DE69627823T2

DE69627823T2 - Verfahren und vorrichtung zum besiedeln von mikrogefässzellen auf ein künstliches gefässtransplantat

Info

Publication number: DE69627823T2
Application number: DE69627823T
Authority: DE
Inventors: B. Can HU; T. Minh MA; Than Nguyen; Richard Rhee; Keith Myers
Original assignee: Edwards Lifesciences Corp
Current assignee: Edwards Lifesciences Corp
Priority date: 1995-02-09
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2016-02-02
Also published as: WO1996024307A1; DE69627823D1; EP0808141B1; US5804366A; EP0808141A1; JPH10513094A; CA2208356A1; JP3693676B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Gefäßtransplantate. Im spezielleren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren und Vorrichtungen zum Isolieren von Mikrogefäßzellen (die im allgemeinen als Endothelzellen bezeichnet werden) von einem Patienten, der ein künstliches Transplantat erhalten soll, wobei das Transplantat eine poröse innere Lumenfläche aufweist; sowie zum Ansiedeln der Endothelzellen auf dieser inneren Lumenfläche des Transplantats, wie dies in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 7 bzw. 18 angegeben ist.
Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind zum Beispiel aus der US-A-5 171 261 oder der EP-A-0 446 450 oder der US-A-5 035 708 bekannt. Das Aufbringen der Endothelzellen auf sowie in die poröse innere Lumenfläche des Transplantats hinein ist ein effektives Verfahren zum Reduzieren oder Eliminieren der Bildung von Gerinnseln nach der Transplantation (Thrombenbildungsfähigkeit) auf der Lumenfläche des Transplantats.
Auf diese Weise wird auch das Auftreten von Thrombosen und Embolien in dem Kreislaufsystem des Patienten, die aus einer Blockade des Transplantats durch solche Gerinnsel nach der Transplantation oder durch das Ablösen solcher Gerinnsel von dieser inneren Lumenfläche resultieren, durch die vorliegende Erfindung ebenfalls reduziert oder eliminiert (d.h. die Thrombenbildungsfähigkeit wird vermindert).
Einschlägige Technologie
Eine herkömmliche Technologie zum Behandeln einer künstlichen oder natürlich vorhandenen Fläche mit Mikrogefäß-Endothelzellen ist in dem US-Patent Nr. 4 820 626, erteilt am 11. April 1998, von Stuart K. Williams et al. angegeben. Insgesamt besteht die Lehre dieses Williams-Patents in der Erzielung von Geweben, die reich an Mikrogefäß-Endothelzellen sind, um die Endothelzellen von dem übrigen Gewebe zu isolieren und diese Zellen auf der inneren Lumenfläche des Transplantats zu plazieren.
Die durch das Williams-Patent offenbarte Verfahrensweise ist in der Ausführung arbeitsintensiv und verlangt viel Geschick. Aus diesem Grund variieren die erzielten Resultate von Zeit zu Zeit und sind von dem Training, der Geschicklichkeit und der Aufmerksamkeit des Technikers abhängig, der den Vorgang ausführt. Auch ist der Vorgang aufgrund der verwendeten arbeitsintensiven Verfahrensweise sowie dem Erfordernis einer äußerst geschickten Person zum Ausführen des Vorgangs teuer.
In der letzten Zeit sind Technologien zum Ernten, Trennen, Isolieren, Kultivieren sowie Aufbringen von Mikrogefäß-Endothelzellen auf ein künstliches Gefäßtransplantat etwas über die anfangs verwendeten, arbeitsintensiven und Geschicklichkeit verlangenden Laborverfahren hinaus fortgeschritten.
Infolgedessen werden die zeitaufwendigen Verfahren, die ursprünglich zum Beweisen der Wirksamkeit dieser Technologie zum Reduzieren der Thrombenbildungsfähigkeit von künstlichen Gefäßtransplantaten verwendet wurden, nunmehr mit Vorrichtungen ausgeführt, die das Verfahren weniger zeitaufwendig, weniger fehleranfällig, steriler sowie für den Patienten und das medizinische Personal sicherer machen.
Zusätzlich zu dem Vorstehenden sind eine herkömmliche Vorrichtung und ein herkömmliches Verfahren zum Bereitstellen eines künstlichen Gefäßtransplantats mit einer Lumenauskleidung aus Endothelzellen, die dem Patienten, der das Transplantat erhalten soll, durch Fettabsaugung entnommen werden, aus dem US-Patent Nr. 5 035 708, erteilt am 30. Juli 1991, von Paul G. Alchas et al. bekannt.
Gemäß dem Alchas-Patent beinhaltet eine Endothelzellen-Isoliervorrichtung eine primäre Kammer, die sich abwärts zu einer sekundären Kammer oder Ampulle verjüngt. Die sekundäre Kammer weist auch eine obere Einlaßöffnung und eine untere Auslaßöffnung auf, die eine Verbindung nach außerhalb der Zellenisoliervorrichtung herstellen.
Eine aufgeschlossene Fettgewebeaufbereitung mit darin enthaltenen Mikrogefäß-Endothelzellen wird in die obere primäre Kammer eingebracht, und die Isoliervorrichtung wird mit einer Zentrifugalkraft von etwa 700 G etwa sieben Minuten lang zentrifugiert, um ein Endothelzellen-Produkt in Form eines "Pellets" zu erzeugen, das im wesentlichen aus Endothelzellen besteht. Dieses Pellet aus Endothelzellen wird dann von den Fettzellen und den ebenfalls in der Kammer der Isoliervorrichtung vorhandenen roten Blutkörperchen isoliert und von der Zellisoliervorrichtung zu einer Zellenaufbringvorrichtung transferiert.
Hinsichtlich der Zellenaufbringvorrichtung des '708-Alchas-Patents ist man der Ansicht, daß die Suspension der Endothelzellen in einer Lösung aus vom eigenen Körper stammendem Serum und Stoffen stattfindet. Aus dieser Suspension werden die Endothelzellen auf sowie in die poröse innere Lumenfläche eines künstlichen Gefäßtransplantats hinein aufgebracht. Die Zellenaufbringvorrichtung beinhaltet sowohl ein inneres als auch ein äußeres Rohr.
Innerhalb des äußeren Rohrs ist eine Rotationsvorrichtung zum rotationsmäßigen Bewegen des Innenrohrs entlang seiner Achse angeordnet. Rotierende Fluidanschlußstücke sind an jedem Ende des Innenrohrs erforderlich, um den in Suspension vorliegenden Mikrogefäßzellen ein Einströmen in das rotierende Innenrohr zu ermöglichen, in dem sich das Transplantat befindet. Ein Heizkissen ist ebenfalls in dem Außenrohr sowie um das Innenrohr herum vorgesehen, um eine Temperaturstabilisierung des Transplantats während der Ansiedelung der Endothelzellen auf der inneren Lumenfläche des Transplantats zu bewerkstelligen.
Eine Wirbel-/Gitteranordnung soll das Endothelzellen-Pellet aufbrechen und grobe Teilchenstoffe herausfiltern. Die Endothelzellen sollen in einer Lösung aus vom eigenen Körper stammendem Serum/Stoffen wieder in Lösung gebracht werden und mittels Vakuum auf die innere Lumenfläche des Transplantats gezogen werden.
Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß die Vorrichtungen und Verfahren gemäß der herkömmlichen Technologie in ihrer Konstruktion übermäßig komplex sind sowie schwer zu verwenden sind. Die mit diesen herkömmlichen Vorrichtungen erzielten Resultate sind nicht so gut, wie man sich dies erhoffen könnte. Das heißt, das Pellet aus Endothelzellen wird nicht so effektiv aufgebrochen, und die Zellen werden nicht so effektiv in der Lösung aus Serum und/oder Stoffen zur Vorbereitung der Ansiedelung auf dem Transplantat wieder in Suspension gebracht, wie dies zur besten Ausnutzung der verfügbaren Zellen erforderlich wäre.
Klumpen und Anhäufungen der Endothelzellen, die nicht aufgebrochen werden, werden vor der Zufuhr zu dem Transplantat eingeschlossen oder aus dem Transplantat ausgespült, wobei es nur zu wenig oder zu gar keiner effektiven Ansiedelung der diese Klumpen bildenden Zellen auf der inneren Lumenfläche des Transplantats kommt.
In Wirklichkeit ist ein signifikanter Mangel bei der Vorrichtung gemäß dem '708-Alchas-Patent aufgrund der Verwendung einer statischen Mischvorrichtung als Hauptkomponente der Wirbel-/Gitteranordnung bedingt. Solche statische Mischvorrichtungen werden im allgemeinen dazu verwendet, zwei oder mehr Fluidströme zu mischen, die gleichzeitig in ein Ende eines einzelnen Strömungsweges von einzelnen Fluidströmen eingebracht werden.
Die statische Mischvorrichtung ist entlang der Länge dieses einzigen Strömungsweges angeordnet und führt wiederholt eine Teilung und Wiederzusammenführung von Teilen der einzelnen Fluidströme durch, bis eine homogene, einzige Flüssigkeitsströmung erzielt ist. Diese statischen Mischvorrichtungen erzielen die homogene Ausführung des Fluidstroms durch wiederholtes Trennen und erneutes Kombinieren von verschiedenen Unteranteilen eines Fluidstroms.
Wenn sie zum Mischen von solchen viskosen Fluiden, wie den beiden Komponenten eines Epoxy-Klebers verwendet werden, leisten diese statischen Mischvorrichtungen gute Arbeit beim Zusammenmischen der beiden Komponenten des Epoxy-Materials. Derartige Mischvorrichtungen sind jedoch nicht dazu gedacht und leisten auch keinen effektiven Job beim Aufbrechen eines Pellets oder einer Anhäufung von Feststoffen (wie zum Beispiel Mikrogefäßzellen), die in einer Flüssigkeit mit vergleichsweise geringer Viskosität suspendiert sind.
Mit den Vorrichtungen und Verfahren der herkömmlichen Technologie wird ferner die Komplexität der verwendeten Konstruktionen und Verfahrensweisen verstärkt, und zwar sowohl aufgrund einer Unzulänglichkeit bei der Trennung der Mikrogefäß-Endothelzellen von den Fettzellen in der Emulsion (wobei dies bedeutet, daß eine geringe Ausbeute von Endothelzellen erzielt wird, mit denen die Zellenaufbringung auf der inneren Lumenfläche des künstlichen Transplantats auszuführen ist) als auch aufgrund einer Ineffizienz bei der Ausnutzung der geernteten Zellen durch die Zellenaufbringvorrichtung.
Infolgedessen werden viele Mikrogefäß-Endothelzellen, die in der Fettemulsion vorliegen, einfach nicht gewonnen oder zusammen mit der für den Einmalgebrauch vorgesehenen Aufbringvorrichtung weggeworfen, ohne auf dem Transplantat angesiedelt zu werden. Aus diesem Grund muß der Patient möglicherweise einen intensiveren Fettabsaugvorgang über sich ergehen lassen, als dies ansonsten notwendig wäre, um eine ausreichende Anzahl von Endothelzellen bereitzustellen.
Während ein mit einem beliebigen Ausmaß an Zellen besiedeltes Transplantat im Vergleich zu einem unbesiedelten Transplantat bevorzugt ist, da das erstgenannte Transplantat eine geringere Thrombenbildungsfähigkeit aufweist, kann sich ein unter Verwendung der herkömmlichen Technologie gebildetes Transplantat ergeben, das eine höhere Thrombenbildungsfähigkeit aufweist als erwünscht, da auf diese Weise besiedelte Transplantate immer noch ein unzulängliches Ansiedelungsausmaß mit Endothelzellen auf ihrer inneren Lumenfläche aufweisen können.
Insbesondere ist man der Ansicht, daß die Zellenaufbringvorrichtung generell unwirksam ist, um eine gleichmäßige Dispersion der Endothelzellen in dem körpereigenen Serum und den körpereigenen Stoffen zu schaffen. Infolgedessen werden Zellen durch die Aufbringvorrichtung beschädigt oder liegen in Form einer Dispersion vor, die viele vergleichsweise große Klumpen oder Anhäufungen von Zellen beinhaltet.
Die beschädigten Zellen sind für die Aufbringung auf der Innenfläche eines Transplantats nicht so vollständig vorteilhaft wie gesunde, unbeschädigte und lebensfähige Zellen, und die Klumpen oder Anhäufungen der Zellen setzen sich nicht effektiv auf der Transplantatoberfläche ab oder bleiben in der Aufbringvorrichtung eingeschlossen.
Das heißt, solche Anhäufungen von Zellen verhindern effektiv eine Verteilung von großen Anzahlen der verfügbaren Zellen über die Oberfläche des Transplantats, wobei sie ferner durch das Spülen des Transplantats vor der chirurgischen Plazierung oder durch die Blutströmung nach der chirurgischen Plazierung des Transplantats im allgemeinen vollständig weggespült werden.
Dennoch ist noch eine weitere herkömmliche Vorrichtung gemäß dem US-Patent Nr. 5 171 261, erteilt am 15. Dezember 1992 von Y. Noishiki et al. bekannt. Die Lehre des '261 Noishiki-Patentes sieht man in der Behandlung eines künstlichen Gefäßtransplantats beispielsweise mit Gewebefragmenten oder Zellen, wobei die Fragmente und Zellen in den Poren des porösen und faserigen Gefäßtransplantats hängen bleiben. Um dieses Hängenbleiben der Zellen und der Gewebefragmente in den Poren des künstlichen Gefäßtransplantats zu bewerkstelligen, wird das Transplantat in einem flexiblen Beutel plaziert, und ein perforiertes Rohr wird in dem Transplantat angeordnet.
Eine Nadel wird mit dem inneren Rohr verbunden, und ein separater Schlauch führt von dem Raum zwischen dem Transplantat und dem äußeren Beutel zu einer externen Vakuum- oder Druckquelle, so daß ein Fluiddruck radial über das Transplantat aufrecht erhalten werden kann. Bei dieser Anordnung können die Gewebefragmente und Zellen in flüssiger Suspension in die Poren des Transplantats eingebracht werden.
Noishiki scheint keinerlei spezielle Einrichtung oder keinerlei spezielle Verfahrensweise zu lehren, um das Problem anzugehen, daß die geernteten Zellen Klumpen bilden und sich nicht effektiv auf der inneren Lumenfläche eines Transplantats ablagern. Ferner scheinen die Vorrichtung und das Verfahren, wie sie durch das '261 Noishiki-Patent offenbart sind, immer noch eine solche laborartige Gerätschaft mit einer Konstruktion und mit Komponenten darzustellen, die stark von der Geschicklichkeit eines Technikers für die erfolgreiche Ausführung des Vorgangs abhängig sind.
Es besteht jedoch ein Bedarf zum Verbessern und Vereinfachen der Vorrichtungen und Verfahren, die zum Ansiedeln von Endothelzellen auf der inneren Lumenfläche eines künstlichen Gefäßtransplantats verwendet werden. Das heißt, es besteht ein Bedarf für Vorrichtungen und Verfahren, die eine einfache Konstruktion aufweisen und in ihrer Ausführung unkompliziert sind und die ein günstiges, konsistentes Resultat erzielen und nicht arbeitsintensiv sind oder große Geschicklichkeit erfordern.
Ferner besteht ein Bedarf zum Verbessern der Sicherheit, der Effizienz hinsichtlich der erforderlichen Zeit und Geschicklichkeit sowie hinsichtlich der Ausbeute an Mikrogefäßzellen, die für die Aufbringung auf das Transplantat verfügbar sind, der Herstellbarkeit sowie der für den Benutzer bestehenden Zweckdienlichkeit der verfügbaren Vorrichtungen zum Ansiedeln von Mikrogefäß-Endothelzellen zur Verwendung auf dem Gefäßtransplantat.
Mit anderen Worten, es sollte der gesamte Vorgang der Ansiedelung von Mikrogefäß-Endothelzellen in Vorbereitung für eine chirurgische Transplantation weniger zu einem laborartigen Vorgang werden, der äußerst geschicktes Personal, notbehelfsartige Vorrichtungen und beträchtliche zeitliche Verzögerungen erforderlich macht, sondern sollte vielmehr zu einem Vorgang werden, der mit wenig speziellem Training und in kurzer Zeitdauer erzielt werden kann, während der Implantationseingriff des Transplantats auf den Weg gebracht wird, sowie weiterhin mit hoher Sterilität und Sicherheit sowohl für den Patienten als auch für das an dem chirurgischen Eingriff beteiligte Personal.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht der Unzulänglichkeiten der einschlägigen Technologie, wie diese vorstehend umrissen worden ist, besteht ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung in der Überwindung von einer oder mehreren dieser Unzulänglichkeiten der herkömmlichen Technologie.
Ein weiteres Ziel besteht in der Verbesserung des Ertrages oder der Gewinnungsrate von lebensfähigen Mikrogefäß-Endothelzellen von einem Pellet aus Epithelzellen, die aus einer aufgeschlossenen Fettemulsion in Vorbereitung für die Aufbringung dieser Zellen auf einem künstlichen Gefäßtransplantat gewonnen werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Verbesserung der, Herstellbarkeit einer Endothelzellen-Besiedelungsvorrichtung zur Verwendung bei der Plazierung von Mikrogefäß-Endothelzellen auf der inneren Lumenfläche eines künstlichen Transplantats, wie dies vorstehend geschildert worden ist.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Verbesserung des Schutzes, der für das medizinische Personal hinsichtlich der Vermeidung einer Aussetzung gegenüber von im Blut enthaltenen infektiösen Stoffen geschaffen wird.
Eine weitere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht in der Verbesserung der einfachen Herstellbarkeit einer Zellenansiedelungsvorrichtung durch beträchtliche Vereinfachung der Konstruktion derselben unter gleichzeitiger Verbesserung der Leistungsfähigkeit dieser Vorrichtung im Vergleich zu herkömmlichen Technologien.
Die vorliegende Erfindung gibt somit eine Besiedelungsrohranordnung an, die insbesondere für die Aufnahme von Mikrogefäß-Endothelzellen und anderen Materialien, wie zum Beispiel einer Menge von bestimmten identifizierten und isolierten Zellen aus Geweben, sowie zum Ansiedeln dieser Zellen oder anderen Materialien auf einer inneren Lumenfläche eines rohrförmigen künstlichen Transplantats mit einer porösen Wand ausgebildet ist, wobei die Besiedelungsrohranordnung folgendes aufweist: ein langgestrecktes, halbstarres rohrförmiges Element, das seine Form behält und ein Paar von einander gegenüber liegenden Enden aufweist; eine Einlaßanschluß- und Filterpackungsanordnung, die an dem einen Ende der einander gegenüberliegenden Enden in abdichtender Weise mit dem rohrförmigen Element zusammenarbeitet, wobei die Einlaß- und Filterpackungsanordnung eine Strömungswegeinrichtung beinhaltet, um die Menge der Zellen in Flüssigkeit aufzunehmen und die Zellen und die Flüssigkeit zusammen in das Lumen des Transplantats einzubringen, sowie eine Einrichtung zum Bilden einer Vielzahl von Turbulenzströmungskammern entlang der Strömungswegeinrichtung, wobei die Einrichtung zum Bilden einer Vielzahl von Turbulenzströmungskammern eine Vielzahl von Filterelementen beinhaltet, die zwischen einander benachbarten der Vielzahl von Turbulenzströmungskammern angeordnet sind; und eine Auslaßanschluß- und Rückschlagventilanordnung, die an dem anderen Ende des Paares der einander gegenüberliegenden Enden in abdichtender Weise mit dem rohrförmigen Element zusammenarbeitet, wobei die Einlaß- und Filterpackungsanordnung sowie die Auslaß- und Rückschlagventilanordnung mit dem rohrförmigen Element zusammenarbeiten, um eine Besiedelungskammer zu bilden, in der das Transplantat angeordnet wird, um die Zellen und die Flüssigkeit von der Einlaß- und Filterpackungsanordnung aufzunehmen und in das Lumen des Transplantats einzubringen und um die Flüssigkeit durch die poröse Wandung des Transplantats zu der Besiedelungskammer nach außen strömen zu lassen, wobei die Auslaßanschluß- und Rückschlagventilanordnung eine Strömungswegeinrichtung bildet, die von der Besiedelungskammer zu einem Auslaß aus der Besiedelungsrohranordnung führt, sowie eine Rückschlagventileinrichtung aufweist, die in dem Strömungsweg der Auslaßanschluß- und Rückschlagventilanordnung angeordnet ist, um ein Zurückströmen von Flüssigkeit entlang des Strömungsweges von dem Auslaß in Richtung auf die Besiedelungskammer zu verhindern.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung einer exemplarischen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen Merkmale oder Merkmale, die von ihrer Struktur her analog sind, bezeichnen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGUREN
Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung bei der Ansiedelung von Mikrogefäßzellen auf einem Gefäßtransplantat;
2 eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines fragmentarischen Bereichs der in 1 dargestellten Vorrichtung;
3 eine stark vergrößerte, fragmentarische Schnittdarstellung des Bereichs der Vorrichtung gemäß 2;
4 eine ähnliche vergrößerte fragmentarische Schnittdarstellung eines weiteren Bereichs der Vorrichtung gemäß 1; und
5 bis 7 Darstellungen von Mikrofotografien von Mikrogefäßzellen, die auf der inneren Lumenfläche eines Transplantats angesiedelt sind, an drei Stellen entlang der Länge des Transplantats, wie dies durch Fotografien des eingefärbten Zellkerns bei Beleuchtung mit UV-Licht belegt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN EXEMPLARISCHEN AUSFÜHRUNGSFORM
Wie für den Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet erkennbar ist, lehrt die derzeitige Technologie das Ernten von Gewebe, das reich an Mikrogefäßen ist, sowie das Trennen dieser Mikrogefäßzellen von dem übrigen geernteten Gewebe. Die abgetrennten Mikrogefäß-Endothelzellen werden dann in einem "Pellet" aus solchen Zellen gesammelt, und zwar durch Zentrifugieren eines Gefäßes, in dem die Zellen von anderen gesammelten Geweben abgetrennt worden sind. Die Mikrogefäß-Zellen werden dann zum Auskleiden eines Gefäßtransplantats verwendet, und das Transplantat wird einem Patienten, der das Gewebe gespendet hat, durch einen chirurgischen Eingriff implantiert.
Dieses Verfahren schafft eine bemerkenswert reduzierte Thrombenbildungsfähigkeit für die künstlichen Gefäßtransplantate. Die gespendeten Mikrogefäß-Endothelzellen werden von dem Körper des Patienten als "eigen" erkannt, so daß die anfängliche Akzeptanz des Transplantats in dem Kreislaufsystem des Patienten ohne nachteilige Reaktionen sowie auch die Bildung von neuen Gefäßgeweben auf dem Transplantat verbessert werden.
Die vorliegende Technologie lehrt das Ernten von fetthaltigen Geweben oder Fettgeweben von dem Patienten, normalerweise unter Verwendung einer Fettabsaugung, sowie das Aufschließen dieser Fettgewebe mit einem Enzym, zum Freilegen der Mikrogefäßzellen. Die Mikrogefäßzellen werden dann von den Fettzellen durch Filtern und Zentrifugieren getrennt, um das Pellet aus diesen Zellen zu bilden. Das Pellet von Zellen wird dann zu einer Zellenaufbringvorrichtung transferiert und in einzelne Zellen aufgebrochen, wobei eine Beschädigung der Zellen weitestgehend verhindert wird, und die Zellen werden auf die innere Lumenfläche des Gefäßtransplantats aufgebracht.
Die Komplexität der vorhanden Technologie in Kombination mit ihrer unzulänglichen Trennung des Pellets von Zellen ist eingangs umrissen worden. Die vorliegende Erfindung bietet eine viel einfachere Vorrichtung, die gleichzeitig effektiver beim Erzielen der Zerlegung des Zellen-Pellets in einzelne Zellen sowie beim Ansiedeln dieser Zellen auf der inneren Lumenfläche eines Transplantats ist.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Vorrichtung 10 zum Ansiedeln von geernteten Mikrogefäßzellen auf der inneren Lumenfläche eines langgestreckten, rohrförmigen künstlichen Gefäßtransplantats 12 dargestellt. Das Transplantat 12 (von dem in 1 nur ein kleiner Teil sichtbar ist) ist im Inneren eines ähnlich langgestreckten, rohrförmigen Besiedelungsrohrs 14 angeordnet. Ferner ist die Vorrichtung 10 durch eine flexible Leitung 16 mit einer Verarbeitungsbehälteranordnung 18 verbunden. Diese Verarbeitungsbehälteranordnung 18 beinhaltet einen Verarbeitungsbehälter 20 sowie einen Halter 22 für den Bearbeitungsbehälter 20.
Bei genauerer Betrachtung des Verarbeitungsbehälters 20 ist zu sehen, daß dieser einen kammerförmigen oberen Gewebeaufschließ- und -Separierungsbereich, der allgemein mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet ist, sowie eine untere kammerförmige Sammelkonstruktion aufweist (die als Ampullenkammerbereich bezeichnet wird), die allgemein mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnet ist.
In diesem Ampullenkammerbereich 26 werden Mikrogefäß-Endothelzellen, die von Endothelzellen oder Fettzellen durch enzymatische Aufschließung separiert worden sind, durch Zentrifugieren in eine langgestreckte, vertikal verlaufende Passage (in den Zeichnungsfiguren nicht zu sehen) konzentriert, um ein "Pellet" von solchen Zellen zu bilden.
Ein Paar von manuell betätigbaren Zweiweg-Ventilelementen 28 und 30 ist an dem Ampullenbereich 26 getragen. Das obere Ventilelement 28 dieser beiden Ventilelemente (und zwar in Abhängigkeit von seiner rotationsmäßigen Position) verbindet die Innenpassage des Ampullenbereichs 26 an seinem oberen Ende entweder mit dem Aufschließ- und Separationsbereich 24 oder mit einem jeweiligen Luer-Anschluß, wobei dieser Anschluß in Bezug auf 1 auf der Rückseite des Ampullenbereichs 26 vorgesehen ist und in dieser Figur nur zum Teil zu sehen ist.
Um für das Ausspülen des Pellets aus Endothelzellen aus dem Ampullenbereich 26 zu sorgen, wird dieser obere Luer-Anschluß mit einer Flüssigkeitsquelle verbunden, wie zum Beispiel einer Lösung aus Serum und/oder Stoffen (nicht gezeigt). Das untere Ventilelement 30 schafft eine selektive Verbindung der Innenpassage des Ampullenbereichs 26 mit einem Luer-Anschluß 32, und zwar an einer Stelle, die geringfügig über dem unteren Ende dieser Passage liegt.
Eine Leitung 16 ist mit dem Anschluß 32 verbunden, um das Pellet aus zentrifugierten Mikrogefäß-Endothelzellen von dem Ampullenbereich 26 zu erhalten. Für den Durchschnittsfachmann auf dem einschlägigen Gebiet ist erkennbar, daß die Positionen der Leitung 16 sowie der Verbindung mit der Flüssigkeitsquelle wahlweise umgekehrt sein können.
Durch einen Flüssigkeitsstrom durch den Ampullenbereich 26 sowie in die Leitung 16 hinein, wie dies durch den Pfeil 34 angedeutet ist, wird das Pellet aus Mikrogefäß-Endothelzellen durch die Leitung 16 hindurch zu dem Besiedelungsrohr 14 gespült. Das Besiedelungsrohr 14 beinhaltet einen Luer-Anschluß 36, mit dem auch die Leitung 16 verbunden ist.
Bei gemeinsamer Betrachtung der 1 und 3 ist zu erkennen, daß die Leitung 16 an jedem Ende einen steckerartigen Luer-Anschluß 38 mit einem frei drehbaren Kragenbereich aufweist, so daß die Leitung 16 mit den Anschlüssen 32 und 36 ohne Verdrehen dieser Leitung oder relative Rotation sowohl der Anordnung 18 oder auch des Rohres 14 verbunden werden kann. Dieses Merkmal schafft beträchtliche Bequemlichkeit und einfache Handhabbarkeit der Vorrichtung 10 unter den im Operationsraum vorherrschenden Bedingungen.
Das Besiedelungsrohr 14 beinhaltet einen Einlaß- und Filterpackungsbereich, der allgemein mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet ist, einen langgestreckten Besiedelungskammer-Rohrbereich 42 sowie einen Auslaßanschluß- und Rückschlagventilbereich 44. Der Bereich 44 schafft eine Fluidverbindung über eine Leitung 46 und, wie dies durch den Pfeil 48 dargestellt ist, sorgt für eine Fluidströmung von dem Transplantat 12 im Inneren des Rohrbereichs 42 zu einem Flüssigkeitsaufnahmebehältnis 50. Das Behältnis 50 kann mit einer Vakuumquelle in Verbindung stehen, wie dies durch einen Pfeil 52 angedeutet ist.
Bei genauer Betrachtung der 2 und 3 ist zu erkennen, daß der Besiedelungsrohr-Kammerbereich 52 des Besiedelungsrohrs 14 ein langgestrecktes, halbstarres, seine Form behaltendes, rohrförmiges Element 54 aufweist, das mit dem Einlaßanschlußbereich und mit dem Auslaßanschlußbereich 44 zusammenarbeitet, um eine Besiedelungskammer 56 zu bilden.
Das Transplantat 12 erstreckt sich entlang der Länge der Kammer 56, wie dies im folgenden noch ausführlicher erläutert wird. Angrenzend an jedes Ende bildet das Besiedelungsrohrelement 54 eine sich radial nach außen öffnende Nut, wobei beide Nuten mit dem Bezugszeichen 58 bezeichnet sind.
Die beiden Enden des Besiedelungsrohrelements 54 sind miteinander identisch, so daß sich dieses rohrförmige Element umdrehen läßt und das Besiedelungsrohr 14 ohne Berücksichtigung des Umstandes montiert werden kann, welches Ende des Rohrs 42 an dem Einlaß- oder Auslaßendanschluß angebracht wird. In jeder Nut 58 ist ein O-förmiges Dichtungsringelement 60 aufgenommen.
Der Einlaß- und Filterpackungsbereich 40 beinhaltet einen langgestreckten rohrförmigen Körper 62, der eine axial verlaufende, abgestufte Durchgangsbohrung 64 bildet. Ein Bereich 66 kleineren Durchmessers der Bohrung 64 mündet axial in einen Schlauchdorn 68 mit zwei Größen. Der Dorn 68 weist nach außen hin einen ersten Bereich 68' auf, auf dem das Transplantat 12 aufgenommen wird und der zum abdichtenden Aufnehmen eines solchen Transplantats mit einer Größe von 4 Millimetern ausgebildet ist.
Ein zweiter Bereich 68" mit größerem Außendurchmesser des Dorns 68 kann ein Transplantat mit einer Größe von 5 Millimetern (nicht gezeigt) in abdichtender Weise aufnehmen. Für den Durchschnittsfachmann auf dem einschlägigen Gebiet ist erkennbar, daß die angeführten Größen von 4 Millimetern und 5 Millimetern lediglich repräsentative Beispiele darstellen und daß die Erfindung für die Besiedelung von Transplantaten unterschiedlicher Größen mit Zellen verwendet werden kann, indem Komponenten mit angemessener körperlicher Größe vorgesehen werden.
Ein elastischer Ring 69 ist auf dem Dorn 68 sowie um den proximalen Endbereich des Transplantats 12 herum aufgenommen. Dieser elastische Ring 69 ist ähnlich einem O-Ring ausgebildet und kann entlang des Transplantats auf den Dorn 68 aufgeschoben werden und anschließend den Dorn 68 entlanggerollt werden, um eine der Größen des Transplantats auf diesem Dorn zu befestigen.
Ein Bereich 70 mit größerem Durchmesser der abgestuften Bohrung 64 nimmt eine Filterpackungsanordnung auf, die allgemein mit dem Bezugszeichen 72 bezeichnet ist. Die Filterpackungsanordnung 72 beinhaltet vier scheibenartige Siebfilterelemente, die mit den Bezugszeichen 74a, 74b, 74c bzw. 74d bezeichnet sind. Diese Siebfilterelemente 74a bis 74d weisen in Richtung auf die Besiedelungskammer 56 sukzessive ein feineres Gitter auf und sind durch zwischengeordnete rohrförmige Abstandshülsenelemente 76a, 76b und 76c voneinander beabstandet.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Filterelement 74a um eine quadratische Bindung aus nicht rostendem Stahldraht mit einer Dicke von 0,4064 mm (0,0160 Inch) in einem Gitter aus 20 × 20 Drähten, so daß Öffnungen mit einer Größe von im wesentlichen 21,9 mm² (0,0340 Quadratinch) mit einer offenen Fläche von 46,2 Prozent gebildet werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Filterelement 74b um eine quadratische Bindung aus nicht rostendem Stahldraht mit einer Dicke von 0,22 mm (0,0085 Inch) in einem Gitter aus 40 × 40 Drähten, so daß Öffnungen mit einer Größe von im wesentlichen 10,65 mm² (0,0165 Quadratinch) mit einer offenen Fläche von 43,6 Prozent gebildet werden.
Bei dem Filterelement 74c handelt es sich vorzugsweise um eine quadratische Bindung aus nicht rostendem Stahldraht mit einer Dicke von 0,09 mm (0,0035 Inch) in einem Gitter aus 88 × 88 Drähten, so daß Öffnungen mit einer Größe von im wesentlichen 5,1 mm² (0,0079 Quadratinch) mit einer offenen Fläche von 47,9 Prozent gebildet werden.
Bei dem Filterelement 74d schließlich handelt es sich vorzugsweise um eine quadratische Bindung aus nicht rostendem Stahldraht mit einer Dicke von 0,028 mm (0,0011 Inch) in einem Gitter aus 325 × 325 Drähten, so daß Öffnungen mit einer Größe von im wesentlichen 1,3 mm² (0,0020 Quadratinch) mit einer offenen Fläche von 41,6 Prozent gebildet werden.
Es ist somit erkennbar, daß Zellenanhäufungen, die größer sind als die Öffnungen des Filterelements 74d, nicht zu dem Transplantat 12 gelangen können. Verständlicherweise gelangen einzelne Zellen sowie kleinere Anhäufungen von Zellen durch die Filter 74a bis 74d hindurch in das Lumen des Transplantats 12. Es ist wichtig, daß die offene Fläche jedes Filterelements 74a bis 74d ähnlich ist und daß auch der Fluidströmungswiderstand dieser Filterelemente ähnlich ist.
Infolgedessen wird ein ausgewähltes und kontrolliertes Ausmaß an Turbulenz sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts von jedem Filterelement 74a bis 74d erreicht. Für den Durchschnittsfachmann auf dem einschlägigen Gebiet ist erkennbar, daß der nicht rostende Stahldraht der Siebe 74a bis 74d vorzugsweise mit Parylen beschichtet ist, um die Oberflächenenergie der den lebensfähigen Zellen ausgesetzten Oberfläche zu reduzieren.
Als Ersatz für Metallsiebe 74 kann in der Filterpackungsanordnung 72 auch Sieb- oder Gittermaterial mit geeigneter Filamentgröße zum Schaffen der erforderlichen Öffnungsgrößen und offenen Flächen verwendet werden, wobei dieses aus polymerem Material gebildet ist, das eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweist, um dem Druckdifferential über diese Filterelemente hinweg standzuhalten.
Das Siebfilterelement 74d liegt auf einer Stufe 78 in der Bohrung 64 auf, während an dem Siebelement 74a ein Verschlußelement 80 angreift, das eine Aussparung 82 bildet, die dem Siebelement 74a gegenüberliegt. Somit ist eine Reihe von Kammern 84a, 84b, 84c, 84d und 84e in dem rohrförmigen Körper 62 gebildet, die nacheinander näher bei der Besiedelungskammer 56 angeordnet sind. Dieser rohrförmige Bereich 62 bildet nach außen hin einen Gewindebereich 86, mit dem ein rohrförmiges Mutternelement 88 in gewindemäßigen Eingriff bringbar ist.
Dieses Mutternelement 88 schließt ein O-ringartiges Dichtungselement 90 ein, während das Verschlußelement 80 einen zylindrischen Bereich 92 beinhaltet, auf dem eine Nut 94 gebildet ist. Ein O-ringartiges Dichtungselement 96 ist in der Nut 94 aufgenommen und arbeitet in abdichtender Weise mit der Innenfläche des rohrförmigen Elements 62 zusammen.
Auf diese Weise wird eine redundante Abdichtung an der Grenzfläche zwischen dem Verschlußelement 80 und dem rohrförmigen Körper 62 gebildet, um dadurch sicherzustellen, daß keine Blutprodukte an die Umgebung verloren gehen, in der chirurgisches Personal und Laborpersonal mit der Vorrichtung 10 arbeitet.
Der Luer-Anschluß 36 ist an einem Ende einer abgestuften Durchgangsbohrung 98 gewindemäßig aufgenommen, wobei ein Bereich größeren Durchmessers desselben die Aussparung 82 bildet. Um den rohrförmigen Körper 62 in abdichtender Weise an dem rohrförmigen Element 54 der Besiedelungskammer anzubringen, bildet der Körper 62 nach außen hin einen Gewindebereich 100, der zu einem zylindrischen Bereich 102 führt. Der zylindrische Bereich 102 ist derart dimensioniert, daß er eng anliegend in dem rohrförmigen Element 54 sitzt.
Ein Mutternelement 104 ist auf dem Gewindebereich 100 gewindemäßig aufgenommen und bildet eine abgestufte Bohrung 106. Das O-Ringelement 60 ist in einem Bereich 108 der Bohrung 106 eingeschlossen, wenn das Mutternelement 104 gewindemäßig mit dem Gewindebereich 100 in Eingriff gebracht ist, wobei der zylindrische Bereich 102 in das rohrförmige Element 54 eingeführt ist, wie dies in 3 zu sehen ist.
Unter nochmaliger kurzer Betrachtung der 1 ist zu erkennen, daß das Transplantat 12 im Inneren sowie entlang der Länge des rohrförmigen Elements 54 angeordnet ist. Das eine Ende des Transplantats ist in abdichtender Weise an dem Dorn 68 mit zwei Größen angebracht. Ein Teil des rohrförmigen Elements 54 ist in 1 lediglich zum Zweck der Darstellung weggebrochen, um zu veranschaulichen, daß ein proximales Ende des Transplantats 12 von einem dornartigen und zwei Größen aufweisenden Steckerelement 110 verschlossen ist.
Ähnlich dem Dorn 68 befestigt ein elastischer Ring 69 das Steckerelement 110 in dem distalen Endbereich des Transplantats 12. Es ist somit zu erkennen, daß die in das Transplantat eingebrachte Flüssigkeit zwangsweise dazu gebracht wird, durch die poröse Wandung dieses Transplantats zu strömen. Das Transplantat wirkt jedoch hinsichtlich der Mikrogefäß-Endothelzellen wie ein Filter, so daß diese Zellen auf sowie in der inneren Lumenfläche des Transplantats 12 aufgebracht werden.
Unter Betrachtung der 4 ist nunmehr zu erkennen, daß der Auslaß- und Rückschlagventilbereich 44 einen rohrförmigen Körper 112 aufweist. Ähnlich dem rohrförmigen Körper 62 beinhaltet auch dieser Körper 112 einen zylindrischen Bereich 114, der derart dimensioniert ist, daß er in den rohrförmigen Körper 54 paßt, sowie einen Gewindebereich 116.
Ein Mutternelement 118 steht in gewindemäßigem Eingriff mit dem Gewindebereich 116 und zwängt den O-Ring 60 in abdichtender Weise in einen Bereich 120 einer abgestuften Bohrung 122 dieses Mutternelements 118. Das rohrförmige Element 112 bildet eine Durchgangsbohrung 124, von der ein äußerer Bereich mit Gewinde versehen ist.
Ein steckerartiger Luer-Anschluß 126 ist in der Bohrung 124 gewindemäßig und abdichtend aufgenommen und sorgt für eine Verbindung einer Rückschlagventilanordnung 128 mit der Bohrung 124. Diese Rückschlagventilanordnung 128 beinhaltet einen rohrförmigen Körper 130, der eine abgestufte Durchgangsbohrung 132 bildet. Die Bohrung 132 endet in einem Schlauchdornbereich 134, mit dem die Leitung 46 verbunden ist. Im Inneren der Bohrung 132 ist ein elastischer, polymerer, entenschnabelartiger Ventilkörper 136 angeordnet.
Dieser Ventilkörper 136 beinhaltet ein Paar von aneinander angreifenden und miteinander zusammenarbeitenden, auf Druck ansprechenden Lippen oder "Entenschnabel"-Bereichen 138, die in abdichtender Weise zusammenarbeiten, um eine Fluidströmung von der Leitung 46 in Richtung auf die Kammer 56 zu verhindern, wobei das Paar jedoch nachgiebig außer Eingriff miteinander kommt, um eine Fluidströmung in der entgegengesetzten Richtung zu ermöglichen.
Nachdem nun die Konstruktion der in den 1 bis 4 dargestellten Vorrichtung erläutert worden ist, kann die Aufmerksamkeit nun auf die Arbeitsweise und Funktionsweise derselben gerichtet werden. Wie für den Durchschnittsfachmann auf dem einschlägigen Gebiet erkennbar ist, wird fetthaltiges Gewebe oder Fettgewebe, das reich an Mikrogefäßzellen ist, von einem Patienten geerntet, der ein künstliches Gefäßtransplantat erhalten soll.
Dieses Ernten kann vorzugsweise unter Verwendung einer Fettabsaugvorrichtung (nicht gezeigt) durchgeführt werden. In am meisten bevorzugter Weise kann das Ernten von Gewebe unter Verwendung einer Vorrichtung durchgeführt werden, wie diese in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung US-A-5 744 360 offenbart ist.
Das unmittelbar von dem Körper geerntete Fettgewebe wird noch im warmen Zustand über eine Öffnung von der Oberseite des Bearbeitungsbehälters 20 in eine Kammer injiziert, die in dem oberen Bereich 24 des Verarbeitungsbehälters gebildet ist, so daß dieses Gewebe in einer Siebkorbanordnung (nicht gezeigt) verbleibt, die in diesem Behälter gehalten ist. Das geerntete Fettgewebe wird dann mit steriler Flüssigkeit gespült, um den größten Teil des Bindegewebes und Blutkörperchen zu entfernen, die durch den Fettabsaugvorgang mit gesammelt worden sind.
Als Nächstes wird ein enzymatisches Aufschließmaterial, wie zum Beispiel Kollagenase, ebenfalls in einem auf Körpertemperatur erwärmten Zustand in die obere Kammer des Bereichs 24 eingebracht. Der Prozeßbehälter 20, der sich bereits in seinem Halter 22 befindet, wird in einen schützenden äußeren Kanister (nicht gezeigt) gesetzt, und dieser Kanister wird mit einem Deckel (ebenfalls nicht gezeigt) verschlossen.
Diese Prozeßbehälteranordnung mit den gespülten Fettgeweben und dem enzymatischen Aufschließmaterial wird in einem Warmluftofen auf eine Rüttelplatte gesetzt. Der Warmluftofen dient zum Halten der Gewebe in etwa auf Körpertemperatur sowie zum Erleichtern des Aufschließens mit dem enzymatischen Material, um die Mikrogefäßzellen freizulegen. Dieses Aufschließen und Freilegen der Mikrogefäßzellen wird durch das Rütteln unterstützt.
Direkt aus dem Warmluftofen mit Rüttelung wird die Prozeßbehälteranordnung 18 zu einer Zentrifuge transferiert. In diesem Stadium des Vorgangs dienen der Halter 22 und der geschlossene Kanister (nicht gezeigt) wiederum zum Verhindern eines Verschüttens des Inhalts des Prozeßgefäßes 20 sowie zum Schützen von medizinischem Personal vor einem Kontakt mit Patientengeweben und Körperfluiden.
Vorzugsweise wird dieser Prozeß gemäß der Lehre der ebenfalls anhängigen und vorstehend bezeichneten US-Patentanmeldung US-A-5 744 360 ausgeführt. Die Zentrifuge wird mit einer Zentrifugalkraft von etwa 700 G für eine ausreichende Zeitdauer betrieben, um die freigesetzten Mikrogefäßzellen von den Fettzellen in der Kammer in dem oberen Bereich 24 zu separieren. Während dieses Zentrifugiervorgangs befinden sich die Ventilelemente 28 und 30 in den Positionen, die für die Herstellung einer Verbindung der oberen Kammer des Prozeßgefäßes 20 mit der Ampullenkammer in dem unteren Bereich 26 erforderlich sind.
Infolgedessen wird ein "Pellet" aus Mikrogefäßzellen in dem Ampullenkammerbereich 26 gebildet. Ein geringfügiger Rest an dicht gepackten roten Blut körperchen und anderen festen Fragmenten kann sich ganz am Boden des Ampullenkammerbereichs 26 bilden.
Nach dem Entfernen der Prozeßbehälteranordnung aus der Zentrifuge wird der Behälter 20 in seinem Halter 22 aus dem Kanister (nicht gezeigt) entfernt und in Zuordnung zu dem Besiedlungsrohr 14 angeordnet, das das künstliche Transplantat 12 enthält, das der Patient empfangen soll. Dieses Besiedelungsrohr 14 kann vorzugsweise als sterile Anordnung geliefert werden, die das Transplantat 12 bereits in der Besiedelungskammer 56 enthält.
Das sterile Besiedelungsrohr und das Transplantat werden unmittelbar vor dem Anschließen der Leitungen 16 und 46 aus ihrer sterilen Versandverpackung entnommen, um das bestmögliche Erhalten von aseptischen Bedingungen für den Besiedelungsvorgang zu unterstützen.
Zum Transferieren des Pellets aus Mikrogefäßzellen aus dem Ampullenbereich 26 des Prozeßbehälters 20 zu dem Besiedelungsrohr 14, wird eine Quelle von steriler, gepufferter Flüssigkeit in etwa auf Körpertemperatur mit dem Luer-Anschluß verbunden, der dem Ventilelement 28 zugeordnet ist. Diese Flüssigkeitsquelle kann etwas angehoben werden, um die erforderliche Flüssigkeitsströmung zu unterstützen. Das Ventilelement 28 wird in die Position bewegt, in der die Flüssigkeit mit dem oberen Ende des Ampullenkammerbereichs 26 in Verbindung gebracht wird, so daß gleichzeitig der Ampullenbereich 26 von dem Verarbeitungskammerbereich 24 getrennt wird.
Der Luer-Anschluß 32 wird mit dem Besiedelungsrohr 14 mittels der Leitung 16 verbunden, und das Ventilelement 30 wird von Hand in die Position gedreht, in der der Ampullenkammerbereich mit dem Anschluß 32 kommuniziert. Durch Drehen des Ventilelements 30 in dieser Weise wird auch die geringe Menge an dicht gedrängten roten Blutkörperchen sowie anderen Fragmenten, die sich am Boden der Passage des Ampullenkammerbereichs 26 sammeln, von der Verbindung mit dem Luer-Anschluß 32 getrennt.
Zusätzlich dazu wird das Besiedelungsrohr 14 entleert, so daß ein partielles Vakuum beim Anziehen von Flüssigkeit von der Quelle durch den Ampullenkammerbereich 26, durch die Leitung 16, durch den Filterpackungsbereich 40 sowie in das innere Lumen des Transplantats 12 hinein vorhanden ist. Wie vorstehend beschrieben worden ist, wird die Flüssigkeit dann zwangsweise zum Hindurchströmen durch die poröse Wandung des Transplantats 12 gebracht, so daß sich die Mikrogefäß-Endothelzellen auf der porösen Oberfläche dieses Transplantats 12 sowie im Inneren desselben ablagern.
Bei erneuter Betrachtung der 3 ist zu erkennen (wie durch die Fluidströmungspfeile in dieser Figur angedeutet ist), daß ein ausgewähltes und kontrolliertes Ausmaß an Fluidströmung und Turbulenz in jeder der Kammern 84a bis 84e durch die Filterelemente 74a bis 74d aufrechterhalten wird. Dieses Ausmaß an Fluidströmung und Turbulenz ist derart gewählt, daß das Pellet aus Mikrogefäß-Endothelzellen in effektiver Weise in einzelne Zellen und sukzessive kleinere Anhäufungen von Zellen aufgebrochen wird.
Das heißt, das Pellet aus Zellen kann anfangs als lose Anhäufung von Zellen betrachtet werden, die beim Aufbrechen einzelne, in dem Flüssigkeitsmedium lose vorliegende Zellen sowie eine Vielzahl von kleineren Anhäufungen von Zellen unterschiedlicher Größe bildet.
Die einzelnen Zellen fließen frei stromabwärts in das Lumen des Transplantats 12 in der Besiedelungskammer 54 hinein. Anhäufungen von Zellen, die für den Durchtritt durch das Filter 74a klein genug sind, können oder können nicht durch das Filter 74b hindurch gelangen, wobei sich dies bei den nachfolgenden Filtern 74c und 74d fortsetzt.
Anhäufungen von Zellen, die für den Durchtritt durch ein betreffendes Filter nicht klein genug sind, werden der Turbulenz und einem sanften "Schütteln" ausgesetzt, und zwar aufgrund des in den Kammern 84a bis 84e aufrechterhaltenen, ausgewählten Ausmaßes an Fluidströmung. Das Ausmaß an Turbulenz und Fluidströmung ist derart ausgewogen, daß die Zellen durch Zusammenstoßen mit den Filterelementen nicht exzessiv beschädigt werden und sich nicht in den Zwischenräumen zwischen den Filterelementen 74a bis 74d absetzen.
Infolgedessen werden die größeren Anhäufungen in jeder Kammer 84a bis 84d sukzessive in immer kleinere Anhäufungen aufgebrochen, so daß einzelne Zellen und kleinere Anhäufungen bei jedem sukzessiven Aufbrechen von größeren Anhäufungen freigesetzt werden. Durch dieses Verfahren wird eine hohe Ausbeute an lebensfähigen Mikrogefäß-Endothelzellen für die Ansiedelung auf der inneren Lumenfläche des Transplantats 12 geschaffen. Die Rückschlagventilanordnung 128 verhindert jedes mögliche Zurückströmen von Flüssigkeit, das die Ansiedelung von Zellen auf der Oberfläche des Transplantats 12 beeinträchtigen könnte.
Die Konstruktion sowie Tests der eigentlichen Vorrichtung 10 zum Ansiedeln von geernteten Mikrogefäßzellen sowie die Verwendung dieser Vorrichtung zum Ansiedeln von Zellen auf der inneren Lumenfläche von Transplantaten 12 gemäß der vorliegenden Erfindung haben eine bemerkenswerte Verbesserung in der Ausbeute von Mikrogefäßzellen pro Gramm verarbeitetes Fettgewebe gezeigt.
Infolgedessen läßt sich die Reduzierung der Thrombenbildungsfähigkeit eines künstlichen Transplantats, die sich durch Beschichten des Transplantats mit Mikrogefäßzellen von dem Patienten erzielen läßt, unter Verwendung der vorliegenden Erfindung verbessern. Auch die wirksame Anzahl von Mikrogefäßzellen, die zum Behandeln eines künstlichen Transplantats erforderlich ist, läßt sich mit einer geringeren Entnahme von Fettgewebe von dem Patienten erzielen.
Die 5 bis 7 zeigen Darstellungen von Mikrofotografien von Mikrogefäßzellen, die auf der inneren Lumenfläche eines Transplantats angesiedelt sind, an drei Stellen entlang der Länge des Transplantats, wie dies durch Fotografien des eingefärbten Zellkerns (der repräsentativ mit dem Bezugszeichen 140 bezeichnet ist) belegt wird, die bei Bestrahlung der eingefärbten Zellen mit UV-Licht aufgenommen wurden.
Diese Darstellungen der Mikrofotografien zeigen, daß ein mehr als angemessenes Ausmaß an Zellenansiedelung auf der inneren Lumenfläche des Transplantats 12 vorhanden ist. 5 zeigt eine Darstellung eines Bereichs des Transplantats, der etwas distal von dem Dorn 68 liegt. 6 ist auf mittlerer Länge des Transplantats 12 aufgenommen. 7 stellt eine Mikrofotografie dar, die in Bezug auf 1 unmittelbar proximal zu dem Steckerelement 110 aufgenommen ist.
Diese Figuren veranschaulichen die gleichmäßige Verteilung der isolierten Zellen auf der inneren Oberfläche des Transplantats 12. Es ist somit zu erkennen, daß das gesamte Transplantat 12 oder ein ausgewählter Bereich desselben durch einen chirurgischen Eingriff implantiert werden kann, wobei das Transplantat aufgrund der angesiedelten Zellen auf der inneren Lumenfläche dieses Transplantats für eine geringe Thrombenbildungsfähigkeit sorgt.
Die dargestellte und beschriebene bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist lediglich exemplarischer Art und nicht erschöpfend für den Umfang der Erfindung. Die Erfindung soll somit lediglich durch den Umfang der beigefügten Ansprüche begrenzt werden.

Claims

Besiedelungsrohranordnung (10) zur Verwendung bei der Aufnahme einer Menge von bestimmten isolierten Zellen aus Geweben und zum Ansiedeln der Zellen auf einer inneren Lumenfläche eines rohrförmigen künstlichen Transplantats (12) mit einer porösen Wandung, wobei die Besiedelungsrohranordnung folgendes aufweist: ein langgestrecktes rohrförmiges Element (14) mit einem Paar von einander gegenüberliegenden Enden; dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung ferner folgendes aufweist: eine Einlaßanschluß- und Filterpackungsanordnung (40), die an dem einen Ende der einander gegenüberliegenden Enden in abdichtender Weise mit dem rohrfömigen Element (14) zusammenarbeitet, wobei die Einlaß- und Filterpackungsanordnung (40) einen Einlaßströmungsweg bildet, um die Zellen in Flüssigkeit aufzunehmen und die Zellen und die Flüssigkeit zusammen in das Lumen des Transplantats einzubringen, sowie eine Vielzahl von Filterelementen (74a, 74b, 74c, 74d) bildet, die nacheinander entlang des Einlaßströmungsweges in miteinander zusammenwirkender Weise eine Anzahl von Turbulenzströmungskammern (84a, 84b, 84c, 84d, 84e) bilden; eine Auslaßanschluß- und Rückschlagventilanordnung (44), die an dem anderen Ende des Paares der einander gegenüberliegenden Enden in abdichtender Weise mit dem rohrförmigen Element (14) sowie mit dem rohrförmigen Element (14) und der Einlaß- und Filterpackungsanordnung (40) zusammenarbeitet, um eine Besiedelungskammer (56) zu bilden, in der das Transplantat angeordnet wird, um die Zellen und die Flüssigkeit von der Einlaß- und Filterpackungsanordnung aufzunehmen und in das Lumen des Transplantats (12) einzubringen und um die Flüssigkeit durch die poröse Wandung des Transplantats (12) zu der Besiedelungskammer (56) nach außen strömen zu lassen, wobei die Auslaßanschluß- und Rückschlagventilanordnung (44) einen Auslaßströmungsweg bildet, der von der Besiedelungskammer zu einem Auslaß aus der Besiedelungsrohranordnung (10) führt, sowie eine Rückschlagventileinrichtung (136) aufweist, die in dem Auslaßströmungsweg angeordnet ist, um ein Zurückströmen von Flüssigkeit entlang des Strömungsweges von dem Auslaß in Richtung auf die Besiedelungskammer zu verhindern.
Besiedelungsrohranordnung nach Anspruch 1, wobei die Einlaß- und Filterpackungsanordnung (40) vier Turbulenzströmungskammern (84a, 84b, 84c, 84d, 84e) bildet, die einem jeweiligen der Filterelemente (74a, 74b, 74c, 74d) vorausgehen.
Besiedelungsrohranordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Paar der einander gegenüberliegenden Enden des langgestreckten Rohrelements (14) einander im wesentlichen identisch ist.
Besiedelungsrohranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Einlaßanschluß- und Filterpackungsanordnung (40) einen rohrförmigen Körper (62) aufweist, der eine abgestufte Durchgangsbohrung (98) bildet; wobei der rohrförmige Körper (62) einen zylindrischen Bereich aufweist, der in dem einen Ende des Paares der einander gegenüberliegenden Enden des rohrförmigen Elements (14) aufnehmbar ist; wobei ein Dichtungselement (60) in Dichtungsbeziehung zu dem rohrförmigen Körper und dem langgestreckten rohrförmigen Element angeordnet ist und ein Mutternelement (106) mit der Einlaßanschluß- und Filterpackungsanordnung (40) in Eingriff steht und den rohrförmigen Körper (62) in abdichtender Weise daran befestigt, wobei der rohrförmige Körper (62) ein Dornelement (68', 68'') bildet, das sich von diesem weg in das rohrförmige Element (14) hinein erstreckt, um das künstliche Transplantat (12) darauf aufzunehmen; und wobei der rohrförmige Körper (62) eine abgestufte Durchgangsbohrung bildet, die sich an dem einen Ende des Dornelements (68', 68'') öffnet und den Einlaßströmungsweg bildet sowie die Vielzahl der Filterelemente (74a, 74b, 74c, 74d) aufnimmt, um die Vielzahl von Turbulenzströmungskammern (84a, 84b, 84c, 84d, 84e) entlang des Einlaßströmungsweges zu bilden.
Besiedelungsrohranordnung (10) nach Anspruch 4, wobei der rohrförmige Körper (62) ferner ein Verschlußelement (80) aufweist, das ein von dem rohrförmigen Element abgelegenes Ende der abgestuften Durchgangsbohrung verschließt, wobei das Verschlußelement (80) eine Aussparung (82) bildet, die einem ersten der Vielzahl von Filterelementen (74a, 74b, 74c, 74d) gegenüberliegt sowie eine erste der Vielzahl von Turbulenzströmungskammern (84a, 84b, 84c, 84d, 84e) bildet.
Besiedelungsrohranordnung (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Rückschlagventil (136) der Auslaßanschluß- und Rückschlagventilanordnung (44) ein Rückschlagventilelement (136) aufweist, das in dem Strömungsweg angeordnet ist und ein Paar von auf Druck ansprechenden Lippen (138) aufweist, die in abdichtender Weise zusammenarbeiten, um ein Zurückströmen von Flüssigkeit entlang des Strömungsweges von dem Auslaß in Richtung auf die Besiedelungskammer (56) zu verhindern, wobei das Paar der Lippen (138) außer Eingriff miteinander kommt, um eine Flüssigkeitsströmung von der Besiedelungskammer (56) in Richtung auf den Auslaß zu ermöglichen.
Besiedelungsrohranordnung (10) zur Verwendung bei der Aufnahme einer Menge von isolierten Zellen aus Geweben und zum Ansiedeln der Zellen auf einer inneren Lumenfläche eines rohrförmigen künstlichen Transplantats (12) mit einer porösen Wandung, wobei die Besiedelungsrohranordnung (10) folgendes aufweist: ein langgestrecktes rohrförmiges Element (14) mit einem Paar von einander gegenüberliegender Enden, die miteinander im wesentlichen identisch sind; dadurch gekennzeichnet, daß die Besiedelungsanordnung ferner folgendes aufweist: eine Einlaßanschluß- und Filterpackungsanordnung (40), die an dem einen Ende des Paares von einander gegenüberliegenden Enden in abdichtender Weise mit dem rohrfömigen Element (14) zusammenarbeitet, wobei die Einlaß- und Filterpackungsanordnung (40) einen Einlaßströmungsweg bildet, um die Menge der Zellen in Flüssigkeit aufzunehmen und die Zellen und die Flüssigkeit zusammen in das Lumen des Transplantats einzubringen, wobei die Einlaßanschluß- und Filterpackungsanordnung (40) einen rohrförmigen Körper (62) aufweist, der eine abgestufte Durchgangsöffnung bildet; wobei der rohrförmige Körper (62) einen zylindrischen Bereich (68) aufweist, der in einem Ende des Paares der einander gegenüberliegenden Enden des rohrförmigen Elements (14) aufnehmbar ist; wobei ein Dichtungselement (60) in abdichtender Weise mit dem zylindrischen Körper und mit dem rohrförmigen Element (14) zusammenwirkt; und wobei ein Mutternelement (104) mit dem rohrförmigen Körper in Eingriff steht, um letzteren an dem rohrförmigen Element (54) zu befestigen; wobei der rohrförmige Körper (62) ein Dornele ment (68) bildet, das sich von diesem weg in das rohrförmige Element (54) hinein erstreckt, um einen proximalen Endbereich des künstlichen Transplantats (12) darauf aufzunehmen; und wobei der rohrförmige Körper (62) eine abgestufte Durchgangsbohrung bildet, die sich an dem einen Ende des Dornelements öffnet und einen betreffenden Teil des Einlaßströmungsweges bildet sowie eine Vielzahl von Filterelementen (74a bis 74d) aufnimmt, die voneinander beabstandet sind, um in zusammenwirkender Weise eine Vielzahl von Turbulenzströmungskammern (84a bis 84e) zu bilden; wobei der rohrförmige Körper (14) ferner ein Verschlußelement (80) aufweist, das ein von dem rohrförmigen Element abgelegenes Ende der abgestuften Durchgangsbohrung verschließt, wobei das Verschlußelement (80) eine Aussparung bildet, die einem ersten der Vielzahl von Filterelementen (74a bis 74d) gegenüberliegt und eine erste der Vielzahl von Turbulenzströmungskammern (84a bis 84e) bildet; eine Auslaßanschluß- und Rückschlagventilanordnung (44), die an dem anderen Ende des Paares der einander gegenüberliegenden Enden in abdichtender Weise mit dem rohrförmigen Element (14) zusammenarbeitet, wobei die Einlaß- und Filterpackungsanordnung (40) sowie die Auslaß- und Rückschlagventilanordnung (44) mit dem rohrförmigen Element zusammenarbeiten, um eine Besiedelungskammer (56) zu bilden, in der das Transplantat (12) angeordnet wird, um die Zellen und die Flüssigkeit von der Einlaß- und Filterpackungsanordnung (40) aufzunehmen und in das Lumen des Transplantats (12) einzubringen und um die Flüssigkeit durch die poröse Wandung des Transplantats (12) zu der Besielungskammer (56) nach außen strömen zu lassen, wobei die Auslaßanschluß- und Rückschlagventilanordnung (44) einen Auslaßströmungsweg bildet, der von der Besiedelungskammer (56) zu einem Auslaß aus der Besiedelungsrohranordnung (10) führt, sowie ein Rückschlagventilelement (136) aufweist, das in dem Auslaßströmungsweg angeordnet ist, wobei das Rückschlagventilelement (136) ein Paar von auf Druck ansprechenden Lippen (138) aufweist, die in abdichtender Weise zusammenarbeiten, um ein Zurückströmen von Flüssigkeit entlang des Strömungsweges von dem Auslaß in Richtung auf die Besiedelungskammer (56) zu verhindern, und wobei das Paar der Lippen (138) außer Eingriff miteinander kommt, um eine Flüssigkeitsströmung von der Besiedelungskammer in Richtung auf den Auslaß zu ermöglichen.
Besiedelungsrohranordnung (10) nach Anspruch 7, wobei die Einlaß- und Rückschlagventilanordnung (40) vier Turbulenzströmungskammern (84a bis 84e) bildet, die durch jeweilige der Vielzahl von Filterelementen (74a bis 74d) voneinander getrennt sind.
Besiedelungsrohranordnung (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei jedes der Vielzahl von Filterelementen (74a bis 74d) im wesentlichen die gleiche offene Fläche bildet.
Besiedelungsrohranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vielzahl der jeweiligen Filterelemente (74a bis 74d) eine progressiv kleinere Öffnungsgröße entlang des Einlaßströmungsweges in Richtung auf die Besiedelungskammer (56) aufweist.
Besiedelungsrohranordnung (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei zumindest eines von der Vielzahl von Filterelementen (74a bis 74d) aus Polymermaterial gebildet ist.
Besiedelungsrohranordnung (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Filterelementen vier Filterelemente (74a bis 74d) aufweist, wobei ein erstes Filterelement aus einer quadratischen Bindung aus Draht mit einer Dicke von 0,4064 mm (0,0160 Inch) in einem Gitter aus 20 × 20 Drähten gebildet ist, so daß Öffnungen mit einer Größe von im wesentlichen 21,9 mm² (0,0340 Quadratinch) mit einer offenen Fläche von 46,2 Prozent gebildet werden; wobei ein zweites Filterelement aus einer quadratischen Bindung aus Draht mit einer Dicke von 0,22 mm (0,0085 Inch) in einem Gitter aus 40 × 40 Drähten gebildet ist, so daß Öffnungen mit einer Größe von im wesentlichen 10,65 mm² (0,0165 Quadratinch) mit einer offenen Fläche von 43,6 Prozent gebildet werden; wobei ein drittes Filterelement aus einer quadratischen Bindung aus Draht mit einer Dicke von 0,09 mm (0,0035 Inch) in einem Gitter aus 88 × 88 Drähten gebildet ist, so daß Öffnungen mit einer Größe von im wesentlichen 5,1 mm² (0,0079 Quadratinch) mit einer offenen Fläche von 47,9 Prozent gebildet werden; und wobei das vierte Filterelement aus einer quadratischen Bindung aus Draht mit einer Dicke von 0,028 mm (0,0011 Inch) in einem Gitter aus 325 × 325 Drähten gebildet ist, so daß Öffnungen mit einer Größe von im wesentlichen 1,3 mm² (0,0020 Quadratinch) mit einer offenen Fläche von 41,6 Prozent gebildet werden.
Besiedelungsrohranordnung (10) nach Anspruch 12, wobei die Drähte aus nicht rostendem Stahl gebildet sind.
Besiedelungsrohranordnung (10) nach Anspruch 12, wobei die Drähte mit einem Material beschichtet sind, das zum Reduzieren der Oberflächenenergie der Drähte ausgewählt ist.
Besiedelungsrohranordnung (10) nach Anspruch 14, wobei die Drähte mit Parylen beschichtet sind.
Besiedelungsrohranordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Einlaß- und Filterpackungsanordnung (40) ferner eine Vielzahl von Abstandshülsenelementen (76a bis 76c) aufweist, die einzeln zwischen einander benachbarten der Vielzahl von Filterelementen (74a bis 74d) angeordnet sind.
Besiedelungsrohranordnung (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin mit einer Leitung (16) zum Verbinden einer Quelle der isolierten Zellen aus Geweben mit der Besiedelungsrohranordnung (10), wobei die Leitung (16) an jedem ihrer Enden einen steckerartigen Luer-Verbinder (38) mit einem frei drehbaren Befestigungskragen aufweist, und wobei die Besiedelungsrohranordnung einen buchsenartigen Luer-Verbinder aufweist, der an der Einlaß- und Filterpackungsanordnung (40) getragen ist und mit dem Einlaßströmungsweg in Verbindung steht, um die Menge der Zellen in Flüssigkeit aufzunehmen sowie die Zellen und die Flüssigkeit zusammen in das Lumen des Transplantats (12) einzubringen.
Verfahren zum Ansiedeln von Zellen auf der inneren Lumenfläche eines langgestreckten rohrförmigen Gefäßtransplantats (12) mit einer porösen Wandung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Bereitstellen eines langgestreckten, rohrförmigen, die Form haltenden Körpers (12), der einen sich daran entlang erstreckenden Strömungsweg sowie eine langgestreckte Besiedelungskammer (56) in seinem Inneren bildet; – Anordnen des Transplantats (12) innerhalb sowie längs der Besiedelungskammer (56); – Einstecken eines distalen Endes des Transplantats (12); – Bereitstellen eines Pellets von angehäuften Zellen; – Spülen des Pellets von angehäuften Zellen zusammen mit einer Strömung der Flüssigkeit in den langgestreckten rohrförmigen Körper (12) hinein; gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte: – das Pellet von angehäuften Zellen wird sukzessive und wiederholt einem kontrollierten Ausmaß an Flüssigkeitsturbulenz ausgesetzt, um die Anhäufung in einzelne Zellen und zunehmend kleinere Anhäufungen aufzubrechen, während die Zellenanhäufungen gleichzeitig einer Reihe von feineren Filtrierungen unterzogen werden, um zu verhindern, daß Anhäufungen von Zellen über einer bestimmten Größe das Transplantat und die Besiedelungskammer (56) erreichen; – Einbringen der Flüssigkeit und der einzelnen Zellen zusammen mit Anhäufungen von Zellen unter der bestimmten Größe in das Lumen des rohrförmigen Gefäßtransplantats; und – Strömenlassen des Fluids durch die poröse Wandung des Transplantats, während die einzelnen Zellen und die Anhäufungen unter der bestimmten Größe auf der inneren Lumenfläche des Transplantats (12) angesiedelt werden.