DE69635398T2 - Thermoformierter Behälter für Zellkultureinsatz - Google Patents

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Description

  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine Vorrichtungsbasis zum Züchten von Zellen und Zellkulturen in vitro, und insbesondere einen Behälter und eine Vorrichtung, in denen Zellen oder andere biologische Materialien in einem Nährmedium suspendiert werden können.
  • 2. Beschreibung des relevanten Standes der Technik
  • Es sind bereits verschiedene Typen von Vorrichtungen zum Kultivieren von Zellen beschrieben worden. Derartige Vorrichtungen weisen oft eine Basis, in der ein oder mehrere Aufnahmen ausgebildet sind, einen Zellkultur-Einsatz, der herausnehmbar in einer Aufnahme positioniert ist, und eine Abdeckung auf, die derart an der Basis angeordnet ist, dass sie die Aufnahme(n) ganz oder vollständig bedeckt. Die U.S.-Patente Nr. 4,686,190, 4,871,674, 5,026,649, 5,358,871 und 5,366,893 beschreiben verschiedene Vorrichtungen zum Kultivieren von Zellen. Bei sämtlichen dieser patentierten Vorrichtungen wird ein mit einem durchlässigen Boden versehener Zellkultur-Einsatz verwendet, der mittels eines Flansches, der vom oberen Teil des Einsatzes umfangsmäßig absteht, in einer Aufnahme aufgehängt ist. Weitere Typen von Einsätzen sind mit Schenkeln versehen, die den Einsatz derart an der Bodenfläche der Aufnahme abstützen, dass der durchlässige Boden des Einsatzes über der Bodenfläche aufgehängt ist.
  • Die Veröffentlichung EP 0 590 513 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Züchten von Gewebekulturen in Einsätzen, die mit durchlässigen Membranen versehen sind, welche am unteren Ende der Einsätze befestigt sind.
  • Ein mit dem oberen Ende der Einsätze verbundener Flansch hält den Einsatz am oberen Bereich der Aufnahme. Der Einsatz ist mittels einer Anordnung von Seitenwänden in der Aufnahme zentriert.
  • Die meisten der in den oben aufgeführten Patenten beschriebenen Vorrichtungen des Standes der Technik weisen im Wesentlichen zylindrische Aufnahmen und im Wesentlichen zylindrische oder kegelstumpfförmige Einsätze auf, die in den Aufnahmen positioniert sind. Ein Zugreifen auf die Aufnahmen mittels einer Pipette oder dgl. kann somit relativ schwierig sein. Bei einigen der Vorrichtungen des Standes der Technik sind Pipetten-Öffnungen in den Seitenwänden der Einsätze vorgesehen. Die Größe dieser Öffnungen ist durch die Größe der Einsätze beschränkt. Bei anderen Vorrichtungen ist zwischen dem Einsatz und der Seitenwand der Aufnahme ein begrenzter Raum vorgesehen. Der Einsatz muss oft versetzt oder vollständig entfernt werden, um Zugang zu der Aufnahme zu erhalten. Bei zahlreichen Vorrichtungen des Standes der Technik ist somit der Raum zwischen den einzelnen Aufnahmen sehr begrenzt.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die für Zell- oder Gewebe-Kultivieren verwendbar ist. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist eine Basis, die eine oder mehrere Aufnahmen bildet, und einen Zellkultur-Einsatz auf, der in mindestens einer der Aufnahmen herausnehmbar positioniert ist. Jede Aufnahme weist eine im Wesentlichen rechteckige obere Öffnung mit mehreren Eckbereichen auf. Der Zugriff auf die Aufnahme erfolgt durch einen oder mehrere der Eckbereiche der Aufnahme-Öffnung, wenn der Zellkultur-Einsatz in der Aufnahme positioniert ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Aufnahme zwei Paare einander gegenüberliegender, im Wesentlichen paral leler Wände auf, die vier Eckbereiche bilden. Der Zellkultur-Einsatz ist derart in der Aufnahme positioniert, dass eine Öffnung zwischen dem oberen Teil des Einsatzes und mindestens einem der Eckbereiche ausgebildet ist. Die Öffnung bietet einen Zugang zum Boden der Aufnahme. Vorzugsweise sind an sämtlichen vier Eckbereichen der Aufnahme Zugangsöffnungen vorgesehen.
  • Die Wände jeder Aufnahme weisen abgestufte Bereiche zum Halten eines Paars einander gegenüberliegender Flansche eines Zell-Einsatzes auf. Die abgestuften Bereiche verhindern eines Drehung des Einsatzes relativ zu der Aufnahme. Der Einsatz ist vorzugsweise mit einem Paar von Flanschen versehen, die einander entgegengerichtet von dem Körper des Einsatzes abstehen. Die Flansche sind an den abgestuften Teilen der Seitenwände der Aufnahme positioniert.
  • Gemäß der Erfindung ist ferner eine Basis zum Halten eines Zellkultur-Einsatzes vorgesehen. Die Basis weist eine oder mehrere Aufnahmen auf, wobei jede Aufnahme zwei Paare einander gegenüberliegender Seitenwände und eine Bodenwand aufweist. Von den Seitenwänden stehen Vorsprünge nach innen ab. An jedem Vorsprung ist eine Stufe zum Halten des Rands eines Zellkultur-Einsatzes ausgebildet. Jede Stufe weist eine vertikale Fläche auf, die relativ zu der benachbarten Seitenwand unter einem schrägen Winkel verläuft. Dies ermöglicht, den Einsatz in Bezug auf die Aufnahme diagonal anzuordnen. Vorzugsweise steht von jedem Vorsprung ein länglicher Grat zum Zentrum der Aufnahme hin ab. Die Grate haben vorzugsweise eine kürzere Höhe als die Seitenwände.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine von oben betrachtete perspektivische Ansicht einer Zellkulturvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 2 zeigt eine von oben betrachtete, explodierte perspektivische Ansicht der Zellkulturvorrichtung;
  • 3 zeigt eine entlang der Linie 3-3 in 1 angesetzte Schnittansicht;
  • 4 zeigt eine entlang der Linie 4-4 in 1 angesetzte Schnittansicht;
  • 5 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Endteils der Basis und der Abdeckung der Vorrichtung;
  • 6 zeigt eine Draufsicht von oben auf einen Eckbereich der Basis der Vorrichtung;
  • 7 zeigt eine Draufsicht von oben auf einen Eckbereich der Basis, wobei ein in einer Aufnahme positionierter Zellkultur-Einsatz gezeigt ist;
  • 8 zeigt eine entlang der Linie 8-8 in 1 angesetzte vergrößerte Schnittansicht; und
  • 9 zeigt eine Draufsicht von oben auf die Abdeckung der Vorrichtung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in 1–8 gezeigt. Es ist eine Vorrichtung 110 vorgesehen, die eine durchsichtige Basis 112 mit sechs Aufnahmen und einen oder mehrere Zellkultur-Einsätze 114 aufweist, die abnehmbar an der Basis angeordnet sind. Eine Abdeckung 116 ist derart ausgebildet, dass sie die Basis und den Einsatz bzw. die Einsätze passend bedeckt.
  • Die Basis 112 der Vorrichtung weist mehrere im Wesentlichen vertikale Wände 118 und im Wesentlichen horizontale Bodenwände 120 auf. Diese Wände bilden eine Mehrfach-Aufnahme-Struktur, wobei jede Aufnahme-Öffnung eine im Wesentlichen rechteckige Konfiguration hat. Jede Aufnahme ist von den benachbarten Aufnahmen durch einen horizontalen Wandteil 122 getrennt. Von den horizontalen Wandteilen steht ein Umfangsflansch 124 ab. Der Flansch 124 weist einen horizontalen Teil 124A, der koplanar mit dem die einzelnen Aufnahmen trennenden Wandteilen 122 ist, einen vertikalen Teil 124B und eine nach außen abstehende Lippe 124C auf. Jeder Wandteil hat vorzugsweise eine Breite von ungefähr zehn Millimetern.
  • Jede vertikale Wand 118 ist mit einer nach innen abstehenden Vorwölbung 126 in Form einer Strebe versehen. Jede Vorwölbung ist im Wesentlichen im mittleren Bereich jeder eine Aufnahme begrenzenden vertikalen Wand angeordnet. Die Vorwölbungen sind somit als einander gegenüberliegende Paare ausgebildet. Jede Vorwölbung weist eine flache Fläche 126A auf, die parallel zu der flachen Fläche des gegenüberliegenden Vorsprungs angeordnet ist. Die Vorwölbungen sind im Querschnitt im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet. Diese Merkmale sind in 7 am deutlichsten gezeigt. In den Außenflächen jeder Aufnahme sind entsprechende trapezförmige Vertiefungen vorgesehen.
  • Gemäß 5 ist am oberen Bereich jedes Vorsprungs eine Stufe mit einer horizontalen Fläche 128 und einer vertikalen Fläche 130 ausgebildet. Die vertikalen Flächen 130 weisen Teile auf, die schrägwinklig zu den an sie angrenzenden vertikalen Wänden 118 verlaufen, wie 6 am besten zeigt.
  • Von der Bodenwand 120 jeder Aufnahme stehen mehrere diskrete gratartige Vorsprünge 134 nach oben ab. Die Vorsprünge stehen relativ zu den jeweiligen Vorwölbungen 126, an die sie angrenzen, im Wesentlichen rechtwinklig ab. Die Vorsprünge 134 gleichen sich in ihrer Höhe und sind wesentlich kürzer als die Höhe der Seitenwände 118. Sie stehen zum Zentrum der Aufnahme hin ab.
  • Der Zellkultur-Einsatz 114 kann im Wesentlichen in gleicher Weise ausgebildet sein wie der in den U.S.-Patenten 5,358,871 und 5,366,893 beschriebene. Jeder Einsatz weist einen durchsichtigen Körper 136 mit einer im Wesentlichen zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Wand 138 auf. An dem unteren Rand der Wand 138 ist eine mikroporöse Membran 140 befestigt. Ein Paar von Flanschen 142 steht von einander diametral gegenüberliegenden Bereichen des oberen Randes des Körpers nach außen ab. Die Flansche 142, die auch als Ränder bezeichnet werden können, ruhen auf den horizontalen Flächen 128 der jeweiligen Stufen, wenn der Einsatz an der Basis angeordnet ist. Teile der Ränder der Flansche liegen an den vertikalen Flächen 130 der Stufen an, wodurch eine nennenswerte horizontale Verschiebung oder Drehung des Einsatzes verhindert wird. In jedem Flansch ist eine zentral angeordnete Kerbe ausgebildet, welche die Verwendung des Einsatzes in dem Zellkultur-Behälter gemäß dem U.S.-Patent 5,358,871 erleichtert. Der Körper des Einsatzes weist ferner ein Paar nach außen abstehender Vorsprungsteile 145 auf, die dem Einsatz Stabilität verleihen, wenn er in einer zylindrischen Aufnahme verwendet wird. Sowohl die Kerbe als auch der Einsatz können entfallen, falls der Einsatz 114 nur zur Verwendung in einer Basis mit rechteckigen Wänden vorgesehen ist, wie sie hier beschrieben wird. Die genannten Merkmale geben dem Einsatz einfach eine hinreichende Flexibilität zur Verwendung in vielen unterschiedlichen Basen.
  • Die Abdeckung 116 weist eine obere Wand 146 und einen nach unten abstehenden Flansch 148 auf. Wie die Basis weist die Abdeckung vorzugsweise ein klares halbsteifes Plastikmaterial auf wie z.B. Polystyrol oder PETG auf. Die obere Wand der Abdeckung ist mit einem Paar paralleler Gra te 150 versehen, die das Stapeln der von der Abdeckung bedeckten Vorrichtung erleichtern. Ferner weist diese Wand nach unten verlaufende Vertiefungen 152 auf, die gemäß 3 und 4 mit der oberen Fläche der Basis zusammengreifen. Der Flansch 148 der Abdeckung ist nahe den an seinen Randbereichen ausgebildeten Vertiefungen 152 mit nach innen verlaufenden Vertiefungen 154 versehen, wie 2 am besten zeigt. Die nach innen verlaufenden Vertiefungen 154 sind zum Zusammengriff mit dem vertikalen Teil 124B des Flansches der Basis 112 ausgebildet. Schließlich sind dreieckige Einbuchtungen 156 in den Eckbereichen des Abdeckungs-Flansches 148 ausgebildet. Gemäß 8 greifen diese Einbuchtungen mit den Eckbereichen des Flansches 124 zusammen. Die Vertiefungen 152, 154 und die Einbuchtungen 156 verhindern, dass die Abdeckung 116 unlösbar an der Basis 112 feststeckt.
  • Bei Betrieb sind ein oder mehrere Zellkultur-Einsätze 114 in den Aufnahmen der Basis 112 positioniert. Zur leichteren Identifikation sind die Aufnahmen vorzugsweise nummeriert. Die Nummern können in einem der Eckbereiche jeder Bodenwand 120 angebracht sein, so dass sie auch im positionierten Zustand der Einsätze sichtbar sind.
  • Die durch Wand-Vorwölbungen 126 gebildeten Stufen sind derart geformt, dass die radial abstehenden Flansche 142 jedes Einsatzes nahe einander diagonal gegenüberliegender Eckbereiche jeder Aufnahme positioniert sind. Dadurch entstehen zwei relativ große Öffnungen zwischen dem oberen Rand des Einsatzes und zwei einander diagonal gegenüberliegender Eckbereiche der Aufnahme, und zwei kleinere Öffnungen zwischen dem Außenrand jedes Flansches und den anderen einander diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen der Aufnahme. Vorzugsweise sind sämtliche Öffnungen hinreichend groß, um das Einführen einer Pipette in die betreffende Öffnung zu ermöglichen, obwohl es leichter ist, zu diesem Zweck die größeren Öffnungen zu verwenden.
  • Die Stufen sind derart ausgebildet, dass sie die Flansche 142 der Einsätze aufnehmen und die Einsätze im Wesentlichen in festgelegten Positionen relativ zu den Aufnahmen halten. Obwohl eine derartige Bewegungsfreiheit in der horizontalen Ebene zugelassen wird, verhindern die vertikalen Flächen 130 der Stufen eine signifikante translatorische oder drehende Bewegung der Einsätze.
  • Die Höhe des Einsatz-Körpers ist derart vorgesehen, dass die mikroporöse Membran 140 nur leicht (z.B. um 1–3 Millimeter) oberhalb der oberen Flächen der gratartigen Vorsprünge 134 sowie oberhalb der Bodenwand 120 der Aufnahme angeordnet ist. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die gratartigen Vorsprünge eine Höhe von ungefähr acht Millimetern. Die Höhe der Einsätze kann fünfzehn bis zwanzig Millimeter betragen. Der Durchmesser des Einsatz-Körpers beträgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ungefähr dreißig Millimeter. Ein Abstand von ungefähr zehn Millimetern zwischen dem Rand des Einsatz-Körpers und jedem der beiden Eckbereiche der Aufnahme bietet mehr als ausreichenden Raum, um eine Pipette oder ein anderes Instrument in die Aufnahme einzuführen, ohne dabei den Einsatz zu verschieben.
  • Nachdem das Medium in eine oder mehrere Aufnahmen eingeführt worden ist und Gewebe oder Zellen auf der Membran 140 platziert worden sind, kann die Gewebe- oder Zellkultur von dem Medium ernährt werden. Die Abdeckung 116 wird an der Basis angebracht, um eine Kontaminierung der Vorrichtung zu verhindern. Da sämtliche Bestandteile der Vorrichtung im Wesentlichen durchsichtig sind, können die innerhalb der Vorrichtung durchgeführten Tests beobachtet werden, ohne die Abdeckung abzunehmen. Wie bereits erläutert gewährleisten die verschiedenen Vertiefungen 152, 154 und Einbuchtungen 156, die in der Abdeckung ausgebildet sind, einen relativ lockeren Pass-Sitz an der Basis. Somit kann die Abdeckung leicht abgenommen werden, ohne die Basis oder die Aufnahme zu stören.

Claims (10)

  1. Vorrichtung (110) zum Züchten von Zellen oder Gewebekulturen, mit: einer Basis (112), die eine Aufnahme bildet, welche durch eine Bodenwand (120) und mehrere Seitenwände (118) begrenzt ist; mehreren durch die Basis (112) gebildeten Halteflächen (128, 130), und einem Zellkultur-Einsatz (114), der abnehmbar an der Basis (112) angeordnet ist, wobei der Zellkultur-Einsatz (114) einen Körper (136), der eine Umschließung bildet, ein oberes Ende und ein unteres Ende, und eine durchlässige Membran (140) aufweist, die an dem unteren Ende des Körpers (136) befestigt ist, wobei die durchlässige Membran (140) in der Aufnahme über der Bodenwand (120) der Aufnahme aufgehängt ist, und einem Paar von Flanschen (142), die von diametral gegenüberliegenden Teilen des Körpers radial nach außen abstehen, wobei die Flansche (142) von den Halteflächen (128, 130) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (118) eine im Wesentlichen rechteckige Aufnahme-Öffnung mit mehreren Eckbereichen bilden, und die Flansche (142) zu diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen der Aufnahme-Öffnung verlaufen, wobei ein Paar relativ großer Öffnungen zwischen dem Körper und einem Paar diagonal gegenüberliegender Eckbereiche der Aufnahme-Öffnung ausgebildet ist, und ein Paar relativ kleiner Öffnungen zwischen den Flanschen und einem zweiten Paar diagonal gegenüberliegender Eckbereiche der Aufnahme-Öffnung ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung (110) nach Anspruch 1, bei der die Basis (112) mehrere Aufnahmen bildet, wobei jede der Aufnahmen eine im Wesentlichen rechteckige Aufnahme-Öffnung aufweist.
  3. Vorrichtung (110) nach Anspruch 1, bei der die Aufnahme durch zwei Paare einander gegenüberliegender, im Wesentlichen paralleler Seitenwände (118) und die Bodenwand (120) begrenzt ist, wobei jede der Seitenwände (118) einen abstehenden Teil (126) aufweist, der sich in die Aufnahme erstreckt, jeder der abstehenden Teile (126) eine Abstufung mit einer vertikalen Fläche (130) und einer horizontalen Fläche (128) aufweist und die Flansche (142) des Einsatzes (114) von den horizontalen Flächen (128) gehalten werden.
  4. Vorrichtung (110) nach Anspruch 1, bei der jede der vertikalen Flächen (130) der Abstufungen einen Teil aufweist, der relativ zu einem benachbarten Teil einer der Seitenwände (118) schräg verläuft.
  5. Vorrichtung (110) nach Anspruch 3, bei der die vertikalen Flächen (130) der Abstufungen an die Flansche (142) angrenzen und die translatorische und drehende Bewegbarkeit des Einsatzes (114) relativ zu der Aufnahme begrenzen.
  6. Vorrichtung (110) nach Anspruch 1, mit mehreren gratartigen Vorsprüngen (134), die von der Bodenwand (120) nach oben abstehen, wobei jeder der gratartigen Vorsprünge (134) an eine der Seitenwände (118) angrenzt, und wobei die gratartigen Vorsprünge (134) eine wesentlich kürzere Höhe haben als die Seitenwände (118).
  7. Vorrichtung (110) nach Anspruch 2, bei der die Basis (112) einen Umfangsflansch (142) mit einem horizontalen Teil und einem im Wesentlichen vertikalen Teil aufweist, wobei der im Wesentlichen vertikale Teil mehreren Aufnahmen entgegengesetzt ist.
  8. Vorrichtung (110) nach Anspruch 7, mit einer Abdeckung (116), die an der Basis (112) angeordnet ist, wobei die Abdeckung (116) eine Oberwand (146) und einen Flansch (148) aufweist, der von der Oberwand (146) nach unten absteht, wobei die Oberwand mehrere mit der Basis (112) zusammengreifende Vertiefungen (152) aufweist, und der Flansch (148) der Abdeckung (116) nach innen abstehende Vertiefungen (154) aufweist, die mit dem im Wesentlichen vertikalen Teil des Flansches (142) der Basis zusammengreifen.
  9. Vorrichtung (110) nach Anspruch 8, bei der die Oberwand (146) der Abdeckung (116) im Wesentlichen rechteckig ist, wobei die Oberwand (146) ein Paar länglicher, paralleler Grate (150) aufweist, die sich über die Oberwand erstrecken.
  10. Basis (112) zur Aufnahme mehrere Zellkultur-Einsätze (114), mit: mehreren Aufnahmen, wobei jede Aufnahme eine Bodenwand (120) und ein Paar einander gegenüberliegender Seitenwände (118) aufweist, wobei jede der Wände eine im Wesentlichen rechteckige Aufnahme-Öffnung aufweist; wobei in jeder der Seitenwände (118) der jeweiligen Aufnahmen eine Abstufung ausgebildet ist, wobei jede der Abstufungen eine im Wesentlichen horizontale Fläche (128) und eine im Wesentlichen vertikale Fläche (130) aufweist, wobei die vertikale Fläche jeder Abstufung ei nen Teil aufweist, der relativ zu einer der Seitenwände (118) schräg verläuft, wodurch ein Zellkultur-Einsatz (114) mit einem Paar einander diametral gegenüberliegender Flansche (142) derart in den Aufnahmen positioniert werden kann, dass die Flansche (142) von den horizontalen Flächen (128) gehalten werden und nahe einander diagonal gegenüberliegender Eckbereiche der Aufnahme-Öffnung positioniert sind.
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