DE3855991T2 - Testsysteme unter Verwendung von Gewebeäquivalenten - Google Patents
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Description
- Viele Tests wurden erfunden, um die Interaktion verschiedener Mittel und Gewebe von Menschen und Tieren zu bestimmen.
- Die Wirkungen von Chemikalien, die in der Umwelt vorzufinden sind, sowohl auf Menschen als auch auf Tiere, ist von weitgehender Bedeutung. Die Wirkungen neuer Medikamente, sowohl veterinär, als auch menschlich, werden routinemäßig gemäß Bundesregelungen getestet. Chemische Firmen, Petroleum- und Farbfirmen, pharmazeutische Firmen und Kosmetikfirmen verwenden Testsysteme, um die Reaktion von Haut auf die Substanzen, die sie verwenden und produzieren, zu untersuchen. Zusätzlich verwenden biomedizinische Laboratorien in pharmazeutischen Firmen, Hospitalen und Universitäten, Testsysteme zum Studieren von Krankheitsmechanismen und für die Beurteilung von Behandlungsprozeduren.
- Gegenwärtig enthalten Systeme zum Bestimmen der Interaktion von Geweben und Mitteln (i) Versuchstiere (hauptsächlich Nagetiere und Hasen), (ii) einschichtige Kulturen von menschlichen Zellen, (iii) Gewebeschnitte oder Organe von Leichen und (iv) mathematische Modelle, die entwickelt wurden, um biologisches Ansprechen zu simulieren. Jedes dieser Testsysteme hat seine Vorteile und seine Mängel.
- Versuchstiere (ausgeschlossen menschliche Subjekte) wurden weitverbreitet verwendet. Da die Zellen und Gewebe dieser Tiere von jenen von Menschen verschieden sind, ist die Verwendung von Versuchstieren zum Bestimmen der Wirkung von verschiedenen Mitteln beschränkt. Ferner sind Versuchstiere teuer zu erhalten, und es gibt ethische Erwägungen im Zusammenhang mit der Verwendung von Tieren für solche Zwecke.
- Kulturen von Zellen sind höchst reproduzierbare, billige, gut standardisierte Testsysteme, aber sie ahmen den Zustand von Zellen und Geweben im Organismus nicht nach. Folglich sind die biosynthetischen Aktivitäten und physiologischen Funktionen, die durch Zellen dargestellt werden, die in einschichtigen Kulturen gewachsen sind, deutlich verschieden von jenen im Organismus, was somit zu irreführenden Testergebnissen führt.
- Gewebeschnitte von Leichen können sowohl die Komplexität, als auch die normalen biosynthetischen Ausgaben und Zelleigenschaften bereitstellen, die für ein Testsystem benötigt werden, das zum Nachahmen menschlichen Ansprechens geeignet ist; jedoch sind sie zum Sterben verurteilt. Einige Zellen leben, andere sterben, und viele sind bereits tot. Dies beschränkt ihre Nützlichkeit, da es zum Beispiel bei einer Toxizitätsprüfung schwierig sein kann, zwischen den Wirkungen der Testsubstanz und den natürlichen degenerativen Änderungen zu unterscheiden, die in der Leiche auftreten.
- Mathematische Modelle sind nützlich, wenn Reaktionen gut verstanden werden und vorhersagbar sind, und wenn der vollständige Bereich von Variablen definiert ist, jedoch sind sie nicht geeignet zum Testen neuer Substanzen.
- Vom Standpunkt des menschlichen Gesundheitsschutzes ist der letztendliche Testorganismus natürlich der Mensch; jedoch unterliegt Testen am Menschen strengen Beschränkungen. Tiere werden beim Testen weitverbreitet verwendet, da sie zerlegt werden können und eingreifend in sie eingedrungen werden kann und da sie für Substanzen verwendet werden können, die für Menschen als toxisch bekannt sind; jedoch, wie vorher angegeben wurde, geben ihre Reaktionen nicht notwendigerweise menschliche Reaktionen wieder.
- Die Haut, ein sehr wichtiges Gewebe, ist die prinzipielle Barriere zwischen dem internen Milieu des Organismus und der chemischen und physikalischen Welt ohne ihn. Sie ist somit den Wirkungen der Umwelt ausgesetzt. Sie ist Mitteln ausgesetzt, wie Chemikalien und antigenen Substanzen, am Arbeitsplatz, im Haus und allgemein in der Atmosphäre. Medikamente werden auf die Haut sowohl für die Behandlung von Körperzuständen durch Oberflächentherapie, als auch für die Behandlung von Wunden und zahlreichen Störungen angewandt, die die Haut selbst heimsuchen. Die Haut wird kosmetisch behandelt, um ihr Erscheinen und manchmal ihre Gesundheit zu verbessern. Heute befaßt man sich weitverbreitet mit der Notwendigkeit, sichere Praktiken einzuführen, um das Individuum gegen die Wirkungen von lästigen und schädigenden Substanzen zu schützen, die mit der Haut in Kontakt kommen, und die Wirkungen von Kosmetika und heilenden Weichmachern zu beurteilen, die auf sie angewandt werden. Daher ist es nicht überraschend, daß viele Tests erfunden wurden, um die Interaktion von verschiedenen Substanzen und menschlicher Haut zu bestimmen.
- Das Testen von Haut von Menschen ist primär auf Tests mit einem "gutartigen" Charakter beschränkt, der sich mit der Sensitivierung befaßt. Wenn zum Beispiel menschliche Subjekte verwendet werden, um die Wirkung von Testsubstanzen auf die Haut zu beurteilen, sind die überwachten Hautreaktionen üblicherweise Erytheme und Edeme. Dies sind grobe Anzeichen komplexer Prozesse, die gut definierte immunochemikalische, biochemikalische und physiologische Gegenstücke auf dem zellulären Niveau haben. Um derartige Wirkungen zu analysieren, sind eindringende Prozeduren erforderlich, die häufig ungeeignet sind.
- Obwohl entfernte Leichenhaut zum Hauttesten verwendet wurde, ist sie nicht leicht verfügbar und stirbt schnell ab. Wenn sie degeneriert, verliert die Haut ihr Vermögen, normal anzusprechen, das heißt, Signale abzugeben oder fremde Substanzen umzuwandeln. Daher wird es unmöglich, zwischen Wirkungen aufgrund der Substanz, die getestet wird, und jenen aufgwnd der Autolyse und Verschlechterung des Organs in vitro zu unterscheiden. Siehe z.B. Bronaugh und Stewart, J. Pharm. Sci. 74: 64-67 (1985) und Franz, J. Invest. Dermatol.: 190-195 (1975).
- Die haarige Haut von Versuchstieren unterscheidet sich in ihrer Morphologie, ihren physikalischen Eigenschaften und ihren Reaktionen auf allergische und andere Reize grundsätzlich von der Haut von Menschen. Zum Beispiel unterscheiden sich die Raten von perkutaner Absorption von Tierhaut wesentlich von jener von menschlicher Haut. Obwohl Tiere fortgesetzt verwendet werden, um LD50-Werte und die Reaktionen auf toxische Substanzen interner Organsysteme zu bestimmen, werden für viele andere Toxizitätsstudien Alternativen zum Testen von Tieren gesucht, sowohl aus ethischen Gründen, als auch für die Entwicklung wirksamerer Tests (siehe z.B. Alternatives to Animal Use in Research, Testing, and Education, Office of Technology Assessment, Washington, DC (1985)).
- Obwohl Zellkulturen viele Anwendungen als Testsysteme haben, wurde streng gezeigt, daß die Zellen, die in Einschichtkulturen gewachsen sind, weder dasselbe biosynthetische Repertoire, noch dieselben Permeabilitätseigenschaften zeigen, wie Zellen im Organismus, noch sind sie in derselben Weise organisiert oder differenziert wie Zellen in einem Gewebe oder Organ.
- In der EP-A-0 171 896 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Untersuchen der Empfindlichkeit von biopsierten Zellen auf therapeutische Mittel offenbart, wobei Zellen in einem Kessel gezüchtet werden, der eine Zellzüchtungsvorrichtung ist, und dann die Zellen mit einem fluorogenen Substrat in Kontakt gebracht werden. Es ist eine Membran offenbart, die den Zellzüchtungskessel in verschiedene Kammern teilt und es Nährstoffen gestattet, die Membran zu durchdringen, um die gezüchteten Zellen zu vermehren.
- In der WO-A-84/003047 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Untersuchen der Sensitivität von biopsierten Zellen auf therapeutische Mittel offenbart, wobei Zellen in einer Züchtungsvorrichtung gezüchtet werden, die aus einem künstlichen Organ besteht, und dann die Zellen mit einem fluorogenen Substrat in Kontakt gebracht werden. Das Dokument offenbart Membranen, die die Zellzüchtungsvorrichtung in Kammern teilen und es Nährstoffen gestatten, die Membran zu durchdringen, um die gezüchteten Zellen zu ernähren.
- Somit werden Alternativen für tierisches Testen und Zellkulturen-Testsysteme gesucht. Gewebeäquivalente, die in vitro viele der physikalischen und biologischen Eigenschaften von natürlichen Geweben wiedergeben, wären für das Studium der Hautzellbiologie, -physiologie und -pathologie nützlich
- Die vorliegende Erfindung schafft Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen des Ansprechens oder der Ansprechverzögerung von Gewebe und wenigstens ein Mittel durch Verwendung zumindest eines völlig ausgebildeten Lebendhautgewebeäquivalents.
- Eine Gewebe/Mittel-Reaktion oder -Reaktionsverzögerung, die gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt werden kann, enthält, ist aber nicht begrenzt auf den Durchgang des Mittels in oder durch das Gewebeäquivalent, die Erzeugung oder Freisetzung von einer oder mehreren Substanz(en) durch das Gewebeäquivalent und eine Änderung in der Permeabilität, Vermehrung, Differentiation oder Konfiguration von Zellen des Gewebeäquivalents. Bei einigen Ausführungen dient das Ansprechen des Gewebes und des Mittels zum Schützen des Gewebes. Die getesteten Mittel enthalten, sind aber nicht beschränkt auf verschiedene Reize, z.B. leichte physikalische Verletzung, und verschiedene Substanzen, z.B. Chemikalien, Kosmetika, Pharmazeutika und Gewebeschutzmittel.
- Die Zusammensetzung und Konfiguration des Gewebeäquivalents wird im Lichte der Natur des Ansprechens, das studiert werden soll, und Beschränkungen der Untersuchungsprozedur ausgewählt, die zum Bestimmen der Interaktion verwendet wird. Ein Gewebeäquivalent kann in jeder gewünschten Konfiguration gebildet werden.
- Die vorliegende Erfindung enthält ein Verfahren zum Bestimmen des Ansprechens oder der Ansprechverzögerung von Gewebe auf mindestens ein Testmittel durch Verwendung wenigstens eines vollständig ausgebildeten Lebendhautgewebeäquivalents, das lebende Zellen und extrazelluläre Matrixmoleküle enthält, hauptsächlich Kollagen, kontrahiert durch ein kontraktiles Mittel, wobei das Ansprechen des Hautgewebeäquivalents auf das Testmittel die Passage des Mittels in oder durch das Hautgewebeäquivalent enthält, oder das Ansprechen des Hautgewebeäquivalents auf das Testmittel die Produktion oder Freigabe von einer oder mehreren Substanzen durch das Hautgewebeäquivalent enthält, welches Verfahren die Schritte enthält:
- (a) Kontakten des Testmittels mit dem Hautgewebeäquivalent, wobei das Hautgewebeäquivalent an eine liquide Phase angrenzt, und
- (b) Bestimmen des Ansprechens oder der Ansprechverzögerung des Hautgewebeäquivalents und des Mittels durch Analysieren zumindest (I) des Hautgewebeäquivalents, (II) eines intrazellulären Fluids des Hautgewebeäquivalents oder (III) der liquiden Phase.
- Zum Beispiel enthält die vorliegende Erfindung ein Verfahren, wobei das Hautgewebeäquivalent eine epidermale oder dermale Schicht hat, wobei die dermale Schicht des Hautgewebeäquivalents benachbart der liquiden Phase ist; in einigen Ausführungen dieses Verfahrens wird das Testmittel mit der epidermalen Schicht des Hautgewebeäquivalents in Kontakt gebracht.
- Bei anderen Verfahren, die durch die vorliegende Erfindung geschaffen werden, wird wenigstens ein vollständig ausgebildetes Lebendhautgewebeäquivalent verwendet, um die Interaktion von Gewebe und wenigstens einem Mittel zu bestimmen, welches Verfahren enthält:
- a. Kontakten des Mittels mit dem Lumen oder der abluminalen Oberfläche des röhrenartigen Gewebeäquivalents, so daß ein Kontakt durch Vorsehen einer liquiden Phase angrenzend an das Lumen oder die abluminale Oberfläche des röhrenartigen Gewebeäquivalents und Einführen des Testmittels in die liquide Phase bewirkt wird, und
- b. Bestimmen der Interaktion des röhrenartigen Gewebeäquivalents und des Mittels durch Analysieren zumindest (i) des röhrenartigen Gewebeäquivalents, (ii) des intrazellulären Fluids des röhrenartigen Gewebeäquivalents oder (iii) der liquiden Phase.
- Die vorliegende Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zum Bestimmen des Ansprechens oder der Ansprechverzögerung von Gewebe auf mindestens ein Testmittel durch Verwendung wenigstens eines vollständig ausgebildeten Hautgewebeäquivalents, wobei die Vorrichtung ein vollständig ausgebildetes Lebendhautgewebeäquivalent, das lebende Zellen und extrazelluläre Matrixmoleküle enthält, hauptsächlich Kollagen, kontrahiert durch ein kontraktiles Mittel, und einen Behälter für das Hautgewebeäquivalent enthält, welcher Behälter enthält:
- (I) Einrichtungen zum Positionieren des Gewebeäquivalents in dem Behälter, wodurch das Gewebeäquivalent wenigstens eine Region in dem Behälter definiert,
- (II) wenigstens einen Durchlaß, und
- (III) Einrichtungen zum Schließen des Behälters.
- Die Vorrichtung der Erfindung kann auch eine liquide Phase enthalten.
- Das Gewebeäquivalent, das in einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthalten ist, ist vorzugsweise in dem Behälter positioniert, so daß es wenigstens zwei Bereiche in dem Behälter definiert.
- Bei einigen Ausführungen definiert das Gewebeäquivalent einen oberen und einen unteren Bereich in dem Behälter.
- Bei noch anderen Ausführungen, bei denen das Gewebeäquivalent ein röhrenartiges Gewebeäquivalent ist, ist das röhrenartige Gewebeäquivalent so positioniert, daß es in dem Behälter einen inneren und einen äußeren Bereich definiert.
- Bei einigen Ausführungen ist der Behälter ferner mit einer oder mehreren flüssigen Phase(n) versehen.
- Verschiedene Einrichtungen zum Positionieren des Gewebeäquivalents in einem Behälter werden durch die vorliegende Erfindung gelehrt. Bei einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind die Einrichtungen zum Positionieren eines Gewebeäquivalents in dem Behälter angeordnet und enthalten ein permeables Teil.
- Bei noch anderen Ausführungen der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Gewebeäquivalent ein röhrenartiges Gewebeäquivalent, und die Einrichtungen zum Positionieren des röhrenartigen Gewebeäquivalents in dem Container enthalten (i) Einrichtungen zum Anbringen des röhrenartigen Gewebeäquivalents an den Einrichtungen zum Positionieren des röhrenartigen Gewebeäquivalents in dem Behälter, (ii) Einrichtungen zum Begrenzen der longitudinalen Kontraktion des röhrenartigen Gewebeäquivalents und (iii) Einrichtungen, die es ausgewählten Materialien gestatten, zwischen dem röhrenartigen Gewebeäquivalent und wenigstens einer liquiden Phase zu passieren. Die Einrichtungen zum Positionieren des Gewebeäquivalents können auch als Halteteil für das Gewebeäquivalent dienen. Ferner kann das Gewebeäquivalent bei einigen Ausführungen an den Einrichtungen zum Positionieren des Gewebeäquivalents gebildet sein, wenn es gewünscht ist.
- Bei bevorzugten Ausführungen ist das Gewebeäquivalent so positioniert, daß es wenigstens zwei Bereiche definiert. Die Vorrichtung kann ferner mit einer oder mehreren liquiden Phase(n) versehen sein. Bei bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung mit zwei oder mehr einzelnen Behältern versehen. Bei anderen Ausführungen sind die Behälter miteinander verbunden, so daß die liquide Phase für jedes Gewebeäquivalent gleich ist. Ein Reagens oder mehrere Reagenzien zur Verwendung beim Bestimmen der Interaktion des Gewebeäquivalents und des Mittels ist/sind optional in der gegenwärtigen Erfindung enthalten.
- Fig. 1A ist ein Querschnitt durch die Mitte einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Fig. 1B ist eine diagrammartige Ansicht einer weiteren Vorrichtung der vorliegenden Erfindung.
- Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Mitte eines Behälters gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Fig. 3 ist eine isometrische Ansicht von Einrichtungen zum Positionieren eines röhrenartigen Gewebeäquivalents zusammen mit Abdeckeinrichtungen, beides gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Die Gewebe/Mittel-Reaktionen, die gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt werden, enthalten die Unzahl von Reaktionen, denen normale Gewebe ausgesetzt sind. Diese Reaktionen enthalten, sind aber nicht beschränkt auf die Rate und das Ausmaß von Durchgang von Mitteln in oder durch das Gewebe, Änderungen in der Gewebepermeabilität, das Abgeben einer oder mehrerer Substanz(en) durch ein Gewebe in seine intrazellulären Gewebefluide, die Wirkung auf Gewebemetabolismus oder Zellenversorgung oder -differentiation, und Reorganisation von Zellen des Gewebes. Bei einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung enthält das bestimmte Ansprechen die Wirkung des Gewebes auf das Mittel, z.B. wo ein Gewebe ein Mittel zersetzt. Bei anderen Ausführungen ist das Mittel ein Nährstoff oder eine Vorstufe, und das Ansprechen ist die Synthese oder Produktion einer Substanz. Bei noch anderen Ausführungen kann das bestimmte Ansprechen der Schutz sein, der auf ein Gewebe durch ein oder mehrere Mittel übertragen wird. Bei noch anderen Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden mehr als ein Mittel verwendet, um das Mittel/Gewebe- Ansprechen oder die -Ansprechverzögerung zu bestimmen, z.B. das Ansprechen eines Gewebes und eines ersten Mittels kann durch Verwendung eines zweiten Mittels bestimmt werden. Zum Beispiel wird ein Gewebeäquivalent mit einem ersten Mittel in Kontakt gebracht. Ein zweites Mittel wird nachfolgend mit dem Gewebeäquivalent in Kontakt gebracht, und das erste Mittel verhindert oder verringert das Ansprechen des Gewebeäquivalents und des zweiten Mittels.
- Ein vollständig ausgebildetes Gewebeäquivalent, wie es hierin verwendet wird, enthält lebende Zellen und extrazelluläre Matrixmoleküle, hauptsächlich Kollagen, kontrahiert durch ein kontraktiles Mittel. Siehe zum Beispiel US-Patent Nr. 4,604,346. Gewebeäquivalente zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung können optional mit Komponenten versehen sein, die typischerweise nicht in normalem Gewebe gefunden werden.
- Gewebeäquivalente zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung sind mit Zellen bevölkert, die über lange Perioden am Leben bleiben und in einer Menge mit der Sicherheit produziert werden können, daß alle hergestellten Einheiten im wesentlichen gleichartig sind.
- Zellen in den Gewebeäquivalenten, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, gleichen in ihrer strukturellen Anordnung, in ihren biosynthetischen Ausgaben und in ihrer Permeabilität jenen von normalem Gewebe. Es sollte verständlich sein, daß Gewebeäquivalente zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung nicht menschlich sein brauchen, sondern jene von jeglichem Tier sein können, wenn es gewünscht ist.
- Bei einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, Gewebeäquivalente mit Schutzmitteln zu versehen, z.B. durch Ablagern entfernbarer Mittel zum Schützen des Gewebeäquivalents auf freigelegten Oberflächen davon. Ein dünner flexibler Film, z.B. aus einem Kunststoff, ist für solche Anwendungen akzeptabel.
- Menschenhaut-Gewebeäquivalente, die in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden, gestatten das Wachsen normaler menschlicher epidermaler Zellen, die sich vollständig trennen, wobei eine normale Corneumschicht und eine vollständige basale Schicht erzeugt wird, die bis heute nicht durch routinemäßige Züchtungsverfahren erhalten wurden. Derartige Hautgewebeäquivalente wurden extensiv als ein permanenter Hautersatz bei Tierversuchen und jüngst in anfänglichen menschlichen Versuchen in Frankreich verwendet; die morphologische Erscheinungsform eines derartigen Hautgewebeäquivalents ist normal, seine aufbauenden Zeilen bestehen nach dem Transplantieren weiter, wie durch genetisches Markieren gezeigt wird, und seine funktionale Leistung wurde demonstriert. Siehe z.B. Science, 21: 1052-1054 (1981); J. Invest. Dermatol. 2s-10s (1983).
- Hautgewebeäquivalent, das in vitro hergestellt wurde, erzeugt eine starke Ähnlichkeit zu natürlicher Haut. Sie besteht aus einer mehrschichtigen Epidermis mit gut entwickelten basalen Zellen, die mit der dermalen Schicht durch eine völlig strukturierte basale Schicht verbunden sind. Die dermale Schicht ist eine Kollagenmatrix, in der dermale Fibroblasts verteilt sind. Zellen in einer dreidimensionalen Kollagenmatrix erzielen einen Differentiationszustand in vielen Hinsichten ähnlich jenem, der sich in vivo durchsetzt. Zum Beispiel sind Fibroblasts synthetisch aktiv und reichem die Matrix in vitro mit Kollagen sowie mit einer Anzahl von anderen molekularen Spezies an, und zeigen Permeabilitätseigenschaften, die typisch für eine Zelle in vivo sind. Siehe z.B. Kollagen Rel. Res. 4: 351-364 (1984). Die Wirkungen von Stereoiden auf die Kapazität von menschlichen und Ratten-Fibroblasts zum Kontrahieren von Gewebeäquivalentgittern wurde beurteilt (J. Invest. Dermatol. 82: 341-344, 1984). Ein Hautgewebeäquivalentmodell wurde verwendet, um Gewebe mit psoriatischen und normalen Zellen für das Studium der Krankheit Psoriasis herzustellen (Science, 230: 669-672, 1985). Jüngst wurde gezeigt, daß Hautgewebeäquivalente durch Einschluß von Melanocyten pigmentiert werden können, die an Keratinocyten Pigmente abgeben, und daß der Prozeß in vitro durch UV-Bestrahlung beschleunigt wird (J. Invest. Dermatol. 87: 642-647, 1986).
- Die Konfiguration der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hängt von dem verwendeten Gewebeäquivalent sowie der Natur der Interaktion ab, die bestimmt werden soll. Gewebeäquivalente zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung werden allgemein als ein flaches Blatt, eine hohle Röhre oder ein Netzwerk von hohlen Röhren gebildet. Jedoch können sie in jeglicher gewünschten Form gebildet werden. Zum Beispiel ist es bei einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung wünschenswert, die natürliche Geometrie des Gewebeäquivalents zu ändern. Zum Beispiel kann das Gewebeäquivalent als ein Zylinder, statt als ein Blatt gebildet werden, und die Schichten eines Blutgefäß- Gewebeäquivalents können in der umgekehrten Reihenfolge von natürlichen Blutgefäßen gebildet werden.
- Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Bestimmen der Interaktion von Gewebe und wenigstens einem Mittel durch Verwendung wenigstens eines Gewebeäquivalents, wobei die Vorrichtung einen Behälter für das Gewebeäquivalent enthält, welcher Behälter enthält (i) Einrichtungen zum Positionieren des Gewebeäquivalents in dem Behälter, wobei das Gewebeäquivalent wenigstens einen Bereich in dem Behälter definiert, (ii) wenigstens einen Durchlaß und (iii) Einrichtungen zum Schließen des Behälters. Bei bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung definiert das Gewebeäquivalent wenigstens zwei Bereiche in dem Behälter. Einige Ausführungen der gegenwärtigen Erfindung enthalten ferner Abdeckeinrichtungen zum Schließen des Behälters. Bei einigen derartigen Ausführungen sind die Abdeckeinrichtungen an dem Behälter entfernbar abdichtbar.
- Bei einigen Ausführungen definiert das Gewebeäquivalent einen oberen und unteren Bereich in dem Behälter, wobei der untere Bereich ferner ein Liquid enthält, wobei eine Oberfläche des Gewebeäquivalents an das Liquid angrenzt. Bei einigen derartigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung ist der obere Bereich ferner mit einer zweiten liquiden Phase versehen. Die vorliegende Erfindung enthält auch innerhalb ihres Umfangs eine Vorrichtung, die ein röhrenartiges Gewebeäquivalent enthält, wobei das röhrenartige Gewebeäquivalent einen inneren und äußeren Bereich in dem Behälter definiert, der innere Bereich eine erste liquide Phase enthält, und der äußere Bereich eine zweite liquide Phase enthält.
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen illustriert die Fig. 1A eine Ausführung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen der Interaktion von Haut und einem oder mehreren Mittel(n) durch Verwendung eines Hautgewebeäquivalents, welche Vorrichtung enthält einen Behälter 10, wobei der Behälter Einrichtungen zum Positionieren des Hautgewebeäquivalents 60 bereitstellt, eine untere Kammer 20 und eine obere Kammer 30, wobei die Kammern mittels oberen Dichtungseinrichtungen 40 abdichtbar verbunden sind, untere Dichtungseinrichtungen 41 und Verbindungseinrichtungen 50, 51. Diese Ausführung ist mit einem Hautgewebeäquivalent 60 versehen, das entfernbar zwischen der unteren Kammer 20 und der oberen Kammer 30 angeordnet ist. Das Hautgewebeäquivalent 60 enthält zwei Schichten, wobei die Schicht 62 eine epidermale Schicht enthält, die Schicht 64 eine dermale Schicht enthält. Bei dieser Ausführung ist der Behälter 10 mit Abdeckeinrichtungen 70 versehen, die über der oberen Kammer 30 angeordnet sind, und die untere Kammer ist mit Durchlässen 80, 90 versehen.
- Bei der in der Fig. 1A gezeigten Ausführung ist der Behälter mit abdichtbar verbundenen unteren und oberen Kammern 20 und 30 versehen, um Einrichtungen zum Positionieren des Hautgewebeäquivalents 60 in dem Behälter 10 zu schaffen. Andere Einrichtungen können zum Positionieren eines Gewebeäquivalents in dem Behälter 10 verwendet werden, wie Positionieren des Gewebeäquivalents in dem Behälter mittels eines permeablen Halteelements, das in dem Behälter angeordnet ist, wobei das Gewebeäquivalent angebracht ist an oder geformt ist auf dem permeablen Halteelement. Eine derartige Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 1B gezeigt. Elemente ähnlich jenen in anderen beschriebenen Ausführungen sind durch dieselben Nummern bezeichnet. Diese Ausführung enthält einen Behälter 10, der einen Halter für ein Hautgewebeäquivalent 60 definiert, welcher Behälter 10 darin angeordnet ein permeables Halteelement 65 hat, wobei das Halteelement 65 Einrichtungen zum Positionieren des Hautgewebeäquivalents 60 in dem Behälter 10 bereitstellt. Diese Ausführung enthält ferner ein Hautgewebeäquivalent 60, das weiterhin eine untere Kammer 20 und eine obere Kammer 30 definiert. Bei dieser Ausführung ist der Behälter 10 zum Schließen des Behälters mit Abdeckeinrichtungen 70 versehen, die über der oberen Kammer 30 angeordnet sind, und die untere Kammer ist mit Durchlässen 80, 90 versehen.
- Die Fig. 2 und 3 zeigen noch eine weitere Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Elemente ähnlich jenen in anderen beschriebenen Ausführungen sind durch dieselben Nummern bezeichnet. Die Vorrichtung enthält einen zylindrischen Behälter 10 für ein röhrenartiges Gewebeäquivalent, welcher Behälter zwei Durchlässe 81, 82 am Boden, eine hohle Spindel 100, wobei das obere Ende der Spindel mit einem Durchlaß 71 versehen ist, das untere Ende der Spindel offen ist, und Abdeckeinrichtungen 70 zum Abschließen des Behälters 10 hat, wobei die Abdeckeinrichtungen abdichtbar mit der Spindel 100 verbindbar sind. Die innere Oberfläche 12 des Behälters 10 enthält ein inertes, unbenetzbares Material. Der Behälter 10 ist mit einem Gewinde versehen, um die Abdeckung 70 zum entfernbaren Abdichten des Behälters 10 anzunehmen. Die Abdeckeinrichtungen 70 sind mit einem Durchlaß 72 versehen. Der Durchlaß 72 kann auch als eine Entlüftung während des Füllens dienen, oder es eine separate Entlüftung 73 kann vorgesehen sein. Der Behälter 10 ist ferner an seinem Boden mit Einrichtungen (nicht gezeigt) zum Abdichten der Spindel 100 gegenüber der Basis des Behälters versehen. Bei einigen Ausführungen ist der Boden der Spindel 100 mit Einlaß- oder Auslaßeinrichtungen versehen, die mit Einrichtungen zum Abdichten des Bodens des Behälters versehen sind.
- Die in der Fig. 3 gezeigte Spindel 100 enthält eine Anzahl von Bereichen: der Bereich 105 enthält Einrichtungen zum abdichtbaren Abdecken des Behälters, die Bereiche 101 und 108 enthalten Einrichtungen für die Zellen des röhrenartigen Gewebeäquivalents, das daran angebracht werden soll, die Bereiche 103 und 107 enthalten Einrichtungen zum Beschränken der longitudinalen Kontraktion des röhrenartigen Gewebeäquivalents, der Bereich 104 enthält liquidpermeable Einrichtungen, um es zu gestatten, Materialien auszuwählen, um durch das röhrenartige Gewebeäquivalent zu passieren, und bei einigen Ausführungen zum Halten des Gewebeäquivalents, und der Bereich 109 enthält Einrichtungen (nicht gezeigt) zum entfernbaren Abdichten der Spindel 100 gegenüber der Basis 11 des Behälters (z.B. Nut für O- Ring oder Gewindewindungen).
- Der Behälter 10 und die Abdeckeinrichtungen 70 können aus jeglichen gewünschten Material bestehen, das nicht reagiert mit den oder einen unerwünschten Effekt hat auf die Komponenten der Prüfung, einschließlich des Gewebeäquivalents. Bei einigen Ausführungen ist es wünschenswert, daß der Behälter hergestellt ist, so daß das Gewebeäquivalent durch den Behälter sichtbar ist, z.B. durch die Wände des Behälters oder durch ein Fenster in dem Behälter. Bevorzugte Materialien für den Behälter enthalten Glas, Polycarbonat, Polystyrol, TEFLON und nicht rostendem Stahl. Bei noch anderen Ausführungen enthält die Innenseite 12 des Behälters eine inerte, unbenetzbare Oberfläche, wie TEFLON , Polycarbonat oder nichtrostenden Stahl, oder die Innenseite 12 ist beschichtet, um sie unbenetzbar zu machen.
- Der Behälter kann von jeglicher Form und jeglichem Volumen sein, die/das die Größe und Form des gewünschten Gewebeäquivalents aufnimmt. Die Dimensionen des Behälters werden wiederum von der Größe und Form des gewünschten Gewebeäquivalents und den gewünschten Probenvolumina abhängen. Zum Beispiel ist ein Behälter, der einen Außendurchmesser von ungefähr 25 mm und einem Volumen von ungefähr 5 ml hat, beim Ausführen der vorliegenden Erfindung nützlich. Bei einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind Mehrfachbehälter in einer Basis oder einem Halter vorgesehen.
- Bei Ausführungen, bei denen ein permeables Halteelement 65 zum Positionieren des Gewebeäquivalents 60 in den Behälter 10 vorgesehen ist, enthält das permeable Halteelement 65 vorzugsweise eine Membran oder ein Netz. Bevorzugte Materialien enthalten Polypropylen, Nylon und Polycarbonat.
- Die Dichtungseinrichtungen 40, 41 können aus jeglichem Material bestehen, das für die Bedingungen der Prüfung und das verwendete Gewebeäquivalent inert ist sowie eine gute Abdichtung zwischen den oberen und unteren Kammern 20, 30 bereitstellt. Bevorzugte Materialien enthalten Silikon und TEFLON .
- Bei einer in der Fig. 1 gezeigten Ausführung sind die oberen und unteren Kammern 20, 30 durch Schraubeneinrichtungen 50, 51 befestigt. Von Fachleuten wird es geschätzt werden, daß jegliche geeigneten Verbindungseinrichtungen verwendet werden können, um die oberen und unteren Kammern abdichtbar zu befestigen.
- In den Fig. 1A und 1B gezeigten Vorrichtungen sind mit Durchlässen versehen, so daß eine liquide Phase in die und aus der untere(n) Kammer 20 geführt werden kann. Die gewünschte Anzahl von Durchlässen für die untere Kammer hängt von der ausgeführten Prüfung ab.
- Bei der in der Fig. 3 gezeigten Ausführung sind die Abdeckeinrichtungen 70 für den Behälter 10 mit einem Ventil 71, einem Durchlaß 72 und einer Entlüftung 73 versehen. Bei einigen Ausführungen ist keine Entlüftung vorgesehen, und ein Durchlaß 72 kann sowohl als ein Durchlaß, als auch als eine Entlüftung dienen. Der Durchlaß kann verwendet werden, z.B. zum Epidermalisieren des Gewebeäquivalents oder Anwenden von Testmitteln. Es ist verständlich, daß, obwohl die in den Figuren gezeigten Vorrichtungen mit Abdeckeinrichtungen zum Schließen des Behälters 10 versehen sind, alternative Einrichtungen zum Schließen des Behälters 10 akzeptabel sind. Bei alternativen Ausführungen wird ein Zugriff auf die Innenseite des Behälters oder ein darin positioniertes Gewebeäquivalent mittels Durchlässen oder anderen Öffnungen oder Passagen erreicht, die an dem Behälter geeignet angeordnet sind. Diese Öffnungen oder Passagen sind mit Ventileinrichtungen oder anderen Einrichtungen zum Schließen versehen. Bei noch anderen Ausführungen können die Einrichtungen zum Schließen des Behälters abgedichtet sein gegenüber oder verschweißt sein mit dem Behälter, z.B. wie durch Hitzeschweißen. Bei solchen Ausführungen wird ein Zugriff auf den Behälter durch Entfernen der abgedichteten oder verschweißten Einrichtungen zum Schließen des Behälters erreicht.
- Bei der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführung stellt die Spindel 100 Einrichtungen zum Positionieren des Gewebeäquivalents in dem Behälter 10 bereit. Bei einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung ist das Gewebeäquivalent auf der Spindel 100 gebildet, nachdem die Spindel 100 in dem Behälter 10 angeordnet wurde.
- Wie oben beschrieben wurde, besteht die Spindel 100 aus einer Anzahl von Bereichen. Bevorzugte Materialien für die Bereiche 105 und 109 sind starr, unporös und inert und enthalten Kunststoff, wie Polycarbonat oder Polystyrol, TEFLON , Glas oder nichtrostenden Stahl oder Kombinationen davon. Die Bereiche 101 und 108 enthalten Einrichtungen, damit die Zellen des Gewebeäquivalents daran anhaften können, und stellen bei einigen Ausführungen auch eine Dichtung zwischen dem Gewebeäquivalent und der Spindel 100 bereit. Bevorzugte Materialien für die Bereiche 101 und 108 enthalten glimmentladungsbehandelten Kunststoff, Kollagen oder fibronectinbeschichtetes Glas oder Plastik. Die Regionen 103 und 107 stellen Einrichtungen zum Beschränken der longitudinalen Kontraktion des Gewebeäquivalents bereit. Die Regionen 103 und 107 sind vorzugsweise stark texturiert. Eine Textur kann z.B. durch Versehen des Bereiches mit Löchern oder mit zahlreichen feinen Vorsprüngen geschaffen werden. Bevorzugte Materialien enthalten, sind aber nicht beschränkt auf VELCRO , texturierten nichtrostenden Stahl, z.B. Drahtgewebe, texturierte Kunststoffe, texturiertes TEFLON und Polyurethanschaum. Bevorzugte Materialien für den Bereich 104 enthalten Materialien, die für kleine Moleküle, wie Nährsubstanzen permeabel sind, aber für größere Moleküle, wie Kollagen und insbesondere Kollagenfasern eine beschränkte Permeabilität haben. Derartige liquidpermeable Einrichtungen enthalten starke aber inerte Materialien, wie Nylon oder Polypropylen. Porengrößen von ungefähr 0,2 bis 5 µm sind nützlich; Poren von 0,5 bis 3 µm sind bevorzugt. Bei einigen Ausführungen sind für die Membran Halteeinrichtungen vorgesehen. Bevorzugte Materialien enthalten ein Gestell oder ein Gitter aus einem starren und inerten Material, wie rostfreiem Stahl, Kunststoffen, einschließlich Polycarbonat oder Polystyrol, TEFLON .
- Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung können mit Einrichtungen zum Steuern des Stroms der liquiden Phase(n) in die und aus der Vorrichtung versehen sein. Einrichtungen zum Steuern des Stroms eines Liquids sind Fachleuten wohlbekannt. Zum Beispiel können Einrichtungen zur Probenentnahme, zum Zirkulieren, Austauschen oder Zuführen der liquiden Phase(n) benachbart dem Gewebeäquivalent vorgesehen sein. Bei der in der Fig. 1A gezeigten Ausführung kann die liquide Phase in der Kammer 20 durch die Vorrichtung durch Anbringen von Durchlässen 80 und 90 an jeglichen geeigneten Zirkulationseinrichtungen bewegt werden, die Fachleuten bekannt sind.
- Bei einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung ist das Ansprechen oder die Ansprechverzögerung der Haut und wenigstens eines Mittels durch die Verwendung von wenigstens einem vollständig ausgebildeten Lebendhautgewebeäquivalent bestimmt, wobei das Hautgewebeäquivalent eine epidermale und eine dermale Schicht hat, welches Verfahren die Schritte enthält: (a) Kontakten des Mittels mit der epidermalen Schicht des Hautgewebeäquivalents, wobei die dermale Schicht des Hautgewebeäquivalents an eine liquide Phase angrenzt, und (b) Bestimmen der Wirkung des Mittels auf das Hautgewebeäquivalent durch Analysieren zumindest (i) des Hautgewebeäquivalents, (ii) eines intrazellulären Fluids des Hautgewebeäquivalents oder (iii) der liquiden Phase.
- Vorrichtungen und Verfahren basierend auf menschlichen Hautgewebeäquivalenten werden durch die vorliegende Erfindung zur Verwendung beim Bestimmen des Ansprechens oder der Ansprechverzögerung von Haut und verschiedenen Mitteln vorgesehen, enthaltend, aber nicht beschränkt auf die Messung von:
- 1) die Rate und das Ausmaß des Durchgangs von Substanzen in und durch die Haut (Hauptabsorptionstest),
- 2) die Interaktion von Mitteln, die durch Änderungen in der Zellpermeabilität wiedergegeben werden (Hautzellenpermeabilitätstest),
- 3) die Reaktionen von Hautzellen auf Mittel, die das Freigeben verschiedener regulierender oder signalisierender Moleküle in die intrazellulären Gewebefluide hervorrufen oder fördern (Hautchemikalienreaktionstest), und
- 4) die Reaktionen von Hautzellen zusammen mit spezialisierten Immunzellen auf Substanzen, die echte Allergene sind (Hautimmunoreaktivitätstest).
- Derartige Vorrichtungen und Verfahren stellen Einrichtungen zum Quantifizieren des Ansprechens von menschlichen Hautgewebeäquivalenten auf Mittel bereit. Die Ergebnisse derartige Tests sollen das Ansprechen natürlicher menschlicher Haut genauer als ein entsprechender Test wiedergeben, der mit tierischer oder Leichenhaut durchgeführt wurde.
- Bei einigen Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Epidermis einer Gasatmosphäre ausgesetzt, während die Dermis in einem sterilen Gewebekulturfluid gebadet wird, das mit den Gewebefluiden des Hautgewebeäquivalents austauschbar ist. Das Hautgewebeäquivalent ist zwischen einer Gasphase (z.B. Luft) und einer Fluidphase (z.B. Kulturmedium) angeordnet (siehe z.B. Fig. 1). Bei solchen Ausführungen grenzt die dermale Schicht des Hautgewebeäquivalents an die, typischerweise in Kontakt mit der, Fluidphase, die als ein Nährmittelmedium dient, die das "interne Milieu" simuliert, während die verhornte epidermale Schicht unter Simulation der Umgebung die Gasphase kontaktet. Das Hautgewebeäquivalent schafft eine fluiddichte Dichtung zwischen zwei Phasen. Die Testsubstanz wird auf ihre epidermale Oberfläche in einem geeigneten Bindemittel angewandt. Das Hautgewebeäquivalent selbst, die Gewebefluide davon und das Kulturmedium sind jeweils zur Analyse verfügbar.
- Die Zusammensetzung des Hautgewebeäquivalents zur Verwendung in Tests gemäß der vorliegenden Erfindung variiert in Abhängigkeit von der Natur der auszuführenden Tests.
- Die vorliegende Erfindung schafft Vorrichtungen und Verfahren zur Verwendung bei Hautabsorptionstests, die eine Bestimmung der Menge eines Mittels gestatten, die während einer vorgegebenen Zeitperiode durch die Haut hindurchgeht. Mit der Ausnahme der Anfangsabsorptionsphase wurde allgemein herausgefunden, daß Zusatzabsorption eine geringere Rolle spielt. Somit wird von Standard-Hautgewebeäquivalenten, obwohl ihnen Zusatzöffnungen, wie Haarfollikel und Schweißdrüsen, fehlen, angenommen daß sie für die meisten Stationärzustands-Absorptionsstudien geeignet sind. Jedoch kann es bei einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung wünschenswert sein, Hautgewebeäquivalente mit einer Anzahl von zellausgerichteten Poren herzustellen, die ein physiologisches Verhältnis von Zusatz zu Nichtzusatz-Perkutanabsorption bereitstellen. Langzeittests unter Verwendung von Hautgewebeäquivalenten sind möglich, da die Hautgewebeäquivalente über viele Monate oder sogar länger in einem lebenden Zustand gehalten werden können.
- Hautabsorptionstests gemäß der vorliegenden Erfindung können das Messen der Menge eines Mittels in der liquiden Phase benachbart der dermalen Komponente des Hautäquivalents oder direkt in dem Hautgewebeäquivalent selbst oder intrazellulärer Fluide davon enthalten, da zum Beispiel lipidlösbare Substanzen dazu neigen, in Haut gefangen zu werden. Mittel, die bei solchen Tests verwendet werden, sind geeignet, auf einige Arten detektiert zu werden, z.B. markiert mit Radioaktivität, oder werden durch direkte Prüfung gemessen unter Verwendung von Fachleuten bekannten Methoden.
- Einige Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung messen die Kinetik von Hautdurchdringung durch das/die Mittel im Test. Bei einigen solchen Ausführungen ist eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Mehrfachbehältern in einem Halter dafür versehen, montiert in einer Spannvorrichtung und gekoppelt an ein Reservoir, um jedem Probenhautgewebeäquivalent periodisch oder kontinuierlich z.B. eine Nährlösung zuzuführen, um die Dermis zu baden. Die gepumpte oder gravitationszugeführte Ausgabe gestattet eine Fragmentsammlung, so daß ein Durchfluß als eine Funktion der Zeit unter Bedingungen meßbar ist, die Blutströmung simulieren. Die Daten werden verwendet, um die Permeabilitätskonstante oder andere relevante Parameter, wie die Zeit für Anfangspermeation oder den Prozentsatz von absorbiertem Mittel, zu berechnen. Derartige Verfahren stellen vor und nach dem Testen des Durchgangs auch einen optionalen Kalibrierungsschritt bereit, der tritiiertes Wasser verwendet, so daß die Wirkungen des Mittels auf die Barriereneigenschaften des Hautgewebeäquivalents bestimmt werden.
- Die vorliegende Erfindung schafft ferner Vorrichtungen und Verfahren zur Verwendung bei Hautzellenpermeabilitätstests zum Bestimmen von Änderungen in der Zellpermeabilität, die durch die Interaktion von Haut und Mitteln, wie Chemikalien, Kosmetika oder Medikamenten, verursacht werden. Die Freigabe durch Zellen von streng intrazellulären Proteinen kann als ein Indikator einer Zellbeschädigung aufgrund des getesteten Mittels dienen. Dosisansprechdaten werden durch Testen mehrfacher Hautgewebeäquivalente unter Verwendung von Vorrichtungen und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten, wobei jedes Hautgewebeäquivalent in einem individuellen Behälter positioniert ist, der mit seiner eigenen Fluidphase versehen ist, deren Inhalt zur Prüfung verfügbar ist. Die Abgabe eines zytoplasmischen Proteins, wie LDH, wird zum Beispiel chromogenikalisch gemessen. Eine Abgabe von wenigstens einem zytoplasmischem und einem lysosomalischen Enzym wird durch Verwendung geeigneter Untersuchungstechniken gemessen, die Fachleuten wohlbekannt sind. Zum Beispiel sind verschiedene Proteinbindungsmethoden, einschließlich Radioimmunoprüfung (RIA), Enzym-Immunoprüfung (EIA), enzymgekoppelte Immunoprüfung (ELISA) und Fluoreszenz- Immunoprüfung, nützlich. Der Hautzellenpermeabilitätstest der vorliegenden Erfindung ist insbesondere nützlich zum Unterscheiden zwischen irritanten und korrosiven Mitteln, da von den ersteren allgemein erwartet wird, daß sie negative Ergebnisse, und die letzteren positive Ergebnisse ergeben.
- Die vorliegende Erfindung schafft auch Vorrichtungen und Verfahren zur Verwendung bei Hautchemikalienreaktionstests zur Messung von physikalischen Reaktionen von Hautzellen auf Mittel, die Edeme und Erytheme oder Entzündungen induzieren. Der Test ist gestaltet, um komplexe Gewebereaktionen zu quantisieren, die von mehrfachen chemischen Triggern resultieren. Chemikalien, die von Zellen in die Gewebefluide in Abhängigkeit von dem/den betreffenden Mittel(n) abgegeben werden, werden untersucht. Diese enthalten zum Beispiel Prostaglandin E2, Prostacyclin und andere Signalisierfaktoren von arachidonischer Säurederivation sowie Interleukin I, das die Reaktion durch Simulieren von Fibroblasts der Dermis auf abgegebenes Prostacyclin verstärkt. Mehrfach-Hautäquivalentproben stellen Daten für Dosisreaktionskurven bereit.
- Der Abgabegrad wird unter Verwendung von Fachleuten bekannten Techniken quantisiert. Durch Testen bekannter Reizmittel wird die Abgabe von einem oder mehreren dieser Mediatoren mit den klassischen, wenn auch schwierig zu quantisierenden Reaktionen von Erythema und Edema korreliert. Während von den Keratinocyten der Hautgewebeäquivalente zur Verwendung bei Verfahren, die durch die vorliegende Erfindung geschaffen werden, erwartet wird, daß sie grundsätzlich Emitter von Prostaglandin E2 sind, sind bei einigen Ausführungen in der Dermis des Hautgewebeäquivalents endotheliale Kapillarzellen optional enthalten, um eine Ansprechquelle für Prostacyclin bereitzustellen. Obwohl beide Faktoren relativ kurze Halbwertzeiten haben, können sie durch Untersuchen ihrer Zerfallsprodukte unter Verwendung von Fachleuten bekannten Verfahren gemessen werden.
- Vorrichtungen und Verfahren zur Verwendung bei Hautimmunoreaktivitätstests werden ebenfalls durch die vorliegende Erfindung geschaffen, um Reaktionen auf verschiedene Mittel zu messen, die von Immunzellen herrühren, die in dem Hautgewebeäquivalent integriert sind, zum Beispiel einem Mittel, das geeignet ist, Kontaktempfindlichkeit durch Bilden kovalenter Bindungen mit Proteinen zu verursachen. Das Immunogen wird oft ein Komplex aus Selbstprotein sein, das als "Träger" fungiert, und das Kontaktsensibilisierungsmittel wirkt als Hapten.
- Bei einigen Ausführungen von Hautimmunoreaktivitätstests gemäß der vorliegenden Erfindung sind die makraphagähnlichen Langerhans-Zellen (LC) von normaler Haut, die immunogene Komplexe zur Präsentation an andere immune Zellen verarbeiten, in der Epidermis des Hautgewebeäquivalents integriert, um die Basis für den ersten Schritt in der Immunreaktionskette bereitzustellen, die die Haut umfaßt. Messung der Wanderung von aktivierten LCs aus der Epidermis des Hautgewebeäquivalents und des Protein-Hapten-Komplexes sind geeignete Untersuchungen von Allergenizität. Die Bewegung von Zellen kann durch Immunofluoreszenz oder andere Verfahren, die Fachleuten bekannt sind, verfolgt werden, und kann durch Verwendung von Substanzen bekannter Allergenizität mit Allergenizität korreliert werden. Bei anderen Ausführungen sind Makrophage optional in dem Hautgewebeäquivalent enthalten, um eine weitere Quelle der untersuchbaren Lymphokine, IL-1, bereitzustellen, die von den Zellen in Abhängigkeit von Substanzen abgegeben werden, die humorale Immunreaktionen initiieren. Bei noch anderen Ausführungen sind Untersätze von sensibilisierten T-Zellen, die auf bestimmte Klassen von Immunogenen reagieren, zusammen mit Mastzellen, die starke Signale, wie Histamin, freigeben, optional in dem Hautgewebeäquivalent integriert, um Immunsignale bereitzustellen, die wegen ihres Verstärkungsgrades leicht untersucht werden können.
- Vermittler werden von dem Kulturfluid in Kontakt mit der Dermis oder von den Geweben selbst zur Untersuchung gesammelt. Bei dem Hautbestrahlungstest und Hautchemikalienreaktionstest ist der Anwender in der Lage, zwischen Reizmitteln und Allergenen zu unterscheiden.
- Die Vorrichtungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung können zum Bestimmen der Interaktion von Gewebe mit wenigstens einem Mittel durch Verwendung von einem oder mehreren Gewebeäquivalent(en) verwendet werden.
- Die vorliegende Erfindung kann folgendes in Kombination enthalten:
- (a) eine Vorrichtung zum Bestimmen der Interaktion von Gewebe und wenigstens einem Mittel durch Verwendung von wenigstens einem Gewebeäquivalent, welche Vorrichtung enthält einen Behälter für das Gewebeäquivalent, wobei der Behälter enthält:
- (i) Einrichtungen zum Positionieren des Gewebeäquivalents in dem Behälter, wobei das Gewebeäquivalent wenigstens einen Bereich in dem Behälter definiert,
- (ii) wenigstens einen Durchlaß, und
- (iii) Einrichtungen zum Schließen des Behälters, und
- (b) ein Gewebeäquivalent.
- Bei bevorzugten Ausführungen bestimmt das Gewebeäquivalent wenigstens zwei Bereiche.
- Bei einigen Ausführungen gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt das Gewebeäquivalent einen oberen und einen unteren Bereich in dem Behälter. Bei noch anderen Ausführungen, bei denen das Gewebeäquivalent ein röhrenartiges Gewebeäquivalent ist, bestimmt das röhrenartige Gewebeäquivalent einen inneren und äußeren Bereich in dem Behälter. Bei einigen Ausführungen ist der Behälter mit einer oder mehreren liquiden Phase(n) versehen.
- Bei bevorzugten Ausführungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung mit zwei oder mehreren individuellen Behältern versehen. Bei einigen dieser Ausführungen kann die Vorrichtung mit Einrichtungen zum Einhängen an einem Verteiler versehen sein, um bei individuellen Behältern eine Probennahme oder Durchleitung durchzuführen. Bei noch weiteren Ausführungen sind die Behälter untereinander verbunden, so daß die liquide Phase benachbart den Gewebeäquivalenten allen Gewebeäquivalentproben gemeinsam ist. In solchen Fällen ist das Gewebeäquivalent in jedem Behälter zum Kontakt mit dem/den Mittel(n) erreichbar, und die liquide Phase in jedem Behälter ist zur Analyse erreichbar.
- Die Vorrichtung kann optional ein oder mehr Mittel sowie ein oder mehr der Reagenzien enthalten, die zum Bestimmen der Interaktion des Mittels und des Gewebeäquivalents erforderlich sind. Verschiedene Untersuchungstechniken, die Fachleuten bekannt sind, werden bestimmt, um die Interaktion des Gewebeäquivalents und des Mittels zu bestimmen, und enthalten, sind aber nicht beschränkt auf, hystologische Analyse, Massenspektrometrie, Magnetresonanzabbildung, Ultraschallabbildung, Radioaktivspurmethoden, Radioimmunoprüfung, Enzym-Immunoprüfung, enzymgekoppelte Immunoprüfung und Fluoreszenz-Immunoprüfung.
- Die vorliegende Erfindung schafft Vorrichtungen, bei denen eine zweite liquide Phase zwischen dem Hautgewebeäquivalent und den Einrichtungen zum Schließen des Behälters angeordnet sind. Bei solchen Ausführungen kann es wünschenswert sein, die zweite liquide Phase zu entfernen, bevor das Mittel und das Hautgewebeäquivalent in Kontakt gebracht werden. Bei noch weiteren Ausführungen ist die Vorrichtung mit zwei oder mehr einzelnen Behältern oder zwei oder mehr miteinander verbundenen Behältern versehen.
- Bei einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann es wünschenswert sein, das Ansprechen oder die Ansprechverzögerung eines Mittels mit verschiedenen Arten von Gewebe zu bestimmen. Zum Beispiel könnte das Ansprechen von Lebergewebe und einem Mittel, das die Haut durchdrungen hat, durch erstes Passieren des Mittels durch ein Hautgewebeäquivalent gemäß der vorliegenden Erfindung, Sammeln des Mittels oder seiner Zerfallsprodukte, und dann Kontakten des gesammelten Mittels oder der Zerfallsprodukte mit einem Lebergewebeäquivalent bestimmt werden.
- Die Erfindung ist ferner durch Bezugnahme auf die folgenden Beispiele verständlich, die lediglich exemplarischer Natur und nicht gedacht sind, dazu verwendet zu werden, um den Umfang der Erfindung zu beschränken.
- 1) Ein dermales Äquivalent wird mit menschlichen dermalen Fibroblasts unter Verwendung des Verfahrens von Patent Nr. 4,485,096 gebildet. Eine geeignete Größe zum Bilden ist ein Gesamtvolumen von 15 ml in einer Petrischale mit 100 mm Durchmesser.
- 2) Das dermale Äquivalent wird mit menschlichen epidermalen Zellen besät. Kleine Tröpfchen einer Zellsuspension, die mit gezüchteten epidermalen Zellen oder frisch dissoziierter Epidermis hergestellt wird, werden auf die Oberfläche des dermalen Äquivalents angewandt (siehe z.B. Patent Nr. 4,485,096). Alternativ werden Stücke (Streifen, Stempel oder andere Formen) von Haut oder von Hautgewebeäquivalent auf die Oberfläche des dermalen Äquivalents angewandt (siehe z.B. Patent Nr. 4,604,346). Das gesäte dermale Äquivalent wird gezüchtet, um die Bildung einer vollständigen epidermalen Schicht zu gestatten.
- 3) Die untere Hälfte der Testkammer wird mit Fluid gefüllt (typischerweise Züchtungsmedium oder gepufferte Salzlösung). Das komplizierte Hautgewebeäquivalent wird zu einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung übertragen, wie in den Fig. 1A oder 1B gezeigt ist, mit einer Kammer, so daß die gesamte untere Kammer und Dichtung abgedeckt sind. Die obere Dichtung wird auf eine obere Oberfläche des Hautgewebeäquivalents gelegt. Der Durchmesser der Kammer ist ungefähr 25 mm. Die obere Hälfte der Testkammer wird fest genug angeschraubt, um eine wirksame Dichtung zu erzeugen, ohne das Hautgewebeäquivalent zu zerdrücken.
- 4) Jegliches übermäßige Fluid wird von der oberen Oberfläche des Hautgewebeäquivalents abgesaugt. Ein Fluß von gepufferter Salzlösung oder anderem Sammelfluid wird durch die untere Kammer begonnen und in einem Fraktionskollektor gesammelt.
- 5) Das/die Mittel kann/können angewandt, seine/ihre Passage durch das Hautgewebeäquivalent untersucht und Zeitablauf und Absorption wie in J. Pharm. Sci. 74, 65-67 (1985) berechnet werden. Die Testprobe wird auf die obere Oberfläche des Hautgewebeäquivalents angewandt. Zum Beispiel [¹&sup4;C]-Benzoesäure in Petroleum als Bindemittel (geeignete Konzentrationen sind 10, 100 und 1.000 ng/mg) mit 25 mg Bindemittel angewandt pro cm² Hautgewebeäquivalent.
- 6) Proben des Ausflusses werden gesammelt und durch in der Technik bekannte Verfahren in einem Liquid- Szintillationszähler gezählt. Alternativ kann die Hautgewebeäquivalentprobe selbst gewaschen (mit gepufferter Salzlösung), aus dem Behälter entfernt, solubilisiert (z.B. in einer Lösung von 0,5 % Natriumdodecylsulfat und 4M Harnstoff in Wasser) und Aliquots können gezählt werden, um Radioaktivität zu bestimmen, die in dem Hautgewebeäquivalent gefangen ist. Dieser Ansatz ist nützlich für hydrophobe Komponenten, die nicht leicht von dem Hautgewebeäquivalent in das Sammelfluid übergehen können.
- Dieses Verfahren wird weiter verbessert durch Separieren der epidermalen und dermalen Schichten unter Verwendung von Fachleuten bekannten Verfahren, z.B. sanfter Trypsinbehandlung.
- 1) Bereite vor und montiere die gewünschte Menge von Hautgewebeäquivalenten in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie beim Beispiel 1 oben beschrieben wurde.
- 2) Wende das/die Mittel auf die obere (epidermale) Oberfläche des Hautgewebeäquivalents A an. Als ein Beispiel werden die Chemikalien die für den FRAME-Test (Bells, M. & Bridges, J. W., in Acute Toxicity Testing: Alternative Approaches, S. 63-79, 1984; A. M. Goldberg, ed., M. A. Liebert, Inc., New York) verwendet werden, auf individuelle Proben des Hautgewebeäquivalents in wäßrigen Lösungen mit verschiedenen Konzentrationen angewandt.
- 3) Das ausfließende Fluid wird von der unteren Kammer gesammelt und auf ein zytoplasmisches Enzym untersucht, das von dem Hautgewebeäquivalent in Reaktion auf das/die Mittel produziert wird (z.B. Lactat-Dehydrogenase, EC 1.1.1.27), und ein lysosomales Enzym (z.B. β-Glucuronidase, EE 3.2.1.31). Das freigegebene Enzym wird durch Standardverfahren, die Fachleuten bekannt sind, untersucht (siehe z.B. Methods of Enzymatic Analysis, H. U. Bergmeyer, E. Verlag Chemie, Weinheim, 1983 III, 118-138 bzw. IV, 246-256).
- 4) Dosisreaktionskurven der Enzymabgabe, die mit zellulärer Beschädigung zusammenhängt, werden aus den Daten vorbereitet.
- 1) Ein Behälter wird verwendet, der aus zwei Kammern besteht, die durch eine Membran oder ein Netz definiert sind. Siehe z.B. Fig. 1B. Die Membran oder das Netz ist eine Scheibe mit einem Durchmesser von ungefähr 25 mm und hat eine durchschnittliche Porengröße im Bereich von 0,5 bis 3,0 µm. Die Membrane besteht aus oder ist beschichtet mit einem Material, an dem Zellen und Kollagen anhaften (z.B. glimmentladungsbehandeltes Polystyrol oder collagenbeschichtetes Glas mit kontrollierter Porengröße). Die untere Kammer ist mit Durchlässen für eine Mediumsprobennahme oder einen Durchfluß versehen. Die obere Kammer ist mit Abdeckeinrichtungen versehen, die zur Probenanwendung entfernbar sind. Die Wände der oberen Kammer unterstützen kein Anhaften von Zellen (z.B. Polycarbonat, TEFLON oder silikonisiertes Polystyrol).
- 2) Ein dermales Äquivalent wird gebildet, wie im Beispiel 1 beschrieben ist, oben in der oberen Kammer. Zusätzlich zu dermalen Fibroblasts enthält die Mischung Zellen des Immunsystems. Einer oder mehrere der folgenden Zelltypen ist enthalten: Langerhans-Zellen, Makrophagen, T-Zellen, Mastzellen und mikrovaskulare Endothelialzellen. Andere Zelltypen können enthalten sein, wenn es gewünscht ist. Eine spezifische Bildung enthält Langerhans- Zellen, Makrophagen und Mastzellen.
- 3) Das dermale Äquivalent zieht sich gezwungen durch das Anhaften an der Membran zusammen, um eine Scheibe zu bilden, die die oberen und unteren Kammern trennt.
- 4) Das dermale Äquivalent wird mit epidermalen Zellen besät (typischerweise 3-10 Tage nach dem Bilden). Das Hautgewebeäquivalent wird gezüchtet, um eine vollständig keratinisierte epidermale Schicht zu entwickeln. Siehe z.B. J. Invest. Dermatologie 81:25-105 (1983).
- 5) Ein Mittel (potentielles Allergen) wird auf die epidermale Oberfläche angewandt. Ein oder mehrere Mediator(en) von allergischen Reaktionen wird/werden in der unteren Kammer gesammelt und durch Standardeinrichtungen untersucht. Beispiele enthalten Interleukin-1 (IL-1), das von Langerhans-Zellen und Makrophagen abgegeben wird, und Histamin, das von Mastzellen abgegeben wird.
- 1) Die Spindel 100 und der Behälter 10, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, werden zusammengebaut. Ein dermales Äquivalent wird durch den Durchlaß 72 gebildet, wie im Beispiel 1 beschrieben ist, in dem Volumen oder Raum, der durch die Spindel 100 und den Behälter 10 im zusammengebauten Zustand definiert ist. Das Volumen der dermalen Äquivalentbildungsmischung ist eingestellt, so daß das gesamte Netz 104 und Einrichtungen für Zellen zum Anhaften 103 bedeckt sind. Somit wäre für die gegebenen Abmessungen ein Volumen von ungefähr 50-60 ml erforderlich. Dem dermalen Äquivalent wird es gestattet, zu gelieren und sich um die Spindel 100 zusammenzuziehen. Die Löcher 103, 107 begrenzen die longitudinale Kontraktion, so daß der Netz- oder Membranteil 104 vollständig bedeckt bleibt. Falls erforderlich, kann das Lumen der Spindel 100 durch den Durchlaß 71 gleichzeitig mit dem Behälter 10 gefüllt werden, um einen Strom der Bildungsmischung in das Lumen der Spindel 100 zu verhindern.
- 2) Dann (typischerweise nach 3-10 Tagen) wird das dermale Äquivalent mit einer Suspension aus epidermalen Zellen durch den Durchlaß 72 besät. Eine mehrfachbarellierte Mikropipette wird durch den Durchlaß 72 eingeführt und winzige Tröpfchen (typischerweise 1-5 µl) einer Zellsuspension werden angewandt, so daß die gesamte Oberfläche des dermalen Äquivalents gleichmäßig mit epidermalen Zellen besät ist. Diese werden gezüchtet, um eine keratinisierte epidermale Schicht zu bilden.
- 3) Das/die Mittel wird/werden dann auf die epidermale Schicht des gebildeten Hautgewebeäquivalents angewandt, und das Lumen der Spindel wird dann von dem Sammelfluid durchdrungen. Eine reizende Substanz (siehe z.B. M. Steinberg et al. (In Animal Models in Dermatology, H. Maibach, ed., Churchill Livingstone, 1975, S. 1-11)) kann in einem Dressing (z.B. Gazekissen) angewandt werden. Dies ist durch Umhüllen mit einem impermeablen Material, z.B. Kunststoffilm, eingeschlossen, falls es gewünscht ist. Das Testdressing wird nach einer geeigneten Zeit (z.B. 24 Stunden) entfernt.
- 4) Das Perfusat wird auf Substanzen hin geprüft, die von den Zellen als Reaktion auf das/die Mittel (z.B. Prostaglandin E&sub2;) abgegeben wurden, unter Verwendung von den Fachleuten bekannten Verfahren. Zum Beispiel können kommerziell verfügbare Prostaglandin-E&sub2;-Radioimmunoprüfungs-Ausrüstungen verwendet werden.
Claims (28)
1. Verfahren zum Bestimmen des Ansprechens oder der Ansprechverzögerung von Gewebe auf mindestens ein
Testmittel durch Verwendung wenigstens eines vollständig ausgebildeten Lebendhautgewebeäquivalents, das lebende Zellen
und extrazelluläre Matrixmoleküle enthält, hauptsächlich Kollagen, kontrahiert durch ein kontraktiles Mittel, wobei das
Ansprechen des Hautgewebeäquivalents auf das Testmittel die Passage des Mittels in oder durch das
Hautgewebeäquivalent enthält, oder das Ansprechen des Hautgewebeäquivalents auf das Testmittel die Produktion oder Freigabe
von einer oder mehreren Substanzen durch das Hautgewebeäquivalent enthält, welches Verfahren die Schritte
enthält:
(a) Kontakten des Testmittels mit dem Hautgewebeäquivalent, wobei das Hautgewebeäquivalent an eine liquide
Phase angrenzt, und
(b) Bestimmen des Ansprechens oder der Ansprechverzögerung des Hautgewebeäquivalents und des Mittels
durch Analysieren zumindest (I) des Hautgewebeäquivalents, (II) eines intrazellulären Fluids des
Hautgewebeäquivalents oder (III) der liquiden Phase.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Hautgewebeäquivalent eine epidermale und eine dermale Schicht hat, welche
dermale Schicht des Hautgewebeäquivalents an die liquide Phase angrenzt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Testmittel mit der epidermalen Schicht des Hautgewebeäquivalents kontaktet
wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hautgewebeäquivalent ein vollständig
ausgebildetes, röhrenartiges Lebendhautgewebeäquivalent ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, enthaltend:
Kontakten des Testmittels mit einem Lumen oder der abluminalen Oberfläche des röhrenartigen
Hautgewebeäquivalents, wobei ein Kontakt durch Vorsehen einer liquiden Phase angrenzend an das Lumen oder die abluminale
Oberfläche des röhrenartigen Hautgewebeäquivalents und Einführen des Testmittels in die liquide Phase bewirkt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, enthaltend:
Kontakten des Testmittels mit dem röhrenartigen Hautgewebeäquivalent, wobei (I) das Lumen des röhrenartigen
Gewebeäquivalents an eine erste liquide Phase angrenzt, und (II) die abluminale Oberfläche des röhrenartigen
Gewebeäquivalents
an eine zweite liquide Phase angrenzt, wobei ein Kontakt durch Einführen wenigstens eines Testmittels in
die erste oder die zweite liquide Phase bewirkt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ansprechen des vollständig ausgebildeten
Lebendgewebeäquivalents auf das Testmittel einen Effekt hat, der eine Änderung bei (I) der Permeabilität, (II) Proliferation,
(III) Differentiation oder (IV) Konfiguration von Zellen des Gewebeäquivalents verursacht.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ansprechen des vollständig ausgebildeten
Lebendgewebeäquivalents auf das Testmittel das Gewebe schützt.
9. Vorrichtung zum Bestimmen des Ansprechens oder der Ansprechverzögerung von Gewebe auf mindestens ein
Testmittel durch Verwendung wenigstens eines vollständig ausgebildeten Hautgewebeäquivalents, wobei die
Vorrichtung ein vollständig ausgebildetes Lebendhautgewebeäquivalent, das lebende Zellen und extrazelluläre
Matrixmoleküle enthält, hauptsächlich Kollagen, kontrahiert durch ein kontraktiles Mittel, und einen Behälter für das
Hautgewebeäquivalent enthält, welcher Behälter enthält:
(I) Einrichtungen zum Positionieren des Gewebeäquivalents in dem Behälter, wodurch das Gewebeäquivalent
wenigstens eine Region in dem Behälter definiert,
(II) wenigstens einen Durchlaß, und
(III) Einrichtungen zum Schließen des Behälters.
10. Vorrichtung zum Bestimmen des Ansprechens oder der Ansprechverzögerung von Gewebe auf mindestens ein
Testmittel durch Verwendung wenigstens eines vollständig ausgebildeten Lebendhautgewebeäquivalents, wobei die
Vorrichtung ein vollständig ausgebildetes Lebendhautgewebeäquivalent, das lebende Zellen und extrazelluläre
Matrixmoleküle enthält, hauptsächlich Kollagen, kontrahiert durch ein kontraktiles Mittel, und einen Behälter für das
Hautgewebeäquivalent enthält, welcher Behälter enthält:
(I) eine liquide Phase,
(II) Einrichtungen zum Positionieren des Hautgewebeäquivalents in dem Behälter, wodurch das
Hautgewebeäquivalent wenigstens zwei Regionen in dem Behälter definiert und das Hautgewebeäquivalent an die
liquide Phase angrenzt,
(III) wenigstens einen Durchlaß, und
(IV) Einrichtungen zum Schließen des Behälters.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Einrichtungen zum Schließen des Behälters Abdeckeinrichtungen enthalten,
die entfernbar abdichtbar an dem Behälter sind, oder eine Öffnung oder einen Durchlaß enthalten, wobei die Öffnung
oder der Durchlaß Ventil- oder Abdeckeinrichtungen hat.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Hautgewebeäquivalent eine obere und eine untere Region in dem Behälter
definiert.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die untere Region ferner die liquide Phase enthält und eine Oberfläche des
Hautgewebeäquivalents an die liquide Phase angrenzt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die obere Region ferner eine zweite liquide Phase enthält und eine Oberfläche
des Gewebeäquivalents an die zweite liquide Phase angrenzt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Behälter mit wenigstens zwei Durchlässen versehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Einrichtungen zum Positionieren des Hautgewebeäquivalents in dem
Behälter in dem Behälter angeordnet sind und ein permeables Teil enthalten, vorzugsweise eine Membran oder ein Netz,
wahlweise permeabel.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Hautgewebeäquivalent auf der permeablen Membran gebildet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 10, enthaltend wenigstens zwei Behälter, wobei die Behälter durch eine
Zwischenverbindung verbunden sind, so daß es eine beiden Behältern gemeinsame liquide Phase gibt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 10, enthaltend ein vollständig ausgebildetes, röhrenartiges Lebendhautgewebeäquivalent,
wobei das röhrenartige Hautgewebeäquivalent eine innere und eine äußere Region in dem Behälter definiert, welche
innere Region eine erste liquide Phase enthält und welche äußere Region eine zweite liquide Phase enthält.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Einrichtungen zum Positionieren des röhrenartigen Hautgewebeäquivalents
in dem Behälter gesteuerte Kanülen enthalten, von denen Teile innerhalb des Behälters angeordnet sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Einrichtungen zum Positionieren des röhrenartigen Hautgewebeäquivalents
in dem Behälter enthalten (I) Einrichtungen zum Anbringen des röhrenartigen Hautgewebeäquivalents, (II)
Einrichtungen zum Begrenzen der longitudinalen Kontraktion des röhrenartigen Hautgewebeäquivalents und (III) Einrichtungen,
die es ausgewählten Materialien gestatten, zwischen dem röhrenartigen Hautgewebeäquivalent und wenigstens einer
der ersten oder zweiten Phase zu passieren.
22. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei das röhrenartige Hautgewebeäquivalent mit mindestens einem Halteteil
versehen ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei das röhrenartige Hautgewebeäquivalent um die Einrichtungen zum
Positionieren des röhrenartigen Hautgewebeäquivalents in dem Behälter herum gebildet ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Vorrichtung in eine Kreislaufschleife integriert ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 24, ferner versehen mit Einrichtungen zum Ändern, Probennehmen,
Zirkulieren oder Zuführen von wenigstens einer einer ersten liquiden Phase oder einer zweiten liquiden Phase,
vorzugsweise mit einer vorgegebenen Rate oder Frequenz.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Bestimmen des Ansprechens oder der Ansprechverzögerung von
Gewebe auf wenigstens ein Testmittel mit der Hilfe der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 24.
27. Verfahren nach Anspruch 26 zum Bestimmen des Ansprechens oder der Ansprechverzögerung von Gewebe auf
wenigstens ein Testmittel mit der Hilfe der Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die zweite liquide Phase durch das
vollständig ausgebildete Lebendhautgewebeäquivalent zirkuliert wird, um die Strömung von Blut zu simulieren.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei das Testmittel aus der Gruppe gewählt ist,
die besteht aus:
Licht, physikalischer Verletzung, chemischen Substanzen, kosmetischen Substanzen, pharmazeutischen Substanzen
und Hautgewebe-Schutzmitteln.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5863531A (en) * | 1986-04-18 | 1999-01-26 | Advanced Tissue Sciences, Inc. | In vitro preparation of tubular tissue structures by stromal cell culture on a three-dimensional framework |
| US5510254A (en) * | 1986-04-18 | 1996-04-23 | Advanced Tissue Sciences, Inc. | Three dimensional cell and tissue culture system |
| US5266480A (en) * | 1986-04-18 | 1993-11-30 | Advanced Tissue Sciences, Inc. | Three-dimensional skin culture system |
| US5032508A (en) * | 1988-09-08 | 1991-07-16 | Marrow-Tech, Inc. | Three-dimensional cell and tissue culture system |
| US5160490A (en) * | 1986-04-18 | 1992-11-03 | Marrow-Tech Incorporated | Three-dimensional cell and tissue culture apparatus |
| US5053340A (en) * | 1989-02-24 | 1991-10-01 | National Testing Corporation | In vitro test for dermal toxic properties |
| US5175092A (en) * | 1989-05-04 | 1992-12-29 | Millipore Corporation | Vitro toxicology kit and method therefor |
| DE3923279A1 (de) * | 1989-07-14 | 1990-01-18 | Will W Prof Dr Minuth | Minusheets ist ein neues produkt, um zellen in beliebigen behaeltnissen in hochdifferenzierter form auf einer moeglichst natuerlichen unterlage zu kultivieren |
| US5106949A (en) * | 1989-09-15 | 1992-04-21 | Organogenesis, Inc. | Collagen compositions and methods for preparation thereof |
| IL95429A (en) * | 1989-09-15 | 1997-09-30 | Organogenesis | Living tissue equivalents comprising hydrated collagen lattice and a collagen gel and their production |
| DE69128530T2 (de) * | 1990-04-24 | 1998-08-20 | Mark Eisenberg | Zusammengesetztes äquivalent der lebenden haut |
| US5192312A (en) * | 1991-03-05 | 1993-03-09 | Colorado State University Research Foundation | Treated tissue for implantation and methods of treatment and use |
| US5612188A (en) * | 1991-11-25 | 1997-03-18 | Cornell Research Foundation, Inc. | Automated, multicompartmental cell culture system |
| CA2129350A1 (en) * | 1992-02-04 | 1993-08-05 | Jeanne A. Itak | Immunological analogs for captan |
| WO1993017336A1 (en) * | 1992-02-19 | 1993-09-02 | The Procter & Gamble Company | In vitro model for eye and skin irritation testing |
| US5478739A (en) * | 1992-10-23 | 1995-12-26 | Advanced Tissue Sciences, Inc. | Three-dimensional stromal cell and tissue culture system |
| US5888720A (en) * | 1992-10-27 | 1999-03-30 | Yissum Research And Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem | In vitro micro-organs |
| US5585265A (en) * | 1992-11-30 | 1996-12-17 | Gillette Company | Human corneal epithelial cell lines with extended lifespan |
| US5656492A (en) * | 1993-02-12 | 1997-08-12 | Brigham And Women's Hospital, Inc. | Cell induction device |
| CA2119064A1 (en) * | 1993-03-17 | 1994-09-18 | Richard A. Berg | Dermal-epidermal in vitro test system |
| AU8095094A (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-22 | Invitro International | In vitro fluid toxicity bioassay |
| WO1995014221A1 (en) * | 1993-11-18 | 1995-05-26 | Ramsay Hospital Holdings Pty. Ltd. | Processing cassette for tissue samples |
| US5672498A (en) * | 1993-12-28 | 1997-09-30 | The Gillete Company | Human corneal epithelial cell lines with extended lifespan |
| DE69532976T2 (de) * | 1994-03-14 | 2005-05-04 | Cryolife, Inc. | Herstellungsverfahren von gewebe zur implantation |
| EP0754017B1 (de) * | 1994-04-29 | 2002-06-19 | SciMed Life Systems, Inc. | Stent mit kollagen |
| JP2858087B2 (ja) | 1994-09-19 | 1999-02-17 | グンゼ株式会社 | 組織培養用基材及び組織培養法 |
| US5948654A (en) | 1996-08-28 | 1999-09-07 | Univ Minnesota | Magnetically oriented tissue-equivalent and biopolymer tubes comprising collagen |
| US6057137A (en) * | 1994-10-06 | 2000-05-02 | Regents Of The University Of Minnesota | Tissue-equivalent rods containing aligned collagen fibrils and schwann cells |
| US20030152909A1 (en) * | 1994-11-16 | 2003-08-14 | Mitrani Eduardo N. | In vitro micro-organs, and uses related thereto |
| US6121042A (en) * | 1995-04-27 | 2000-09-19 | Advanced Tissue Sciences, Inc. | Apparatus and method for simulating in vivo conditions while seeding and culturing three-dimensional tissue constructs |
| US20040002772A1 (en) * | 1995-04-28 | 2004-01-01 | Organogenesis, Inc. | Tissue equivalents with perforations for improved integration to host tissues and methods for producing perforated tissue equivalents |
| US5814328A (en) | 1997-01-13 | 1998-09-29 | Gunasekaran; Subramanian | Preparation of collagen using papain and a reducing agent |
| US5846188A (en) * | 1997-01-17 | 1998-12-08 | Palti; Yoram | Sensor utilizing living muscle cells |
| CA2283795C (en) | 1997-03-11 | 2011-10-04 | Pola Chemical Industries Inc. | Method for evaluation of skin conditioning-ameliorating agents and method of producing compositions for topical application to skin |
| US7687057B2 (en) * | 1998-01-09 | 2010-03-30 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem | In vitro micro-organs, and uses related thereto |
| US6066495A (en) * | 1998-03-05 | 2000-05-23 | Tissue Engineering, Inc. | Methods and apparatus for the conditioning of ligament replacement tissue |
| AU3077299A (en) | 1998-03-11 | 1999-09-27 | University Of Southern California | Method of promoting production of living tissue equivalents |
| US6432710B1 (en) | 1998-05-22 | 2002-08-13 | Isolagen Technologies, Inc. | Compositions for regenerating tissue that has deteriorated, and methods for using such compositions |
| US20100030340A1 (en) * | 1998-06-30 | 2010-02-04 | Wolfinbarger Jr Lloyd | Plasticized Grafts and Methods of Making and Using Same |
| US7063726B2 (en) * | 1998-06-30 | 2006-06-20 | Lifenet | Plasticized bone grafts and methods of making and using same |
| US6293970B1 (en) * | 1998-06-30 | 2001-09-25 | Lifenet | Plasticized bone and soft tissue grafts and methods of making and using same |
| US8563232B2 (en) | 2000-09-12 | 2013-10-22 | Lifenet Health | Process for devitalizing soft-tissue engineered medical implants, and devitalized soft-tissue medical implants produced |
| AT407047B (de) * | 1998-08-03 | 2000-11-27 | Pfaller Walter Dr | Zellkulturvorrichtung |
| DE69927600T2 (de) | 1998-11-19 | 2006-07-06 | Organogenesis, Inc., Canton | Biotechnisch konstruiertes gewebe und verfahren zu dessen produktion und benutzung |
| US6030789A (en) * | 1999-03-10 | 2000-02-29 | The Gillette Company | Human conjunctival epithelial cell lines with an extended life span |
| US6287340B1 (en) * | 1999-05-14 | 2001-09-11 | Trustees Of Tufts College | Bioengineered anterior cruciate ligament |
| CA2410946A1 (en) * | 2000-05-31 | 2002-11-29 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | In vitro tissue test system |
| US7172859B2 (en) * | 2000-07-14 | 2007-02-06 | Transform Pharmaceuticals, Inc. | System and method for optimizing tissue barrier transfer of compounds |
| US20080182293A1 (en) * | 2000-07-14 | 2008-07-31 | Transform Pharmaceuticals, Inc. | Computerized control of high-throughput transdermal experimental processing and digital analysis of comparative samples |
| JP2004504585A (ja) * | 2000-07-14 | 2004-02-12 | トランスフォーム ファーマシューティカルズ，インコーポレーティッド． | 化合物の組織バリア輸送を最適にするためのシステムおよび方法 |
| US6852526B2 (en) * | 2000-07-14 | 2005-02-08 | Transform Pharmaceuticals, Inc. | Transdermal assay with magnetic clamp |
| WO2003027256A2 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-03 | The Wistar Institute | Methods and compositions for monitoring cell migration and identifying clinically relevant cytotoxic t lymphocyte activity |
| US20030166274A1 (en) * | 2001-11-15 | 2003-09-04 | Hewitt Charles W. | Three-dimensional matrix for producing living tissue equivalents |
| WO2003089566A1 (en) * | 2002-04-22 | 2003-10-30 | Tufts University | Multi-dimensional strain bioreactor |
| AUPS242702A0 (en) * | 2002-05-21 | 2002-06-13 | Colltech Australia Limited | Improved method for the extraction and purification of collagen |
| US7229820B2 (en) | 2002-06-13 | 2007-06-12 | Wilson Wolf Manufacturing Corporation | Apparatus and method for culturing and preserving tissue constructs |
| AU2003242967A1 (en) * | 2002-07-12 | 2004-02-02 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem | Method and device for inducing biological processes by micro-organs |
| US6908760B2 (en) * | 2002-10-28 | 2005-06-21 | Transform Pharmaceuticals, Inc. | Raised surface assay plate |
| US7449307B2 (en) * | 2002-10-28 | 2008-11-11 | Transform Pharmaceuticals, Inc. | Raised surface assay plate |
| US20040185430A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-09-23 | Marc Andre Lefebvre | Process for evaluating the cosmetic or dermatological activity of a product and use of plant material |
| US9744043B2 (en) | 2007-07-16 | 2017-08-29 | Lifenet Health | Crafting of cartilage |
| US8911995B2 (en) * | 2007-08-22 | 2014-12-16 | Probiogen Ag | Culture system and method for immunogenicity and immunofunction testing in vitro |
| CN101939644B (zh) * | 2008-01-10 | 2014-06-11 | 休雷尔公司 | 免疫系统模拟装置和方法 |
| US8647861B2 (en) | 2008-07-16 | 2014-02-11 | Children's Medical Center Corporation | Organ mimic device with microchannels and methods of use and manufacturing thereof |
| WO2011126980A1 (en) * | 2010-04-05 | 2011-10-13 | Millipore Corporation | Polymeric membranes with human skin like permeability properties and uses thereof |
| JP6122388B2 (ja) | 2011-02-28 | 2017-04-26 | プレジデント・アンド・フェロウズ・オブ・ハーバード・カレッジ | 細胞培養システム |
| WO2013086486A1 (en) | 2011-12-09 | 2013-06-13 | President And Fellows Of Harvard College | Integrated human organ-on-chip microphysiological systems |
| EP2725094A1 (de) * | 2012-10-29 | 2014-04-30 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Epithelgewebemodell |
| EP3024582A4 (de) | 2013-07-22 | 2017-03-08 | President and Fellows of Harvard College | Anordnung mikrofluidischer kartuschen |
| CN106459898A (zh) | 2013-12-20 | 2017-02-22 | 哈佛大学校长及研究员协会 | 低剪切微流控装置及其使用方法和制造方法 |
| JP6815985B2 (ja) | 2014-07-14 | 2021-01-20 | プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ | 流体システムおよびマイクロ流体システムの改善された性能のためのシステムおよび方法 |
| US10202569B2 (en) | 2015-07-24 | 2019-02-12 | President And Fellows Of Harvard College | Radial microfluidic devices and methods of use |
| WO2018052953A1 (en) | 2016-09-13 | 2018-03-22 | President And Fellows Of Harvard College | Methods relating to intestinal organ-on-a-chip |
| CN112980690B (zh) * | 2019-12-17 | 2022-10-21 | 华东数字医学工程研究院 | Pdx模型孵育装置和抗肿瘤药物筛选方法 |
| WO2023278815A1 (en) * | 2021-07-01 | 2023-01-05 | Upkara, Inc. | Device for vitrifying and delivering vitrified bioactive agents |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4539716A (en) * | 1981-03-19 | 1985-09-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Fabrication of living blood vessels and glandular tissues |
| US4546500A (en) * | 1981-05-08 | 1985-10-15 | Massachusetts Institute Of Technology | Fabrication of living blood vessels and glandular tissues |
| US4629686A (en) * | 1982-02-19 | 1986-12-16 | Endotronics, Inc. | Apparatus for delivering a controlled dosage of a chemical substance |
| JPS59500201A (ja) * | 1982-02-19 | 1984-02-16 | エンドトロニックス・インコ−ポレ−テッド | 生物組織への生理活性物質投与のパターンを制御する方法 |
| US4485096A (en) * | 1982-02-26 | 1984-11-27 | Massachusetts Institute Of Technology | Tissue-equivalent and method for preparation thereof |
| US4485097A (en) * | 1982-05-26 | 1984-11-27 | Massachusetts Institute Of Technology | Bone-equivalent and method for preparation thereof |
| US4559299A (en) * | 1983-02-04 | 1985-12-17 | Brown University Research Foundation Inc. | Cytotoxicity assays in cell culturing devices |
| US4734372A (en) * | 1983-02-04 | 1988-03-29 | Brown University Research Foundation | Cell culturing methods and apparatus |
| JPS6110136A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-17 | Fumio Itatsu | 油圧機器の圧力調整装置 |
| JPS6133593A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-17 | 株式会社東芝 | 防犯装置 |
| JPS6134832A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-19 | Hitachi Ltd | 大口径イオン源 |
| US4604346A (en) * | 1984-10-09 | 1986-08-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Skin-equivalent prepared by the use of punch biopsy |
| US4760020A (en) * | 1985-05-03 | 1988-07-26 | Eye Research Institute Of Retina Foundation | Method for testing biocompatibility |
-
1987
- 1987-03-31 US US07/032,848 patent/US4835102A/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
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- 1988-03-31 AT AT88302953T patent/ATE156915T1/de not_active IP Right Cessation
- 1988-03-31 ES ES88302953T patent/ES2106010T3/es not_active Expired - Lifetime
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- 1997-10-15 GR GR970402692T patent/GR3025046T3/el unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2106010T3 (es) | 1997-11-01 |
| EP0295762A2 (de) | 1988-12-21 |
| CA1305913C (en) | 1992-08-04 |
| EP0295762B1 (de) | 1997-08-13 |
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| IL85599A (en) | 1991-11-21 |
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