DE69115571T2

DE69115571T2 - Zelleinkapselungsverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE69115571T2
Application number: DE69115571T
Authority: DE
Inventors: Patrick Barrington Ri 02802 Aebischer; Lars S-80320 Gavle Wahlberg
Original assignee: Brown University Research Foundation Inc
Current assignee: Brown University Research Foundation Inc
Priority date: 1990-01-08
Filing date: 1991-01-08
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 2011-01-09
Also published as: JPH04507423A; DK0462269T3; CA2049056C; FI104699B; KR920700621A; GR3018582T3; NO302128B1; NO913516D0; HK58896A; KR0162498B1; FI914196A0; ES2080939T3; ATE131728T1; EP0462269A1; DE69115571D1; WO1991010425A1; NO913516L; CA2049056A1; EP0462269B1; JP3007144B2

Description

Hintergrund der Erfindung

Das technische Fachgebiet dieser Erfindung betrifft die Einkapselung von lebenden Zellen für die Herstellung von biologisch aktiven Faktoren.
Es besteht zur Zeit beträchtliches Interesse an den biologisch aktiven Produkten van lebenden Zellen einschließlich zum Beispiel Neurotransmittern, Hormonen, Zytokinen, Nervenwachstumsfaktoren, Angiogenesefaktoren, Blutgerinnungsfaktoren, Lymphokinen, Enzymen und weiteren therapeutischen Mitteln. Es besteht ebenfalls erhebliches Interesse an der Entwicklung neuer Verfahren und Systeme zur Herstellung derartiger biologischer Faktoren sowie daran, diese Faktoren Patienten zu therapeutischen Zwecken zur Verfügung zu stellen.
Zum Beispiel ist die Parkinsonsche Krankheit durch die Degeneration des dopaminergen nigrostratialen Systems gekennzeichnet. Über stratiale Implantation von Polymerstäbchen, die anhaltende Mengen eines Neurotransmitters, Dopamin, freisetzen, wurde berichtet, daß im Experiment Parkinsonismus bei Nagetieren gelindert wurde, was darauf hinweist, daß die Freisetzung von Dopamin allein am geeigneten Zielort in der Lage sein kann, diesen funktionellen Mangel zu korrigieren.
Im Gegensatz zu der begrenzten Kapazität eines Polymermatrix-Medikamentenfreisetz Systems wurden eingekapselte dopaminfreisetzende Zellen als ein Mittel vorgeschlagen, um für eine kontinuierliche Bereitstellung von Neurotransmittern zu sorgen. Die Einkapselung von neurotransmitterabsondernden Zellen durch eine permselektive Membran, die die Diffusion des biologischen Faktors erlaubt, kann nicht nur das Entweichen von mitotisch-aktiven Zellen verhindern, sondern auch Wirtsabstoßung im Fall von spezienübergreifender Transplantation verhindern.
Eine Anzahl von Forschern hat die Verwendung von Mikrokapseln - winziger Hohlkugeln, die ein mikroskopisches Tröpfchen einer Zellösung einkapseln - sowohl für therapeutische Implantationszwecke als auch für die Herstellung biologischer Produkte im großen Maßstab vorgeschlagen. Jedoch gibt es eine Anzahl von Nachteilen bei dem Mikroeinkapselungsansatz: die Mikrokapseln sind gegebenenfalls äußerst schwer handhabbar (und nach der Implantation wiederauffindbar); ihr Volumen ist begrenzt; und die Arten von Einkapselungsmaterialien, die verwendet werden können, sind (durch das Herstellungsverfahren) auf Polymere beschränkt, die sich in biologisch verträglichen Lösungsmitteln lösen können.
Ein alternativer Ansatz war die Makroeinkapselung, wobei typischerweise Zellen in hohle Fasern eingebracht und daraufhin die Extremitäten an beiden Enden mit einem Polymerklebstoff verschlossen wurden im Gegensatz zu Mikrokapsein bieten Makrokapseln den Vorteil von leichter Wiederauffindbarkeit, einem wichtigen Merkmal bei therapeutischen (insbesondere neuralen) Implantaten. Indessen war der Aufbau von Makrokapseln in der Vergangenheit oft umständlich und arbeitsintensiv. Überdies haben herkömmliche Makroeinkapselungsverfahren aufgrund unzuverlässigem Verschluß widersprüchliche Ergebnisse geliefert.
Die in GB-A-2 192 171 offenbarten zellenthaltenden Kügelchen werden hergestellt unter Verwendung einer Alginatlösung, um eine Zellsuspension in einem wäßrigen Kulturmedium einzukapseln. Die Alginatlösung wird durch einen durch zwei konzentrische Bohrungen gebildeten Ring geliefert, wobei die Zellsuspension über die innere Bohrung geliefert wird. Die Zellsuspension und Alginatlösung werden zusammen ausgestoßen, um Tröpfchen zu bilden, die durch einen koaxialen Luftstrom von einem Ende der Nadel abgeblasen werden. Jedes Tröpfchen fällt in ein Härtebad (z. B. CaCl&sub2;) und, und nur dann wird das Alginat steif oder gerinnt, um eine feste äußere Hülle zu bilden.
Das Härtebad wird dann in einen Glyoxal enthaltenden Puffer getauscht, der die Alginathülle durchdringt und ein in der Zellsuspension vorliegendes Präpolymer (z.B. PAAH) vernetzt. Die Morphologie der durch diese Methode hergestellten Einkapselung ist ein Kügelchen mit einer Innenkugel aus einer vernetzten Zellsuspension und einer konzentrischen Außenkugel aus Alginat. Die Reagenzsysteme werden so gewählt, daß sich sowohl die Alginat- als auch die Polymerbestandteile jeweils langsam abscheiden, wobei das Härtebad dazu dient, sicherzustellen, daß die Bildung der Alginathülle in dem Bad stattfindet.
Die Notwendigkeit, die Abscheidung der Alginathülle eher in dem Härtebad als an der Ausstoßbohrung zu vereinfachen, resultiert aus dem Wunsch, daß die Alginatlösung, bevor sie gehärtet wird, die Zellsuspension (z.B. durch Oberflächenspannung) vollständig umschließen und dadurch ein vollständig abgeschlossenes sphärisches Kügelchen erzeugen soll. Folglich ist das Verfahren nach bisherigem Stand der Technik insbesondere darauf ausgerichtet, der Alginatlösung Zeit zu lassen, vor der Verfestigung das Kernmaterial zu umschließen, wobei die Morphologie des Kügelchens während dem Fall des Tröpfchens von der Nadel hergestellt wird und in dem Härtebad stabilisiert wird.
Patent Abstracts of Japan, Bd. 11, Nr. 315 (C-451) (2762), 14. Oktober 1987 offenbart, daß Tropfen einer Zellsuspension und filmbildendes Mittel von einer Düse in eine Lösung von Festigungsmittel gesprüht werden.
GB-A-1 538 510 lehrt, daß Tropfen von Einkapselungsmittel zuerst Zeit bekommen, Kugeln zu bilden, bevor das die Kapsel umgebende Filmmaterial gehärtet wird. Zum Beispiel wird beschrieben, daß der Flüssigkeitsstrahl, während er sich nach unten bewegt, zusammengepreßt oder verengt wird und Tropfen für Tropfen abgeschnitten wird, so daß er sphärische Kapseln mit gleichmäßigem Durchmesser bildet.
Es besteht ein Bedarf an besseren Verfahren zur Makroeinkapselung von Zellen sowohl für therapeutische Implantation als auch für industrielle Herstellungszwecke. Einkapselungsverfahren, die in einer automatisierten Weise durchgeführt werden können und die die Verwendung eines größeren Bereichs an Materialien erlauben und/oder zuverlässigeren Einschluß liefern, würden einen auf dem Fachgebiet lange erkannten Bedarf befriedigen.

Zusammenfassung der Erfindung

Verfahren und Systeme zum Einkapseln lebender Zellen, die biologisch aktive Faktoren produzieren, werden offenbart. Die Zellen werden in semipermeable Polymermembrane eingekapselt, indem eine wäßrige Zellsuspension und eine Polymerlösung zusammen durch eine gemeinsame Ausstoßöffnung ausgestoßen werden, um ein röhrenförmiges Ausstoßprodukt mit einer Polymer-Außenumhüllung zu bilden, die die Zellsuspension einkapselt.
Nach einem Aspekt der Erfindung werden Verfahren offenbart, bei denen die Zellsuspension und die Polymerlösung durch eine gemeinsame Ausstoßöffnung mit mindestens zwei konzentrischen Bohrungen derart ausgestoßen werden, daß die Zellsuspension durch die innere Bohrung und die Polymerlösung durch die äußere Bohrung ausgestoßen wird. Die Polymerlösung gerinnt, um eine äußere Umhüllung zu bilden.
Auf diese Weise stellt die Erfindung insbesondere ein Verfahren zum Einkapseln lebender Zellen zur Verfügung, wobei das Verfahren aufweist: gemeinsames Ausstoßen einer wäßrigen Zellsuspension und einer Polymerlösung durch eine gemeinsame Ausstoßöffnung mit inneren und äußeren Bohrungen, aus denen die Suspension und die Polymerlösung jeweils austreten, wobei die Lösung nach gemeinsamem Ausstoßen durch die Ausstoßöffnung gerinnt, um ein röhrenförmiges Ausstoßprodukt mit einer semipermeablen Polymeraußenumhüllung zu bilden, welche die Zellsuspension einkapselt.
Während die Außenumhüllung gebildet wird, können die Enden des röhrenförmigen Ausstoßprodukts verschlossen werden, um eine Zellkapsel zu bilden. In einer dargestellten Ausführungsform wird das röhrenförmige Ausstoßprodukt in Abständen verschlossen, um getrennte durch Polymerbindungen verbundene Zellkompartimente zu begrenzen.
Stränge von auf diese Weise gebildeten Zellkapseln haben eine Anzahl von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Zelleinkapselungsprodukten. Die Multi-Kompartimentform stellt sicher, daß Risse in der röhrenförmigen Membran auf einzelne Zellkapseln beschränkt werden können. Uberdies ist die Konstruktion besonders vorteilhaft beim Präparieren von implantierbaren Zellkulturen zur Bereitstellung von biologisch aktiven Faktoren für einen Patienten für therapeutische Zwecke. Der Strang von Zellkapseln kann gewickelt, verdrillt oder in sonstigen verschiedenen Formen gelagert werden, um zur Implantation eine dichte und kompakte Struktur zu liefern. Da die Zellkapseln miteinander verbunden sind, können sie auch, falls notwendig, nach der Implantation wiedergewonnen werden. Die strangartige Beschaffenheit dieser Produkte ist gegenüber einzelnen sphärischen Mikrokapseln, die typischerweise durch Ansaugen wiedergewonnen werden (was oft zu einem hohen Prozentsatz von nichtwiederauffindbaren Kapseln und folglich zur Entzündung im Patienten führt), besonders vorzuziehen
Multi-Kompartiment-Zellkapselstränge können aus dem röhrenförmigen Ausstoßprodukt der vorliegenden Erfindung gebildet werden, indem das Ausstoßprodukt unter Verwendung verschiedener Verfahren in Abständen abgeschlossen wird. Zum Beispiel kann das Ausstoßprodukt abgeschlossen werden, indem es unter Verwendung von mechanischer oder Preßluftkraft in Abständen zusammengepreßt wird. Alternativ kann der Druck, unter dem die Zellsuspension oder die Polymerlösung ausgestoßen wird, so abgeändert werden, daß das röhrenförmige Ausstoßprodukt in Abständen zusammengeknickt wird und getrennte Zellkompartimente abgegrenzt werden. In noch einem weiteren Verfahren kann der Fluß der Zellsuspension in Abständen unterbrochen oder auf andere Weise verhindert werden, um ebenso das röhrenförmige Ausstoßprodukt zusammenzuknicken und Zellkompartimente abzugrenzen.
Die Produkte der vorliegenden Erfindung sind besonders gut geeignet zur Verwendung in therapeutischen Implantationsvorrichtungen, wie etwa den in US-A-4,892,538 "In Vivo Delivery of Neurotransmitters by Implanted, Encapsulated Cells" von Aebischer et al. offenbarten, die am 9. Januar 1990 veröffentlicht und hier per Referenz inkorporiert ist. In US-A-4,892,538 werden Verfahren zum Implantieren von eingekapselten Neurotransmitter-absondernden Zellen in einen Zielbereich im Gehirn eines Patienten offenbart, wobei die eingekapselten Zellen einen Neurotransmitter absondern und dadurch die konstitutive Bereitstellung eines therapeutischen Mittels zur Behandlung neurologischer Mängel, wie zum Beispiel der Parkinsonschen Krankheit, erlauben. In einer anderen Ausführungsform können unter Verwendung der röhrenförmigen Ausstoßprodukte und Multi-Kompartiment-Zellkapselstränge der vorliegenden Erfindung auch künstliche Organe, die in der Lage sind, weitere biologische Faktoren, wie etwa Hormone (z.B. Insulin, Thymusfaktoren und ähnliches), abzusondern, konstruiert werden.
Die Zellkapseln sind ebenso gut geeignet zur Verwendung in Bioreaktoren und anderen In-vitro-Kultursystemen für die Herstellung von Medikamenten und weiteren nützlichen biologischen Materialien. In derartigen Anwendungen werden Zellen, die solche Materialien entweder natürlich, durch Mutation oder mittels rekombinantem Design erzeugen, eingekapselt und erhalten die Möglichkeit, die Materialien, die nach der Absonderung in ein zirkulierendes Kulturmedium gesammelt werden können, zu synthetisieren. In einer anderen Ausführungsform können die biologischen Materialien innerhalb der Zellkapseln (z.B. durch geeignete Steuerung der Porosität) akkumuliert und dann durch Entfernen der Schnüre von dem Kulturmedium, Auflösung der Polymermembranen und Gewinnung der synthetisierten Materialien in konzentrierter Form geerntet werden.
Die Polymerumhüllung ist vorzugsweise eine semipermeable Membran, das heißt, eine poröse Struktur, die fähig ist, transplantierte Zellen gegen autoimmune oder virale Bedrohungen ebenso wie gegen andere schädliche Mittel in der äußeren Umgebung zu schützen, während essentiellen Nährstoffen, zellularen Abfallprodukten und Zellabsonderungen erlaubt wird, hindurchzudiffundieren. Der Begriff "selektiv permeabel" oder "semipermeabel", wie er hier verwendet wird, wird benutzt, um bioverträgliche Membranen zu beschreiben, die die Diffusion von gelösten Stoffen mit einem Molekulargewicht von bis zu etwa 150000 (Mr) erlauben.
Die Permeabilität der Polymerumhüllung kann durch Steuern der Viskosität der Polymerlösung verändert werden, so daß die Umhüllung nach der Gerinnung ein Netz von Mikrokanälen bildet, um Diffusionswege zu liefern. In einer Ausführungsform kann dies durch Verwenden eines mit Wasser mischbaren Lösungsmittels als Bestandteil der Polymerlösung und Aufrechterhalten eines Druckunterschieds zwischen der wäßrigen Zellsuspension und der Polymerlösung während des Ausstoßens erreicht werden. Während sich das röhrenförmige Ausstoßprodukt bildet, infiltriert Wasser aus der wäßrigen Zellsuspension in das Gerinnungspolymer, um das Lösungsmittel zu ersetzen, während das Lösungsmittel durch den Druckunterschied nach außen getrieben wird. Im Anschluß an die Gerinnung sorgt das in die Polymerumhüllung infiltrierte Wasser für ein Netz von Poren. Optimaler Druck und Viskosität werden sich natürlich je nach dem verwendeten Lösungsmittel und Polymer unterscheiden, können jedoch von Fachleuten ohne übermäßiges Experimentieren für jede einzelne Polymer/Lösungsmittelkombination leicht festgestellt werden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung werden Systeme zur Einkapselung von Zellen offenbart, um die oben beschriebenen röhrenförmigen Ausstoß- und Multi-Kompartiment- Zellkapsel-Produkte herzustellen. Dieses System kann eine Spritzkopfeinheit (z.B. eine Spinndüse oder ähnliches) mit einer ersten inneren Bohrung und einer zweiten konzentrischen äußeren Bohrung ebenso wie eine Zellsuspensionszufuhreinrichtung zum Zuführen der wäßrigen Zellsuspension zur inneren Bohrung der Spritzkopfeinheit und eine Polymerlösungszufuhreinrichtung zum Zuführen der Polymerlösung zur äußeren Bohrung der Spritzkopfeinheit aufweisen. Da die Zellsuspension und Polymerlösung gemeinsam ausgestoßen werden, bilden sie ein röhrenförmiges Ausstoßprodukt mit einer Polymer-Außenumhüllung, die die Zellsuspension einkapselt.
Derartige Systeme können nach einem weiteren Aspekt der Erfindung in einer Vorrichtung zum Einkapseln von lebenden Zellen verwirklicht werden, die aufweist:
eine Spritzkopfeinheit mit mindestens einer ersten inneren Bohrung und einer zweiten konzentrischen äußeren Bohrung,
Zellsuspensionszufuhreinrichtungen zur Lieferung einer wäßrigen Zellsuspension an die innere Bohrung der Spritzkopfeinheit,
Polymerlösungszufuhreinrichtungen zur Lieferung einer Polymerlösung an die äußere Bohrung der Spritzkopfeinheit und Druckunterschiedseinrichtungen zur Lieferung eines positiven Druckunterschieds zwischen der Zellsuspension und der Polymerlösung im Verlauf des Ausstoßens, so daß die Zellsuspension und die Polymerlösung nach dem gemeinsamen Ausstoßen aus der Kopfeinheit ein röhrenförmiges Ausstoßprodukt mit einer geronnenen Polymer-Außenumhüllung bilden, welche die Zellsuspension einkapselt, wobei der verwendete positive Druckunterschied das Polymerlösungsmittel während der Gerinnung nach außen weg von der Zellsuspension treibt.
Das röhrenförmige Ausstoßprodukt kann durch einen beliebigen einer Anzahl von Mechanismen in Abständen verschlossen werden. In einer dargestellten Ausführungsform wirken zwei Zahnräder mit schließenden Elementen an ihrer Außenseite bei der Drehung zusammen, um das röhrenförmige Ausstoßprodukt periodisch abzuklemmen und es dadurch zu verschließen. Dieses mechanische Kompressionssystem kann durch eine Vielfalt an weiteren mechanischen oder pneumatischen Kompressionssystemen ersetzt werden, um das röhrenförmige Ausstoßprodukt in Abständen zu verschließen.
Alternativ kann das System eine Flußsteuerungseinrichtung zur Veränderung des Druckunterschieds zwischen der wäßrigen Zellsuspension und der Polymerlösung während des gemeinsamen Ausstoßens aufweisen. Zum Beispiel kann jede der Komponentenzufuhreinrichtungen eine Infusionspumpe, die von einem Computer oder einem anderen Steuerelement betrieben wird, aufweisen. Im Normalbetrieb werden die Infusionspumpen gesteuert, um einen Druckunterschied zwischen der wäßrigen Zellsuspension und der Polymerlösung aufrechtzuerhalten, so daß das Polymerlösungsmittel während der Gerinnung nach außen getrieben wird. Durch periodisches Verändern des Drucks kann das röhrenförmige Ausstoßprodukt in Abständen zusammengeknickt werden, um einzelne Zellkompartimente zu begrenzen. Dies kann zum Beispiel durch Verringerung des Drucks der wäßrigen Lösung erreicht werden. In manchen Fällen kann es vorzuziehen sein, den Fluß der wäßrigen Lösung völlig zu beenden und ein Vakuum zu erzeugen, um einen vollständigen Verschluß zwischen Kompartimenten sicherzustellen.
Vielfältige weitere Verfahren können ebenso verwendet werden, um den Fluß der wäßrigen Lösung in Abständen zu unterbrechen und dadurch das Ausstoßprodukt zum Zusammenknicken und zum Bilden vieler Kompartimente zu bringen. Zum Beispiel kann ein Einzugsmechanismus zum Bewegen der inneren Bohrung relativ zur äußeren Bohrung in die Spritzkopfeinheit eingebaut werden, so daß der Fluß der wäßrigen Lösung unterbrochen wird, um in Abständen getrennte Zellkompartimente zu begrenzen.
Die hier offenbarten Systeme können weiter aufweisen: ein Ablöschbad zum Gerinnen der Polymerlösung nach dem Ausstoßen und verschiedene Mechanismen zum Trocknen des röhrenförmigen Ausstoßprodukts, wenn es aus der Spritzkopfeinheit austritt, einschließlich Gebläsen oder Evakuierungskammern. Die Spritzkopfeinheit kann zusätzliche Bohrungen enthalten, um mehrfache Umhüllungen zu liefern oder um ein Ablöschfluid um das röhrenförmige Ausstoßprodukt herum zu liefern. Das System kann auch eine Sedimentationskammer für die Zellsuspension oder einen äquivalenten Zellpackmechanismus aufweisen, um die Zelldichte in der wäßrigen Zellsuspension zu erhöhen.
Die Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit gewissen dargestellten Ausführungsformen beschrieben; jedoch sollte klar sein, daß von Fachleuten vielfältige Zusätze, Weglassungen oder Modifikationen vorgenommen werden können&sub1; ohne den Grundgedanken oder den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematisches Gesamtdiagramm eines erfindungsgemäßen Systems zum Einkapseln von lebenden Zellen;
Fig. 2 ist ein detaillierteres schematisches Diagramm einer Spritzkopfeinheit zur Verwendung in dem System aus Fig. 1;
Fig 3 ist ein schematisches Diagramm einer alternativen Spritzkopfeinheit zur Verwendung im System aus Fig. 1;
Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Mechanismus zum periodischen Verschließen eines röhrenförmigen Ausstoßprodukts, um einen Multi-Kompartiment- Zellkulturträger zu bilden;
Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm eines Mechanismus zur Bildung aneinandergereihter Zellkapseln;
Fig. 6 ist ein Graph, der die Dopaminfreisetzung in Abhängigkeit von der Zeit für Kapseln zeigt, die dopaminabsondernde Zellen enthalten und nach der vorliegenden Erfindung mit drei verschiedenen Lösungsmittelsystemen hergestellt wurden;
Fig. 7 ist ein Graph, der die Dopaminfreisetzung von PC12-Zellen unter normalen und mit Kalium stimulierten Bedingungen zu verschiedenen Zeiten nach der erfindungsgemäßen Einkapselung zeigt;
Fig. 8A ist ein Graph, der die Freisetzung von Katecholaminen aus eingekapselten PC12-Zellen zeigt; und
Fig. 8B ist ein Graph, der die Freisetzung von Katecholaminen aus eingekapselten chromaffinen Zellen zeigt.

Detaillierte Beschreibung

In Fig. 1 ist ein System 10 zur Herstellung eines röhrenförmigen Ausstoßprodukts 12 nach der vorliegenden Erfindung gezeigt, das einen Spritzkopf 14 mit einer ersten (innersten) Bohrung 16, einer zweiten äußeren Bohrung 18 und optional einer dritten (äußersten) Bohrung 20 aufweist. Das System 10 weist weiter eine Zellsuspensionszufuhr 22 und eine zugehörige Pumpe 24, eine Polymerlösungszufuhr 26 und eine zugehörige Pumpe 28 und optional eine Spüllösungszufuhr 30 mit einer Pumpe 32 auf. Zusätzlich kann das System ebenfalls optional eine äußere Ablöschfließzufuhr 34 mit einer zugehörigen Pumpe 36 aufweisen. Alle diese Pumpelemente können manuell oder vorzugsweise durch eine automatisierte Steuerung (z.B. einen Mikroprozessor) 38 gesteuert werden. Das System 10 kann auch ein Ablöschbad 40 aufweisen, das normalerweise während des Betriebs direkt unter dem Spritzkope 14 angeordnet wird. Alternativ kann das System ein Gebläse 41 aufweisen, oder das System kann in einer evakuierten oder einer anderen Niederdruckkammer verwendet werden, um die Lösungsmittelentfernung zu unterstützen.
Wenn das System 10 verwendet wird, um das röhrenförmige Ausstoßprodukt in einen Multi-Kompartiment-Zellkapselstrang zu formen, kann eine Verschließeinrichtung verwendet werden. Ein derartiges Verschließelement 42 ist in Fig. 1 gezeigt und weist zwei motorisierte Räder 44A und 44B auf, die eine Reihe von Erhebungen 46 haben, welche während der Drehung zusammenarbeiten, um das Ausstoßprodukt, während es zwischen den Rädern 44A und 44B hindurchgeht, periodisch zusammenzuquetschen und zu verschließen.
Alternativ kann eine Einzugseinrichtung 48 verwendet werden, um die innere Bohrung periodisch einzuziehen, um den Fluß der Zellsuspension zu unterbrechen. Das Ergebnis dieser Einzüge besteht darin, das röhrenförmige Ausstoßprodukt periodisch zu verschließen und wiederum viele Kompartimente zu bilden. In noch einem weiteren alternativen Ansatz kann die Steuerung 38 den von der Pumpe 24 (und/oder Pumpe 28) angelegten Druck verändern, um periodische Unterbrechungen im Fluß der Zellsuspension zu erzeugen.
In Fig. 2 ist der Spritzkopf 14 detaillierter gezeigt und weist eine innere Bohrung 16 zum Liefern einer Zellsuspension und eine äußere Bohrung 18 zum Liefern einer Polymerlösung auf. Während die Zellsuspension und die Polymerlösung durch die gemeinsame Ausstoßöffnung 19 ausgestoßen werden, gerinnt die Polymerlösung, um eine äußere Umhüllung um die Zellsuspension zu bilden.
In Fig. 3 ist ein alternativer Spritzkopf 14A detaillierter gezeigt, der eine innere Bohrung 16 zum Liefern der Zellsuspension, eine zweite (die innere Bohrung umgebende) Bohrung 18 zum Liefern der Polymerlösung und eine äußerste Bohrung 20 zum Liefern eines fließenden Ablöschfluids, wie zum Beispiel Salzlösung, aufweist. In dieser Ausführungsform kann eine gleichmäßige Umhüllung erreicht werden durch gleichzeitiges Ausstoßen der Zellsuspension und der Polymerlösung durch die gemeinsame Ausstoßöffnung 19, wobei ein fließendes Ablöschfluid während dem Ausstoßen (z.B. von der äußersten Bohrung 20 in der Spritzkopfeinheit 14a) aufgetragen wird.
In Fig. 4 ist das Verschließelement 42 aus Fig.1 detaillierter gezeigt. Motorisierte Räder 44A und 44B sind auf gegenüberliegenden Seiten des röhrenförmigen Ausstoßprodukts 12 derart montiert, daß bei Drehung Erhebungen 46 auf den Rädern periodisch mit dem Ausstoßprodukt 12 in Kontakt kommen, um das Ausstoßprodukt 12, während es den Spritzkopf 14 verläßt, abzuquetschen und zu verschließen. Die Räder 44A und 44B können mechanisch verbunden und von einem herkömmlichen Motor unter der Steuerung einer derartigen Steuerung wie in Fig. 1 gezeigt betrieben werden. Das Ergebnis des periodischen Verschließens des Ausstoßprodukts 12 ist eine Multi-Kompartiment-Makrokapselschnur 50 mit einer Polymermembran 52, die eine eingekapselte Zellösung 54 umschließt, wobei einzelne Zellen 56 darin angeordnet sind. Die einzelnen Zellkapseln werden durch Verbindungsfäden 58 dort miteinander verbunden, wo die Erhebungen 46 der Verschließeinrichtung 42 das Ausstoßprodukt abgequetscht haben.
Verschiedene Polymere - einschließlich aus Lösungen, die ansonsten unvereinbar mit der Propagierung von lebenden Zellen wären - können verwendet werden, um die Membranumhüllungen der vorliegenden Erfindung zu bilden. Aufgrund des in der vorliegenden Erfindung offenbarten einzigartigen Ausstoßvorgangs, werden Lösungsmittel, die ansonsten toxisch wären, während des Membranbildungsvorgangs schnell von der wäßrigen Zellsuspension weggetrieben, und es wird dadurch die Verwendung von vielen neuen und potentiell nützlichen Polymermaterialien erlaubt. Zum Beispiel können Polymermembranen aus Polyacrylaten (einschließlich Acryl-Copolymeren), Polyvinylidenen, Polyurethanen, Polystyrolen, Polyamiden, Zelluloseacetaten, Zellulosenitraten, Polysulfonen, Polyacrylnitrilen, ebenso wie aus Derivaten, Copolymeren und Mischungen davon gebildet werden.
Das Lösungsmittel für die Polymerlösung wird von dem speziellen für das Membranmaterial ausgewählten Polymer abhängen. Geeignete Lösungsmittel schließen eine große Vielfalt an organischen Lösungsmitteln, wie zum Beispiel Alkohole und Ketone im allgemeinen, ebenso wie Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylacetamid (DMA) und Dimethylformamid (DMF) im speziellen ein. Im allgemeinen werden mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel bevorzugt.
Die Polymerlösung oder das "Dope" kann auch verschiedene Zusätze, einschließlich grenzflächenaktiver Stoffe, um die Bildung von porösen Kanälen zu verstärken, ebenso wie Antioxidationsmittel, um während des Gerinnungsprozesses gebildete Oxide zu sequestrieren, aufweisen. Des weiteren können, wenn die Zellkapseln der vorliegenden Erfindung zur Implantation entwickelt werden, Materialien, wie etwa entzündungshemmende Mittel und Zellwachstumsfaktoren ebenfalls in die Polymermembran eingebaut werden, um die Immunreaktion zu verringern oder die Zellkultur zu stimulieren. In einer anderen Ausführungsform können diese Materialien den Multi-Kompartiment-Zellkapselschnüren nach der Bildung durch einen Nachbeschichtungs- oder Sprüharbeitsgang zugesetzt werden. Zum Beispiel können die Schnüre im Anschluß an das Ausstoßen in eine Lösung getaucht werden, die ein entzündungshemmendes Mittel, wie zum Beispiel ein Corticoid, einen angiogenen Faktor oder einen Wachstumsfaktor enthält, um die Zellkapseln nachzubeschichten.
Nachbeschichtungsverfahren können auch verwendet werden, um eine Schutzbarriere gegen Immunogene und ähnliches zu liefern. Zum Beispiel können die Zellkapselschnüre nach der Bildung (z.B. durch Eintauchen, Besprühen oder Auftragen eines fließenden Fluids während des Ausstoßens) mit einem oberflächenschützenden Material, wie etwa Polyethylenoxid oder Polypropylenoxid (z.B. mit einem Molekulargewicht von etwa 10000 Dalton oder mehr) beschichtet werden, um Proteinwechselwirkungen mit den Kapseln zu unterbinden.
Vielfältige Verfahren können auch verwendet werden, um die Gleichmäßigkeit oder Rauheit der äußeren Oberfläche der Polymerumhüllung zu steuern. In manchen Fällen kann eine sehr gleichmäßige Außenumnüllung vorzuziehen sein, um das Anheften von Narbengewebe und weitere Immunreaktionen während der Implantation zu verringern. Eine derartig gleichmäßige Umhüllung kann erzielt werden, indem das röhrenförmige Ausstoßprodukt während dem Ausstoßen gleichzeitig in ein Ablöschmittel, wie etwa eine physiologische Kochsalzlösung, getaucht wird oder indem ein fließendes Ablöschfluid (z.B. von einer dritten äußersten konzentrischen Bohrung in einer Spritzkopfeinheit) aufgetragen wird. In einer anderen Ausführungsform kann bei manchen Anwendungen, zum Beispiel in Fällen, in denen während der Implantation das Einwachsen von Kapillaren gewünscht wird, eine rauhe äußere Oberfläche mit größeren Poren erwünscht sein, und eine derartige rauhere Oberfläche kann durch Gerinnung in Luft erzielt werden.
Verschiedene Zellinien können nach der vorliegenden Erfindung eingekapselt werden. Wie oben erwähnt sind die Multi-Kompartiment-Zellkulturstränge insbesondere nützlich für die konstitutive Lieferung von Neurotransmittern, wie etwa Dopamin, das von Zellen des Nebennierenmarks, embryonischem mesenzephalem Ventralgewebe und neuroblastischen Zellinien abgesondert wird. PC12-Zellen (eine aus einem Ratten- Phäochromozytom gewonnene immortalisierte Zellinie) werden in manchen Anwendungen wegen ihrer Fähigkeit, große Mengen an Dopamin über längere Zeiträume abzusondern, besonders bevorzugt. Weitere Neurotransmitter schließen Gamma-Aminobuttersäure (GABA), Serotonin, Azetylcholin, Noradrenalin und weitere für normale Nervenfunktion notwendige Verbindungen ein. Eine Anzahl von Zellinien, die diese Neurotransmitter absondern, sind bekannt oder können isoliert werden. Es können auch Zellen verwendet werden, die Agonisten, Analoge, Derivate oder Fragmente von Neurotransmittern, die aktiv sind, synthetisieren und absondern, wobei zum Beispiel Zellen eingeschlossen sind, die Bromocriptin, einen Dopaminagonisten, und Zellen, die L-Dopa, eine Dopaminvorstufe, absondern.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung können die eingekapselten Zellen wegen ihrer Absonderung von Hormonen, Zytokinen, Nervenwachstumsfaktoren, Angiogenesefaktoren, Antikörpern, Blutgerinnungsfaktoren, Lymphokinen, Enzymen und weiteren therapeutischen Wirkstoffen ausgewählt werden.
Die wäßrigen Zellsuspensionen können weiter verschiedene Zusätze einschließen&sub1; um die Zellen während des Ausstoßvorganges zu schützen oder um anschließend ihr Wachstum anzuregen. Derartige Zusätze können zum Beispiel ein Nährstoffmedium oder Wachstumsfaktoren sein, die in der wäßrigen Suspension enthalten sind, ebenso wie ein Verankerungssubstratmaterial, um die Zellanhaftung zu verbessern. Das Verankerungssubstratmaterial kann ein proteinhaltiges Material, wie zum Beispiel Kollagen, Laminin oder Polyaminosäure, sein. Alternativ dazu kann die Zellsuspension oder die Polymerlösung (oder beide) ein schaumerzeugendes Mittel oder ein Treibmittel enthalten, welche die innere Oberfläche der Polymerumhüllung verformen, um die Haftoberfläche des röhrenförmigen Inneren zu vergrößern.
Die Produkte der vorliegenden Erfindung können vielfältige Formen annehmen, einfache röhrenförmige Ausstoßprodukte ebenso wie Multi-Kompartiment-Zellstränge inbegriffen. Die Form der Multi-Kompartimentstränge kann röhrenförmig, wurstähnlich oder fast kugelförmig, schnur- oder perlenähnlich sein. Der maximale Außendurchmesser des Strangs wird typischerweise von etwa 0,1 bis etwa 1,0 Millimeter reichen. Die Wanddicke der Membran wird typischerweise von etwa 10 bis etwa 100 Mikrometer reichen Die Stranglänge der Stränge wird sich abhängig von der speziellen Anwendung ändern.
Die Produkte können auch die Form von "aneinandergebundenen" Zellkapseln annehmen, das heißt, ein oder mehrere einzelne Zellkompartimente sind zu einer langen Polymerröhre oder Schnur ausgerichtet. In Fig. 5 ist eine derartige angebundene Zellkapsel 51 mit einer Polymermembran 52, die eine eingekapselte Zellösung 54 mit darin verteilten einzelnen Zellen 56 umschließt, gezeigt. Die Zellkapsel 51 weist weiter einen langen Polymerfaden 59 auf, der von der gleichen Vorrichtung wie oben in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben gebildet werden kann, indem der Fluß der Zellösung unterbrochen und die Polymerlösung gezwungen wird, einen festen Strick zu bilden. Der Strick kann auch mit einem Material (z.B. einem Polyurethan oder ähnlichem) nachbeschichtet werden, das dem Faden zusätzliche Festigkeit verleiht. Derartige Strickzellkapseln können eine Vielfalt von Anwendungen finden, insbesondere wenn sie zur konstituierenden Lieferung von aktiven Faktoren in einen Patienten implantiert werden. Im Gebrauch kann die Zellkapsel so nahe am Zielbereich (z.B. im Gehirn, in der Peritonealhöhle oder sonstwo) wie gewünscht positioniert werden, während das andere Ende des Stricks an einem geeigneten Verankerungspunkt oder einer Einrichtung an einem leicht zugänglichen Ort für das Wiederfinden befestigt werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit bestimmten erklärenden nichteinschränkenden Beispielen beschrieben:

Beispiele

Es wurde ein dem in Fig. 1 dargestellten ähnliches Ausstoßsystem verwendet, das aus drei elektronisch gesteuerten programmierbaren Infusionspumpen, einer Spinnspritzdüse, zwei motorgesteuerten koaxialen Radsystemen, auf deren Umfang aufeinanderschließende Polytetrafluorethylen-Röhren montiert waren, und einem Lüftungsrohrsystem bestand.
Die Makrokapseln wurden durch Injektion einer Polymerlösung in die äußere Röhre der Spinndüse gebildet. Ein Gerinnungsmittel, typischerweise die eingekapselten Zellen in ihrem Kulturmedium, wurde gleichzeitig in die Spinndüsen- Innenröhre injiziert. Die Einkapselungsmembran wurde durch einen Trockenstrahl, Naßspinnvorgang gebildet, das bedeutet die schnelle Stabilisierung der aus der Spinndüsenöffnung hervortretenden Polymerlösung durch das innere Ablöschmedium verbunden mit weiterer Stabilisierung in einem Ablöschbad. Das Schließen der Faser wurde durch mechanisches Quetschen der sich bildenden hohlen Faser mit dem koaxialen Radsystem vor dem Eintauchen in das Ablöschbad durchgeführt. In der Nähe des Spinndüsenkopfs war die Lösungsmittelkonzentration ausreichend hoch, um die passende Fusion der Faserwand zu erlauben. Im Anschluß an jeden Einkapselungsdurchlauf wurde automatisch reines Lösungsmittel durch das Lumen der Spinndüse gespült, um das Verstopfen der Düse zu vermeiden.
PC12-Zellen, eine aus einem Ratten-Phäochromocytom gewonnene immortalisierte Zellinie, die große Mengen von Dopamin absondert, wurden auf kollagenbeschichteten Gewebekulturplatten in RPMI 1640-Medium mit einem Zusatz von 10% durch Wärme inaktiviertem Pferdeserum und 5% fötalem Kalbsserum gezüchtet. Dissoziierte Rindernebennierenmarkszellen, eine sich nicht teilende Zellart, die Dopamin absondert, wurden in DMEM-Medium unter Zusatz von 5% fötalem Kalbsserum gehalten. Vor der Einkapselung wurden die Zellen geerntet und in einer Konzentration von 1 x 10&sup5; Zellen/ml in eine 3 ml-Spritze gefüllt. Eine 15-prozentige Vinylchlorid-Acrylnitril-Copolymer-Lösung entweder in Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylformamid (DMF) oder Dimethylacetamid (DMA) wurde in eine 5 ml-Glasspritze gefüllt. Beide Lösungen wurden dann gemeinsam durch die Spinndüse ausgestoßen, und die Kapseln wurden in einer physiologischen Kochsalzlösung gesammelt. Die Kapseln wurden gespült und in einzelnen die passenden Kulturmedien enthaltenden Behältern untergebracht.
Basale und kaliumverursachte Freisetzung von Katecholaminen wurde unter statischen Inkubationsbedingungen nach 2 und 4 Wochen mittels Ionenpaar-Umkehrphasen-Hochleistungschromatograf ie (HPLC), die mit elektrochmischem Nachweis verbunden war, quantifiziert. An repräsentativen Proben wurden nach jeder Zeitperiode eine morphologische Analyse, einschließlich Licht-, Rasterelektronen- und Transmissionselektronenmikroskopie, durchgeführt.
Alle zellgefüllten Kapseln setzten unter basalen Bedingungen in allen Zeitabschnitten Dopamin in das Medium frei. Starke Kaliumbehandlung erhöhte die Dopaminfreisetzung sowohl von PC12-Zellen als auch von Nebennierenmarkszellen. Die Dopaminfreisetzung der PC12-Zellen, nicht aber der Nebennierenmarkszellen erhöhte sich mit der Zeit. Es wird ein Zusammenhang zwischen der zeitlichen Erhöhung der Dopaminfreisetzung durch die mit PC12-Zellen gefüllten Kapseln und der Zellproliferation in der Polymerkapsel vermutet. Kein signifikanter Unterschied in der Dopaminfreisetzung konnte zwischen den mit den drei verschiedenen Lösungsmittelsystemen (DMSO, DMF, DMA) ausgestoßenen PC12-gefüllten Kapseln beobachtet werden, was nahelegt daß das Einkapselungsverfahren der vorliegenden Erfindung die von Lösungsmitteln verursachten Zellbeschädigungen verhüten kann (Fig. 6). Aufgrund des höheren Drucks in dem inneren Bohrungssystem, wurde das Lösungsmittel schnell gegen das Äußere der Polymerkapsel getrieben, was ausgedehnteren Zellen-Lösungsmittel-Kontakt verhinderte.
Eine morphologische Analyse enthüllte die Anwesenheit von kleinen im Lumen der Kapsel zufällig verteilten PC12-Zellhaufen. Auf dem Elektronenmikroskopniveau konnten gut erhaltene PC12-Zellen mit ihren typischen elektronendichten sekretorischen Granula beobachtet werden. Auf Zellteilung im Kapselraum ließ die Anwesenheit zahlreicher Mitosebilder schließen. Obwohl die chromaffinen Nebennierenmarkszellen ursprünglich als Zellsuspension gemeinsam ausgestoßen wurden, bildeten sie eine Woche nach der Einkapselung dicht gepackte Aggregate.
Fig. 7 zeigt die Ergebnisse eines in-vitro-Versuchs, bei dem PC12-Zellen gemäß der vorliegenden Erfindung eingekapselt wurden und zwei und vier Wochen nach der Einkapselung hinsichtlich der Dopaminfreisetzung kontrolliert wurden. Die Dopaminniveaus wurden sowohl unter normalen (kontrollierten) Bedingungen als auch bei einer hohen Kalium-Stimulation, die dafür bekannt ist, daß sie eine Depolarisation der Zellen und folglich die Erhöhung der Dopaminabsonderung in lebenden Zellen hervorruft, gemessen. Wie aus dem Graphen zu ersehen ist, gab es nach zwei Wochen wenig Aktivität; jedoch zeigten die eingekapselten Zellen nach vier Wochen nicht nur unter Normalbedingungen Dopaminabsonderungen, sondern zeigten auch eine starke Reaktion auf die Kalium-Stimulierung, was darauf hinweist, daß die Zellen in der Tat in ihrem eingekapselten Zustand lebensfähig sind.
Fig. 8A und 8B zeigen die Ergebnisse von weiteren in-vitro-Versuchen, in denen jeweils die Absonderungen von PC12-Zellen und chromaffinen Zellen vier Wochen nach Einkapselung gemäß der vorliegenden Erfindung kontrolliert wurden. Wiederum wurden die Zellen durch hohe Kaliumkonzentrationen und das Medium stimuliert; während die PC12-Zellen nur Dopamin freisetzten, setzten die chromaffinen Zellen eine Vielfalt an Katecholaminen frei. Der Graph zeigt die Noradrenalin (NE)-, Epinephrin (EPI)- und Dopamin (DA)-Niveaus.
Aufgrund ihrer Strömungsdynamik erlauben die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestoßenen Makrokapseln die Verwendung eines größeren Bereichs an Polymer/Lösungsmittelsystemen und können ein effizienteres Einkapselungsverfahren bilden. Die Ergebnisse zeigen, daß immortalisierte und differenzierte Dopamin-absondernde Zellen in der Makroeinkapselung überleben. Die Fähigkeit dieser Kapseln, mit der Zeit spontan Dopamin freizusetzen legt nahe, daß Polymereinkapselung eine Alternative zur Transplantation von nichteingekapselten oder mikroeingekapselten Dopamin-absondernden Zellen bei der Behandlung der Parkinsonschen Krankheit liefern kann

Claims

1. Verfahren zur Einkapselung lebender Zellen, wobei das Verfahren aufweist: gemeinsames Ausstoßen einer wäßrigen Zellsuspension und einer Polymerlösung durch eine gemeinsame Ausstoßöffnung mit inneren und äußeren Bohrungen, von denen jeweils die Suspension und die Polymerlösung austreten, wobei die Lösung nach gemeinsamem Ausstoßen durch die Ausstoßöffnung gerinnt, um ein röhrenförmiges Ausstoßprodukt mit einer semipermeablen Außenumhüllung zu bilden, die die Zellsuspension einkapselt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das weiter in Abständen das Verschließen des röhrenförmigen Ausstoßprodukts einschließt, um durch Polymerverbindungen verbundene getrennte Zellkompartimente zu begrenzen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt Verschließen des Ausstoßprodukts das in Abständen Zusammenquetschen des Ausstoßprodukts einschließt, um die getrennten Zellkompartimente zu begrenzen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt Verschließen des Ausstoßprodukts einschließt: Verändern des Drucks, unter dem die Zellsuspension oder Polymerlösung ausgestoßen wird, und dadurch Zusammenknicken des röhrenförmigen Ausstoßprodukts in Abständen, um die getrennten Zellkompartimente zu begrenzen.

5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt Verschließen des Ausstoßprodukts einschließt Verzögerung des Flusses der Zellsuspension in Abständen, um das röhrenförmige Ausstoßprodukt zusammenzuknicken und dadurch getrennte Zellkompartimente zu begrenzen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymerumhüllung in Luft geronnen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymerumhüllung in einer Niedrigdruckkammer geronnen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymerumhüllung in einem Ablöschbad geronnen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, das Ausstoßen einer wäßrigen Suspension umfaßt, die Zellen enthält, die einen biologisch aktiven Faktor, wie etwa einen Neurotransmitter, absondern.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ausgestossene wäßrige Zellsuspension ein Nährstoffmedium enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ausgestossene wäßrige Zellsuspension ein Verankerungssubstrat enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymerlösung eine mit Wasser mischbare Lösungsmittelkomponente umfaßt.

13. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymerlösung weiter ein grenzflächenaktives und/oder entzündungshemmendes Mittel und/oder ein Antioxidationsmittel umfaßt.

14. Verfahren nach Anspruch 1, das weiter die Steuerung der Viskosität der Polymerlösung umfaßt.

15. Verfahren nach Anspruch 1, das weiter Aufrechterhalten eines Druckunterschieds zwischen der wäßrigen Zellsuspension und der Polymerlösung während dem gemeinsamen Ausstoßen aufweist, um Lösungsmitteldiffusion aus der Polymerlösung in die Zellsuspension zu verhindern.

16. Verfahren nach Anspruch 1, das weiter Auftragen eines Schutzbarrierenmaterials auf die Außenseite der Polymerumhüllung umfaßt.

17. Zellkulturträger (50, 51), der eine röhrenförmige, semipermeable Polymermembran (52) aufweist, die eine Zellkultur (54) einkapselt, wobei der genannte Träger durch gemeinsames Ausstoßen der Zellkultur und einer Polymerlösung durch eine gemeinsame Ausstoßöffnung mit inneren und äußeren Bohrungen, denen die Kultur- und Polymerlösung jeweils zugeführt werden, gebildet wird, wobei die Kultur- und Polymerlösung derart ausgewählt werden, daß die Lösung nach gemeinsamem Ausstoßen mit der Kultur durch die gemeinsame Ausstoßöffnung gerinnt und die Membran bildet.

18. Träger nach Anspruch 17, wobei die Membran (52) für Moleküle mit einem Molekulargewicht von etwa 150000 oder weniger permeabel ist.

19. Träger nach Anspruch 17, wobei der maximale Aussendurchmesser des Zellkulturträgers im Bereich von 0,1 bis 1,0 Millimeter liegt.

20. Träger nach Anspruch 17, wobei die Membran (52) eine Wanddicke im Bereich von 10 bis 100 um hat.

21. Träger nach Anspruch 17, wobei die Polymermembran (52) ein Polyacrylatmaterial aufweist.

22. Träger nach Anspruch 17, wobei die Polymerrnembran (52) ein grenzflächenaktives und/oder ein entzündungshemmendes Mittel und/oder ein Antioxidationsmittel umfaßt.

23. Träger nach Anspruch 17, wobei die ausgestoßene röhrenförmige Membran (52) in Abständen (bei 58) abgeschlossen wird, um getrennte durch Polymerverbindungen (58) verbundene Zellkompartimente (56) abzugrenzen.

24. Träger nach Anspruch 17, wobei die röhrenförmige Membran abgeschlossen wird, um mindestens ein mit einem zusammengehängten Faden verbundenes Zellkompartiment zu begrenzen.

25. Träger nach Anspruch 17, wobei die Zellkultur weiter eine wäßrige Zellsuspension umfaßt, die Zellen enthält, die einen biologisch aktiven Faktor, z.B. einen therapeutischen Faktor, absondern.

26. Träger nach Anspruch 17, wobei die wäßrige Zellsuspension weiter ein Nährstoffmedium umfaßt.

27. Träger nach Anspruch 17, wobei die Zellkultur weiter ein Verankerungssubstratmaterial umfaßt.

28. Träger nach Anspruch 27, wobei das Substratmaterial aus einem Collagenmaterial, einem Lamininmaterial oder einer Polyaminosäure ausgewählt ist.

29. Träger nach Anspruch 17, der weiter ein Schutzbarrierenmaterial umfaßt das zumindest einen Teil der äußeren Oberfläche der Polymermembran (52) umhüllt.

30. Träger nach Anspruch 29, wobei das Schutzbarrierenmaterial ein Hemmstoff für Proteinwechselwirkungen ist.

31. Träger nach Anspruch 29, wobei das Schutzbarrierenmaterial aus Polyethylenoxiden, Polypropylenoxiden, Derivaten und Mischungen daraus ausgewählt ist.

32. Vorrichtung zum Einkapseln lebender Zellen, die aufweist:

eine Spritzkopfeinheit (14) mit mindestens einer ersten inneren Bohrung (16) und einer zweiten konzentrischen äußeren Bohrung (18);

eine Zellsuspensionszufuhreinrichtung (22) zum Liefern einer wäßrigen Zellsuspension an die innere Bohrung (16) der Spritzkopfeinheit (14);

eine Polymerlösungszufuhreinrichtung (26) zum Liefern einer Polymerlösung an die äußere Bohrung (18) der Spritzkopfeinheit und eine Druckunterschiedseinrichtung, um im Verlauf des Ausstoßens einen positiven Druckunterschied zwischen der Zellsuspension und der Polymerlösung zu liefern, so daß die Zellsuspension und die Polymerlösung nach gemeinsamem Ausstoßen aus der Spritzkopfeinheit (14) ein röhrenförmiges Ausstoßprodukt mit einer geronnenen Polymer- Außenumhüllung bilden, welche die Zellsuspension einkapselt, wobei der verwendete positive Druckunterschied das Polymerlösungsmittel während der Gerinnung nach außen weg von der Zellsuspension treibt

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei die Druckunterschiedseinrichtung eine Flußsteuerungseinrichtung zum Aufrechterhalten des Druckunterschieds zwischen der wäßrigen Zellsuspension und der Polymerlösung während des gemeinsamen Ausstoßens aufweist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei die Flußsteuerungseinrichtung einen Computer (38) aufweist, der für die Steuerung einer ersten Infusionspumpe (24) in der Zellsuspensionszufuhreinrichtung (22) und einer zweiten Infusionspumpe (28) in der Polymerlösungszufuhreinrichtung (26) geeignet ist.

35. Vorrichtung nach Anspruch 32, die weiter ein Ablöschbad (40) zum Gerinnen der Polymerlösung im Anschluß an das Ausstoßen aufweist.

36. Vorrichtung nach Anspruch 32, die eine Verschließeinrichtungen zum Verschließen des röhrenförmigen Ausstoßprodukts in Abständen aufweist, um getrennte durch Polymerverbindungen (58) verbundene Zellkompartimente (54) zu begrenzen.

37. Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Verschließeinrichtung (42) Einrichtungen (44a, 44b, 46) zum in Abständen Zusammenquetschen des Ausstoßprodukts während dem Ausstoßen aufweist, um die getrennten Zellkompartimente zu begrenzen.

38. Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Verschließeinrichtung betreibbar ist, um den Druck zu verändern, unter dem die Zellsuspension oder die Polymerlösung ausgestoßen wird, und dadurch das röhrenförmige Ausstoßprodukt in Abständen zusammenzuknicken, um getrennte Zellkompartimente zu begrenzen.

39. Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Verschließeinrichtung Einrichtungen (48) zum Verzögern des Flusses der Zellsuspension in Abständen aufweist, um das röhrenförmige Ausstoßprodukt zusammenzuknicken und die getrennten Zellkompartimente zu begrenzen.

40. Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Verschließeinrichtung eine Rückzugseinrichtung (48) zum Bewegen der inneren Bohrung (16) der Spritzkopfeinheit (14) relativ zur äußeren Bohrung (18) aufweist, um den Fluß des röhrenförmigen Ausstoßprodukts in Abständen zu unterbrechen und die getrennten Zellkompartimente zu begrenzen.

41. Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei die Spritzkopfeinheit (14) eine dritte konzentrische äußerste Bohrung (20) zum Liefern eines Ablöschfluids aufweist, um die Polymerlösung zu gerinnen.