DE19962904A1 - Apparatus continuously introducing molecules into cells, avoiding their total disruption, focuses controlled acoustic pulses at axis of duct passing carrier fluid - Google Patents

Apparatus continuously introducing molecules into cells, avoiding their total disruption, focuses controlled acoustic pulses at axis of duct passing carrier fluid

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DE19962904A1
DE19962904A1 DE1999162904 DE19962904A DE19962904A1 DE 19962904 A1 DE19962904 A1 DE 19962904A1 DE 1999162904 DE1999162904 DE 1999162904 DE 19962904 A DE19962904 A DE 19962904A DE 19962904 A1 DE19962904 A1 DE 19962904A1
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    • C12M35/00Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
    • C12M35/04Mechanical means, e.g. sonic waves, stretching forces, pressure or shear stimuli

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Abstract

Energy from the source (1) is focused to a line where it causes increase or reduction in pressure, and/or exceeds given intensity. The medium, a fluid (F), is caused to move relative to the focal region. Preferred features: A duct (2) carrying the fluid passes through the focus. The source is hollow-cylindrical or has a semi-circular cross section, the focal zone running along the axis. Molecules are introduced into the flow, which carries the target cells. Sound transducers are fixed to a common carrier, and press against it. A series of clamping rings consolidate the assembly. Both carrier and clamping ring are annular. Transducers are arrayed in layers with differing spacing from the carrier, and intervening separation layers.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 8.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a Device according to the preamble of claim 8.

Aus der noch nicht veröffentlichten deutschen Anmeldung 19834612.3-41 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, bei welchem der intrazelluläre Transfer von Oligonukleotiden unter dem Einfluss von Stoßwellen beschrieben ist. Bei der dort beschriebenen Erfindung wird jeweils ein Probenbehälter mit den zu transferierenden Molekülen und den Zielzellen in eine Art Wasserbad gesetzt und einer vorgegebenen Anzahl von Stoßwellen ausgesetzt. Die Moleküle und die Zielzellen befinden sich in einem Medium, welches Schallwellen leitet und in welchem die Vitalfunktionen der Zielzellen erhalten bleiben.From the as yet unpublished German application 19834612.3-41 is one Apparatus and a method known in which the intracellular transfer of Oligonucleotides under the influence of shock waves is described. At that one described invention is a sample container with the to be transferred Molecules and the target cells in a kind of water bath and a predetermined number exposed to shock waves. The molecules and the target cells are in one medium, which conducts sound waves and in which the vital functions of the target cells are preserved stay.

Anschließend wird der Probenbehälter gewechselt. Dies hat den Nachteil, dass relativ aufwendig die zu transferierenden Moleküle und die Zielzellen in den Probenbehälter und dieser dann in das Wasserbad gebracht werden muss. Dies resultiert in einer mengenmäßigen Begrenzung der mit Molekülen dotierten Zielzellen, was den bekannten Stand der Technik für einen kommerziellen Einsatz etwa in der Pharmaindustrie ungeeignet macht.The sample container is then changed. This has the disadvantage of being relative complex the molecules to be transferred and the target cells in the sample container and this must then be brought into the water bath. This results in a quantitative Limitation of the target cells doped with molecules, which is the known prior art for makes it unsuitable for commercial use, for example in the pharmaceutical industry.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, womit Moleküle in Zielzellen transferiert werden können und dabei die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden und insbesondere eine rationelle mengenmäßig stark erhöhte Produktion ermöglicht wird.It is therefore an object of the invention to provide a method and a device with which Molecules can be transferred into target cells while taking the disadvantages of the prior art Technology can be overcome and in particular a rational increase in quantity Production is made possible.

Diese Aufgabe wird erfüllt durch die kennzeichnenden Merkmale der jeweiligen Hauptansprüche.This task is fulfilled by the characteristic features of the respective Main claims.

Die jeweiligen Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und/oder besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The respective subclaims relate to further developments and / or particularly advantageous Embodiments of the invention.

Die Überlegungen, die zur Entstehung der Erfindung führten, gingen davon aus, dass es für den Transfer der Moleküle in die Zielzellen unerheblich ist, wie groß die gesamte Menge des Mediums ist, in dem sich die zu transferierenden Moleküle und Zielzellen befinden, sofern jeweils Teile aus der Gesamtmenge nacheinander in den Wirkbereich der akustischen Pulsen gelangen und so die darin enthaltenen Zielzellen einer Behandlung ausgesetzt werden.The considerations that led to the creation of the invention assumed that it was for the transfer of the molecules into the target cells is irrelevant how large the total amount of the  Medium in which the molecules and target cells to be transferred are located, if in each case parts from the total amount in succession in the effective range of the acoustic pulses arrive and so the target cells contained therein are exposed to treatment.

Um ein im Verhältnis zum Wirkbereich der fokussierten akustischen Pulse großes Volumen dieses Mediums zu behandeln, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen der Quelle der fokussierten akustischen Pulse und dem zu behandelnden Medium eine Relativbewegung stattfindet, wodurch stets neue zuvor noch nicht mit fokussierten akustischen Pulsen behandelte Bereiche des Mediums behandelt werden.By a large volume in relation to the effective range of the focused acoustic pulses to treat this medium, it is provided according to the invention that between the source the focused acoustic pulses and the medium to be treated a relative movement takes place, which means new ones that have never been focused with acoustic pulses treated areas of the medium are treated.

Diese Relativbewegung kann nun durch Bewegen der Quelle relativ zu einem feststehenden Flüssigkeitsbehälter oder durch Bewegen des Flüssigkeitsbehälters relativ zu einer feststehenden Quelle erfolgen.This relative movement can now be done by moving the source relative to a fixed one Liquid container or by moving the liquid container relative to one fixed source.

Entsprechend kann sich erfindungsgemäß das Medium mit den Zielzellen und den zu transferierenden Molekülen auch durch ein Leitungssystem bewegen, während es sich im Einfluss der fokussierten akustischen Pulse befindet.According to the invention, the medium with the target cells and the transferring molecules also move through a conduit system while it is in the Influence of the focused acoustic pulses.

Generell muss eine der räumlichen Ausdehnung des Wirkbereiches der akustischen Pulse und der Wiederholfrequenz der akustischen Pulse angepasste Relativgeschwindigkeit zwischen dem Medium und der Quelle akustischer Pulse herrschen. Die Parameter müssen so aufeinander abgestimmt sein, dass die Zielzellen bei ihrer Bewegung durch das Leitungssystem mindestens der vorgegebenen Anzahl von Pulsen ausgesetzt sind.In general, the spatial extension of the effective range of the acoustic pulses and relative speed adapted to the repetition frequency of the acoustic pulses the medium and the source of acoustic pulses prevail. The parameters must be like this be coordinated so that the target cells move through the Line system are exposed to at least the predetermined number of pulses.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines möglichen Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of a possible exemplary embodiment explained.

Die Fig. 1 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung. Mittels einer im wesentlichen hohlzylinderförmigen Quelle 1 werden akustische Pulse erzeugt, durch welche eine rohrförmige Leitung 2 geführt ist. In dieser Leitung 2 befindet sich das Medium. Im gezeichneten Fall handelt es sich um eine Flüssigkeit F, welche eine Viskosität aufweist, die ein Fließen durch die Leitung 2 ermöglicht. Fig. 1 shows a possible embodiment of the invention. Acoustic pulses are generated by means of an essentially hollow cylindrical source 1 , through which a tubular line 2 is guided. The medium is located in this line 2 . In the case shown, it is a liquid F that has a viscosity that allows it to flow through line 2 .

Die Quelle 1 ist so beschaffen, dass sie die akustischen Pulse in ihrem Inneren und somit in dem Bereich, in welchem die Leitung 2 verläuft fokussiert. Der Fokus verläuft hierbei im wesentlichen axial. Der Bereich des Fokus ist der sogenannte Wirkbereich der akustischen Pulse daher wird im folgenden Fokusbereich genannt. Die Quelle 1 ist im gezeigten Beispiel rotationssymetrisch zylindrisch gestaltet. Die Wandung der Leitung 2 ist zumindest im Bereich des Fokus für akustische Pulse durchlässig. Zwischen der Quelle 1 und der Leitung 2 befindet sich ein geeignetes Koppelmedium, das die akustischen Pulse von der Quelle 1 auf die Leitung 2 überträgt.The source 1 is designed in such a way that it focuses the acoustic pulses in its interior and thus in the area in which the line 2 runs. The focus here is essentially axial. The range of the focus is the so-called effective range of the acoustic pulses. Therefore, the focus range is called in the following. In the example shown, the source 1 has a rotationally symmetrical cylindrical design. The wall of line 2 is permeable to acoustic pulses at least in the area of the focus. Between the source 1 and the line 2 there is a suitable coupling medium which transmits the acoustic pulses from the source 1 to the line 2 .

Als Erregungsprinzip für die akustischen Pulse ist es vorgesehen, eine Vielzahl von Piezoelementen zu verwenden, die alle konzentrisch in Richtung der Rotationsachse gerichtet sind und zeitgleich angeregt werden. Auf diese Weise ist es möglich einen langgestreckten Fokusbereich zu erzeugen.As a principle of excitation for the acoustic pulses, there are a number of Piezo elements to use, all directed concentrically in the direction of the axis of rotation and are stimulated at the same time. In this way it is possible to have an elongated one Generate focus area.

Auch ist es möglich die zylindrische Quelle anstatt aus einer Vielzahl von konzentrisch auf die Rotationsache ausgerichteten Piezoelementen durch eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden Piezoringen realisieren, deren Mittelpunkt auf der Rotationsachse liegen.It is also possible to concentrate on the cylindrical source instead of from a multitude the rotational axis aligned piezo elements by a variety of Realize adjacent piezo rings, their center on the axis of rotation lie.

Ebenso ist es auch möglich als Aktoren zur Erzeugung der akustischen Pulse magnetostriktive Elemente zu verwenden.It is also possible to use magnetostrictive actuators to generate the acoustic pulses Elements to use.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Quelle 1 als Hohlkörper mit elliptischen Querschnitt oder auch mit halbkreisförmigem Querschnitt als einen mehr rinnenförmigen Körper auszubilden. Bei diesen Ausführungsformen ergibt sich ein Fokusbereich, der sich etwa über die Länge der Quelle erstreckt. Durch diesen langgestreckten Fokusbereich verläuft die Leitung, in der sich die Flüssigkeit F befindet.Another embodiment of the invention provides for the source 1 to be designed as a hollow body with an elliptical cross section or also with a semicircular cross section as a more channel-shaped body. In these embodiments, there is a focus area that extends approximately over the length of the source. The line in which the liquid F is located runs through this elongated focus area.

Die Ausführung einer Quelle 1 gemäß der Fig. 2 mit halbkreisförmigem Querschnitt bietet den Vorteil, dass die Quelle von der Seite her leicht an eine Leitung angesetzt werden kann, ohne die Leitung durch das Innere der Quelle verlegt werden muß. The design of a source 1 according to FIG. 2 with a semicircular cross section offers the advantage that the source can easily be attached to a line from the side without the line having to be laid through the interior of the source.

Auch ist es möglich den Hohlkörper - unabhängig ob nun mit zylindrischem oder elliptischem Querschnitt - teilbar auszugestalten und dann von beiden Seiten her um die Leitung zu legen.It is also possible to use the hollow body - regardless of whether it is cylindrical or elliptical cross section - divisible and then from both sides around the Line.

Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung der Quelle besteht darin, dass die Quelle konzentrisch um eine Brennlinie eines elliptisch geformten Hohlrohres ausgebildet ist und das Rohr, welches das Medium führt konzentrisch um die andere Brennlinie angeordnet ist.Another way of realizing the source is to use the source is formed concentrically around a focal line of an elliptically shaped hollow tube and that Pipe which carries the medium concentrically around the other focal line.

Auch ist es möglich, als Quelle der akustischen Pulse einen explodierenden Draht einzusetzen, wobei dieser Draht entlang der Brennlinie eines elliptisch oder parbol geformten Hohlrohres gespannt ist.It is also possible to use an exploding wire as the source of the acoustic pulses insert, this wire along the focal line of an elliptical or parbol shaped Hollow tube is clamped.

Ebenso kann für die Erregung auch eine Spule verwendet werden, die auf eine sich innerhalb der Spule befindliche Membran einwirkt und so einen nach innen gerichteten akustischen Puls erzeugt.Likewise, a coil can be used for the excitation, which is on an inside membrane acts on the coil and thus an inward acoustic pulse generated.

Durch die Quelle 1 werden akustische Pulse auf die Flüssigkeit F abgestrahlt und erzeugen dort Bedingungen (Druck bzw. Unterdruck mit ausreichender Intensität, Kavitation), um einen Transfer der Moleküle in die Zielzellen zu bewerkstelligen.Acoustic pulses are emitted by the source 1 onto the liquid F and generate conditions there (pressure or negative pressure with sufficient intensity, cavitation) in order to bring about a transfer of the molecules into the target cells.

Es hat sich gezeigt, dass innerhalb weiter Druck bzw. Unterdruckbereiche ein Transfer der Moleküle in die Zellen möglich wird. Die Druckbereiche liegen hierbei zwischen 10 Mpa und 150 Mpa. Die Unterdruckbereiche liegen bei -5 Mpa bis -50 Mpa. Die Intensität liegt zwischen 0,5 mJ/mm2 und 5,0 mJ/mm2.It has been shown that the molecules can be transferred into the cells within wide pressure or negative pressure ranges. The pressure ranges are between 10 Mpa and 150 Mpa. The vacuum ranges from -5 Mpa to -50 Mpa. The intensity is between 0.5 mJ / mm 2 and 5.0 mJ / mm 2 .

Durch eine aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeichnete Pumpe kann die Fließgeschwindigkeit Vf der Flüssigkeit F veränderbar sein.By a pump not shown for reasons of clarity, the Flow rate Vf of the liquid F can be changed.

Die Quelle 1 wird von einer Einheit 3 pulsförmig angeregt. Beim Durchströmen der Leitung 2 werden die Zielzellen und die zu transferierenden Moleküle einer vorbestimmten Anzahl von akustischen Pulsen einer vorbestimmten Intensität ausgesetzt.The source 1 is excited by a unit 3 in pulse form. When flowing through line 2 , the target cells and the molecules to be transferred are exposed to a predetermined number of acoustic pulses of a predetermined intensity.

Ebenso ist es auch möglich, die Flüssigkeit F pulsierend oder auch getaktet durch die Leitung 2 fließen zu lassen. Hierbei wird die Flüssigkeit F immer so gefördert, dass jeweils der Bereich, der gerade vor der Quelle 1 in der Leitung stand, so weit weitergefördert wird, dass dieser dann etwa am Ende der Quelle 1 zu stehen kommt. Während sich der Flüssigkeitsbereich innerhalb der Quelle 1 also im Fokus der akustischen Pulse befindet wird eine vorgegebene Anzahl von akustischen Pulsen abgegeben, durch welche der Transfer von Molekülen in die Zielzellen angeregt wird.It is also possible to let the liquid F flow through the line 2 in a pulsed or clocked manner. In this case, the liquid F is always conveyed in such a way that the area which was just in front of the source 1 in the line is conveyed so far that it then comes to stand at the end of the source 1 . While the liquid area within source 1 is thus in the focus of the acoustic pulses, a predetermined number of acoustic pulses are emitted, by which the transfer of molecules into the target cells is stimulated.

Die akustischen Pulse, die auf die Flüssigkeit oder allgemein formuliert auf das Medium einwirken, können aus Ultraschall Bursts oder aus einer oder mehrerer aufeinanderfolgenden Stoßwellen bestehen.The acoustic pulses that are formulated on the liquid or generally on the medium can act from ultrasound bursts or from one or more consecutive Shock waves exist.

Es hat sich gezeigt, dass der Transfer der Moleküle in die Zellen von der Anzahl der Ultraschall Bursts bzw. Stoßwellen abhängt. Bei einer höheren Anzahl von Ultraschall Bursts bzw. Stoßwellen steigt die Transferrate. Ebenso nimmt die Zahl der durch die Behandlung geschädigten Zellen mit der Anzahl der Ultraschall Bursts bzw. Stoßwellen zu.It has been shown that the transfer of the molecules into the cells depends on the number of Ultrasound bursts or shock waves depends. With a higher number of ultrasonic bursts or shock waves, the transfer rate increases. Likewise, the number of through treatment increases damaged cells with the number of ultrasonic bursts or shock waves.

Auch die Intensität (Masseinheit mJ/mm2) der Ultraschall Bursts bzw. Stoßwellen hat einen Einfluß sowohl auf die Anzahl der intrazellulär transferierten Moleküle als auch auf die Schädigung der Zellen. Mit steigender Intensität ergibt sich sowohl für die Anzahl der intrazellulär transferierten Moleküle als auch der geschädigten Zelle eine Zunahme.The intensity (unit of measurement mJ / mm 2 ) of the ultrasound bursts or shock waves also has an influence both on the number of intracellularly transferred molecules and on the damage to the cells. With increasing intensity, there is an increase in both the number of intracellularly transferred molecules and the damaged cell.

Beim Einsatz einer Ultraschallquelle ergibt sich noch eine weitere Möglichkeit. Die Ultraschallquelle wird kontinuierlich betrieben (cw mode, continuous wave mode) und das zu behandelnde Medium wird an der Ultraschallquelle vorbei transportiert, wodurch die Moleküle und die Zielzellen nur kurzzeitig den Ultraschallschwingungen ausgesetzt sind. Vorausgesetzt, mehrere kontinuierlich betriebene Ultraschallquellen sind entlang der vom Medium durchströmten Leitung angeordnet, so ergibt sich eine "burstartige" Behandlung.There is still another possibility when using an ultrasound source. The Ultrasound source is operated continuously (cw mode, continuous wave mode) and that too Treating medium is transported past the ultrasound source, whereby the Molecules and the target cells are only briefly exposed to the ultrasonic vibrations. Assuming there are several continuously operated ultrasound sources along the Arranged medium flowing through line, there is a "burst-like" treatment.

Analog zu der beschriebenen Bewegung des Mediums durch die Leitung ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Relativbewegung zwischen der Quelle akustischer Pulse und dem Medium in welchem sich die Moleküle und die Zielzellen befinden durch eine Bewegung eines Behälters, in dem sich das Medium befindet, zu realisieren. Die Quelle der akustischen Pulse steht hierbei fest und der Behälter wird bewegt. Analogous to the described movement of the medium through the line, it is also possible to the relative movement according to the invention between the source of acoustic pulses and the Medium in which the molecules and the target cells are located through a movement a container in which the medium is located. The source of the acoustic Pulse is fixed and the container is moved.  

Der Behälter kann hierbei beliebig geformt sein, entscheidend ist jedoch, dass die Bewegung des Behälters so erfolgt, dass nacheinander das gesamte Volumen des Behälters in den Wirkbereich der akustischen Pulse gelangt ist.The container can be of any shape, but it is crucial that the movement of the container is such that the entire volume of the container in the Effective range of the acoustic pulses has reached.

Es ist bei hochviskosen Medien durchaus von Vorteil, das Medium in einen Behälter abzufüllen und anschließend diesen Behälter zu bewegen, da bei hochviskosen Medien ein Pumpen oftmals schwierig ist. Auch ist es möglich, den Behälter an einem sterilen Ort zu befüllen und zu versiegeln und anschließend diesen Behälter in einem "Nichtsteril-Bereich" mit den akustischen Impulsen zu behandeln.In the case of highly viscous media, it is of advantage to put the medium in a container to fill and then move this container, since with highly viscous media Pumping is often difficult. It is also possible to keep the container in a sterile place fill and seal and then this container in a "non-sterile area" to be treated with the acoustic impulses.

Ebenso ist es auch möglich, den Behälter feststehend auszubilden und eine oder auch mehrere Quellen akustischer Pulse so zu bewegen, dass nacheinander das gesamte Volumen des Behälters in den Wirkbereich der akustischen Pulse gelangt.It is also possible to make the container stationary and one or more Sources of acoustic pulses to move so that the entire volume of the Container reaches the effective range of the acoustic pulses.

Sämtliche Bewegungen von Medium relativ zur Quelle akustischer Pulse können kontinuierlich oder auch getaktet ablaufen.All movements of the medium relative to the source of acoustic pulses can run continuously or clocked.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, die zu transferierenden Moleküle erst unmittelbar vor dem Fokusbereich dem Medium zuzuführen, in welchem sich die Zielzellen befinden.In a development of the invention, it is provided that the molecules to be transferred first immediately before the focus area to the medium in which the target cells are are located.

Es hat sich gezeigt, dass der Transfer der Moleküle in die Zellen von der Anzahl der Ultraschall Bursts bzw. Stoßwellen abhängt. Bei einer höheren Anzahl von Ultraschall Bursts bzw. Stoßwellen steigt die Transferrate. Ebenso nimmt die Zahl der durch die Behandlung geschädigten Zellen mit der Anzahl der Ultraschall Bursts bzw. Stoßwellen zu.It has been shown that the transfer of the molecules into the cells depends on the number of Ultrasound bursts or shock waves depends. With a higher number of ultrasonic bursts or shock waves, the transfer rate increases. Likewise, the number of through treatment increases damaged cells with the number of ultrasonic bursts or shock waves.

Auch die Intensität (Masseinheit mJ/mm2) der Ultraschall Bursts bzw. Stoßwellen hat einen Einfluß sowohl auf die Anzahl der intrazellulär transferierten Moleküle als auch auf die Schädigung der Zellen. Mit steigender Intensität ergibt sich sowohl für die Anzahl der intrazellulär transferierten Moleküle als auch der geschädigten Zelle eine Zunahme.The intensity (unit of measurement mJ / mm 2 ) of the ultrasound bursts or shock waves also has an influence both on the number of intracellularly transferred molecules and on the damage to the cells. With increasing intensity, there is an increase in both the number of intracellularly transferred molecules and the damaged cell.

Claims (21)

1. Verfahren zum Transfer von Molekülen in Zellen, wobei ein Medium, in dem sich die zu transferierenden Moleküle und die Zielzellen befinden einer vorgegebenen Anzahl von akustischen Pulsen ausgesetzt werden dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (F), in dem sich die zu transferierenden Moleküle und die Zielzellen befinden relativ zu dem Bereich bewegt wird, in welchem die akustischen Pulse einen vorgegebenen Druck oder Unterdruck und/oder eine vorgegebene Intensität überschreiten.1. Method for the transfer of molecules into cells, wherein a medium in which the molecules to be transferred and the target cells are exposed to a predetermined number of acoustic pulses are characterized in that the medium (F) in which the molecules to be transferred are located and the target cells are moved relative to the area in which the acoustic pulses exceed a predetermined pressure or negative pressure and / or a predetermined intensity. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Medium in einem Behältnis eingeschlossen ist und das Behältnis relativ zu dem Bereich bewegt wird, in welchem die akustischen Pulse einen vorgegebenen Druck oder Unterdruck und/oder eine vorgegebene Intensität überschreiten.2. The method according to claim 1 characterized in that the medium is enclosed in a container and the container relative to the area is moved, in which the acoustic pulses a predetermined pressure or negative pressure and / or exceed a predetermined intensity. 3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (F), in dem sich die zu transferierenden Molekülen und die Zielzellen befinden in einer Leitung transportiert wird und die Leitung durch den Bereich verläuft, in welchem die akustischen Pulse einen vorgegebenen Druck oder Unterdruck und/oder eine vorgegebene Intensität überschreiten.3. The method according to claim 1 characterized in that the medium (F) in which the molecules to be transferred and the target cells are located is transported in a line and the line runs through the area in which the acoustic pulses a predetermined pressure or negative pressure and / or a predetermined Exceed intensity. 4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (F), in der sich die zu transferierenden Moleküle und die Zielzellen befinden während der Zeit in der sie sich in dem Bereich befindet, in welchem die akustischen Pulse einen vorgegebenen Druck oder Unterdruck und/oder eine vorgegebene Intensität überschreiten einer vorgegebenen Anzahl von Pulsen ausgesetzt wird.4. The method according to claim 1 characterized in that the medium (F) in which the molecules to be transferred and the target cells are located during the time it is in the area in which the acoustic pulses a predetermined pressure or negative pressure and / or a predetermined intensity exceeding a predetermined number of pulses. 5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (F) kontinuierlich durch die Leitung bewegt wird.5. The method according to any one of the preceding claims,  characterized in that the medium (F) is continuously moved through the line. 6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (F) getaktet bewegt wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the medium (F) is moved clocked. 7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (F) fest steht und die Quelle (1) der akustischen Pulse bewegt wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the medium (F) is fixed and the source ( 1 ) of the acoustic pulses is moved. 8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Fokusbereich zwischen 10 Mpa und 150 Mpa liegt.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressure in the focus range is between 10 Mpa and 150 Mpa. 9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck im Fokusbereich zwischen 5 Mpa und 50 Mpa liegt.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the negative pressure in the focus range is between 5 Mpa and 50 Mpa. 10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der akustischen Pulse im Fokusbereich zwischen 0,5 mJ/mm2 und 5,0 mJ/mm2 liegt.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the intensity of the acoustic pulses in the focus range is between 0.5 mJ / mm 2 and 5.0 mJ / mm 2 . 11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen 5 und 250 akustische Pulse auf das Medium (F) abgegeben werden.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that between 5 and 250 acoustic pulses are emitted onto the medium (F). 12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu transferierenden Moleküle erst unmittelbar vor dem Fokusbereich dem Medium (F) geführt werden, in welchem sich die Zielzellen befinden. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the molecules to be transferred to the medium (F) just before the focus area in which the target cells are located.   13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei ein Medium (F), in dem sich die zu transferierenden Moleküle und die Zielzellen befinden im Fokusbereich einer Quelle akustischer Pulse vorgegebenen Anzahl von fokussierten akustischen Pulsen aussetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung vorgesehen ist, durch welche eine Relativbewegung zwischen dem Medium (F) und dem Bereich, in welchem die akustischen Pulse einen vorgegebenen Druck oder Unterdruck und/oder eine vorgegebene Intensität überschreiten ausgeführt wird.13. The apparatus for performing the method according to claim 1, wherein a medium (F), in which the molecules to be transferred and the target cells are in the focus area a number of focused acoustic pulses from a source of acoustic pulses is vulnerable characterized in that a device is provided through which a relative movement between the medium (F) and the area in which the acoustic pulses have a predetermined pressure or Negative pressure and / or exceed a predetermined intensity is executed. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung vorgesehen ist, durch welche das Medium (F) transportierbar ist und die Leitung durch den Fokusbereich der Quelle (1) akustischer Pulse geführt ist.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that a line is provided through which the medium (F) can be transported and the line is guided through the focus area of the source ( 1 ) acoustic pulses. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle (1) akustischer Pulse als im wesentlichen hohlzylindrischer Körper ausgebildet ist und der Fokusbereich entlang der Mittelachse des hohlzylindrischen Körpers verläuft.15. The apparatus according to claim 13, characterized in that the source ( 1 ) of acoustic pulses is designed as an essentially hollow cylindrical body and the focus region runs along the central axis of the hollow cylindrical body. 16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle (1) akustischer Pulse als ein im wesentlichen rinnenförmiger Körper mit halbkreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist und der Fokusbereich entlang der Mittellinie des Halbkreises verläuft.16. The apparatus according to claim 13, characterized in that the source ( 1 ) acoustic pulses is designed as an essentially channel-shaped body with a semicircular cross section and the focus region runs along the center line of the semicircle. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle (1) aus einer Vielzahl von Piezo Elementen besteht.17. Device according to one of claims 13 to 16, characterized in that the source ( 1 ) consists of a plurality of piezo elements. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle (1) aus einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Piezoringen besteht.18. Device according to one of claims 13 to 17, characterized in that the source ( 1 ) consists of a plurality of piezo rings lying side by side. 19. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wobei die Quelle (1) konzentrisch um eine Brennlinie eines elliptisch geformten Hohlrohres ausgebildet ist und die das Medium (F) führende Rohr konzentrisch um die andere Brennlinie angeordnet ist.19. The apparatus according to claim 13, characterized in that wherein the source ( 1 ) is formed concentrically around a focal line of an elliptically shaped hollow tube and the pipe carrying the medium (F) is arranged concentrically around the other focal line. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Quelle (1) der akustischen Pulse ein explodierender Draht dient, der entlang der Brennlinie gespannt ist.20. The apparatus according to claim 19, characterized in that an exploding wire is used as the source ( 1 ) of the acoustic pulses, which is stretched along the focal line. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugang zu der Leitung (2) vorgesehen ist, durch welchen die zu transferierenden Moleküle dem Medium (F), in welchem sich die Zielzellen befinden, zuführbar sind.21. Device according to one of claims 13 to 20, characterized in that access to the line ( 2 ) is provided, through which the molecules to be transferred can be fed to the medium (F) in which the target cells are located.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10234905A1 (en) * 2002-07-31 2004-02-19 Dornier Medtech Gmbh Transferring molecules of active agents in cells comprises use of pulsed acoustic waves to generate shear forces on the sample volume containing scattered bodies in vivo or in vitro
DE102004040233A1 (en) * 2004-08-13 2006-03-02 Dr. Hielscher Gmbh Preparation of algae bio product, useful e.g. as nutrient; and in medicine, comprises preparing algal suspension, providing algal suspension on discharge cell and subjecting the algal suspension on a discharge cell in a narrow column

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989002464A1 (en) * 1987-09-07 1989-03-23 Amersham International Plc Modifying living cells
DE3821354A1 (en) * 1987-07-10 1989-07-06 Berlin Kosmetik Veb Process and apparatus for the preparation of bioactive suspensions
WO1991000358A1 (en) * 1989-06-29 1991-01-10 Danisco A/S A method for introducing molecules, particularly genetic material, into plant cells
JPH11262762A (en) * 1998-03-19 1999-09-28 Hitachi Ltd Method and device for sterilization treatment
WO1999058637A2 (en) * 1998-05-07 1999-11-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device and method for targeted exposure of a biological sample to sound waves

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3821354A1 (en) * 1987-07-10 1989-07-06 Berlin Kosmetik Veb Process and apparatus for the preparation of bioactive suspensions
WO1989002464A1 (en) * 1987-09-07 1989-03-23 Amersham International Plc Modifying living cells
WO1991000358A1 (en) * 1989-06-29 1991-01-10 Danisco A/S A method for introducing molecules, particularly genetic material, into plant cells
JPH11262762A (en) * 1998-03-19 1999-09-28 Hitachi Ltd Method and device for sterilization treatment
WO1999058637A2 (en) * 1998-05-07 1999-11-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device and method for targeted exposure of a biological sample to sound waves

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Datenbank MEDLINE 97427052/DN (Abstr. zu: Lauer, U. et al., Gene Therapy 4(7), 1997, 710-5) *
Datenbank MEDLINE 98103632/DN (Abstr. zu: Bao. S. et al., Cancer Res. 58(2), 1998, 219-21) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10234905A1 (en) * 2002-07-31 2004-02-19 Dornier Medtech Gmbh Transferring molecules of active agents in cells comprises use of pulsed acoustic waves to generate shear forces on the sample volume containing scattered bodies in vivo or in vitro
DE10234905B4 (en) * 2002-07-31 2006-12-14 Dornier Medtech Gmbh Method for improving the acoustically induced molecule transfer
DE102004040233A1 (en) * 2004-08-13 2006-03-02 Dr. Hielscher Gmbh Preparation of algae bio product, useful e.g. as nutrient; and in medicine, comprises preparing algal suspension, providing algal suspension on discharge cell and subjecting the algal suspension on a discharge cell in a narrow column
DE102004040233B4 (en) * 2004-08-13 2006-06-01 Dr. Hielscher Gmbh Preparation of algae bio product, useful e.g. as nutrient; and in medicine, comprises preparing algal suspension, providing algal suspension on discharge cell and subjecting the algal suspension on a discharge cell in a narrow column

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