können.
Claims (24)
1. Gewebekultursystem zur Epithelialisierung bzw. Endotheliali
sierung und zur funktionellen Untersuchung und Anliefe
rung natürlicher oder künstlicher Hohlorgane bzw. Gefäße
unter kontrollierbaren Sterilbedingungen für chirurgi
sche Implantationszwecke, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Hohlorgan (51) in einem ersten Rohr (3) anordenbar
ist, wobei jeweils ein Ende des Hohlorganes (51) mit ei
ner aus einer Seite des Rohres (3) dicht herausführbaren
ersten oder zweiten Kanüle (1, 2) verbindbar ist, daß
das erste Rohr (3) in einem zweiten Rohr (4) angeordnet
ist, wobei zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr
eine an den Seiten des zweiten Rohres (4) abgedichtete
Kammer (77) gebildet wird, daß das erste Rohr (3) Löcher
(5) aufweist, die Verbindungen zwischen dem vom ersten
Rohr (3) umschlossenen Raum (28) zu der Kammer (77) her
stellen, daß um den Außenumfang des ersten Rohres (3)
herum eine gasdurchlässige Leitung (7) verläuft, deren
Endbereiche (7', 7") dicht aus der Kammer (77) heraus
geführt sind, daß durch eine Kanüle (1) in das Blutgefäß
(51) ein patientenautologes Serum einfüllbar und während
einer vorgegebenen ersten Zeitdauer inkubierbar ist und
danach suspendierte Zellen des Patienten in vorgegebener
Konzentration injizierbar sind, die eine zweite vorgege
bene Zeitdauer im Blutgefäß (51) verbleiben, daß die
Leitung (7) von einem Luftgemisch mit einem vorgegebenen
Volumenanteil Kohlendioxid durchströmbar ist, daß in die
Kammer (77) und über die Löcher (5) in den Raum (28) ein
Kulturmedium über eine dicht von einer Seite des zweiten
Rohres (4) her in die Kammer (77) eingeführte Leitung
(34) einfüllbar ist und daß nach dem Entfernen der inji
zierten, suspendierten Zellen des Patienten aus dem
Blutgefäß (51) ein Kulturmedium in das Blutgefäß (51)
einbringbar ist, das während des Wachstums von an der
Gefäßwand sedimentierten Zellen während einer dritten
vorgegebenen Zeitdauer im Blutgefäß (51) unter hydrosta
tischem Überdruck verbleibt bzw. durch dieses perfun
diert wird.
2. Gewebekultursystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das erste Rohr (3) konzentrisch in dem zweiten
Rohr (4) angeordnet ist.
3. Gewebekultursystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß an jeder Seite des ersten Rohres (3)
und des zweiten Rohres (4) eine erste bzw. zweite
Quetschdichtung (10, 11) angeordnet ist, daß jeweils ein
Endbereich des ersten Rohres (3) in eine erste Nut (14,
15) der ersten bzw. zweiten Quetschdichtung (10, 11)
eingreift, daß jeweils ein Endbereich des zweiten Rohres
(4) in eine zweite Nut (18, 19) der ersten bzw. zweiten
Quetschdichtung (10, 11) eingreift, daß am Außenumfang
des Endbereiches des zweiten Rohres (4) jeweils eine Be
festigungseinrichtung für einen über der ersten bzw.
zweiten Quetschdichtung (10, 11) anordenbaren Deckel
(24, 25) vorgesehen ist, derart, daß bei befestigtem
Deckel (24, 25) die erste bzw. zweite Quetschdichtung
(10, 11) zusammengedrückt ist, und daß die erste bzw.
zweite Kanüle (1, 2) dicht durch eine Bohrung (12, 13)
der ersten bzw. zweiten Quetschdichtung (10, 11), die
Endbereiche (7', 7") der Leitung (7) dicht durch einen
Durchgang (16, 17) einer Quetschdichtung (10) und die
Leitungen (34, 37) dicht durch Durchgänge (35, 36) einer
Quetschdichtung (11) verlaufen.
4. Gewebekultursystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Befestigungseinrichtung durch ein Außenge
winde (20, 21) eines Endbereiches des zweiten Rohres (4)
und ein Innengewinde (22, 23) des als Schraubdeckel (24,
25) ausgebildeten Deckels gebildet ist.
5. Gewebekultursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Löcher (4) in Längs
richtung des ersten Rohres (3) verlaufenden Lochreihen
angeordnet sind, die in Umfangsrichtung des ersten Roh
res (3) voneinander beabstandet sind.
6. Gewebekultursystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß die Endbereiche (7', 7") der
Leitung (7) und die erste Kanüle (1, 2) durch einen
Durchgang (33) einer Deckelwand (26) eines Deckels (24)
geführt sind.
7. Gewebekultursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß die zur Kammer (77) führenden
Leitungen (34, 37) durch Durchgänge (35, 36) einer
Quetschdichtung (11) geführt sind.
6. Gewebekultursystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß die zur Kammer (77) führenden Leitungen (34,
37) und die zweite Kanüle (2) durch einen Durchgang (32)
einer Deckelwand (27) eines Deckels (25) verlaufen.
9. Gewebekultursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß die Enden der ersten Kanüle
(1), der zweiten Kanüle (2), der Endbereiche (7', 7")
der Leitung (7) und der zur Kammer (77) führenden Lei
tungen (34, 37) jeweils mit einem Kupplungsstück (52)
zur Verbindung mit externen Leitungen verbunden sind.
10. Gewebekultursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß das zweite Rohr (4) von einem
Außenrohr (9) umgeben ist, das in der Nähe seiner Enden
jeweils einen Zugangsstutzen (38, 39) aufweist, daß die
Endbereiche des Außenrohres (9) zur Abdichtung des zwi
schen dem zweiten Rohr (4) und dem Außenrohr (9) gebil
deten Raumes (67) dicht in eine Nut (44, 45) eines dicht
auf den ersten bzw. zweiten Deckel (24, 25) aufgesetzten
ersten bzw. zweiten Kappenteiles (42, 43) eingreifen und
daß über die Zugangsstutzen (38, 39) in den Raum (67)
eine Temperierflüssigkeit einbringbar ist.
11. Gewebekultursystem nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das erste bzw. zweite Kappenteil (42, 43)
auf dem jeweiligen Endbereich des Außenrohres (9) durch
eine weitere Befestigungseinrichtung (40) gehalten wird.
12. Gewebekultursystem nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die weitere Befestigungseinrichtung einen
an dem jeweiligen Endbereich des Außenrohres (9) außen
seitig angeordneten ersten bzw. zweiten Haltewulst (40,
41) umfaßt, der in den Innenumfang des ersten bzw. zwei
ten Kappenteiles (42, 43) dicht eingreift.
13. Gewebekultursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Quetschdichtung
(10) und die zweite Quetschdichtung (11) und/oder der
erste Deckel (24) und der zweite Deckel (25) und/oder
das erste Kappenteil (42) und das zweite Kappenteil (43)
und/oder die Kupplungsstücke (52) aus einem heiß polyme
risierten Zwei-Komponenten Silikon-Kautschuk-Material
bestehen.
14. Gewebekultursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß es eine Rotationseinrichtung
(70) umfaßt, die das Außenrohr (9) und die damit verbun
denen Elemente alternierend in die eine und in die ande
re Richtung dreht.
15. Gewebekultursystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Rotationseinrichtung (70) eine Antriebswal
ze (71) umfaßt, die am Außenumfang des Außenrohres (9)
angreift.
16. Gewebekultursystem nach Anspruch 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Außenrohr (9) mit seinem zwischen den
Ausgangsstutzen (38, 39) angeordneten Bereich auf der
Antriebswalze (71) und einer von dieser beabstandeten
Walze (72) aufliegt.
17. Gewebekultursystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß oberhalb des auf der Antriebswalze
(71) und der Walze (72) aufliegenden Außenrohres (9) ein
am Außenrohr (9) angreifendes Rad (73) vorgesehen ist,
wobei das Rad (73) in einem verstellbaren Bügel (74) ge
halten ist.
18. Gewebekultursystem nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Antriebswalze
(71) und der Walze (72) etwa dem Abstand der beiden Zu
gangsstutzen (38, 39) des Außenrohres (9) von einander
entspricht.
19. Gewebekultursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperiereinrichtung
(80) vorgesehen ist, die zwei Gefäße (82, 83) aufweist,
die jeweils eine Temperierflüssigkeit enthalten, wobei
die Temperierflüssigkeiten über eine Wärmeaustauschein
richtung (81) und den Raum (67) zwischen dem zweiten
Rohr (4) und dem Außenrohr (9) in Reihe geschaltet sind,
wobei die Luftvolumina der Gefäße (82, 83) oberhalb der
Temperierflüssigkeiten durch eine Lufaustauschleitung
(87) miteinander verbunden sind, und daß eine mechani
sche Vorrichtung vorgesehen ist, die die Gefäße (82, 83)
abwechselnd gegenphasig zwischen alternierenden Niveaus
(I, II) anhebt bzw. absenkt, so daß durch den Raum (67)
zwischen dem zweiten Rohr (4) und dem Außenrohr (9) und
die Wärmeaustauschereinrichtung (81) alternierend Tempe
rierflüssigkeit zwischen den Gefäßen strömt.
20. Gewebekultursystem nach Anspruch 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Wärmeaustauschereinrichtung (81) zu
sammen mit dem einen Gefäß (82) in einem auf einer vor
gegebenen Temperatur gehaltenen Temperierbad angeordnet
ist.
21. Gewebekultursystem nach Anspruch 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Außenrohr (9) an seinen Enden jeweils
einen Auflageflansch (195) aufweist, daß eines Kap
pengliedes (198) aufsetzbar ist, daß das Kappenglied
(198) einen Flansch (196) besitzt, der auf dem Aufla
geflansch (195) des Außenrohres (9) aufliegt, daß eine
Platte (194) auf der dem Deckelteil (24) abgewandten
Seite anordenbar und auf den Flansch (196) aufsetzbar
ist, und daß die Platte (194) und das Ende des Außenroh
res (9) jeweils schräg nach außen verlaufen und eine
Auswölbung, vorzugsweise ein "V" bilden, auf das ein
komplementär ausgebildeter Spannring (190) aufsetzbar
ist, der beim Spannen die Platte (198) gegen den Flansch
(196) und diesen gegen den Auflageflansch (195) drückt.
22. Gewebekultursystem nach Anspruch 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Kappenglied (198) aus einem heiß poly
merisierten Zwei-Komponenten Silikon-Kautschuk-Material
besteht.
23. Gewebekultursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kanülen (1, 2) zweitei
lig ausgebildet sind, und jeweils zwei miteinander ver
bindbare Kanülenteile (1', 1", 2', 2") umfassen, daß
die Verbindungsstelle der Kanülenteile (1', 1", 2',
2") im Bereich der Quetschdichtungen (10, 11) positio
nierbar und zirkumferent abdichtbar sind, daß mit dem
Deckelteil (24, 25) ein stempelartiges Teil (91) mit
seiner Auflagefläche gegen die Quetschdichtung (10, 11)
preßbar ist, wobei ein zylindrischer Bereich durch die
Öffnung (30, 36) des Deckelteiles (24, 25) verläuft und
daß das Kanülenteil (1', 2') durch eine Zentralbohrung
(92) des zylindrischen Bereiches des stempelartigen Tei
les (91) verläuft, und daß auf das freie Ende des zylin
drischen Bereiches ein Deckel (94) mit einer Öffnung zum
Hindurchführen des Kanülenteiles (1', 2') oder ein Ab
schlußdeckel (96) dicht aufsetzbar sind.
24. Verfahren zur Beschichtung eines Blutgefäßes (51) mit
Zellen in einer Beschichtungseinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch die folgende
Schritte:
- a) Dichtes Verbinden eines von ihrem nativen Endothel be freiten Blutgefäßes (51) eines Spenders an seinen Enden mit der ersten Kanüle (1) bzw. der zweiten Kanüle (2).
- b) Anordnen des Blutgefäßes (51) und der damit verbundenen ersten, Kanüle (1) und zweiten Kanüle (2) in dem ersten Rohr (3) derart, daß die zweite Kanüle (2) durch den Durchgang (13) der zweiten Quetschdichtung (11) verläuft, daß die erste Kanüle (1) und die Endbereiche (7', 7") der Leitung (7) durch den Durchgang (12) bzw. die Durch gänge (16, 14) der ersten Quetschdichtung (10) verlaufen und daß die zur Kammer (77) führenden Durchgänge durch die zweite Quetschdichtung (11) verlaufen.
- c) Befestigen das ersten Deckels (24) und des zweiten Dec kels (25) an dem zweiten Rohr (4).
- d) Anordnen und Befestigen des Außenrohres (9) über dem zweiten Rohr (4) mit dem ersten Kappenteil (42) und dem zweiten Kappenteil (43) oder mit Kappengliedern (198), Platten (194) und Spannhebeln (190).
- e) Durchströmen der Leitung (7) mit einem Luftgemisch mit einem vorbestimmten Volumenanteil Kohlendioxid.
- f) Einbringen von patientenautologem Serum in das Blutgefäß (51) über eine Kanüle (1).
- g) Alternierendes Durchströmen des Raumes (67) zwischen dem zweiten Rohr (4) und dem Außenrohr (9) mit einer in der Temperiereinrichtung (80) temperierten Temperierflüssig keit während einer ersten vorgegebenen Zeitdauer.
- h) Entfernen des patientenautologen Serums aus dem Blutgefäß (51).
- i) Füllen des Blutgefäßes (51) mit durch Kultivation ver mehrten und anschließend suspendierten Epithelzellen des Patienten in einer genau bestimmten Konzentration.
- j) Füllen der Kammer (77) mit einem Kulturmedium.
- k) Alternierende Drehung des Außenrohres (9) in der Rotati onseinrichtung (70) während einer zweiten vorgegebenen Zeitdauer, wobei die sedimentierten Endothelzellen an der Gefäßinnenwand anhaften.
- l) Anhaltende Rotationseinrichtung (70) und Ausbringen des Inhaltes des Blutgefäßes (51) über eine Kanüle (2)
- m) Füllen des Blutgefäßes (51) mit Kulturmedium und fortlau fende diskontinuierliche Perfusion des Blutgefäßes (51) mit dem Kulturmedium.
- n) Entfernen des Außenrohres (9) und der Kappenteile (42, 43) oder der Kappenglieder (198), Platten (194) und Spannhebel (190) nach einer diskontinuierlichen Perfusion mit dem Kulturmedium während einer dritten vorgegebenen Zeitdauer und Abdichten der ersten Kanüle (1) und der zweiten Kanüle (2) und Transport des Blutgefäßes (51) zu sammen mit dem ersten Rohr (3) und dem zweiten Rohr (4), die über die erste Quetschdichtung (10) und den ersten Deckel (24) sowie die zweite Quetschdichtung (11) und den zweiten Deckel (25) dicht miteinander verbunden sind, in einen Operationsraum und dort Entnahme des Blutgefäßes (51).
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PCT/EP2000/003420 WO2000064569A1 (de) | 1999-04-23 | 2000-04-14 | Gewebekultursystem zur epithelialisierung bzw. endothelialisierung und zur funktionellen untersuchung und anlieferung natürlicher oder künstlicher hohlorgane bzw. gefässe unter kontrollierbaren sterilbedingungen für chirurgische implantationszwecke |
AU42958/00A AU4295800A (en) | 1999-04-23 | 2000-04-14 | Tissue culture system for the epithelialization or entothelialization and for functionally testing and supplying natural or artificial hollow organs or vessels under controlled sterile conditions for the purpose of surgical implantations |
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DE102005001747A1 (de) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Minucells And Minutissue Vertriebs Gmbh | Kultur-System für luminale Strukturen |
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2000
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US6379963B2 (en) | 2000-05-04 | 2002-04-30 | Axel Haverich | Process for producing a vascularized bioartificial tissue and an experimental reactor for carrying out the process |
US6960427B2 (en) | 2000-05-04 | 2005-11-01 | Artiss Gmbh | Process for producing a vascularized bioartificial tissue and an experimental reactor for carrying out the process |
DE10021627B4 (de) * | 2000-05-04 | 2009-11-19 | Corlife Gbr (Vertretungsberechtigte Gesellschafter: Prof. Dr. Alex Haverich | Verfahren zur Herstellung eines vaskularisierten bioartifiziellen Gewebes und zugehöriger Versuchsreaktor |
WO2002040076A1 (de) * | 2000-11-17 | 2002-05-23 | Autotissue Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur herstellung biologischer prothesen |
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