DE2405119B2 - Verfahren und vorrichtung zur erhoehung der permeabilitaet der haut von zellen von lebewesen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur erhoehung der permeabilitaet der haut von zellen von lebewesenInfo
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- C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
- C12M35/02—Electrical or electromagnetic means, e.g. for electroporation or for cell fusion
Description
f physiologische Elektrolytlösung und in die andere Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur
I Kammer (5) eine die Behälterwandung durchdrin- Erhöhung der Permeabilität der Haut von Zellen von
I gende, ebenfalls auf den Durchgang (3) hin 35 Lebewesen zu schaffen, das einfach, schnei! und somit in
JJ3 gerichtete AbsaugJeitung (?) ür die Zellen enthal- wirtschaftlicher Weise durchführbar ist, wobei eine
I tende physiologische Elektrolytlösung hineinragend Erhöhung der Permeabilität erzielt wird, die einen
f gestaltet sind. möglichst weitgehenden Austausch von im Zellinneren
I und in einer Lösung, in die die Zellen eingebracht
! 40 worden sind, enthaltenen, einen Radius von wenigstens
fc 5 A aufweisenden Makromoiekük/i ermöglicht. Dabei
II soll die erzielte Erhöhung der Permeabilität in einem
ti Ρ'ε Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur einfachen Verfahrensschritt ausheilbar sein. Es ist
ψ Erhöhung der Permeabilität der Haut von Zellen von weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur
- Lebewesen und eine Vorrichtung zur Durchführung des 45 Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Sk= Verfahrens. Piese Aufgabe wird bei einem Verfahren der
Ά Nach einem nicht vorveröffentlichen Sachverhalt eingangs bezeichneten Art gemäß der Erfindung
werden Zellen von Lebewesen in eine, Komplexbüdner dadurch gelöst, daß die Zellen in einer, eine zwischen
oder katalytisch wirkende Stoffe enthaltende Lösung 0°C und 250C liegende Temperatur aufweisende,
mit gegenüber dem Zellinhalt niedrigerer Osmohriiät 50 elektrischen Strom leitende, eine physiologische Elek-
eingegeben. Infolge der erhöhten Permeabilität der trolytlösung bildende Flüssigkeit als Suspension einge-
Zeüiiäui findet dabei Stoffaustausch zwischen der im gehen werden, worauf die so gebildete, die Zellen
ZeSIinnern enthaltenen Lösung und der die Komplex- enthaltende physiologische Elektrolytlösung so lange
bildner oder die katalytisch wirkenden Stoffe enthalten- einem elektrischen FeIJ mit einer IO3 bis f O1 V/cm
den Lösung statt Darauf wird die Osmolarität der die 55 betragenden Feldstärke ausgesetzt wird, bis einen
Zellen enthaltenden Lösung durch Zugabe osmotisch Radius von u/enijjstpne t L 2ti(weic*nAan UaiirsmaU.
aktiver Stoffe, wie Kalium-, Kalium- und Natriumionen küle durch die alsT/iembran wirkende Zellhaut zwischen
auf die Osmolariiä* des Zellinhaltes der ursprünglich der im Zellinnern enthaltenen Lösung und der
eingebrachten Zellen erhöht, wobei die Zellhaut ihre physiologischen Elektrolytlösung ausgetauscht werden.
Durchlässigkeit für die im Zellinnern enthaltenen 60 Das Verfahren gemäß der Erfindung ist diskontinuier-
,KomplexbiJdner oder Katalytisch wirkenden Stoffs lieh oder kontinuierlich durchfährbar. Zur Durchfflh-
yerliert, die sie somit einschließt In derartiger Weise rung der diskontinuierlichen Verfahrensweise wird ein
behandelte Komplexbildner enthaltende Zellen werden Behälter, in dem zwei Elektroden angeordnet sind, mit
zum Abtrennen von durch chemische oder physikalische einer Zellen von Lebewesen als Suspension enlhalten-
Eigenschaften ausgezeichneten ionisierten Stoffen aus 65 den physiologischen Elektrolytlösung gefeilt und auf die
einer wäßrigen Lösung verwendet Dabei werden die Elektrolytlösung ein elektrischer Impuls gegeben. Zur
die Komplexbildner enthaltenden Zellen in die die kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens gemäß
ionisierten Stoffe enthaltende wäßrige Lösung eingege- der Erfindung wird in einem mit physiologischer
Elektrolytlösung gefüllten Behälter, an dessen Elektroden ein konstantes elektrisches Feld anliegt, die die
Zellen als Suspension enthaltende physiologische Elektrolytlösung durch das elektrische Feld geleitet.
Dies geschieht am besten dadurch, daß dem Behälter kontinuierlich frische, die Zellen als Suspension
enthaltende physiologische Elektrolytlösung zugeführt und zugleich aus dem Behälter die dem elektrischen
Feld ausgesetzten Zellen enthaltende Elektrolytlösung abgesaugt wird. Dabei wird zugleich die in der
Elektrolytlösung im elektrischen Feld erzeugte Wärme •abgeführt. Eine sehr günstige Verfahrensweise besteht
darin, daß die die Zellen als Suspension enthaltende
.'physiologische Elektrolytlösung durch den Fokus eines
Fokussierten elektrischen Feldes gleitet wird. Hierdurch wird eine bessere Ausnutzun.. ".^s elektrischen
Feldes erreicht und zugleich ?'e\«i_:r!eistet, daß die
durch das elektrische Feld mkgei"-,; isn Zeilen alle einer
nahezu gleichen Feldstärke «t-sgesetzt werde.*.
Wie sich gezeigt hs', ιεί die zur Erhöhung der
Permeabilität der 7·. < τ·Ί erforderliche Verweilzei* der
Zellen in dem die erhöhung der Permeabilität bewirkenden elektrischen Feld sehr gering, so daß
Zellen mit erhöhter Permeabilität der Zellhaut einfach und schnell und zudem mit hoher Ausbeute herstellbar
sind.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist in vorteilhafter Weise mittels einer Vorrichtung der eingangs
bezeichneten Art durchführbar, die aus einem, durch eine aus elektrisch nicht leitendem Material gebildeten,
einen Durchgang mit einem Durchmesser von wenigstens 20 μίτι aufweisende Zwischenwand in zwei
Kammern geteilten Behälter besteht, wobei in den Kammern jeweils eine Elektrode angeordnet ist und
wobei an der die Kammern umschließenden Behälterwandung Leitungsanschlüsse für die Zuführung von
physiologischer Elektrolytlösung vorgesehen sind und wobei in die eine Kammer eine die Behälterwandung
durchdringende, auf den Durchgang hin gerichtete Zuführungsdüse für die die Zellen enthaltende physiologische
Elektrolytlösung und in die andere Kammer eine die Behälterwandung durchdringende, ebenfalls auf c'on
Durchgang hin gerichtete Absaugleitung für die Zellen enthaltende physiologische Elektrolytlösung hineinragend
gestaltet sind.
Wie sich gezeigt hat, ist die Permeabilitätserhöhung der Haut der Zellen durch Erwärmung der die Zellen
enthaltenden Lösung auf eine zwischen 15° C bis 40° C
liegende Temperatur nach 1 bis 2 Stunden ausheilbar. Bei Verwendung von Bakterienzellen werden die Zellen
dabei zweckmäE'gerweise auf eine Temperatur von
20° C und bei Verwendung von Erythrozyten diese auf eint Temperatur von etwa 37° C erwärmt. Dadurch, daß
die erhöhte Permeabilität der Zellhaut ausheilb« r isn,
sind die Zellen zur Aufnahme von Makromolekülen der
and so
für
Anwendungszwecke verwendbar.
Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Zellen von Lebewesen sind daher auch in
günstiger Weise in Verfahren zum Abtrennen von durch chemische oder physikalische Eigenschaften ausgezeichneten,
ionisierten Stoffen, wie Schwermetallionen oder dergleichen aus einem in einer mindestens 0,5 mM
Magnesium- und/oder Kalzium- sowie Kaliumionen enthaltenden wäßrigen Lösung, wie Meerwasser,
Süßwasser, Abwasser oder dergleichen, gelösten Stoffgemisch
mittels die Abtrennung fördernder, mit den abzutrennenden Stoffen eine Verbindung eingehender
organischer oder anorganischer Komplexbildner verwendbar.
Dabei werden die Zellen in eine, die ,Komplexbildner enthaltende Lösung, deren Osmolarität
in Grenzen von der Osmolarität des Zellinhaltes der ursprünglichen Zellen und von der Osmolarität der
,wäßrigen Lösung abweicht, so lange eingesetzt, bis infolge Stoffaustausches durch die als Membran
wirkende Zellhaut im Gleichgewichtszustand zwischen 'der im Zellinneren enthaltenen Lösung und der die
Komplexbildner enthaltenden Lösung der Zellinhah praktisch der die Komplexbildner enthaltenden Lösung
entspricht. Zur Ausheilung der Permeabilitätserhöhung 'wird darauf die die Zellen enthaltende Lösung nach
Erwärmung etwa 1 bis 2 Stunden auf einer Temperatur iim Bereich von 15 bis 40°C gehalten. Im Anschluß daran
^werden die den Komplexbildner enthaltenden Zellen jyon der die Komplexbildner enthaltenden Lösung
"abgetrennt. Zur Anreicherung der in der wäßrigen !Lösung enthaltenen ionisierten Stoffe werden darauf die
!Zellen in die wäßrige Lösung eingesetzt, bis die aus der 'wäßrigen Lösung abzutrennenden ionisierten Stoffe
durrh die als Membran wirkende Zellhaut in das Innere
der Zellen gewandert und di'-ch die Komplexbildner in
schwer dissoziierbare oder schwer lösliche Komplexe überführt worden sind. In einer weiteren, an sich
bekannten Verfahrensstufe werden üarauf die Zellen von der wäßrigen Lösung abgetrennt.
Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Zellen von Lebewesen sind auch in
günstiger Weise in Verfahren zum Aufbau und Abbau von durch chemische Eigenschaften ausgezeichneten, in
einer mindestens 0,5 mM Magnesium- und/oder Kalzium- sowie Kaliumionen enthaltenden wäßrigen Lösung
gelösten Stoffe mittels den Aufbau oder den Abbau fördernder katalytisch wirkender Stoffe verwendbar.
Dabei v/erden die Zellen in eine katalytisch wirkende Stoffe enthaltende Lösung, deren Osmolarität in
Grenzen von dir Osmolarität des Zellinhaltes der
ursprünglichen Zellen und von der Os-nolarität der wäßrigen Lösung abweicht, so lange eingesetzt, bis
infolge der erhöhten Permeabilität der Zellhaut durch
Stoffaustausch der im Zelünnern enthaltenen Lösung und der die katalytisch wirkenden Stoffe enthaltenden
Lösung der Zellinhalt praktisch der die katalytisch wirkenden Stoffe enthaltender- Lösung entspricht.
Darauf wird die die Zellen enthaltende Lösung nach Erwärmung etwa 1 bis 2 Stunden auf einer Temperatur
im Bereich von 15 bis 40°C gehalten. Im Anschluß daran
werden die die katalytisch wirkenden Stoffe enthaltenden Zellen von der die katalytisch wirkenden Stoffe
enthaltenden Lösung abgetrennt. Zur Durchführung von Verfahren zum Aufbau oder Abbau von Stoffen
werden dann die Zellen in die wäßrige Lösung eingesetzt, bis die aufzubauenden oder abzubauenden, in
der wäßrigen Lösung enthaltenen Stoffe durch die als Membran wirkende Haut der Zellen in das Innere der
Zellen gewandert, der Aufbau oder der Abbau der Stoffe beendet ist, und die Stoffe durch die Haut der
Zellen <n die wäßrige Lösung gewandert sind. Die auf- oder abgebauten Stoffe werden dann in an sich
bekannter Weise von der wäßrigen Lösung abgetrennt. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der
Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.
Es zeigt
Es zeigt
Fig.; eine aus einem durch eine Zwischenwand in
zwei Kammern geteilten Behälter bestehende Vorrichtung gemäß der Erfindung,
F i g. 2 eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß
F i g. 2 eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß
der Erfindung mit behälterförmig ausgebildeter, an die
Form des Behälters angepaßter Zwischenwand.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht ist der Behälter 1
durch eine Zwischenwand 2, die einen Durchgang 3
aufweist, in die Kammern 4 und 5 aufgeteilt In den !Kammern 4 und 5 ist jeweils eine Elektrode 6
^angeordnet An der Behälterwand sind zur getrennten ■Durchführung von physiologischer Elektrolytlösung in
die Kammern 4 und 5 Leitungsanschlüsse 7 vorgesehen.
KCI, 4 mM MgCI2.2 mM CaCl2 und 5 mM Tris je'Liter %
enthielt und deren pH-Wert durch , Zugabe ''yon y*i 'i.
Salzsäure auf 7,4 eingestellt worden war, zweimal unter -V·,*^
jeweiligem Abzentrifugieren gewaschen? Anschließend i '* ;
wurde das crythrozytenk'onzentrat mit] Pufferlösung, /*■'¥}
der ImM Adenosin-Tnpiiosphat,je- Uter'zugesetzt ^f1V*'
wordenwariirfVerhahnisvonlO^SvenlDnnt^ """% "S/^
' Im Anschluß daran* wurJe?die''die,Erythrozyten ';£(>i
enthaltende Lösung durch die Zuführungidüse 8 einer in
die Kammern 4 und g g g g
Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ίο F i g. 2 dargestellten Vorrichtung gesiugt, der zugleich
f-'wird dia Zellen enthaltende physiologische Elektrolytlö- ;auf 00C gekühlte, als physiologische Elektrolytlösung
;.sung durch die Zuführungsdüse 8 der Kammer"4 yon „dienende Pufferlösung zugeführt wurde. Der Ourchmes- %
'außen zugeführt und durch den Durchgang 3, der den ser und die Länge des in der Zwischenwand 2
Fokus des elektrischen Feldes umschließt, über das vorgesehenen Durchganges 3 sowie der Abstand der
Absaugrohr 9 wieder aus dem Behälter 1 abgesaugt und 15 Spitze der Zuführun£sdüse 8 von dem Durchgang 3
in einem in der Zeichnung nicht dargestellten, der betrug 0.45 mm. An den Elektroden war eine Spannung
Saugpumpe vorgeschalteten, gekohlten Auffanggefäß von 350 V angelegt Der Durchsatz der Erythrozyten
aufgefangen. Der Verlust an physiologischer Elektrolyt- durch die Vorrichtung war so bemessen, daß die
lösung wird über die Zuleitungen 7 ausgeglichen. eingesetzte Menge der Erythrozyten m etwa 30
In Fig. 2 ist eine Variante der Vorrichtung gemäß der 20 Minuten die Vorrichtung passiert hati^. Die in dem
Erfindung dargestellt, in der die Zwischenwand 2 in Auffanggefäß aufgefangenen Erythrozyten wurden bei
Form eines Behälters gestaltet und konzentrisch zu dem 00Cund 13 000 g etwa 15 Minutenabzentrifugiert
Behälter 1 und dem Absaugrohr 9 angeordnet ist. Im ' Von den abzentrifugierten Erythrozyten wurden im Absaugrohr 9 ist ferner zur Temperaturkontrolle, um Anschluß daran 0,5 ml ίπ einer Lösung aus 5 ml eine zu starke Erwärmung und damit Schädigung der 25 Pufferlösung und 02 ml einer Jodl3l-Albumin!ösung, Zellen auszuschließen, ein Thermoelement 10 vorgese- deren spezifische Aktivität 0,1 roCi/ml betrug, sti3penhen. In der in Fi g. 2 dargestellten Ausführungsform der diert und etwa eine Stunde auf 00C gehalten. Darauf Vorrichtung gemäß der Erfindung ist außerdem ein wurde die Lösung erwärmt und etwa zwei Stunden auf weilerer Leitungsanschluß 11 am Behälter 1 angeord- 37°C gehalten. Im Anschluß daran wurden die net. der jedoch lediglich zur Entlüftung der Apparatur 30 Erythrozyten 15 Minuten lang bei 13000g abzetitrifu-
Behälter 1 und dem Absaugrohr 9 angeordnet ist. Im ' Von den abzentrifugierten Erythrozyten wurden im Absaugrohr 9 ist ferner zur Temperaturkontrolle, um Anschluß daran 0,5 ml ίπ einer Lösung aus 5 ml eine zu starke Erwärmung und damit Schädigung der 25 Pufferlösung und 02 ml einer Jodl3l-Albumin!ösung, Zellen auszuschließen, ein Thermoelement 10 vorgese- deren spezifische Aktivität 0,1 roCi/ml betrug, sti3penhen. In der in Fi g. 2 dargestellten Ausführungsform der diert und etwa eine Stunde auf 00C gehalten. Darauf Vorrichtung gemäß der Erfindung ist außerdem ein wurde die Lösung erwärmt und etwa zwei Stunden auf weilerer Leitungsanschluß 11 am Behälter 1 angeord- 37°C gehalten. Im Anschluß daran wurden die net. der jedoch lediglich zur Entlüftung der Apparatur 30 Erythrozyten 15 Minuten lang bei 13000g abzetitrifu-
giert und die abzentrifugierten Erythrozyten in Pufferlösung, die 0,1% Albumin als Träger einhielt, zweimal
unter Jcwe.m^m Abzentrifiigieren gewaschen. Die
Aktivität des in den Erythrozyten verbliebenen Jod131
wurde nach Aufschluß der Erythrozvtrn in einem
TriCarb-FIüssigkeitssdntülator gemessen. Die gemeiEene Aktivität entsprach dabei einer 31%igeß Aufnahme
von Jod'3' durch die Erythrozyten aus der Jodl31-AÖ>umin enthaltenden Lösung.
dient.
....
Ausfuhrungsbeispieh
Ausfuhrungsbeispieh
Etwa 100 ml frisches Rinderblut wurde in einer isotonischen Natriumcitratlösung aufgefangen und die
so gebildete Lösung in einer Zentrifuge bei 1200 g abzentrifugiert. Im Anschluß daran wurden etwa 30 ml
der abzentrifugierten, konzentrierten Erythrozyten in 100 ml einer Pufferlösung, die 15OmM NaCI, 16 mM
Claims (1)
- Fix 24 05 119 J ,4 b- "· jo daß die ionisierten Stoffe durch die als Membran"r':rZ Patentansprüche: wirkende Zellhaut wandern und durch die Komplexbild-:■■■'■' fi£^ ner in schwer dissoziierbare oder schwer lösliche Ai5I? 1. Verfahren zur Erhöhung der Permeabilität der komplexe überführt werden. Indem die Zellen von dersijRllliaut von Zellen von Lebewesen, dadurch 5 wäßrigen Lösung abgetrennt werden, werden so auch " - *|Αέ e k en η ζ e i c h η e t, daß die Zellen in einer, eine pe in den Zellen gebundenen ionisierten Stoffe von derriifBzwischen 0° und 25° C liegende Temperatur "wäßrigen Lösung abgetrenntIiiSiftäufweisende, elektrischen Strom leitende, eine Katalytisch v/irkende Stoffe enthaltende Zellen ^^physiologische Elektrolytlösung bildende Flüssigkeit werden zum Aufbau oder zum Abbau von durch S: *fals Suspension eingegeben werden, worauf die so io chemische Eigenschaften ausgezeichneten, in einer|ga;-f|j§iitgebildete, die Zellen enthaltende physiologische " ^Wäßrigen Lösung enthaltenen Stoffen verwendet. DieJiffi ^Hjf||fektrolytlösung so lange.einem elektrischen Feld Zellen werden dabei in die wäßrige Lösung so lange^f ;l i>^^^iit einer IQ3 bis 105 V/cm betragenden Feldstärke . Eingesetzt, bis die aufzubauenden oder abzubauenden, infö^J^J^^^^iusgesetzt wird, bis einen Radius von wenigstens 5 A Jjer wäßrigen Lösung enthaltenen Stoffe infolgeHg?- -,y£g -^aufweisende Makromoleküle durch die als Membran 15 Permeabilität der Haut der Zellen in das Innere derfjf'^"*■&■*: vjavvirkende Zellhaut zwischen der im Zellinnern Zellen gewandert, der Aufbau oder der Abbau der||| ί ffgj|f ^enthaltenen Lösung und der physiologischen Elek- Stoffe beendet ist und die Stoffe durch die Haut der^Ä;V:>^^^frolytlösung ausgetauscht werden Zellen in die wäßrige Lösung gewandert sind, woraufΒ!* "llRfll 2· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens die auf- oder abgebauten Stoffe in an sich bekannterilBiiiSfilliiadi Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen durch 20 Weise von der wäßrigen Lösung abgetrennt werden.Ip^ÄissiSinp aus elektrisch nicht leitendem Material Ά Der die Erhöhung der Permeabilität bewirkendeJi gebildete, einen Durchgang<3) mit einem Durchmes- Verfahrensschritt, in dem die Zellen in eine Lösung mitpi ser von wen gstens 20 um aufweisende Zwischen- gegenüber der Osmolarität des Zellinhaltes erniedrigterj wend (2) in zwei Kammern (4,5) geteilten Behälter Osmolarität eingebracht werden, ist jedoch zeitlichJ (1), wobei in den Kammern (4, 5) jeweils eine 25 aufwendig, da die Erhöhung der Permeabilität nur§j Elektrode (6) angeordnet ist und wobei an der die langsam erfolgt und zudem mehrere, für den Verfah-1 Kammern umschließenden Behälterwandung Lei- rensschritt wichtige Größen beachtet werden müssen.ΐ tungsanschlüsse (7) für die Zuführung von physiolo- Außerdem muß für den Fall, daß als Zellen Bakterien-I gischer Elektrolytlösung vorgesehen sind und wobei zellen verwendet -verden und es notwendig ist, dieI in die eine Kammer (4) eine die Behälterwandung 30 Zellwand zu entfernen, ein zusätzlicher, an sich1 durchdringende, auf den Durchgang (3) hin gerichte- bekannter Verfahrensschritt angewendet werden, um1 te Zuführungsdüse (8) für die die Zellen enthaltende die Zellwand loszulösen.
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| DE19742405119 DE2405119C3 (de) | 1974-02-02 | Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Permeabilität der Haut von Zellen von Lebewesen | |
| GB1616/75A GB1481480A (en) | 1974-02-02 | 1975-01-14 | Process and apparatus for increasing the permeability of the membrane of cells of organisms |
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| JP50012636A JPS584550B2 (ja) | 1974-02-02 | 1975-01-31 | セイブツノサイボウガイヒノトウカセイオコウジヨウサセルタメノホウホウトソウチ |
| US05/750,677 US4154668A (en) | 1974-02-02 | 1976-12-15 | Device for increasing the permeability of the skin of cells of living beings |
| US05/762,320 US4081340A (en) | 1974-02-02 | 1977-01-25 | Method of and device for increasing the permeability of the skin of cells of living beings |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19742405119 DE2405119C3 (de) | 1974-02-02 | Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Permeabilität der Haut von Zellen von Lebewesen |
Publications (3)
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| DE2405119C3 DE2405119C3 (de) | 1977-08-25 |
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Also Published As
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| JPS584550B2 (ja) | 1983-01-26 |
| JPS50107181A (de) | 1975-08-23 |
| US4154668A (en) | 1979-05-15 |
| FR2259904A1 (de) | 1975-08-29 |
| GB1481480A (en) | 1977-07-27 |
| DE2405119A1 (de) | 1975-09-04 |
| US4081340A (en) | 1978-03-28 |
| FR2259904B1 (de) | 1978-10-27 |
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