DE2350050C2 - Moldings made of plastic that are compatible or harmless for biological tissue and cell tissue cultures - Google Patents
Moldings made of plastic that are compatible or harmless for biological tissue and cell tissue culturesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen für biologische Gewebe und Zellgewebekulturen verträglichen bzw. unschädlichen Formkörper aus Kunststoff.The invention relates to a compatible or harmless for biological tissue and cell tissue cultures Molded body made of plastic.
Die ständig wachsende Verwendung von Kunststoffen für Instrumente bzw. Geräte, die in Kontakt mit biologischen Stoffen gebracht werden, hat zu beträchtlichen Schwierigkeiten geführjt, da die meisten Kunststoffe für biologische Gewebe bzw. Zellgewebe toxisch sind. Die Toxizität beruht darauf, daß der Kunststoff selbst toxisch ist oder darauf, daß er beispielsweise toxische Weichmacher, Katalysatoren oder Initiatoren enthält. Wenn die toxischen Kunststoffe im Kompakt mit biologischen Systemen gebracht werden, ist dieser Kunststoff dafür verantwortlich, daß das Wachstum der mit dem Kunststoff in Kontakt kommenden Zellen gehemmt oder verhindert wird, daß die Reaktionen zurückgestoßen oder abgelehnt werden oder daß allergische Reaktionen oder das Wachsen von Tumoren hervorgerufen werden.The ever increasing use of plastics for instruments or devices that come into contact with biological substances has led to considerable difficulties, as most plastics are toxic to biological tissue or cell tissue. The toxicity is due to the fact that the plastic itself is toxic or that it contains, for example, toxic plasticizers, catalysts or initiators. If the toxic plastics are brought in compact with biological systems, this is it Plastic is responsible for the growth of the cells that come into contact with the plastic inhibited or prevented the reactions from being rejected or rejected or that allergic reactions or the growth of tumors.
Ein Feld, auf dem dieses Problem insbesondere sehr schwerwiegend ist, ist die Kultur bzw. Zucht von Zellgeweben.One field in which this problem is particularly very serious is the culture or breeding of Cell tissues.
Auf diesem Gebiet wurden früher Glasbehälter verwendet, während heutzutage die Bestrebung besteht, ähnlich wie auf dem Gebiet der Bakteriologie, aus Kunststoff bestehende Behälter bzw. Geräle zu verwenden.In the past, glass containers were used in this field, whereas nowadays there is a tendency to As in the field of bacteriology, plastic containers or gels are closed use.
Zellgewebekulturen sind sehr empfindlich auf in den Behälterwänden vorhandene toxische Substanzen. Es sind bereits beträchtliche Anstrengungen unternommen worden, die »Verträglichkeit« von Kunststoffbehältern für biologische Gewebe zu verbessern. Die meisten in Verbindung mit Zellgewebezuchtverfahren verwendeten Behälter sind transparent, so daß die Möglichkeit besteht, das Ergebnis der Gewebekultur bzw. Gewebezucht festzustellen. Es ist somit wesentlich, daß jegliche Verbesserungen hinsichtlich der Verträglichkeit des Kunststoffbehälters mit der Gewebekultur nicht den notwendigen Grad an Transparenz beeinträchtigen.Cell tissue cultures are very sensitive to toxic substances present in the container walls. It Considerable efforts have already been made to improve the "compatibility" of plastic containers to improve biological tissue. Most used in conjunction with tissue culture techniques Containers are transparent so that it is possible to see the result of tissue culture or tissue cultivation ascertain. It is therefore essential that any improvements in the compatibility of the Plastic container with the tissue culture does not affect the necessary degree of transparency.
ίο Ein wesentliches Gebiet der Verwendung von Kunststoffen ist das ärztliche bzw. chirurgische Feld, und zwar insbesondere hinsichtlich der Insertion von Kunststoffimplantaten in den Körper. Kunststoffimplantate werden normalerweise schnell von dem Körper zurückgestoßen bzw. verweigert, wobei sie auch für lokale Entzündungen und Reizungen verantwortlich sind, wodurch der Heilprozeß beeinträchtigt und das Behandlungsergebnis verschlechtert wird.ίο An essential area of use of Plastics is the medical or surgical field, in particular with regard to the insertion of Plastic implants in the body. Plastic implants usually get rid of that quickly Body repelled or refused, whereby they are also responsible for local inflammation and irritation are, whereby the healing process is impaired and the treatment result is worsened.
Um das auf dem Gebiet von Gewebekulturen bestehende Problem zu lösen, ist es notwendig geworden. Behälter oder Gegenstände aus Glas oder einem speziell behandelten Kunststoff zu verwenden, z. B. Behälter oder Gegenstände aus Polystyrol, die eine äußere Schicht aus einem transparenten Material aufweisen, welches nicht toxisch für biologische Gewebe ist Durch diese zuletzt genannte Alternative wird der Preis des Behälters bzw. Gegenstandes beträchtlich erhöht so daß der Verwendung derartiger Artikel enge Grenzen gesetzt sind.In order to solve the problem in the tissue culture field, it is necessary become. Use containers or objects made of glass or a specially treated plastic, z. B. Containers or objects made of polystyrene that have an outer layer made of a transparent material have, which is not toxic to biological tissues. This last-mentioned alternative the price of the container or object is increased considerably so that the use of such Article narrow limits are set.
jo Implantate bestehen normalerweise aus Metall. Die Erfahrung zeigt, daß bestimmte Metalle, wie etwajo implants are usually made of metal. the Experience shows that certain metals, such as
■ Tantal, verträglich mit biologischen Geweben sind. Der Herstellungspreis eines solchen Implantates ist sehr hoch, was in wirtschaftlicher Hinsicht nachteilig ist Die Wärmeleitfähigkeit des Metalls führt weiterhin zu körperlichen Beschwerden, wenn der Patient beispielsweise einer Kurzwellenbehandlung unterworfen ist.■ Tantalum, are compatible with biological tissues. The manufacturing price of such an implant is very high high, which is disadvantageous from an economic point of view. The thermal conductivity of the metal continues to lead to physical discomfort, for example if the patient is undergoing shortwave treatment.
Es ist des weiteren aus William Goldie »Metallic Coating of Plastics« (1968), insbesondere Seiten 39 bis 49, ein stromloses katalytisches Kunststoffmetallisieren bekannt, und zwar durch Sensibilisieren beispielsweise mit Sn(II)-Salzen in einer ersten Stufe, Aktivieren beispielsweise mit einem Pd-SaIz in einer zweiten Stufe und abschließendes Auftragen der endgültigen Metallschicht in einer dritten Stufe.It is also from William Goldie "Metallic Coating of Plastics" (1968), especially pages 39 bis 49, an electroless catalytic plastic plating known, by sensitizing for example with Sn (II) salts in a first stage, activation, for example, with a Pd salt in a second stage and finally applying the final metal layer in a third stage.
Aus diesem bekannten dreistufigen Verfahren läßt sich aber kein Hinweis auf die Gewebeverträglichkeit des abschließend erhaltenen Kunststoff-Formkörpers ableiten.From this known three-stage process, however, there is no indication of tissue compatibility derive the finally obtained plastic molding.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen an sich für biologische Gewebe und Zellgewebekulturen unerträglichen bzw. schädlichen Kunststoff gewebeverträglich zu rwachen unter teilweiser Anwendung der Verfahrensschritte des bekannten Metallisierungsverfahrens. The invention is based on the object of a per se for biological tissue and cell tissue cultures intolerable or harmful plastic tissue-compatible to rwache with partial application of the Process steps of the known metallization process.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest die mit dem Gewebe in Kontakt kommende Formkörperfläche mit einem Edelmetallbelag versehen ist, der durch Sensibilisierung desAccording to the invention, this object is achieved in that at least the ones in contact with the tissue The upcoming molded body surface is provided with a noble metal coating, which by sensitizing the
ho Kunststoffes und anschließende Behandlung mit einer LiHung des entsprechenden Edelmetallsalzes aufgetragen ist.ho plastic and subsequent treatment with a LiHung of the corresponding noble metal salt applied is.
Um einen Kunststoff-Formkörper mit einer gewebeverträglichen Oberfläche zu erhalten wird also gemäßIn order to obtain a plastic molded body with a tissue-compatible surface, according to FIG
h-, der Erfindung gelehrt, daß bekannte Metallisierungsverfiihren vor der für dieses Verfahren wesentlichen dritten Behandlungsstufe zu beenden, und zwar im wesentlichen nach den an sich dem bekannten VerfahrenThe invention taught that known metallization processes to be completed prior to the third treatment stage essential for this process, essentially according to the method known per se
vorgeschalteten Sensibilisierungs- und Aktivierungsstufen. ErfindungsgemäQ wurde erkannt, daß diese beiden Stufen ausreichend sind, um einen an sich gewebeunverträglichen Kunststoff gewebeverträglich zu machen.upstream sensitization and activation stages. According to the invention it was recognized that these two Steps are sufficient to make a tissue-incompatible plastic tissue-compatible.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist der Kunststoff bzw. die Oberfläche des Kunststoffkörpers mit einem Edelmetallbeiag versehen, der nach Sensibilisierung des Kunststoffes mit einem Zinnsalz oder Zinn(II)-Oxid aufgetragen ist. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Kunststoff bzw. die Oberfläche des Kunststoffkörpers mit einem Edelmetallbelag versehen, der durch Behandlung mit einer Lösung eines Salzes auf der Basis von Gold, Rhodium, Platin oder Palladium aufgetragen ist.According to a preferred embodiment, the plastic or the surface of the plastic body is provided with a precious metal label, which after sensitization of the plastic is applied with a tin salt or tin (II) oxide. After another The invention is embodied in the plastic or the surface of the plastic body with a noble metal coating provided by treatment with a solution of a salt based on gold, rhodium, Platinum or palladium is applied.
Der Kunststoff-Formkörper besteht zweckmäßigerweise aus einem transparenten Kunststoff, insbesondere aus Polystyrol, Polyacrylnitril oder Mischpolymeren.The plastic molding expediently consists of a transparent plastic, in particular made of polystyrene, polyacrylonitrile or mixed polymers.
Um die »Verträglichkeit« verschiedener Beschichtungen mit biologischen Geweben herauszufinden, wurden verschiedene Behälter getestet. Bei diesen Versuchen wurden fünf verschiedene Zellketten benutzt, und zwar die normale von der menschlichen Embryolunge erzeugte Zellkette FBL (L), die im Handel erhältliche Faserbrandlinie WI-38 und drei Tumorzellenlinien, nämlich eine von einem Lungentumor CA (L) stammende schnell wachsende Zellenlinie, eine Zellenlinie von einem osteogenen Sarkom OS-138 und eine Zellenlinie, die von einem bösartigen Gliom MG-105 stammt. Das verwendete Kulturmedium war »Eagles-Medium« mit 10% Kalbserum.In order to find out the "compatibility" of various coatings with biological tissues, different containers tested. Five different cell chains were used in these experiments, namely the normal cell chain FBL (L) produced by the human embryo lung, which is commercially available Fiber incendiary line WI-38 and three tumor cell lines, namely one from a lung tumor CA (L) fast growing cell line derived from, one osteogenic sarcoma cell line OS-138 and one Cell line derived from MG-105 malignant glioma. The culture medium used was "Eagles Medium" with 10% calf serum.
Es wurden drei verschiedene Arten von Kunststoff-Petri-Schalen verwendet, nämlich erfindungsgemäß behandelte und mit Platin metallisierte Schalen P, eine im Handel erhältliche Schale vhne Metallbeschichtung, die jedoch mit einer andersartige! Transparentbeschichtung F versehen war und eine unbehandelte Probeschale K. Die Schalen mit einer andersartigen Transparentbeschichtung F waren für die Schalen repräsentativ, die in dem zur Verfügung stehenden Bereich bisher als die am besten geeigneten Schalen angesehen wurden.Three different types of plastic Petri dishes were used, namely dishes P treated according to the invention and metallized with platinum, a commercially available dish without a metal coating, but with a different! Transparent coating F was provided and an untreated sample dish K. The dishes with a different type of transparent coating F were representative of the dishes which were previously regarded as the most suitable dishes in the available area.
Die Versuche wurden unter Berücksichtigung von drei verschiedenen Eigenschaften durchgeführt, nämlieh: The tests were carried out taking into account three different properties, namely:
1. Anhaft-Effekt ( = A.E.). Der Test wurde durchgeführt, indem je Platte 1000 Zellen in ein Kultur- bez. Nährmedium eingebracht wurden, wöbe; das1. Adhesion effect (= A.E.). The test was carried out by placing 1000 cells per plate in a culture bez. Nutrient medium were introduced, wöbe; the
in Wachsen der Zellen ein bzw. zwei bzw. vier Kalendertage betrug. Am Ende der Wachstumsperiode wurde das Zellgewebenährmedium abgesaugt und die Zellen auf dem Boden der Platte mit Methanol fixiert und mittels üblicher Technikenin growth of the cells was one, two or four calendar days. At the end of the growing season the cell tissue culture medium was aspirated and the cells on the bottom of the plate with Methanol fixed and using standard techniques
π gefärbt. Das Testergebnis wurde ermittelt, indemπ colored. The test result was determined by
die Anzahl der anhaftenden Zellen gezählt wurde.the number of adherent cells was counted.
2. Vermehrungseffekt (C.E.). Bei diesem Test wurden je Platte 1000 Zellen eingebracht und. nach 10 Tagen wurde die Anzahl der Zellkolonien2. Propagation Effect (C.E.). In this test, 1000 cells were introduced into each plate and. after 10 days was the number of cell colonies
in gezählt, die mehr als 25 Zellen enthielten. Kohärente Zellkolonien, die eine größere Anzahl an Zellen (beispielsweise 200—300) enthielten, wurden als eine Kolonie gezählt, da angenommen werden kann, daß eine derartige Kolonie anfäng-counted in that contained more than 25 cells. Coherent cell colonies that contained a large number of cells (e.g. 200-300) were counted as one colony because it can be assumed that such a colony would begin
2-, lieh mehrere Zellen enthielt und aus diesem Grunde2-, borrowed several cells and therefore contained
aus sich selbst kein Kriterium für ein verbessertes Wachstum bildete.did not in itself constitute a criterion for improved growth.
3. Wachstumsgeschwindigkeit. 20 000 Zellen wurden auf Platten aufgezogen, die einerseits gemäß der3. Speed of growth. 20,000 cells were grown on plates, which on the one hand according to the
in Erfindung ausgebildet waren und andererseits vonwere trained in invention and on the other hand by
der Art mit einer andersartigen Transparentbeschichtung waren. Die Zellen wurden von den Platten nach 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10, 13 und 17 Tagen entfernt und in einem sogenannten Zelloskopwere of the type with a different type of transparent coating. The cells were from the Plates removed after 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10, 13 and 17 days and placed in a so-called cell scope
j-, gezählt.j-, counted.
Der Anhaft-Effekt für die Zellenketten WI-38, FBL(L), MG-105, OS-138 und CA(L) ist in Tabelle 1 dargestellt.The cling effect for cell strings WI-38, FBL (L), MG-105, OS-138 and CA (L) is in Table 1 shown.
»Anhaft-EfTekt« der Zellenkette WI-38, FBL(L), MG-105, OS-138 und CA(L)."Anhaft-EfTekt" of the cell chain WI-38, FBL (L), MG-105, OS-138 and CA (L).
PetrischalePetri dish
Kalendertag nach dem WI-38 AufziehenCalendar day after the WI-38 Wind up
FBL(L)FBL (L)
MG-105MG-105
OS-138OS-138
CA(L)CA (L)
Wie sieh aus der Tabelle ergibt, ist der anfängliche Anhaft-Effekt für die drei verwendeten Petri-Schalenarten im wesentlichen der gleiche, obwohl die Beständigkeit des Anhaft-Effektes bei den Petri-Schalenarten geringer ist als bei den Schalen P, die erfindungsgemaß mit Platin metallisiert sind, oder als bei den Schalen F mit einer andersartigen Transparentbeschichtung. Die erfindungsgemäßen Schalen P haben nach vier Tagen anscheinend einen geringfügig besseren Anhaft-Effekt als die Schalen F mit einer andersartigen Transparentbeschichtung. obwohl in dieser Hinsicht insgesamt davon ausgegangen werden muß, daß die erfindungsgemäßen Schalen P und die Schalen F mit einer andersartigen Transparentbeschichtung im wesentlichen den gleichen Anhaft-Effekt haben.As can be seen from the table, the initial sticking effect is essentially the same for the three types of Petri dishes used, although the persistence of the sticking effect is lower in the case of the types of Petri dishes than in the case of dishes P which are metallized with platinum according to the invention are, or as with the shells F with a different type of transparent coating. The trays P according to the invention apparently have a slightly better adhesive effect after four days than the trays F with a different type of transparent coating. although in this respect it must be assumed overall that the bowls P according to the invention and the bowls F with a different type of transparent coating have essentially the same adhesive effect.
Vermehrungs-EffekiMultiplication Effeki
Der Vermehrungseffekt der Zellketten ist in Tabelle 2 dargestellt.The proliferation effect of the cell chains is shown in Table 2.
Vermehrungs-Effekt der Zellketten WI-38, FBL(L)1 MG-105, OS-138 und CA(L).Multiplication effect of the cell chains WI-38, FBL (L) 1 MG-105, OS-138 and CA (L).
Wie sich aus der Tabelle ergibt, hat die Platinbeschichtung einen beträchtlich erhöhten Vermehrungs-Effekt. As can be seen from the table, the platinum coating has a considerably increased multiplication effect.
Der Unterschied im Vermehrungs-Effekt zwischen den Schalen F mit einer andersartigen Transparentbeschichtung und den erfindungsgemäß mit Platin metallisierten Schalen P ist weniger ausgeprägt, obwohl das Wachstumsvermögen der meisten Zellenketten bei mit Platin metallisiertem Kunststoff größer zu sein scheint als bei Schalen mit einer andersartigen Transparentbeschichtung, wobei jedoch eine Ausnahme hinsichtlich der Kette FBL(L) besteht.The difference in the propagation effect between the dishes F with a different type of transparent coating and the dishes P metallized according to the invention with platinum is less pronounced, although the growth capacity of most cell chains appears to be greater in the case of plastic metallized with platinum than in dishes with a different type of transparent coating, whereby however, there is an exception to the chain FBL (L).
WachstumsgeschwindigkeitGrowth rate
Es wurde mit den jeweiligen Zellenketten ein Vergleich zwischen mit Platin metallisierten Platten ui.d Platten mit einer andersartigen Transparentbeschichtung durchgeführt wobei festgestellt wurde, daß die Wachstumsgeschwindigkeit und der abschließende Sättigungsindex für die drei Tumorzellenlinien und die normalen Zellenketten in der gleichen Größenordnung für sowohl die mit Platin metallisierten Schalen als auch die Schalen mit einer andersartigen Transparentbeschichtun<! lagen. Es kann nicht festgestellt werden, daß ein abschließender Sättigungsindex vorhanden ist. Es kann jedoch ermittelt werden, daß die Zellenketten die gleiche Wachstumsmöglichkeit in mit Platin metallisierten Schalen als auch in Schalen mit einer andersartigen Transparentbeschichtung haben, während die unbehandelten Schalen dns Wachstum hemmen bzw. verhindern.With the respective cell chains, a comparison was made between platinum-plated plates and the like Plates with a different type of transparent coating carried out and it was found that the Growth rate and the final saturation index for the three tumor cell lines and the normal cell chains in the same order of magnitude for both the platinum-plated shells and the bowls with a different type of transparent coating <! lay. It cannot be determined that there is a final saturation index. It however, it can be determined that the cell chains have the same growth opportunity in platinum metallized Trays and trays with a different type of transparent coating, while the untreated ones Shells inhibit or prevent growth.
Die Versuche zeigen, daß ein mit Platin metallisierter Kunststoff unter Berücksichtigung des Anhaft-Effektes eine Verbesserung hinsichtlich der »Verträglichkeit« des Materials mit biologischen Geweben liefert. Ein mit Platin metallisierter Kunststoff verbessert beträchtlich die Wachstumsfähigkeit der Zellen, bezeichnet als Vermehrungs-Effekt. Bei den meisten Kultur- bzw. Zuchtversuchen war die Wachstumsgeschwindigkeit der Zellenketten sowohl auf mit Platin metallisierten Kunststoffschalen als auch auf den im Handel erhältlichen Schalen mit einer andersartigen Transparentbeschichtung die gleiche.The tests show that a plastic metallized with platinum, taking into account the sticking effect provides an improvement in terms of the "compatibility" of the material with biological tissues. One with Platinum metallized plastic considerably improves the ability of cells to grow, known as Multiplication effect. In most of the culture or breeding experiments, the growth rate was of the cell chains on plastic dishes metallized with platinum as well as on the commercially available ones available bowls with a different type of transparent coating the same.
Die bei den Versuchen verwendeten erfindungsgemäßen Schalen bestanden aus Polystyrol, welches mit
einem Platinsalz behandelt worden ist. Behälter aus anderen Kunststoffen wie Polymethacrylat und Polyäthylen,
die an sich das Zellenwachstum hemmen bzw. hindern, wurden in anderen Versuchsreihen getestet.
Dabei stellte sich heraus, daß diese Behälter nach Beschichten mit Platin vergleichbare Eigenschaften
hatten wie die im Rahmen der oben aufgeführten Versuche verwendeten und nach der Erfindung
hergestellten Schalen. Es wurden mit ebenfalls guten Ergebnissen in ähnlicher Weise Versuche mit Schalen
durchgeführt, die mit anderen Metallen wie Gold, Palladium und Rhodium metallisiert worden sind.
Ein Verfahren, nach dem Petri-Schalen der oben behandelten und den Versuchen ausgesetzten Art
hergestellt werden können, wird nunmehr an Hand des folgenden Beispiels beschrieben.The dishes according to the invention used in the experiments consisted of polystyrene which had been treated with a platinum salt. Containers made of other plastics such as polymethacrylate and polyethylene, which in themselves inhibit or prevent cell growth, were tested in other series of tests. It was found that these containers, after being coated with platinum, had properties comparable to those of the dishes used in the above-mentioned experiments and manufactured according to the invention. Tests have been carried out in a similar manner with dishes which have been metallized with other metals such as gold, palladium and rhodium, with likewise good results.
A method by which Petri dishes of the type discussed above and exposed to the tests can be produced is now described with reference to the following example.
Behandlung von Plastikschalen mit PlatinsalzTreatment of plastic trays with platinum salt
Mehrere, einen Durchmesser von 5 cm aufweisende Plastikschalen aus Polystyrol wurden 30 Sekunden bei einer Temperatur von 200C mit 0,5 ml einer LösungSeveral plastic dishes made of polystyrene with a diameter of 5 cm were treated with 0.5 ml of a solution for 30 seconds at a temperature of 20 ° C.
behandelt, die durch Lösen von 100 mg Zinn-II-Fluorid in einer Mischung aus 200 ml Methanol und 5 ml Azeton hergestellt worden war. Nach diesem Behandlungs-Treated that by dissolving 100 mg of tin-II fluoride in a mixture of 200 ml of methanol and 5 ml of acetone. After this treatment
schritt wurden die Schalen mit 1 ml Äthanol gewaschen.step the dishes were washed with 1 ml of ethanol.
Danach wurden 0,5 ml einer Äthanollösung, die 2% Wasser und 0,1 mg Platinchlorid enthielt, zugesetzt.Then 0.5 ml of an ethanol solution containing 2% water and 0.1 mg platinum chloride were added.
Man ließ die Lösung anschließend bei etwa 30°C eine Minute lang auf die Platte einwirken, bevor die Schale entleert und mit Luft getrocknet war.The solution was then allowed to act on the plate at about 30 ° C. for one minute before the dish emptied and air dried.
Nachdem die Schalen in der beschriebenen Weise mit Metall beschichtet worden waren, wurden sie in abgedichteten Packungen durch Gammastrahlung, beispielsweise einer Strahlung von 60Co, sterilisiert.After the dishes had been coated with metal in the manner described, they were sterilized in sealed packs by gamma radiation, for example radiation of 60 Co.
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