DE4312970A1 - Mikrokapsel sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung - Google Patents

Mikrokapsel sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung

Info

Publication number
DE4312970A1
DE4312970A1 DE19934312970 DE4312970A DE4312970A1 DE 4312970 A1 DE4312970 A1 DE 4312970A1 DE 19934312970 DE19934312970 DE 19934312970 DE 4312970 A DE4312970 A DE 4312970A DE 4312970 A1 DE4312970 A1 DE 4312970A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
individual layers
core
microcapsule
beads
single layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19934312970
Other languages
English (en)
Inventor
Juergen Dr Schrezenmeir
Rainer Dipl Ing Pommersheim
Walter Dr Vogt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19934312970 priority Critical patent/DE4312970A1/de
Publication of DE4312970A1 publication Critical patent/DE4312970A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/04Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier entrapped within the carrier, e.g. gel or hollow fibres
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/5073Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals having two or more different coatings optionally including drug-containing subcoatings
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/5089Processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/04Making microcapsules or microballoons by physical processes, e.g. drying, spraying

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikrokapsel, insbesondere zum Einsetzen in Gewebe von Lebewesen oder für biotechnologische Anwendungen, mit einem lebende Zellen und/oder Enzyme enthaltenden, vor­ zugsweise kugelförmigen Kern und einer ihn um­ schließenden Hülle, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu ihrer Herstellung.
Um die Funktion in das Gewebe von Lebewesen einge­ setzter Zellen langfristig aufrechtzuerhalten, ist eine die Zellen enthaltende Mikrokapsel vollständig einschließende Hülle erforderlich. Die Aufgabe die­ ser Hülle besteht beispielsweise darin, die Mikro­ kapsel mechanisch stabil zu gestalten, um das Ver­ bleiben der Zellen am gewünschten Ort sicherzu­ stellen. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, die Versorgung der Mikrokapsel von außen zu ermögli­ chen, Abwehrreaktionen des Lebewesens und der ein­ geschlossenen Zellen zu vermeiden und trotzdem den Transport der von den eingesetzten Zellen produ­ zierten Substanzen von innen nach außen zu ermögli­ chen. Beispielsweise eignet sich eine Mikrokapsel mit den beschriebenen Eigenschaften zum Einsetzen Langerhans′scher Inseln in das Gewebe von Diabeti­ kern.
Ähnliche Anforderungen werden an Mikrokapseln für biotechnologische Anwendungen gestellt. Auch hier ist beabsichtigt, die eingeschlossenen Zellen oder Enzyme langfristig am Leben und in optimal aktivem Zustand zu erhalten und einen kontrollierten Stof­ faustausch zu gewährleisten. Der Einschluß in eine stabile Kapsel schützt einerseits den Kern vor schädigenden Einwirkungen von außen, z. B. vor In­ fektionen, und andererseits wird eine Kontamination des umgebenden Mediums durch die Zellen in der Kap­ sel vermieden, was besonders bei Nutzung gentechno­ logisch manipulierter Organismen zusätzliche Si­ cherheit gewährleistet. Die, im Vergleich zu den eingeschlossenen Zellen und Enzymen, sehr großen Abmessungen der Kapseln bedingen darüber hinaus eine wesentliche Erleichterung in der Handhabung, besonders bei der Aufarbeitung und Reingewinnung der mit ihrer Hilfe erzeugten Substanzen. Auch ganz neue Prozesse werden möglich, beispielsweise die direkte Extraktion von Produkten schon im Bioreak­ tor durch Zusatz von organischen Lösungsmitteln, die nicht durch die einschließende Hülle geschützte Zellen in kurzer Zeit abtöten würden.
F. Lim und A. Sun (Zeitschrift "Science" Band 210, Seiten 908-910, Jahrgang 1980) benutzten eine aus Alginat und Polylysin aufgebaute Schicht, um Lan­ gerhans′sche Inseln einzukapseln. Das von Lim und Sun vorgeschlagene Verfahren sieht die Anbringung nur einer einzigen Schicht um den Kern vor.
Ein elektrostatischer Tröpfchen-Generator wurde von M. Hommel et al. (EP 0 167 690) vorgeschlagen. Die­ ser Generator produziert von Polyelektrolyten um­ schlossene Kapseln nach dem Prinzip von Lim und Sun. Auch diese Kapseln sind nur von einer einzi­ gen, während eines einzelnen Prozeßschrittes er­ zeugten Schicht umschlossen.
Es ist sehr problematisch, in einem einzigen Pro­ zeßschritt eine Schicht zu erhalten, deren Eigen­ schaften auf alle praktischen Anforderungen abge­ stimmt sind. Daher ist es mit den konventionellen Methoden nicht möglich, beispielsweise eine Kapsel mit einer eine langfristige Funktion der implan­ tierten Zellen ermöglichenden Schicht zu erhalten.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, Mikrokapseln herzustellen, deren sie um­ schließende Hülle hinsichtlich verschiedener Ei­ genschaften optimiert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Hülle in radialer Richtung aus mehreren übereinander angeordneten Einzelschichten aufgebaut ist, daß die Einzelschichten den Kern allseitig vollständig umschließen, daß die Einzelschicht aus einem Netzwerk miteinander verflochtener Makromole­ küle besteht, die eine poröse Membran bilden, daß die Poren der Einzelschichten in radialer Richtung zur Bildung eines Durchlasses miteinander in Ver­ bindung stehen, daß die benachbarten Einzelschich­ ten kovalent und/oder elektrostatisch aneinander gebunden sind, daß mindestens eine der Einzel­ schichten mechanisch stabil aufgebaut ist und daß mindestens eine der Einzelschichten eine Maschen­ weite aufweist, die größer oder gleich dem Durch­ messer der größten, zur Versorgung der im Kern ent­ haltenen Zellen benötigten und/oder der den Enzymen zugeführten und/oder von ihnen produzierten Mole­ küle ist.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, meh­ rere jeweils hinsichtlich einer Eigenschaft opti­ mierte Einzelschichten in mehreren Prozeßschritten in radialer Richtung übereinander um den Kern herum anzubringen. Alle Einzelschichten umschließen den Kern vollständig. Eine solche Einzelschicht besteht aus einem räumlichen Netzwerk von miteinander ver­ flochtenen Makromolekülen, die in ihrer Gesamtheit eine Membran von poröser Struktur bilden, ähnlich einem Schwammtuch oder einem Filtervlies. Sie ent­ steht durch Adsorption der einzelnen Makromoleküle aus einer verdünnten Lösung des jeweiligen Polyme­ ren an der Oberfläche der im Aufbau befindlichen Kapsel, beginnend mit einem Partikelchen aus dem nackten Kernmaterial. Die Maschenweite (bzw. Poren­ größe) und die mechanische Stabilität werden dabei durch die Art des jeweiligen Polymeren, die Ab­ scheidungsbedingungen und die Art der vorhergehen­ den Schicht bestimmt. Die Poren stehen miteinander in Verbindung (sind offen) und mit dem jeweiligen Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, gefüllt, d. h. die Schicht ist gequollen. Der Stoffaustausch er­ folgt durch Diffusion der gelösten Stoffe in diesem Quellungswasser. Nur Moleküle, die kleiner oder gleich der Maschengröße sind, können die Schicht passieren. Die Bindung der Einzelschichten unter­ einander, also in radialer Richtung, erfolgt durch eine kovalente Bindung der Makromoleküle oder, falls Ionen darin enthalten sind, elektrostatisch. Von diesen Einzelschichten ist erfindungsgemäß min­ destens eine so aufgebaut, daß sie eine ausrei­ chende mechanische Stabilität aufweist, wodurch der gesamten Mikrokapsel ebenfalls eine entsprechend hohe Festigkeit verliehen wird, um sie ausreichend stabil für eine Verpflanzung oder eine technologi­ sche Anwendung zu gestalten. Eine andere Schicht ist durch Vernetzen von Molekülen bezüglich ihrer Maschenweite so gestaltet, daß sie dem Durchmesser der größten vom Kern zur Versorgung benötigten oder von den Enzymen umgesetzten Moleküle entspricht. Größere Moleküle, wie z. B. Antikörper, die mit dem Kern unerwünschte Abwehrreaktionen eingehen würden, können diese Schicht nicht durchdringen, hingegen können Nährstoffe und andere erwünschte Moleküle passieren. Die Herstellung der Mikrokapseln erfolgt in mehreren Prozeßschritten, in denen die einzelnen Schichten sukzessive übereinander um den Kern herum angebracht werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen vornehmlich darin, daß die sich zu einem problemlo­ sen Einpflanzen in Gewebe von Lebewesen und für biotechnologische Anwendungen eignende Mikrokapsel allen praktischen Anforderungen genügt. Dadurch ist möglich, Enzyme, Hormone oder andere Stoffe, die der Körper beispielsweise durch einen krankheitsbe­ dingten Ausfall der Produktionszellen, nicht in dem nötigen Maße herzustellen in der Lage ist, von der Kapsel liefern zu lassen, die Kapsel durch den Kör­ per des Lebewesens zu ernähren und dadurch eine langfristige, sichere Funktion zu gewährleisten. In prinzipiell gleicher Weise lassen sich die Kapseln in einem Reaktor, der den Überlebensnotwendigkeiten der eingeschlossenen Zellen bzw. der Wirksamkeit der Enzyme angepaßt ist, dazu verwenden, von außen zugeführte Stoffe durch die Wirkung der im Kern enthaltenen lebenden Zellen oder Enzyme in andere erwünschte Wertprodukte umzuwandeln.
Bevorzugt ist, die innere Schicht mit dem Kern bio­ logisch verträglich zu gestalten, um sicherzustel­ len, daß er für längere Zeit die benötigten Enzyme, Hormone oder anderen Stoffe abgeben kann und daß hier keine unerwünschte Abwehrreaktion stattfindet.
Falls die Kapsel in das Gewebe des Lebewesens ein­ gepflanzt werden soll, ist es zweckmäßig, die äu­ ßere Schicht mit ihrer Umgebung, also dem Gewebe verträglich zu gestalten, um Abwehrreaktionen des Lebewesens und eine Abstoßung der Kapsel zu vermei­ den. Die äußere Schicht bestimmt die Verträglich­ keit der gesamten Kapsel, da nur sie mit dem Gewebe in Berührung kommt. Befindet sich die Kapsel in ei­ nem Reaktor, ist ebenfalls eine Verträglichkeit der äußeren Einzelschicht mit ihrer Umgebung zur Siche­ rung der Funktionsfähigkeit erforderlich.
In der Realisation der Einzelschichten bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung be­ steht darin, daß die Schichten aus einem Stoff mit ionischer und/oder kovalenter chemischer Bindung aufgebaut sind. Diese beiden Bindungstypen ermögli­ chen stabile Schichten, die unter Verwendung von insbesondere biologisch verträglichen, organischen Materialien aufbaubar sind.
Insbesondere bietet sich an, eine Einzelschicht aus einem Polymer aufzubauen, das biologisch gut ver­ träglich und außerdem leicht aufbringbar ist. Bei Vernetzung von Polymeren sind sehr dünne Schichten auf chemischem Weg in einem biologisch sinnvollen Temperaturbereich in einer Flüssigkeit erzielbar. Außerdem entsteht eine stabile, in den mechanischen Eigenschaften und im Maschendurchmesser einstell­ bare Schicht.
Bereits bekannte und sehr gut geeignete, leicht zu verarbeitende Vertreter der Polymere sind Kombina­ tionen von Polyanionen, Polykationen und neutralen Polymeren.
Hierzu bietet sich insbesonders als Polyanion Poly­ acrylsäure und/oder Polymethacrylsäure und/oder Po­ lyvinylsulfonsäure oder Polyvinylphosphonsäure und/oder Schwefelsäureester polymerer Kohlenhydrate an.
Das Polykation ist zweckmäßigerweise Polyethylen­ imin und/oder Polydimethyldiallylammonium und/oder Chitosan.
Je nach der Säurestärke des umgebenden Mediums lie­ gen Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Polyethy­ lenimin und Chitosan als Polyionen oder als mehr oder weniger elektrisch neutrale Polymere vor.
Die Eigenschaften der genannten Polyanionen und Po­ lykationen sind bereits durch viele Versuche ermit­ telt worden und eignen sich demzufolge besonders zum Einsetzen in Gewebe von Lebewesen.
Ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrokapseln verläuft in der Weise, daß kleine Par­ tikel, vorzugsweise Kügelchen, aus dem Kernmate­ rial, die einen Durchmesser im Bereich von 0,3 bis 3 mm haben, in einem beweglichen feinmaschigen Korb, vorzugsweise aus Edelstahl, weiterverarbeitet werden. Um ein Verkleben der Kügelchen untereinan­ der und mit der Gefäßwand zu verhindern, bietet sich während der nachfolgenden Prozess-Schritte ein kontinuierliches Umrühren und vertikales Schütteln an. Das Umrühren erfolgt in konventioneller Weise mit einem Rührwerk, während das vertikale Schütteln z. B. durch eine elektromotorisch bewegte Aufhängung bewirkt wird.
Der Korb mit den Kügelchen wird nacheinander mit Wasser und/oder geeigneten Salzlösungen behandelt und in wechselnder Folge in die Lösung eines Poly­ kations, eines Polyanions und eines Detergens (beispielsweise Natriumdodecylsulfat) getaucht, wo­ bei die Kapselhülle jeweils durch Adsorption des Polymeren aus der Lösung an der Kapselaußenfläche und durch Vernetzen der adsorbierten Polymereinzel­ schichten schrittweise aufgebaut wird.
Diese Prozedur wird erfindungsgemäß mehrfach mit verschiedenen Konzentrationen und/oder chemischen Zusammensetzungen der Polyanion- und Polykationlö­ sungen wiederholt, um die gewünschten Eigenschaf­ ten, wie z. B. Dicke und Maschenweite der Einzel­ schichten zu erzielen.
Außerdem ist empfohlen, die Kügelchen im Korb in Abhängigkeit vom jeweiligen Kernmaterial und vor dem Aufbringen der Einzelschichten, zunächst in ge­ eignete Lösungen zu tauchen, um sie zu härten. Be­ kannt und gut geeignet sind Lösungen, die Calzium-, Strontium- oder Barium-Ionen enthalten.
Die fertigen Mikrokapseln werden mit verdünntem Na­ triumalginat behandelt, um ein Verkleben während der Lagerung zu verhindern, und abschließend bis zur Verwendung in Wasser, Pufferlösung oder Kultur­ substrat gelagert.
Diese Grundprozedur kann im speziellen Einzelfall variiert werden. So kann zweckmäßig sein, die Poly­ anionen und Polykationen durch neutrale Polymere teilweise oder ganz zu ersetzen oder mit ihnen zu mischen. Es kann vorteilhaft sein, die Einzel­ schichten oder die fertigen Mikrokapseln durch Nachbehandlung mit geeigneten di- oder poly-funk­ tionellen Reagenzien zusätzlich zu vernetzen und es kann sich empfehlen, die abschließende Deckschicht zu modifizieren, um die Verträglichkeit mit dem Ge­ webe eines Wirtsorganismus zu verbessern.
Eine Vorrichtung zur Herstellung kleiner Tröpfchen oder Kügelchen zeichnet sich durch eine im Volumen veränderbare Kompressionskammer aus. Diese ist mit magnetostriktivem oder piezoelektrischem Material verbunden, das sich aufgrund eines von einem Elek­ tromagneten erzeugten Magnetfeldes oder von am Pie­ zomaterial angebrachten Elektroden ausgehenden elektrischen Feldes dehnt oder zusammenzieht und dabei eine Volumenänderung der Kompressionskammer erzeugt. Kernmaterial wird durch eine Zuführungs­ leitung vom Vorratsbehälter in die Kompressionskam­ mer geführt; in dieser Zuführungsleitung ist ein Rückschlagventil angeordnet, das schließt, sobald der Druck in der Kompressionskammer größer als der Druck im Vorratsbehälter ist und somit einen Druck­ aufbau in der Kompressionskammer ermöglicht. Nach dem vollständigen Füllen der Kompressionskammer mit Kernmaterial und einer periodisch angeregten Volu­ menänderung dieser, entstehen durch die Druckände­ rung an einer Düsenöffnung kleine Tröpfchen von sehr genau reproduzierbar definiertem Volumen, de­ ren Durchmesser im Bereich von etwa 0,3 bis 3 mm gezielt eingestellt werden kann. Die Gestaltung der periodische Strom- oder Spannungsimpulse liefernden Quelle ist nach den Regeln moderner Schaltungstech­ nik ohne weiteres möglich und bedarf daher keiner näheren Beschreibung. Das Volumen der Tröpfchen ist zur Amplitude der Impulse proportional.
Zur Unterstützung der Tröpfchenbildung ist es zweckmäßig, die Düsenöffnung in axialer Richtung von einem Gasstrom umfließen zu lassen, der zur Er­ höhung der Reproduzierbarkeit durch ein Präzisions­ ventil steuerbar und durch ein Venturirohr und einen Flußmesser kontrollierbar ist.
Die so gebildeten Tröpfchen fallen in eine ge­ eignete Salzlösung, in der sie zu Gelkügelchen er­ härten.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden. Sie zeigen in schematischer Darstellung in
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Erzeugung kleiner Tröpfchen unter Ausnützung des Magneto­ striktionseffektes,
Fig. 2 eine Vorrichtung entsprechend Fig. 1 unter Ausnützung des piezoelektrischen Effektes,
Fig. 3 die Auffangvorrichtung für die erzeug­ ten Tröpfchen mit dem Härtungsbad und dem feinmaschigen Korb zur weiteren Be­ handlung der Kügelchen.
Die Vorrichtung besteht in in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Vorratsbehälter für Kernmaterial (7), einer Zuführungsleitung (2) und einer mit ei­ ner Düse (8) versehenen Kompressionskammer (1). Das Kernmaterial wird durch einen Überdruck im Vor­ ratsbehälter (7) mittels der Zuführungsleitung (2) in die Kompressionskammer (1) transportiert. Zur Ermöglichung eines Druckaufbaus in der Kompressions­ kammer ist die Kernmaterial-Zuführungsleitung (2) mit einem in den Zeichnungen nicht dargestell­ ten Rückschlag-Ventil versehen.
In Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Kompressions­ kammer (1) von einem Ring aus einer Magnetostrikti­ ons-Legierung (3) und einem Elektromagneten (4) um­ geben ist. Bei Stromfluß durch den Elektromagneten (4) verändert die Magnetostriktions-Legierung (3) aufgrund des Magnetfeldes ihre Abmessungen, wodurch sich das Volumen der Kompressionskammer ändert und ein Druckaufbau stattfindet. Dadurch wird Kernmate­ rial durch die Düse (8) gepreßt und es entstehen kleine Tröpfchen (9), die nach dem erfindungsgemä­ ßen Verfahren weiter verarbeitet werden.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung arbeitet mit piezoelektrischem Material (5), das mit Elek­ troden (6) und einer Spannungsquelle verbunden ist. Ein Anlegen eines Spannungsimpulses an die Elektro­ den verändert hier ebenfalls das Volumen der Kom­ pressionskammer (1), führt zu einem Druckaufbau und zu an der Düse (8) entstehenden kleinen Tröpfchen (9), die besonders gut größen-reproduzierbar sind. Die relative Volumenänderung der Kompressionskammer ist in beiden dargestellten Ausführungsformen wegen des gewünschten kleinen Kugelvolumens nur gering.
In Fig. 3 ist ersichtlich, wie die mit Hilfe einer der beschriebenen Vorrichtungen erzeugten Tröpfchen aus Kernmaterial (9), in eine Lösung (10) fallen, in der sie zu Kügelchen erstarren. Die Anordnung ist so gestaltet, daß diese Kügelchen sich in einem feinmaschigen Korb (11) sammeln, in dem sie auf die erfindungsgemäße Art und Weise weiter behandelt werden.

Claims (13)

1. Mikrokapsel, insbesondere zum Einsetzen in Ge­ webe von Lebewesen oder für biotechnologische An­ wendungen, mit einem lebende Zellen und/oder Enzyme enthaltenden, vorzugsweise kugelförmigen Kern und einer ihn umschließenden Hülle, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülle in radialer Richtung aus mehreren übereinander angeordneten Einzelschichten aufgebaut ist,
daß die Einzelschichten den Kern allseitig voll­ ständig umschließen,
daß die Einzelschicht aus einem Netzwerk miteinan­ der verflochtener Makromoleküle besteht, die eine poröse Membran bilden,
daß die Poren der Einzelschichten in radialer Rich­ tung zur Bildung eines Durchlasses miteinander in Verbindung stehen,
daß die benachbarten Einzelschichten kovalent und/oder elektrostatisch aneinander gebunden sind,
daß mindestens eine der Einzelschichten mechanisch stabil aufgebaut ist,
und daß mindestens eine der Einzelschichten eine Maschenweite aufweist, die größer oder gleich dem Durchmesser der größten, zur Versorgung der im Kern enthaltenen Zellen benötigten und/oder der den En­ zymen zugeführten und/oder von ihnen produzierten Moleküle ist.
2. Mikrokapsel nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die innere Einzelschicht mit dem Kern biologisch verträglich ist.
3. Mikrokapsel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die äußere Einzelschicht mit dem Gewebe und/oder der Umgebung der Mikrokapsel biolo­ gisch verträglich ist.
4. Mikrokapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einzelschicht aus einem Stoff mit ionischer und/oder kovalenter Bin­ dung aufgebaut ist.
5. Mikrokapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einzelschicht aus einem Polymer aufgebaut ist.
6. Mikrokapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einzelschicht aus einem anionischen und/oder aus einem kationischen und/oder aus einem neutralen Polymer und/oder aus einem Polyanion-Polykation-Polymer (Polyampholyt) aufgebaut ist.
7. Mikrokapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyanion Poly­ acrylsäure und/oder Polymethacrylsäure und/oder Po­ lyvinylsulfonsäure und/oder Polyvinylphosphonsäure und/oder Schwefelsäureester polymerer Kohlenhydrate ist.
8. Mikrokapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Polykation Polye­ thylenimin und/oder Polydimethyldiallylammonium und/oder Chitosan ist.
9. Verfahren zur Herstellung einer Mikrokapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß Kügelchen oder andersgeformte Partikel aus dem Kernmaterial durch Rühren und Bewegen in Schwebe gehalten werden,
daß diese Kügelchen oder Partikel nacheinander in Wasser oder eine Salzlösung, in die Lösung eines Polymers und in die Lösung eines Detergens, bei­ spielsweise Natriumdodecylsulfat getaucht werden
und daß diese Prozedur bei verschiedenen Konzentra­ tionen und/oder chemischen Zusammensetzungen von Polymere enthaltenden Lösungen wiederholt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kügelchen oder Partikel zunächst in sie härtende, bevorzugt Calzium- und/oder Stron­ tium- und/oder Barium-Ionen enthaltende Lösungen getaucht werden,
daß die Kügelchen oder Partikel (9) nach dem Auf­ bringen der Einzelschichten in verdünntes Natri­ umalginat getaucht werden,
und daß die Kügelchen (9) abschließend in Wasser oder in einer Pufferlösung oder in einem Kultursub­ strat gelagert werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kügelchen oder Par­ tikel vor den Tauchvorgängen in einen feinmaschigen Korb eingeführt werden.
12. Vorrichtung zur Herstellung von Tröpfchen und Kügelchen zur Verwendung in einem der Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompressionskammer (1) mit einer Zuführungs­ leitung und einer Düse (8) verbunden ist,
daß zur Volumenänderung der Kompressionskammer (1) magnetostriktives Material (3) mit einem daran an­ geordneten Elektromagneten (4) oder piezoelektri­ sches Material (5) mit daran angeordneten Elektro­ den (6) verwendet ist,
daß in der zu einem Vorratsbehälter (7) für Kernma­ terial führenden Zuführungsleitung (2) ein Rück­ schlag-Ventil angeordnet ist und
daß der Elektromagnet (4) oder die Elektroden (6) mit einer periodische Impulse liefernden Strom- oder Spannungsquelle verbunden sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine in axialer Richtung gasumströmte Düsen­ öffnung (8).
DE19934312970 1993-04-21 1993-04-21 Mikrokapsel sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung Ceased DE4312970A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19934312970 DE4312970A1 (de) 1993-04-21 1993-04-21 Mikrokapsel sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19934312970 DE4312970A1 (de) 1993-04-21 1993-04-21 Mikrokapsel sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4312970A1 true DE4312970A1 (de) 1994-10-27

Family

ID=6485973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19934312970 Ceased DE4312970A1 (de) 1993-04-21 1993-04-21 Mikrokapsel sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4312970A1 (de)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0782853A2 (de) 1995-05-31 1997-07-09 Jürgen SCHREZENMEIR Bioaktive Kapsel mit veränderlicher Hülle
WO2001083099A1 (de) * 2000-04-28 2001-11-08 Rainer Pommersheim Verfahren und anlage zur herstellung von mikromembrankapseln
EP1647270A2 (de) * 1998-03-19 2006-04-19 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren zum Aufbringen mehrerer Schichten von Beschichtungssubstanzen auf Templatpartikel
EP1800547A2 (de) 2005-12-20 2007-06-27 Cavis Microcaps GmbH Gewürzmischung für Lebensmittel
EP1098696B2 (de) 1998-07-15 2010-07-14 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Polyelektrolythüllen auf biologischen templaten
US7939103B2 (en) 2004-03-19 2011-05-10 Capsulution Pharma Ag Method for producing core-shell (CS) particles and microcapsules using porous templates, CS particles and microcapsules, and the use thereof
US8092836B2 (en) 1998-03-19 2012-01-10 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. Production of nanocapsules and microcapsules by layer-wise polyelectrolyte self-assembly
US8728525B2 (en) 2004-05-12 2014-05-20 Baxter International Inc. Protein microspheres retaining pharmacokinetic and pharmacodynamic properties

Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2658587A1 (de) * 1975-12-26 1977-07-07 Morishita Jintan Co Verfahren und vorrichtung zum herstellen von nahtlosen, mit material gefuellten kapseln und miniaturkapseln
DE2717097A1 (de) * 1976-04-22 1977-11-10 Coulter Electronics Verfahren und vorrichtung zur herstellung gleichfoermiger fluessigkeitsteilchen
SU878303A1 (ru) * 1979-11-05 1981-11-07 Московский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе Микродозатор
SU993954A1 (ru) * 1974-11-05 1983-02-07 Институт Трансплантации Органов И Тканей Амн Ссср Устройство дл введени растворов лекарственных веществ
SU1017333A1 (ru) * 1979-08-15 1983-05-15 Дзержинский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Конструкторского Института Химического Машиностроения Способ получени микрокапсул
DE3414083A1 (de) * 1983-04-15 1984-11-15 Damon Biotech, Inc., Needham Heights, Mass. Verfahren zur gewinnung von durch lebende zellen produzierten, nicht sekretierten substanzen
DE3504724A1 (de) * 1984-02-13 1985-09-05 Damon Biotech, Inc., Needham Heights, Mass. Verfahren zur einkapselung eines einzuhuellenden materials
EP0167690A2 (de) * 1984-07-11 1986-01-15 Connaught Laboratories Limited Erzeugung von Tröpfchen
WO1986001147A1 (en) * 1984-08-09 1986-02-27 Torobin Leonard B Hollow microspheres made from dispersed particle compositions and methods and apparatus for producing them
SU1225581A1 (ru) * 1984-02-13 1986-04-23 Valkadov Viktor V Имплантируемый инъектор
FR2571980A1 (fr) * 1984-10-22 1986-04-25 Extramet Sa Procede et dispositif de fabrication de micro-billes calibrees et micro-billes obtenues.
WO1986003685A1 (en) * 1984-12-21 1986-07-03 Sleytr Uwe B Process for changing the effective pore size of a structure
DE3422639C2 (de) * 1984-06-19 1986-07-10 Gebrüder Sulzer AG, Winterthur Glandula-Prothese
EP0188309A2 (de) * 1985-01-03 1986-07-23 Connaught Laboratories Limited Mikroeinkapsulierung lebender Zellen
DE3534983A1 (de) * 1985-10-01 1987-04-02 Sturge John & E Ltd Komplexe immobilisierte biokatalysatoren sowie ihre herstellung und anwendung
CH664472A5 (de) * 1983-09-01 1988-03-15 Damon Biotech Inc Lebensfaehige zellen enthaltende kapsel.
EP0301777A1 (de) * 1987-07-28 1989-02-01 Queen's University At Kingston Multiple Membran-Mikroenkapselung
US4806355A (en) * 1983-06-06 1989-02-21 Connaught Laboratories Limited Microencapsulation of living tissue and cells
WO1992006678A1 (en) * 1990-10-15 1992-04-30 Board Of Regents, The University Of Texas System Biocompatible microcapsules
US5149543A (en) * 1990-10-05 1992-09-22 Massachusetts Institute Of Technology Ionically cross-linked polymeric microcapsules
US5160740A (en) * 1989-04-27 1992-11-03 Nippon Oil & Fats Co., Ltd. Macromolecular endoplasmic reticulum
EP0513603A1 (de) * 1991-05-14 1992-11-19 Freund Industrial Co., Ltd. Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen Kapseln
EP0544450A1 (de) * 1991-11-20 1993-06-02 Bar Ilan University Aufgetragene Mikrokugeln

Patent Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU993954A1 (ru) * 1974-11-05 1983-02-07 Институт Трансплантации Органов И Тканей Амн Ссср Устройство дл введени растворов лекарственных веществ
DE2658587A1 (de) * 1975-12-26 1977-07-07 Morishita Jintan Co Verfahren und vorrichtung zum herstellen von nahtlosen, mit material gefuellten kapseln und miniaturkapseln
DE2717097A1 (de) * 1976-04-22 1977-11-10 Coulter Electronics Verfahren und vorrichtung zur herstellung gleichfoermiger fluessigkeitsteilchen
SU1017333A1 (ru) * 1979-08-15 1983-05-15 Дзержинский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Конструкторского Института Химического Машиностроения Способ получени микрокапсул
SU878303A1 (ru) * 1979-11-05 1981-11-07 Московский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе Микродозатор
DE3414083A1 (de) * 1983-04-15 1984-11-15 Damon Biotech, Inc., Needham Heights, Mass. Verfahren zur gewinnung von durch lebende zellen produzierten, nicht sekretierten substanzen
US4806355A (en) * 1983-06-06 1989-02-21 Connaught Laboratories Limited Microencapsulation of living tissue and cells
CH664472A5 (de) * 1983-09-01 1988-03-15 Damon Biotech Inc Lebensfaehige zellen enthaltende kapsel.
SU1225581A1 (ru) * 1984-02-13 1986-04-23 Valkadov Viktor V Имплантируемый инъектор
DE3504724A1 (de) * 1984-02-13 1985-09-05 Damon Biotech, Inc., Needham Heights, Mass. Verfahren zur einkapselung eines einzuhuellenden materials
DE3422639C2 (de) * 1984-06-19 1986-07-10 Gebrüder Sulzer AG, Winterthur Glandula-Prothese
EP0167690A2 (de) * 1984-07-11 1986-01-15 Connaught Laboratories Limited Erzeugung von Tröpfchen
WO1986001147A1 (en) * 1984-08-09 1986-02-27 Torobin Leonard B Hollow microspheres made from dispersed particle compositions and methods and apparatus for producing them
FR2571980A1 (fr) * 1984-10-22 1986-04-25 Extramet Sa Procede et dispositif de fabrication de micro-billes calibrees et micro-billes obtenues.
WO1986003685A1 (en) * 1984-12-21 1986-07-03 Sleytr Uwe B Process for changing the effective pore size of a structure
EP0188309A2 (de) * 1985-01-03 1986-07-23 Connaught Laboratories Limited Mikroeinkapsulierung lebender Zellen
DE3534983A1 (de) * 1985-10-01 1987-04-02 Sturge John & E Ltd Komplexe immobilisierte biokatalysatoren sowie ihre herstellung und anwendung
EP0301777A1 (de) * 1987-07-28 1989-02-01 Queen's University At Kingston Multiple Membran-Mikroenkapselung
US5160740A (en) * 1989-04-27 1992-11-03 Nippon Oil & Fats Co., Ltd. Macromolecular endoplasmic reticulum
US5149543A (en) * 1990-10-05 1992-09-22 Massachusetts Institute Of Technology Ionically cross-linked polymeric microcapsules
WO1992006678A1 (en) * 1990-10-15 1992-04-30 Board Of Regents, The University Of Texas System Biocompatible microcapsules
EP0513603A1 (de) * 1991-05-14 1992-11-19 Freund Industrial Co., Ltd. Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen Kapseln
EP0544450A1 (de) * 1991-11-20 1993-06-02 Bar Ilan University Aufgetragene Mikrokugeln

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 62-38237 A. In: Patents Abstracts of Japan, C-435, July 18,1987,Vol.11,No.222 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0782853A3 (de) * 1995-05-31 1997-08-20 Jürgen SCHREZENMEIR Bioaktive Kapsel mit veränderlicher Hülle
EP0782853A2 (de) 1995-05-31 1997-07-09 Jürgen SCHREZENMEIR Bioaktive Kapsel mit veränderlicher Hülle
EP1867325A3 (de) * 1998-03-19 2009-07-15 MPG Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Kapseln enthaltend Lipide in der Hülle
US8168226B2 (en) 1998-03-19 2012-05-01 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. Production of nanocapsules and microcapsules by layer-wise polyelectrolyte self-assembly
EP1647270A2 (de) * 1998-03-19 2006-04-19 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren zum Aufbringen mehrerer Schichten von Beschichtungssubstanzen auf Templatpartikel
EP1647326A3 (de) * 1998-03-19 2006-09-20 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren zur Herstellung von Kapseln mit einer Polyelektrolythülle
EP1647270A3 (de) * 1998-03-19 2006-09-20 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren zum Aufbringen mehrerer Schichten von Beschichtungssubstanzen auf Templatpartikel
US8092836B2 (en) 1998-03-19 2012-01-10 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. Production of nanocapsules and microcapsules by layer-wise polyelectrolyte self-assembly
EP1098696B2 (de) 1998-07-15 2010-07-14 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Polyelektrolythüllen auf biologischen templaten
WO2001083099A1 (de) * 2000-04-28 2001-11-08 Rainer Pommersheim Verfahren und anlage zur herstellung von mikromembrankapseln
US7939103B2 (en) 2004-03-19 2011-05-10 Capsulution Pharma Ag Method for producing core-shell (CS) particles and microcapsules using porous templates, CS particles and microcapsules, and the use thereof
US8728525B2 (en) 2004-05-12 2014-05-20 Baxter International Inc. Protein microspheres retaining pharmacokinetic and pharmacodynamic properties
DE102006039509A1 (de) * 2005-12-20 2007-06-28 Cavis Microcaps Gmbh Gewürzmischung für Lebensmittel
EP1800547A2 (de) 2005-12-20 2007-06-27 Cavis Microcaps GmbH Gewürzmischung für Lebensmittel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0000687B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer mikroporösen Membran für Filtrationsanlagen
DE19752585B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Verkapseln von mikrobiellen, pflanzlichen und tierischen Zellen bzw. von biologischen und chemischen Substanzen
EP1064087B1 (de) Herstellung von nano- und mikrokapseln durch schichtweise polyelektrolyt-selbstassemblierung
DE60132446T2 (de) Anordnung selbsttragender filme mittels eines schichtweisen verfahrens
DE1939066A1 (de) Mikrokapsel und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE2840655C2 (de) Vorrichtung zur Blutentgiftung
WO2005089727A1 (de) Verfahren zur herstellung von cs-partikeln und mikrokapseln unter verwendung poröser template, cs-partikel und mikrokapseln sowie deren verwendung
DE4424998C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Teilchen aus einem flüssigen Medium
DE4312970A1 (de) Mikrokapsel sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung
WO2004047977A1 (de) Verfahen zum modifizieren von mikropartikeln sowie vorrichtung zum modifizieren von mikropartikeln
DE3432923A1 (de) Biokatalysator und verfahren zu seiner herstellung
EP2732803B1 (de) Thermisch öffnende stabile Kern/Schale-Mikrokapseln
EP0681834B1 (de) Mikrokapsel sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung
WO2001083099A1 (de) Verfahren und anlage zur herstellung von mikromembrankapseln
DE2443502C2 (de) Mechanisch selbsttragende Kerze zur enzymatischen Behandlung flüssiger Substrate
EP0708823A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung von zellkulturen
DE4445973B4 (de) Polyvinylidenfluorid-Membran
EP0773827B1 (de) Herstellung von zellen oder dispergierten wirkstoffen in mikroverkapselter form sowie derart hergestellte mikrokapsel
DE2225792B2 (de) Bildschirm für eine Dunkelspur-Kathodenstrahlröhre und Verfahren zu seiner Herstellung
EP3024567B1 (de) Verkapselungseinrichtung und -verfahren zur verkapselung einer probe in einer polymerkapsel
DE2625443A1 (de) Neue polykonjugierte oxydations-reduktions-polymere, sowie verfahren und vorrichtung zur elektrochemischen regenerierung
DE10024154A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verkapselung von Zellen
EP0782853A2 (de) Bioaktive Kapsel mit veränderlicher Hülle
EP1727616A1 (de) Technischer prozess sowie anlage zur herstellung von koazervatkapseln
DE10026453A1 (de) Verfahren zur Herstellung magnetischer bzw. nicht magnetischer Calciumalginat-Beads

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
8131 Rejection