DE69715656T2

DE69715656T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von probenröhrchen für eine partikelbeschleunigungseinrichtung

Info

Publication number: DE69715656T2
Application number: DE69715656T
Authority: DE
Inventors: E. Mccabe
Original assignee: Powderject Vaccines Inc
Current assignee: Powderject Vaccines Inc
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 2003-01-23
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: JP3996201B2; EP0943015B1; AU5438498A; DE69715656D1; JP4131481B2; US5733600A; WO1998021364A2; ES2184139T3; EP0943015A2; HK1021207A1; JP2001506487A; US6372045B1; ATE224455T1; WO1998021364A3; CA2271929C; JP2007222176A; CA2271929A1

Description

Fachbereich

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Zuführung von Partikeln. Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine Partikel-vermittelte Zuführungsmethode als auch einen Apparat zur Einbringung von Materialien in eine Zielzelle.

Hintergrund der Erfindung

Im letzten Jahrzehnt gewann die Partikel-vermittelte Beschleunigung biologischer und pharmazeutischer Materialien, insbesondere eines genetischen Materials, in lebende Zellen und Gewebe als ein wichtiges Werkzeug zur Anwendung in den Bereichen der Pflanzen- und Tier-Biotechnologie an Bedeutung. Eine transiente Expression und Keimbahnintegration der eingeführten DNA wurde bei Mikroorganismen, Pflanzen und Tieren nachgewiesen.
Da die Grundlagen der Technologie geklärt sind, richtete sich das Augenmerk zunehmend auf die Entwicklung von Vorrichtungen, die eine Partikel-vermittelte Zuführung biologischer Materialien seriell und in schneller Abfolge ermöglichen. Eine derartige Vorrichtung wäre von besonderem Vorteil zur Anwendung in der Massenimmunisierung von Menschen oder Haustieren mit verschiedenen Impfstoff- Zusammensetzungen.
Zu diesem Zweck wurde ein Instrument zur Beschleunigung von Partikeln, die mit biologischen Substanzen beschichtet sind, unter Anwendung von unter Druck gesetztem Gas als der treibenden Kraft entwickelt. Die biologischen Substanzen werden auf der Oberfläche kleiner, dichter Partikel aus einem Trägermaterial wie Gold oder Platin, die eine Kugelform aufweisen können, abgelagert. Die beschichteten Trägerpartikel werden dann auf die gekrümmte Innenfläche eines starren Röhrchens oder einer Patrone aufgeschichtet. Das beschichtete Röhrchen oder Patrone wird in das Instrument eingesetzt und mit einer Trommel ausgerichtet. Auf die Freisetzung aus einer geeigneten Quelle hin wird Druckgas durch das beschichtete Röhrchen und die Trommel gelenkt, was die Trägerpartikel anhebt und auf eine Zielfläche zu beschleunigt.
Folglich ist es von Vorteil, die Innenseite des Röhrchens gleichmäßig mit den Partikeln zu beschichten, die die biologische Probe tragen, und diese gleichmäßige Beschichtung auf zahlreichen Röhrchen zu erzeugen.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens und eines Apparates zur Herstellung einer großen Zahl von Partikelpatronen zur Verwendung in einem Gas-betriebenen Teilchenbeschleuniger- Instrument. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung solch eines Verfahrens und eines Apparates, mit welchem die Patronen gleichmäßig mit den Partikeln beschichtet werden.
Bei einer Ausführungsform wird ein Apparat zur Ablagerung von Partikeln innerhalb einer Röhrenlänge bereitgestellt. Der Apparat umfasst eine Röhrenwalze mit einer darin erzeugten langen Röhrenbohrung, wobei diese Bohrung ein erstes und ein zweites Ende aufweist und zur wiederentnehmbaren Einführung einer Röhrenlänge in sie hinein dimensioniert ist. Außerdem ist eine Vorrichtung zur Rotation der Röhrenwalze um die Hauptachse der Röhrenbohrung vorgesehen, ebenso wie eine Gaszufuhrvorrichtung, umfassend eine Kammer mit einem Einlass zur Einführung von Gas von einer damit verbundenen Quelle in die Kammer, und eine Öffnung, durch die sich ein Teil der Röhrenwalze erstreckt. Die Öffnung schafft eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem zweiten Ende der Röhrenbohrung und der Kammer. Eine Trägervorrichtung wird angrenzend an das erste Ende der Röhrenbohrung angeordnet, wobei die Trägervorrichtung eine verschließbare Kupplung zwischen einem Ende der Röhrenlänge, die in die Röhrenbohrung eingeführt ist, und einer damit verbundenen Quelle von Partikeln, welche innerhalb der Röhrenlänge abzulagern sind, ermöglicht.
Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Ablagerung von Partikeln innerhalb einer Röhrenlänge mit einer Längsachse und einer gekrümmten Innenfläche bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
(a) Herstellen einer gleichmäßig dispergierten Suspension von Partikeln, die mit einer biologischen Substanz beschichtet sind, in einer verdampfbaren Flüssigkeit;
(b) Rotieren der Röhre um ihre Längsachse bei einer ersten Geschwindigkeit;
(c) Einführen einer Partikelsuspension in die Röhre bei gleichzeitiger Rotation der Röhre bei der ersten Geschwindigkeit;
(d) Rotieren der Röhre zur zentrifugalen Abtrennung der Partikel von der verdampfbaren Flüssigkeit und Verteilen der Partikel auf der inneren Oberfläche der Röhre; und
(e) Führen eines Gases durch die Röhre während der Rotation der Röhre, um die auf der inneren Oberfläche verteilten Partikel zu trocknen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine große Anzahl von im wesentlichen identischen Probenpatronen bei einem einzigen Vorgang hergestellt werden kann. Mit der vorliegenden zentrifugalen Methode werden Röhrchen erhalten, die im Vergleich zu früheren Techniken sehr gleichmäßig sind, weshalb sich die Methode für eine Automatisierung des Vorgangs anbietet.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Zugrundelegung der begleitenden Zeichnungen ersichtlich werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Abb. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Apparates, der gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.
Abb. 2 zeigt eine Querschnittsansicht bei Betrachtung von der Linie 2-2 in Abb. 1 aus.
Abb. 3 zeigt ein Flussdiagramm, in dem die Abfolge der Schritte beim Verfahren zur Ablagerung der beschichteten Partikel innerhalb einer röhrenförmigen Probenpatrone dargestellt ist.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Bevor nun die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben wird, sollte klar sein, dass diese Erfindung nicht auf eine spezielle Partikelzuführungsvorrichtung oder auf bestimmte Trägerpartikel, da diese natürlich variieren können, beschränkt ist. Es sollte ebenfalls klar sein, dass verschiedene Ausführungsformen der beschriebenen Probendarreichungsmethode und des Apparates auf die spezifischen Anforderungen im Fachbereich zugeschnitten werden können. Außerdem sollte klar sein, dass die hierin verwendete Terminologie lediglich dem Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen der Erfindung dient und nicht einschränkend zu verstehen ist.
Alte hierin zitierten Veröffentlichungen, Patente und Patentanmeldungen, ob nun oben- oder untenstehend, sind hierdurch durch Bezugnahme in ihrer Gänze mitaufgenommen.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass bei dieser Beschreibung und den Ansprüchen im Anhang die Singularformen "ein/eine/eines" und "der/die/das" die Pluralformen miteinbeziehen, sofern nicht der Kontext eindeutig anderes vorgibt. So umfasst z. B. die Bezugnahme auf "einen Partikel" die Bezugnahme auf ein Gemisch von zwei oder mehreren Partikeln, die Bezugnahme auf "ein therapeutisches Agens" eines oder mehrere solcher Agenzien, die Bezugnahme auf "einen Lageraufsatz" einen oder mehrere solcher Aufsätze usw.

A. Definitionen

Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselben Bedeutungen wie allgemein von einem Fachmann des Bereichs, zu dem die Erfindung zählt, bei üblicher Sachkenntnis verstanden. Die folgenden Begriffe sollen wie nachstehend angegeben definiert sein.
Wie hierin verwendet, meint der Begriff "therapeutisches Mittel" jegliche Verbindung oder Zusammensetzung von Substanzen, die bei Verabreichung an einen Organismus (human oder nicht-humanes Tier) eine gewünschte pharmakologische, immunogene und/oder physiologische Wirkung durch lokale, regionale und/oder systemische Wirksamkeit induziert. Der Begriff umfasst daher diese Verbindungen oder herkömmlicherweise als Arzneimittel, Impfstoffe und Biopharmazeutika einschließlich Molekülen, wie z. B. Proteinen, Peptiden, Hormonen, Nukleinsäuren, Genkonstrukten und ähnliches betrachtete chemische Substanzen. Diese therapeutischen Mittel können prophylaktisch zur Verhütung von Störungen und/oder zur Behandlung von bereits bestehenden Störungen angewendet werden.
Genauer gesagt umfasst der Begriff "therapeutisches Mittel" Verbindungen oder Zusammensetzungen zur Anwendung in allen therapeutischen Hauptbereichen, einschließlich, doch nicht beschränkt auf infektionsverhindernde Mittel wie Antibiotika und antivirale Mittel, Analgetika und analgetische Kombinationen; Lokal- und Allgemeinanästhetika; Anorexika; Antiarthritika; Antiasthmatika; Antikonvulsiva; Antidepressiva; Antihistamine; entzündungshemmende Mittel; übelkeitsverhindernde Mittel; Antineoplastika; Antipruritika; Antipsychotika; Antipyretika; Antispasmodika; kardiovaskuläre Präparate (einschließlich Kalziumblockern, Beta-Blockern, Beta- Agonisten und Antiarrythmika); Antihypertensiva; Diuretika; Vasodilatatoren; Stimulanzien des zentralen Nervensystems; Husten- und Erkältungs-Präparate; Dekongestionsmittel; Diagnostika; Hormone; Knochenwachstumsstimulanzien und Knochenresportions-Inhibitoren; Immunsuppressiva; Muskelrelaxanzien; Psychostimulanzien; Sedativa; Tranquilizer; Proteine, Peptide und deren Fragmente (unabhängig davon, ob natürlich vorkommend, chemisch synthetisiert oder rekombinant erzeugt); und Nukleinsäure-Moleküle (polymere Formen aus zwei oder mehr Nukleotiden, und zwar entweder Ribonukleotiden (RNA) oder Desoxyribonukleotiden (DNA), einschließlich sowohl doppel- als auch einzelsträngiger Moleküle, Genkonstrukten, Expressionsvektoren, Antisense-Molekülen und ähnlichem).
Die Partikel eines therapeutischen Mittels werden typischerweise entweder alleine oder in Kombination mit anderen Wirkstoffen oder Arzneimitteln als pharmazeutische Zusammensetzungen zubereitet, die ein oder mehrere zugegebene Stoffe enthalten können, wie z. B. Vehikel und/oder Arzneimittelträger. "Vehikel" und "Arzneimittelträger" beziehen sich allgemein auf im wesentlichen inerte Materialien, die ungiftig sind und nicht mit anderen Komponenten der Zusammensetzung in abträglicher Weise wechselwirken. Diese Stoffe können zur Erhöhung der Menge an Feststoffen in partikulären pharmazeutischen Zusammensetzungen eingesetzt werden. Beispiele geeigneter Träger umfassen Wasser, Silikon, Gelatine, Wachse und ähnliche Materialien. Beispiele der normalerweise verwendeten "Exzipienzien" umfassen pharmazeutische Qualitäten von Dextrose, Sucrose, Lactose, Trehalose, Mannitol, Sorbitol, Inositol, Dextran, Stärke, Cellulose, Natrium- oder Kalziumphosphate, Kalziumsulfat, Zitronensäure, Weinsäure, Glycin, hochmolekulare Polyethylenglycole (PEG) und Kombinationen davon. Außerdem ist es möglicherweise erwünscht, ein geladenes Lipid und/oder Detergens in die pharmazeutischen Zusammensetzungen aufzunehmen. Solche Stoffe können als Stabilisatoren, Antioxidanzien oder zur Verminderung des Auftretens lokaler Reizungen an der Verabreichungsstelle eingesetzt werden. Zu geeigneten geladenen Lipiden zählen, ohne Einschränkung, Phosphatidylcholine (Lecithin) und ähnliches. Bei Detergenzien handelt es sich typischerweise um ein nicht-ionisches, anionisches, kationisches oder amphotäres grenzflächenaktives Mittel. Beispiele geeigneter grenzflächenaktiver Mittel umfassen z. B. Tergitol® und Triton®-grenzflächenaktive Mittel (Union Carbide Chemicals and Plastics, Danbury, CT), Polyoxyethlyensorbitane, z. B. TWEEN®-grenzflächenaktive Mittel (Atlas Chemical Industries, Wilmington, DE), Polyoxyethylenether, z. B. Brij, pharmazeutisch geeignete Fettsäureester, z. B. Laurylsulfat und dessen Salze (SDS) und ähnliche Stoffe.

B. Der Beschichtungsapparat

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine reproduzierbare Methode für die Massenproduktion von Probenpatronen zur Verwendung in einem Gas-betriebenen Teilchenbeschleunigerinstrument bereitgestellt. Insbesondere werden kleine dichte Trägerpartikel reversibel auf eine konkave Innenfläche einer Probenpatrone aufgeschichtet. Die Trägerpartikel sind selbst mit einem therapeutischen Mittel reversibel beschichtet, zum Beispiel einer biologischen Substanz, etwa einem genetischen Material oder einem Protein. Während der Partikelbeschleunigung und -zuführung setzt ein über die Trägerpartikel geführter Gasstrom dieselben von der Innenfläche der Probenpatrone frei und trägt diese Partikel zu einer Zielzelle, einem Zielgewebe oder -organismus.
Für die Wiederholbarkeit der Zuführung ist wichtig, dass die Zahl der zugeführten Partikel aus jeder Probenpatrone bestimmbar und relativ konstant ist, zumindest innerhalb eines statistisch geeigneten Bereichs von z. B. etwa ±10% einer experimentell bestimmten Durchschnittszahl. Auch ist wichtig, dass die Partikelverteilung unter den Probenpatronen im wesentlichen konstant gehalten wird, um so die Reproduzierbarkeit von Probe zu Probe maximierbar zu machen.
Im folgenden wird Bezug genommen auf Abb. 1, worin ein geeigneter Apparat 10 gezeigt ist, der im hierin beschriebenen Ablagerungsverfahren verwendet werden kann. Der Apparat 10 umfasst eine Röhrenwalze 12, die rotierbar auf eine Basis 14 in generell horizontaler Orientierung mittels zweier oder mehrerer Aufsätze aufgesetzt ist, wie bei 16 und 18 dargestellt. Die Basis 14 kann von beliebiger Größe und Form sein und sollte zumindest so lang sein wie die bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung zu beschichtende Röhrenlänge. Die Basis 14 kann Egalisierungvorrichtungen und eine Libelle zur Erleichterung der horizontalen Positionierung der Röhrenwalze umfassen. Die Aufsätze 16 und 18 sind an die Basis 14 oder einem Teil davon angebracht und umfassen Lageraufsätze, angegeben bei 19, die die Röhrenwalze 12 in ihre horizontale Position im Apparat einspannen und dort festhalten. Die Lageraufsätze 19 können von beliebiger Art sein, zum Beispiel von der Art von Walzen, Kugeln oder Nadeln, solange sie eine präzise Rotation der Röhrenwalze 12 um ihre Hauptachse bei minimaler Reibung erlauben. Die Aufsätze 16 und 18 sind vorzugsweise mit der Röhrenwalze 12 an gegenüberliegenden Enden davon rotierbar verbunden. In Abhängigkeit von der Länge der Röhrenwalze 12 können zusätzliche Aufsätze zwischen den endständig positionierten Aufsätzen 16 und 18 je nach Erfordernis bereitgestellt werden, um eine übermäßige Vibration in der Röhrenwalze bei der während des Beschichtungsprozesses angewendeten relativ hohen Rotationsgeschwindigkeit zu verhindern.
Die Röhrenwalze 12 kann aus einem beliebigen im wesentlichen starren, haltbaren Material wie Metall, Kunststoff, Holz oder ähnlichem hergestellt sein. Bei der in Abb. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Röhrenwalze 12 zylindrisch. Außerdem weist die Röhrenwalze 12 eine ausreichende Länge entlang der Rotationsachse auf, um praktisch die gesamte Länge eines zu beschichtenden Röhrenstücks aufzunehmen und festzuhalten.
Die aufgesetzte Röhrenwalze 12 weist eine Rotationsachse auf, die mit ihrer Hauptachse koaxial verläuft, und eine lange Röhrenbohrung 20, die koaxial mit der Rotationsachse verläuft. Die Röhrenbohrung 20 ist so positioniert, dass eine darin aufgenommene Röhrenlänge 21 dieselbe Rotationsachse wie die Röhrenwalze 12 besitzt und sich in die Röhrenwalze durch eine Öffnung 22 am ersten Ende der Röhrenbohrung hinein erstreckt. Die Röhrenbohrung 20 ist so längen-, breiten- und tiefendimensioniert, dass sie eine Vielzahl von Röhrenarten aufnehmen kann, und ist vorzugsweise generell zylindrisch. Um die Einführung der Röhre 21 in die Röhrenbohrung 20 zu erleichtern, kann die Öffnung 22 der Röhrenbohrung breiter als die Bohrung 20 selbst sein und weitet sich vorzugsweise von der Bohrung 20 nach außen auf. Eine zweite Öffnung 25 in der Röhrenbohrung 20 ist verdeckelt. Die Röhrenbohrung 20 erstreckt sich entlang der Rotationsachse 27 des Apparates 10.
Das verdeckelte zweite Ende dieser Röhrenbohrung wird durch einen Gaszufuhraufsatz 24 passiert und rastet in eine Vorrichtung 26 zur Rotierung der Röhrenwalze 12 um die Rotationsachse ein (d. h. etwa die Hauptachse der langen Röhrenbohrung). Die Rotationsvorrichtung 26 kann in beliebiger Weise angetrieben werden, z. B. unter Anwendung elektrischer oder mechanischer Energie, um eine direkte oder indirekte Rotierung der Röhrenwalze 12 zu bewirken. Allerdings muss der Rotator ausreichend Kraft aufbringen, um die Röhrenwalze 12 um ihre Rotationsachse bei verschiedenen Konstantgeschwindigkeiten zwischen etwa 50 und 6000 Umdrehungen pro Minute (UpM) über mindestens etwa zwei Minuten zu rotieren. Die Rotationsvorrichtung 26 kann an einen beliebigen Abschnitt der Röhrenwalze 12 angeschlossen werden, solange die Axialrotation der Walze nicht übermäßig eingeschränkt wird. Bei einer Anordnung ist eine Welle 28 der Rotationsvorrichtung 26 über das Verbundstück 30 direkt mit dem verdeckelten zweiten Ende 25 der Röhrenbohrung verbunden. Bei einer geeigneten Rotationsvorrichtung 26, die direkt an der Welle 28 befestigt werden kann, handelt es sich um einen elektrisch angetriebenen Getriebemotor, zum Beispiel ein Barnant Mixer Series 20-Motor, der unter Verwendung einer damit verbundenen Motorkontrolle mit variabler Geschwindigkeit, gezeigt als 32, ferngesteuert werden kann. Die Rotationsvorrichtung 26 braucht nicht an der Basis 14 befestigt zu sein, doch kann daran befestigt sein, um eine erhöhte Stabilität während des Betriebs des Apparats zu erzielen.
Wie oben beschrieben, passiert ein Abschnitt der Röhrenwalze 12 durch einen Gaszufuhraufsatz 24, wie in Abb. 1 und 2 gezeigt. Der Gaszufuhraufsatz verfügt über eine Gaszufuhrvorrichtung zur Einführung von Gas in die Röhrenbohrung 20. Genauer gesagt erstreckt sich die Röhrenwalze 12 durch eine Öffnung im Gaszufuhraufsatz 24 und wird innerhalb der Öffnung durch ein Buchsenpaar 34 abdichtbar getragen, die aus einem haltbaren Material mit geringer Reibung hergestellt sind. Die Buchsen 34 dichten den Eingang der Öffnung ab und tragen dadurch dazu bei, eine Kammer 36 innerhalb des Gaszufuhraufsatzes zu definieren. Alternativ können abgedichtete Lager anstelle der Buchsen 34 eingesetzt werden, solange die abgedichteten Lager bei den bei der Methode der vorliegenden Erfindung angewandten Rotationsgeschwindigkeiten operieren können. Im Gaszufuhraufsatz 24 ist eine Einlasspassage 38 vorhanden. Die Einlasspassage 38 ermöglicht die Einführung eines Gasstroms aus einer damit verbundenen Quelle in die Kammer 36, zum Beispiel über eine Gasleitung 40. Eine quer verlaufende Öffnung 42 erstreckt sich durch die Röhrenwalze 12, um eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Kammer 36 und der Röhrenbohrung 20 zu schaffen und dadurch dem Gas aus der Kammer den Eintritt in die Röhrenbohrung zu ermöglichen. Die Kammer 36 erstreckt sich vollständig um die Röhrenwalze 12, so dass die Verbindung zwischen der Gasleitung 40 und der Kammer 36 konstant bleiben kann, während die Röhrenwalze durch die Rotationsvorrichtung 26 um die Achse 27 rotiert wird. So ermöglicht der Gaszufuhraufsatz 24 eine kontinuierliche, ununterbrochene Zufuhr eines Trocknungsgases aus einer damit verbundenen externen Gasquelle in das zweite Ende der Bohrung 20 bei einer geeignet kontrollierten Fließgeschwindigkeit.
Die Gasleitung 40 kann an ein oder mehrere Gasventile angeschlossen werden, um eine kontrollierte Zufuhr von Gas in den Apparat 10 zu ermöglichen. Im Apparat der Abb. 1 sind drei elektrisch betriebene elektromagnetische Ventile 44, 45 und 46 an die Gasleitung 40 angeschlossen, um variable Raten der Gaszufuhr in den Apparat zu ermöglichen. Die Einlassseite des ersten Ventils 44 ist an einen ersten Durchflussregulator 48 gekoppelt, der dem Gas einen Durchfluss bei einer ersten, festgelegten Geschwindigkeit von z. B. etwa 2,5 bis 3,5 ml/Minute erlaubt. Ähnlich ist die Einlassseite des zweiten Ventils 45 an einen zweiten Durchflussregulator 50 gekoppelt, was dem Gas einen Durchfluss bei einer zweiten festgelegten Geschwindigkeit von z. B. etwa 500 bis 800 ml/Minute erlaubt. Die beiden Durchflussregulatoren sind über einen Beschickungsschlauch 49 an eine Quelle eines komprimierten Trocknungsgases wie Luft oder Stickstoff angeschlossen. Wie zu erkennen, schafft die Kombination aus erstem Ventil/Regulator einen ersten Gaszufuhrweg in die Kammer 36, und schafft die Kombination aus zweitem Ventil/Regulator einen zweiten Gaszufuhrweg in die Kammer. Das dritte Ventil 46 dient als Auslass der Kammer 36 und verbindet die Gasleitung 40 mit einer Abgasöffnung 47 in die Atmosphäre.
Der Betrieb der Komponenten des Beschichtungsapparats 10 kann manuell kontrolliert werden, doch wird vorzugsweise durch eine handelsübliche programmierbare Kontrolleinheit 52 überwacht. Die programmierbare Kontrolleinheit 52 besitzt Ausgänge, die an die Geschwindigkeitskontrollvorrichtung 32 und die drei elektromagnetischen Ventile 44 bis 46 angeschlossen sind. Die Eingänge der programmierbaren Kontrolleinheit 52 können an drei Pressknopfschalter 53, 54 und 55 angeschlossen sein, mit welchen Knöpfen ein Techniker die Betriebsmodi faden, rotieren bzw. stoppen eingibt. Wie für einen Fachmann des Bereichs bei der Lektüre der vorliegenden Beschreibung erkennbar sein wird, kann eine Mikroprozessoreinheit zur Lenkung des Betriebs der programmierbaren Kontrolleinheit eingesetzt werden, was einen voll automatisierten Betrieb des Beschichtungsapparates 10 ermöglicht. Zum Beispiel kann ein geeigneter Satz von Zentrifugierzyklusdauern, Rotationsgeschwindigkeiten und Trocknungsgas-Flussraten in den Mikroprozessor eingegeben werden, der dann den Betrieb der Kontrolleinheit 52 über einen gesamten Ablagerungsvorgang hinweg kontrolliert. Alternativ ermöglicht der Mikroprozessor einen halbautomatisierten Betrieb des Beschichtungsapparates 10, bei dem ein oder mehrere Zyklen des Ablagerungsverfahrens unter Kontrolle des Mikroprozessors erfolgen, während Parameter anderer Betriebsvorgänge manuell kontrolliert werden.

C. Präparierung der Partikel

Der Prozess, mit welchem Trägerpartikel (beschichtet mit einem therapeutischen Mittel) auf der inneren Oberfläche einer Röhrenlänge abgelagert werden, ist im Flussdiagramm der Abb. 3 gezeigt. Der erste Schritt im Prozess betrifft das Beschichten der Trägerpartikel mit dem therapeutischen Mittel.
Die therapeutischen Mittel (oder davon abgeleitete pharmazeutische Präparationen) können auf die Trägerpartikel unter Anwendung einer Vielzahl von im Fachbereich bekannten Methoden aufgeschichtet werden. Dichte Materialien sind bevorzugt, um Partikel zu erhalten, die ohne weiteres über eine kurze Distanz auf ein Ziel beschleunigt werden können, wobei die beschichteten Partikel dennoch von ausreichend kleiner Größe relativ zu den Zellen sind, in die sie eingebracht werden sollen. Es wurde festgestellt, dass Trägerpartikel mit einem mittleren Durchmesser von wenigen Mikronen ohne weiteres in lebende Zellen eindringen können, ohne diese Zellen unzulässigerweise zu verletzen.
Die Methoden zur Beschichtung der kleinen, dichten Partikel mit einer biologischen Substanz sind ebenfalls bekannt. Es kann jede dieser Methoden zur Herstellung der beschichteten Partikel angewandt werden, wobei allerdings eine bevorzugte Methode zur Aufschichtung von DNA auf Goldpartikel hierin beschrieben ist. Ein Fachmann des Bereichs wird bei üblicher Sachkenntnis aus der folgenden Beschreibung die Notwendigkeit erkennen, die Menge an biologischer Substanz pro Partikel und die Anzahl der Partikel pro Probenpatrone innerhalb akzeptabler Toleranzgrenzen zu bestimmen. Diese akzeptablen Toleranzgrenzen sollten etwa ± 30%, bevorzugt etwa ±20% und noch bevorzugter etwa ±10% der gewünschten Menge betragen.
Zur Beschichtung mit DNA sind Goldpartikel bevorzugt. Bei Nennung von "Kügelchen" oder "Partikeln" sollen hierin sowohl kugelförmige als auch amorphe Partikel von geeigneter Größe und Dichte ohne Einschränkung gemeint sein. DNA stellt eine bevorzugte biologische Substanz zur Aufschichtung auf Partikel dar. Es können jedoch auch andere Substanzen, einschließlich, doch nicht beschränkt auf RNA und proteinhaltige Materialien, auf die Partikel unter Anwendung der folgenden Methoden aufgeschichtet werden. Diesbezüglich können die Bedingungen zur Ablagerung anderer biologischer Substanzen oder zur Verwendung von nicht in Gold bestehenden Partikeln von der Methode abweichen, was aber in im Fachbereich verständlicher Weise angegeben ist.
Um mit der Herstellungsmethode für die Partikel fortzufahren, wird eine gewünschte Menge an Goldpartikeln in ein Zentrifugierröhrchen eingebracht. Die zu verwendende Menge an Gold lässt sich durch Multiplizieren der gewünschten Anzahl an Partikeln pro Zufuhr mit der Anzahl der herzustellenden Probenpatronen, z. B. der Zahl der aus einem Röhrenstück 21 hergestellten Patronen, grob bestimmen. Eine geeignete Menge an Partikeln pro Zufuhr liegt typischerweise in einer Größenordnung von etwa 0,25 bis 0,50 mg Goldpartikeln pro Zufuhr, obschon die geeigneten Mengen auch höher oder niedriger liegen können. Die Grenzen für die zuzuführenden Mengen an Partikeln, unterhalb derer die Übertragung annehmbar hoch ist (bezüglich eines bestimmbaren Maßes, wie z. B. der Menge der Genexpression oder der biologischen Reaktion auf die Behandlung) und zugleich das Trauma für die Zielgewebe minimal ist, lassen sich durch routinemäßiges Experimentieren bestimmen. Ein minimales Trauma bei einem tierischen Zielgewebe ist durch eine lediglich geringfügige Rötung der Zielfläche gekennzeichnet.
Eine repräsentative Methode zur Herstellung der DNA-beschichteten Partikel ist die folgende. Ein kleines Volumen (100 bis 300 ml) an 0,1 M Spermidin wird dem Zentrifugierröhrchen zugegeben, woraufhin eine Suspension von nicht-aggregierten Partikeln durch Beschallung des Röhrcheninhalts über einen ausreichend langen Zeitraum von im allgemeinen ein paar Sekunden erhalten wird.
Als nächstes wird ein geeignetes Volumen an DNA, suspendiert in einem Puffer, der ihre Unversehrtheit oder Stabilität nicht beeinträchtigt, der Partikel/Spermidin- Suspension zur Erzielung einer geeigneten DNA-Beschichtungsrate zugegeben. DNA, Spermidin und Goldpartikel werden durch Verwirbeln gemischt. Die DNA- Beschichtungsrate ist die mittlere Dichte an DNA pro Partikel, wie für eine Massenpopulation ausgedrückt (z. B. ug DNA pro mg Partikel). Bevorzugte wirksame DNA-Beschichtungsraten auf Goldpartikeln liegen im Bereich von etwa 0,1 bis 5,0 ug DNA pro mg Goldpartikel. Eine Überschreitung von 10,0 ug DNA pro mg Gold ist nicht bevorzugt, da dies zur Verklumpung der Goldpartikel führen kann. Dagegen ist lediglich 0,001 ug DNA pro mg Gold ausreichend, um eine signifikante Expression durch einige Expressionsvektoren zu erzielen.
Um ein Höchstmaß an Gleichmäßigkeit der Beschichtung zu erzielen, sollte das Volumen der DNA das Volumen des Spermidins nicht übersteigen, doch können auch kleinere Volumina verwendet werden. Dementsprechend kann eine Einstellung entweder der DNA-Konzentration oder des anfänglich den Goldpartikeln zugegebenen Spermidin-Volumens erforderlich sein.
Daraufhin wird Calciumchlorid (CaCl&sub2;) dem Gemisch unter leichtem Verwirbeln zugegeben. Es wird eine ausreichende Menge an CaCl&sub2; zur Erzielung der Ausfällung der DNA-beschichteten Goldpartikel zugegeben. Wird 2,5M CaCl&sub2; zugegeben, so ist ein geeignetes Volumen gleich dem Volumen an früher zugegebenem Spermidin. Das Gemisch kann dann mindestens 5 bis 10 Minuten lang bei Raumtemperatur präzipitieren. Bei DNA-Beschichtungsraten von 1,0 ug DNA pro mg Goldpartikel oder mehr sollte die Ausfällung sofort nach Zugabe des CaCl&sub2; erkennbar werden.
Nach der Ausfällung wird das Röhrchen kurz zentrifugiert (10-15 Sekunden), um die beschichteten Goldpartikel zu pelletieren. Der Überstand wird entfernt und entsorgt und das Pellet mehrmals mit einem geeigneten Lösungsmittel (z. B. Ethanol) gewaschen, bis nahezu das gesamte Wasser aus der Präparation der beschichteten Partikel entfernt ist. Zwischen jedem Lösungsmittel-Waschgang wird die Präparation zentrifugiert und der Überstand entfernt. Die beschichteten Partikel des abschließend erhaltenen Pellets, die bekannte Mengen sowohl an DNA als auch Gold enthalten, werden in einer eindampfbaren Flüssigkeit, vorzugsweise 100% Ethanol, resuspendiert, das wahlweise eine geeignete Menge eines Zusatzstoffes enthält, der eine leichte, temporäre Haftwirkung schafft, die ausreicht, um die beschichteten Partikel an die Probenpatrone zu binden. Bei einem solchen geeigneten Haftmittel handelt es sich um Polyvinylpyrrolidon (PVP). Die Menge an in der eindampfbaren Flüssigkeit erforderlichem Haftmittel hängt vom Gasdruck ab, dem die Probenpatronen während der anschließenden Partikelbeschleunigung ausgesetzt sein werden, ebenso wie von der verwendeten Röhrchenart. Für den Zufuhrbetrieb bei Gasdrücken im Bereich von etwa 100 bis 150 psi ist kein Haftmittel erforderlich. Bei einem Betrieb bei etwa 150 bis 300 psi ist PVP in einer Menge von 0,001 bis 0,01 mg pro ml der Partikelpräparation geeignet. Für Betriebe bei Drücken im Bereich von 300 bis 500 psi oder höher ist PVP in einer Menge von 0,01 bis 0,05 mg pro ml geeignet. Bei Betriebsdrücken von etwa 500 bis 800 psi erzielen 0,3 mg pro ml PVP die geeignete Haftwirkung.
Einige Vorsicht sollte bei der Bestimmung des Gesamtvolumens walten, in welchem die beschichteten Partikel resuspendiert werden. Das Volumen hängt von der gewünschten Menge an biologischer Substanz pro Zufuhr ab, der tatsächlichen DNA-Beschichtungsrate, der gewünschten Partikeldichte in der fertigen Probenpatrone und dem Innenvolumen pro Röhrenlänge. Ein Fachmann des Bereichs wird bei üblicher Sachkenntnis auch erkennen, dass die bevorzugte Menge an DNA pro Zufuhr, ebenso wie die Menge an Partikeln pro Zufuhr, mit der Beschaffenheit des Ziels, der Dichte, in der die Partikel aufgeschichtet werden und dem gewünschten Ergebnis der Übertragung (z. B. transiente Expression oder stabile Integration) variiert. Daher sollte jede der angegebenen Variablen, einschließlich der Konzentration, bei der die Partikel in das Röhrchen eingebracht werden, entsprechend eingestellt werden.
Nach einer Entscheidung für die gewünschte Partikel-Beschichtungsrate, Partikeldichte und Volumenkapazität pro Einheit Röhrenlänge lässt sich das Gesamtvolumen der eindampfbaren Flüssigkeit ohne weiteres bestimmen, in welchem die beschichteten Partikel resuspendiert werden sollen. Eine geeignete Länge der Probenpatrone wurde mit etwa 12,7 mm Röhrenlänge bei einem Innenvolumen von etwa 0,6 bis 2,0 ml pro 17,78 cm Länge bestimmt. Bei Röhren mit eben diesem Innenvolumen lässt sich in einfacher Weise errechnen, dass dann, wenn 0,5 mg Gold in einer Probenpatrone von 12,7 mm Länge erwünscht sind, die Partikel bei einer Konzentration von 7,0 mg Gold pro ml hergestellt werden. Entsprechend ist bei einer Probe von 0,25 mg in einer Patrone von 12,7 ml Länge eine Menge von 3,5 mg pro ml Konzentration geeignet. Konzentrationen, die zu anderen Partikeldichten führen, werden in derselben Weise berechnet.
Um eine vollständige Übertragung der beschichteten Partikel in die eindampfbare Flüssigkeit zu erreichen, wird empfohlen, das Pellet in mehreren partiellen Übertragungsschritten in die Lagerröhre zu transferieren. Zum Beispiel können die beschichteten Partikel in einem kleinen Volumen (500 ml) der Flüssigkeit resuspendiert, verwirbelt, kurz beschallt (2-3 Sekunden) und dann in ein sauberes Röhrchen übertragen werden. Es wird empfohlen, ein Röhrchen aus einem Material zu wählen, an dem keine biologische Substanzen haften bleiben, wie z. B. einem Polypropylen-Kulturröhrchen. Diese Übertragungen in kleinen Volumina können wiederholt werden, bis alle beschichteten Partikel in das Röhrchen übertragen wurden. Sofern erwünscht, können die die suspendierten beschichteten Partikel enthaltenden Röhrchen mit Parafilm versiegelt und mehrere Monate lang bei -20ºC gelagert werden. Wurden die beschichteten Partikel vollständig übertragen, so kann die Herstellung der Probenpatronen beginnen. Zuvor gelagerte Röhrchen sollten bis zur Entfernung der Versiegelung zur Verwendung bei der folgenden Röhrchenbeschichtungsmethode auf Raumtemperatur erwärmt werden.

Patronen-Beschichtungsorozess

Zur Herstellung der Probenpatronen wird eine Länge einer geeigneten Röhre mit einer konkaven gebogenen Innenfläche mit einer gleichmäßigen Suspension der in der eindampfbaren Flüssigkeit dispergierten beschichteten Partikel befüllt. Bevorzugt ist eine transparente oder durchscheinende Röhre, so dass die auf die konkave Innenfläche aufgeschichteten Partikel visuell beobachtet werden können. Jegliche verwendete Röhre sollte inert gegenüber einer Reaktion mit dem gewählten Trocknungsgas (vorzugsweise Stickstoff) sein und sollte zur Beibehaltung der mechanischen Stabilität während des gesamten Partikelzufuhrprozesses ausreichend haltbar sein. Eine Tefzel®-Röhre (1/8" Außendurchmesser · 3/32" Innendurchmesser) wurde als geeignetes Röhrensubstrat zur Verwendung bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung befunden. Eine Länge bei dieser speziellen Röhrengröße von 17,78 cm weist eine Röhrenkapazität von etwa 0,8 ml auf.
Bei nochmaliger Bezugnahme auf Abb. 1 ist zu erkennen, dass dann, wenn der Beschichtungsapparat abgeschaltet ist, eine Röhrenlänge 21 durch Öffnung 22 in die Röhrenbohrung 20 so eingeführt werden kann, dass die Röhre dicht an der Oberfläche der Bohrung festgesetzt wird und die beiden Komponenten zusammen rotieren. Ein Abschnitt der Röhre 21 bleibt aus der Öffnung 22 der Bohrung 20 überstehend. Die Länge der Röhre, die aus der Öffnung hervorsteht, wird so gewählt, dass die Röhre nicht zu weit in die Röhrenwalze 12 eindringt, wo sie den Gasstrom in die Kammer 36 blockieren könnte. Ein entfernbarer Träger 60 wird dann an der Basis 14 angrenzend an das exponierte Ende der Röhre 21 befestigt. Der Träger 60 umfasst ein Gleitlager 62, welches das exponierte Ende der Röhre erhält. Das Gleitlager 62 spannt die Außenfläche der Röhre 21 in einer Weise ein, dass eine flüssigkeitsfeste Dichtung zwischen dem Ende der Röhre und dem Träger 60 geschaffen wird, wobei der Röhre das Rotieren innerhalb des Gleitlagers ermöglicht wird, welches stationär innerhalb des Trägers verbleibt.
Eine Suspension von beschichteten Partikeln, die mittels einer Methode wie oben beschrieben präpariert wurde, wird verwirbelt und beschallt, um eine gleichmäßige Verteilung zu erzielen. Eine Charge der Suspension aus beschichteten Partikeln wird dann in eine geeignete Zuführungsvorrichtung aufgezogen, wie etwa die in Abb. 1 dargestellte Bolzenspritze 64. Wie beim Lesen der vorliegenden Beschreibung erkennbar sein wird, kann jegliche geeignete Partikelquelle verwendet werden, doch bietet die Bolzenspritze eine bequem abzumessende Zufuhr eines Volumens der Partikelsuspension. Die Spritze 64 verfügt über eine federnde Kopplung, die auf das Aufliegen auf dem exponierten Ende des Gleitlagers 62 angepasst ist, wie in Abb. 1 gezeigt. In dieser Weise bietet der Träger 60 eine abdichtbare Verbindung zwischen dem exponierten Ende der Röhre 21 und der Spritze 64 zur Zuführung der innerhalb der Röhrenlänge abzulagernden Partikel.
Ist die am Gleitlager 62 befestigte Spritze 64 befüllt, so drückt der Techniker den "Lade"-Schalter 53. Die Bedienung dieses Schalters veranlasst die programmierbare Kontrolleinheit 62 zur Öffnung eines Belüftungsventils 50, und veranlasst die Geschwindigkeitskontrollvorrichtung 32 zur Aktivierung der Rotationsvorrichtung 26, welche damit beginnt, die Röhrenwalze 12 und die Röhre 21 bei einer ersten Geschwindigkeit von z. B. 50 bis 200 UpM zu drehen. Der Techniker drückt dann den Taucher der Spritze 64, um die beschichteten Partikel aus der Spitze in die Röhre 21 zu pressen. Durch Rotieren der Röhre auf die Abgabe der Partikelsuspension aus der Spritze hin werden die Partikel am Absetzen auf dem Boden der horizontal angeordneten Röhre 21 gehindert. Außerdem verhindert das Belüften des entgegengesetzten Endes der Röhre über das Belüftungsventil 50 während der Einführung der beschichteten Partikel einen Druckaufbau in der Röhre.
Nachdem die beschichteten Partikel in die Röhre 21 übertragen wurden, wird die Spritze 64 vom Gleitlager 62 genommen. Als nächstes drückt der Techniker den "Rotier"-Schalter 54, was die programmierbare Kontrolleinheit 52 zum Steuern des Schließens des Belüftungsventils 50 und der Geschwindigkeitskontrolle 32 veranlasst, um die Rotationsgeschwindigkeit der Röhrenwalze auf eine zweite Geschwindigkeit von z. B. etwa 1700 bis 2300 UpM zu erhöhen, wobei 2000 UpM bevorzugt sind. Die Röhre rotiert bei dieser zweiten Geschwindigkeit mindestens etwa 15 Sekunden lang, was die Partikel zentrifugal aus der Suspension heraus und gegen die konkave gebogene Innenfläche der Röhre 21 drängt und so eine gleichmäßige Schicht darauf bildet.
Nach Bildung der Schicht werden die abgesetzten Partikel getrocknet, indem zunächst der Überstand aus der Röhre ausgestoßen wird. Dies wird durch Einführung eines Trocknungsgases wie Luft oder Stickstoffgas in ein Ende der Röhre leicht erreicht. Zu diesem Zeitpunkt senkt die programmierbare Kontrolleinheit 52 automatisch die Rotationsgeschwindigkeit der Röhre auf zwischen 700 und 1300 UpM, wobei 1000 UpM bevorzugt sind. Gleichzeitig wird das erste Gasventil 44 durch die Kontrolleinheit 52 geöffnet, was das unter Druck gesetzte Gas zum Fließen vom Beschickungsschlauch 49 in die Röhrenwalze 12 über die Kammer 36 bei einer Geschwindigkeit von etwa 2,5 bis 3,5 ml pro Minute bringt, wie durch die Einstellung des ersten Gasstromregulators 48 bestimmt. Dieser Gasstrom bläst den separierten Überstand aus der Röhre 21 zurück durch das Gleitlager 62. Der Betrieb unter diesen Bedingungen wird über etwa 55 Sekunden fortgesetzt, was ausreicht, um den Überstand auszutreiben, wonach das erste Gasventil 44 geschlossen wird.
Schließlich werden die abgesetzten Partikel durch Entfernung der restlichen eindampfbaren Flüssigkeit aus der Röhre 21 getrocknet. Um dies zu bewerkstelligen, erhöht die programmierbare Kontrolleinheit 52 die Rotationsgeschwindigkeit auf etwa 4000 bis 6000 UpM, wobei 5000 UpM bevorzugt sind. Dies ergibt ausreichend erhöhte Zentrifugalkräfte, um die Partikel von der eindampfbaren Flüssigkeit abzutrennen. Das zweite Ventil 45 wird so durch die Kontrolleinheit 52 in Betrieb gesetzt, was Gas zum Fließen in die Röhrenwalze 12 bei etwa 500 bis 800 ml pro Minute bringt, wie durch die Einstellung des zweiten Gasstromregulators 48 bestimmt. Dieser erhöhte Gasstrom dampft die Flüssigkeit aus der Suspension ein, wodurch eine gleichmäßige Dispersion der beschichteten, an der konkaven gebogenen Innenfläche der Röhre 21 haftenden Partikel zurückbleibt. Der abschließende Trocknungsschritt dauert etwa zwei Minuten oder bis zur kompletten Trockenheit der Partikel. Nach Beendigung des Trocknungszyklus schließt die programmierbare Kontrolleinheit 52 das zweite Gasventil 45 und weist die Geschwindigkeitskontrolle 32 zum Stoppen der Rotationsvorrichtung 26 an. Die beschichtete Röhre 21 kann dann aus dem Beschichtungsapparat 10 entnommen werden.
Bevor nun die Röhre in geeignete Längen zur Verwendung als Probenpatronen geschnitten wird, ist die Entfernung jeglicher Endabschnitte der Röhre erforderlich, in denen die Partikelverteilung ungleichmäßig ist. Die Verteilung der Partikel in der Röhre kann unter Verwendung eines Gas-betriebenen Teilchenbeschleuniger- Apparates unter tatsächlichen Zufuhrbedingungen im Betrieb getestet werden. Die folgenden Testbedingungen sind geeignet, obschon andere Tests zum Bestimmen und Vergleichen des Teilchenzufuhrprofils der präparierten Probenpatronen ohne weiteres angewendet werden können.
Die Testpatronen von geeigneter Länge werden aus den entgegengesetzten Enden der Röhre entnommen. Die Partikel aus jeder Testpatrone werden von der konkaven Innenfläche der Röhre unter einem Gasdruck von etwa 400 psi zugeführt und werden in minimal Wasser (3%) enthaltenden Agar in einer 60-ml-Petrischale ohne Oberflächenkondensation gelenkt. Aus jeder Platte wird eine Scheibe von etwa 1 cm Länge durch das Zentrum des Zielagars geschnitten und auf einen Mikroskopträger aufgebracht. Zum Vergleich der Proben ist es wichtig, dass die zu testenden Scheiben eine vergleichbare Dicke aufweisen.
Die Scheiben werden auf die Partikelzuführtiefe und Partikelanzahl mit einem Mikroskop analysiert. Die Partikel lassen sich unter Verwendung eines Mikroskops mit einem 10-fach-Okular, ausgestattet mit einem Mikrometer, ohne weiteres untersuchen. An der obersten Fläche des Agars sind die Partikel am dichtesten, wobei die Dichten mit zunehmender Tiefe der Agarscheibe abnehmen. In jeder Scheibe sind Bereiche von hoher, mittlerer und geringer Partikeldichte festzustellen. Das Okularmikrometer wird auf Null ausgerichtet bei einer Tiefe, die der tiefsten Eindringung der Partikel etwa gleich kommt. Der Mikrometerwert an der Agaroberfläche entspricht der Partikeltiefe. Typische Partikeltiefen nach Einbringung in minimal Wasser enthaltendem Agar bei 400 psi betragen etwa 100 bis 120 um bei Verwendung von amorphen 0,95 ug-Goldpartikeln, und etwa 260 bis 300 um, wenn kugelförmige 1 bis 3 ug-Goldpartikel oder Kügelchen verwendet werden.
Sind Partikeltiefe und -dichte ähnlich, so eignen sich die aus dem Röhrenabschnitt zwischen den Enden stammenden Patronen zur Anwendung. Sollten die beiden Enden, bzw. standardmäßige Beschichtungsparameter, jedoch deutlich voneinander abweichen, so sollten zusätzliche Probenpaare von entgegengesetzten Enden getestet werden, bis beide Enden vergleichbare geeignete Ergebnisse erzielen. Werden vergleichbare Ergebnisse von beiden Enden erhalten, so wird die verbliebene Röhrenlänge zu Stücken einer geeigneten Länge unter Verwendung eines Skalpells und eines Lineals oder eines anderen Typs von Schneidegerät geschnitten. Die Probenpatronen werden dann bei 4ºC mit Trocknungsmittel in einer Parafilm-versiegelten und etikettierten Phiole bis zu zwei Monate lang gelagert.
Hiermit wurde eine neuartige Methode als auch ein Apparat zur Ablagerung von Partikeln innerhalb einer Röhrenlänge beschrieben.

Claims

1. Apparat (10) zur Ablagerung von Partikeln innerhalb der Röhrenlänge (21), welcher Apparat umfasst:

einen Röhrenwalze (12) mit einer darin erzeugten langen Röhrenbohrung (20), wobei diese Bohrung ein erstes und ein zweites Ende aufweist und zur wieder entnehmbaren Einführung einer Röhrenlänge (21) in sie hinein dimensioniert ist.

Vorrichtung (26) zur Rotation der Röhrenwalze (12) um die Hauptachse (27) der Röhrenbohrung (20);

Gaszufuhrvorrichtung (24), umfassend eine Kammer (36) mit einem Einlass (38) zur Einführung von Gas von einer damit verbundenen Quelle in die Kammer, welche Kammer eine Öffnung aufweist, durch die sich ein Teil der Röhrenwalze (12) erstreckt, wobei die Öffnung eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem zweiten Ende der Röhrenbohrung (20) und der Kammer (36) schafft; und

Trägervorrichtung (60), die angrenzend an das erste Ende der Röhrenbohrung (20) angeordnet ist, wobei die Trägervorrichtung eine verschließbare Kupplung zwischen einem Ende der Röhrenlänge (21), die in die Röhrenbohrung (20) eingeführt ist, und einer damit verbundenen Quelle von Partikeln, welche innerhalb der Röhrenlänge abzulagern sind, ermöglicht.

2. Apparat nach Anspruch 1, außerdem umfassend eine Lageraufsatz (19) zum Tragen der Röhrenwalze (12) bei gleichzeitiger Ermöglichung ihrer Rotationsbewegung.

3. Apparat nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Vorrichtung (26) zur Rotation der Röhrenwalze einen Rotor mit veränderlicher Geschwindigkeit umfasst.

4. Apparat nach Anspruch 3, wobei der Rotor mit veränderlicher Geschwindigkeit einen Motor umfasst, der durch eine Kontrollvorrichtung mit veränderlicher Geschwindigkeit (32) angetrieben wird.

5. Apparat nach einem der vorangehenden Ansprüche, außerdem umfassend ein erstes Ventil (44), das an den Kammereinlass (38) angeschlossen ist, wobei das erste Ventil den Gasdurchgang von der damit verbundenen Quelle in die Kammer (36) über einen ersten Gaszufuhrweg kontrolliert.

6. Apparat nach Anspruch 5, außerdem umfassend ein zweites Ventil (45), das an den Kammereinlass (38) angeschlossen ist, wobei das zweite Ventil den Gasdurchgang von der damit verbundenen Quelle in die Kammer (36) über einen zweiten Gaszufuhrweg kontrolliert.

7. Apparat nach Anspruch 5, außerdem umfassend einen ersten Gasstromregulator (48), der den Gasstrom durch das erste Ventil (44) kontrolliert.

8. Apparat nach Anspruch 6, außerdem umfassend einen ersten Gasstromregulator (48), welcher den Gasstrom durch das erste Ventil (44) kontrolliert, und einen zweiten Gasstromregulator (50), welcher den Gasstrom durch das zweite Ventil (45) reguliert.

9. Apparat nach Anspruch 8, wobei der erste Gasstromregulator (48) den Gasstrom durch das erste Ventil (44) bei einer ersten Geschwindigkeit begrenzt, und der zweite Gasstromregulator (50) den Gasstrom durch das zweite Ventil (45) bei einer zweiten Geschwindigkeit begrenzt.

10. Apparat nach einem der vorangehenden Ansprüche, außerdem umfassend einen Kammerauslass (38), der einen Weg bereitstellt, durch den Gas aus der Kammer (36) austreten kann.

11. Apparat nach Anspruch 10, außerdem umfassend ein drittes Ventil (46), das an den Kammerauslass (38) angeschlossen ist, wobei das dritte Ventil den Gasdurchgang aus der Kammer (36) zu einer Abgasvorrichtung kontrolliert.

12. Apparat nach Anspruch 11, wenn abhängig von Anspruch 6, wobei die ersten, zweiten und dritten Ventile (44, 45, 46) elektromagnetische Ventile sind.

13. Apparat nach Anspruch 12, wenn abhängig von Anspruch 4, wobei die Kontrollvorrichtung mit veränderlicher Geschwindigkeit (32) und die ersten, zweiten und dritten Ventile (44, 45, 46) funktionsfähig an eine programmierbare Steuereinheit (52) angeschlossen sind, welche die Betätigung der Ventile und der Kontrollvorrichtung mit veränderlicher Geschwindigkeit kontrolliert, wodurch der automatisierte Betrieb des Apparats ermöglicht wird.

14. Apparat nach Anspruch 13, außerdem umfassend einen Mikroprozessor zur Kontrolle des Betriebs der programmierbaren Steuereinheit (52).

15. Verfahren zur Ablagerung von Partikeln in einer Röhrenlänge (21) mit einer Längsachse (27) und einer gebogenen inneren Oberfläche, welches Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(a) Herstellen einer gleichmäßig dispergierten Suspension von Partikeln, die mit einer biologischen Substanz beschichtet sind, in einer verdampfbaren Flüssigkeit;

(b) Rotieren der Röhre (21) um ihre Längsachse (27) bei einer ersten Geschwindigkeit;

(c) Einführen der Partikelsuspension in die Röhre bei gleichzeitiger Rotation der Röhre bei der ersten Geschwindigkeit;

(d) Rotieren der Röhre zur zentrifugalen Abtrennung der Partikel von der verdampfbaren Flüssigkeit und Verteilen der Partikel auf der inneren Oberfläche der Röhre; und

(e) Führen eines Gases durch die Röhre während der Rotation der Röhre, um die auf der inneren Oberfläche verteilten Partikel zur trocknen.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei Schritt (c) umfasst: Aufziehen einer Spritze (64) mit der Suspension; Kuppeln der Spritze an ein Ende der Röhre (21); und Übertragen der Suspension von der Spritze in die Röhre.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei die Schritte (b) bis (e) bei einer horizontal orientierten Längsachse (27) der Röhre (21) durchgeführt werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Röhre (21) bei einer Geschwindigkeit von etwa 50 bis 200 Umdrehungen pro Minute bei Schritt (b) rotiert wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die Röhre bei Schritt (d) bei einer zweiten Geschwindigkeit rotiert wird, die größer als die erste Geschwindigkeit ist.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die zweite Geschwindigkeit zwischen etwa 1700 und 2300 Umdrehungen pro Minute liegt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei die Röhre (21) bei Schritt (e) bei einer Geschwindigkeit rotiert wird, die größer als die erste Geschwindigkeit ist.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei Schritt (e) umfasst:

Durchführen eines Gases bei einer ersten Stromgeschwindigkeit durch die Röhre (21), während die Röhre rotiert wird, um die verdampfbare Flüssigkeit davon zu entfernen;

Durchführen eines Gases bei einer zweiten Stromgeschwindigkeit durch die Röhre, während die Röhre rotiert wird, um die auf der inneren Oberfläche der Röhre verteilten Partikel zu trocknen, wobei die zweite Stromgeschwindigkeit größer als die erste Stromgeschwindigkeit ist.

23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Durchführens eines Gases bei einer ersten Stromgeschwindigkeit erfolgt, während die Röhre (21) bei einer dritten Geschwindigkeit rotiert wird, die geringer als die zweite Geschwindigkeit ist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die dritte Geschwindigkeit zwischen etwa 700 und 1300 Umdrehungen pro Minute beträgt.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, wobei der Schritt des Durchführens eines Gases bei einer zweiten Stromgeschwindigkeit erfolgt, während die Röhre bei einer vierten Geschwindigkeit rotiert wird, die größer als die dritte Geschwindigkeit ist.

26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die vierte Geschwindigkeit zwischen etwa 4000 und 6000 Umdrehungen pro Minute beträgt.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei die erste Stromgeschwindigkeit zwischen etwa 2,5 und 3,5 Milliliter pro Minute und/oder die zweite Stromgeschwindigkeit zwischen etwa 500 und 800 Milliliter pro Minute beträgt.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 27, wobei das Gas gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Luft und Stickstoff.