DE4218917C2

DE4218917C2 - Zellkulturmatrix

Info

Publication number: DE4218917C2
Application number: DE19924218917
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dr Ing Schmitz; Detlef Dr Ing Behrend; Herrmann Dr Dittrich
Original assignee: SCHMITZ KLAUS PETER DR ING HAB
Current assignee: SCHMITZ KLAUS PETER DR ING HAB
Priority date: 1992-06-10
Filing date: 1992-06-10
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: DE4218917A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zellkulturmatrix, vorzugsweise aus einem biokompatiblen Polyetherpolyurethan-Strukturweichschaum, dessen Anordnung Zellkulturen ein dreidimensionales Wachstum in einem Stützgerüst bei kontinuierlicher Zuführung von Nährmedien und der Abführung von Stoffwechselprodukten ermöglicht. Denkbar für diesen Einsatzfall ist auch die Verwendung von Keramik schaumstrukturen, z. B. aus Hydroxylapatit.

Zellkulturen werden üblicherweise in Kulturschalen aus Glas oder Polymerwerkstoffen als "monolayer" gezüchtet. Für biotechno logische Anwendungen sind dagegen Zellkulturen als Suspensionen in Reaktorgefäßen gebräuchlich.

Als nachteilig erweist sich hierbei, daß im ersten Fall nur einlagige Zellschichten lebensfähig erhalten werden können, während es in den Reaktorgefäßen durch Schwerkrafteinfluß zu Sedimentationserscheinungen kommt, die verfahrenstechnisch durch Aufwirbelung verhindert werden müssen.

Nach EP 0 420 171 A1 wird ein Träger zur Kultivierung lebender Zellen und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben. Danach besteht der Träger aus einem dreidimensionalen Netzwerk, das die Grundmatrix bildet und mit einem Bindegewebsprotein beschichtet ist. Die Zellen können im Innern des Trägers haften.

Nachteilig dabei ist, daß der Träger nur auf diese Weise Zellkulturen in hoher Konzentration erreicht.

Für die Zellfunktion ist die Adhäsion auf einem Stützgerüst von entscheidender Bedeutung. Die Transportmechanismen des Stoffaus tausches sind über der Zelloberfläche mit unterschiedlicher Spezifität verteilt. Zur Ausnutzung des gesamten Leistungs spektrums einer Zelle ist daher eine räumliche Anordnung bzw. Verteilung in einer Matrix erforderlich. Das der im Patentan spruch 1 angegebenen Erfindung zugrunde liegende Problem besteht nun darin, durch die Verwendung eines biokompatiblen Struktur weichschaumes Zellkulturen die Möglichkeit eines ungestörten dreidimensionalen Wachstums in einem Stützgerüst zu geben und eine gleichmäßige und kontinuierliche Ver- bzw. Entsorgung des gesamten Stützgerüstvolumen zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird das Problem durch die Merkmale des Patent anspruches 1 gelöst.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentan sprüchen 2 bis 6 angeben.

Danach besteht das schaumartig offenzellig ausgebildete Stützgerüst aus Keramikschäumen, aus resorbierbaren oder nichtresorbierbaren Biomaterialien. Die Zuführung und die gleichmäßige Verteilung von Nährmedien sowie die Abführung der Stoffwechselprodukte erfolgen über schlaufenförmige in die Matrix eingebrachte permeable Hohlfasern. Die Hohlfaserschlaufen werden dabei so in die Matrix eingeschäumt, daß eine gleich mäßige und kontinuierliche Ver- bzw. Entsorgung des gesamten Stützgerüstvolumen gewährleistet ist.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß Volumia beliebiger Geometrie als ein dreidimensionales Stütz gerüst mit inkorporierten Ver- und Entsorgungsleitungen für Zellkulturen zur Verfügung stehen und ihnen ein ungestörtes Wachstum ermöglicht. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß z. B. bei Osteoblastenkulturen ein wirklichkeitsnahes Milieu werden kann, das bei "monolayen", Kulturen nur einge schränkt oder gar nicht möglich ist.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spieles näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt einer Zellmatrix.

Fig. 2 eine Einzelheit "X" in vergrößerter Darstellung nach Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 befindet sich in einer Kulturschale 1 ein als schaumartig offenzellig ausgebildetes Stützgerüst 2 ausgeführte Zellkulturmatrix, in der sich die für die Nährmedienzuführung und die Stoffwechselabführung eingeschäumte permeable Hohlfaserschlaufen 3 befinden, die in Luer-Anschlüssen 4 münden. Die Hohlfaserschlaufen 3 sind schlaufenförmig eingebracht. Die Zellmatrix verfügt über offenzellige Schaumporen 5, die den kultivierten Zellen 6 ein dreidimensionales, ungehindertes Wachstum ermöglichen. Das schaumartig offenzellig ausgebildete Stützgerüst 2 ist mit adhärenzfördernden Eiweißen, wie z. B. Fibronektin oder Albumin, beschichtet.

Claims

1. Zellkulturmatrix, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellmatrix als schaumartig offenzellig ausgebildetes Stützgerüst (2) ausgeführt ist, in der sich schlaufenförmig eingeschäumte permeable Hohlfasern (3) befinden, so daß eine gleichmäßige und kontinuierliche Ver- bzw. Entsorgung des gesamten Stützgerüstes (2) gewährleistet ist.

2. Zellkulturmatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schaumartig offenzellig ausgebildete Stützgerüst (2) aus Keramikschäumen besteht.

3. Zellkulturmatrix nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß das schaumartig offenzellig ausgebildete Stützgerüst (2) aus Hydroxylapatit besteht.

4. Zellkulturmatrix nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß das schaumartig offenzellig ausgebildete Stützgerüst (2) für den Einsatz als implantierbares oder nicht implantier bares Hybbridorgan aus resorbierbaren oder nichtresorbierbaren Biomaterialien gefertigt ist.

5. Zellkulturmatrix nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das resorbierbaren Biomaterial aus Polyhydroxybuttersaüre oder Polylaktitsäure besteht.

6. Zellkulturmatrix nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß das schaumartig offenzellig ausgebildete Stützgerüst (2) mit adhärenzfördernden Eiweißen beschichtet ist.