DE69931800T2

DE69931800T2 - Strukturierter und poröser silikonkautschuk

Info

Publication number: DE69931800T2
Application number: DE69931800T
Authority: DE
Inventors: Paul Jess FULLER; David Holgate PEGG; McLean Robert BIRD; Burgess Timothy CLIFFORD; Tony Clayson
Original assignee: Cellon SA
Current assignee: Cellon SA
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: WO2000024437A8; AU768737B2; EP1124592A2; WO2000024437A3; ATE328618T1; CA2348493A1; US6900055B1; EP1124592B1; DE69931800D1; AU6358999A; JP2002528567A; WO2000024437A2; CA2348493C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Silikonkautschuk, der dahingehend angepasst ist, Zellanheftung und -wachstum zu fördern, und insbesondere Verfahren zur Bereitstellung von Silikonkautschuk mit einer modifizierten Oberfläche oder Struktur zur verbesserten Zellanheftung. Der erhaltene Silikonkautschuk ist sehr gut für eine Reihe von Gewebekultur- und medizinischen Anwendungen geeignet.
Silikone übertreffen andere Elastomere aufgrund ihrer rigiden chemischen Silizium-Sauerstoff-Struktur in vielerlei Leistungskategorien. Der Vorgang der Vulkanisierung transformiert diese Struktur, wodurch es dem Silizium-Sauerstoff-Polymer ermöglicht wird, einen elastischen Kautschuk zu bilden. Silikonkautschuke sind über einen Temperaturbereich von –46°C bis 232°C stabil. Sie sind geruchlos, geschmacklos und fördern das Bakterienwachstum nicht. Silikonkautschuke färben oder korrodieren mit anderen Materialien nicht. Am wichtigsten ist, dass Silikonkautschuke auch durch Kontakt mit Körperflüssigkeiten nicht physikalisch oder chemisch abgebaut oder verändert werden, nicht toxisch oder allergen gegenüber menschlichem Gewebe sind und keine entzündliche oder Fremdkörperreaktion auslösen. Silikonkautschuke können auf volle Biokompatibilität und Einhaltung von Richtlinien für medizinische Produkte hin formuliert und getestet werden. Ein weiterer und besonders wichtiger Vorteil von Silikonkautschuken besteht darin, dass sie die höchste Sauerstoffpermeabilität bekannter Polymere aufweisen.
Die Bildung von strukturiertem und porösem Silikonkautschuk ermöglichte es, all diese vorteilhaften Eigenschaften von Si likonkautschuk auszunutzen und zu fördern. Zum Beispiel vergrößert eine strukturierte Fläche nicht nur die verfügbare Oberfläche für die Zellanheftung stark, sondern fördert auch die Zellanheftung. Darüber hinaus erhöht die vergrößerte Oberfläche den durch das Silikon hindurchtretenden Sauerstoff, wodurch die Stoffwechselaktivität der daran anheftenden Zellen gefördert wird. Diese Vorteile sind in den verschiedenen unten beschriebenen Anwendungen von strukturierten und porösen Silikonkautschuken sehr wichtig.
Die WO 97/08291 offenbart die Bildung einer strukturierten Silikonkautschukfläche durch Aufsprühen eines Opfer-Füllmittels auf die Oberfläche von unausgehärtetem Silikonkautschuk. Die WO 97/15242 offenbart die Verwendung einer Form, um Silikonkautschuk zu formen und Poren darin zu bilden. Die Form liegt in Form einer ausgehärteten Masse vor und der Silikonkautschukvorläufer wird in diese Form und durch die feinen Zwischenräume gepresst, die als Ergebnis des verwendeten Materials und des Verfahrens zur Bildung der Form vorhanden sind.
In einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Silikonkautschuks bereitgestellt, der eine zur Anzucht von Zellen oder lebendem Gewebe geeignete Struktur aufweist, welches das Mischen eines Silikonkautschukvorläufers mit einem biologisch annehmbaren Opfer-Füllmittel unter Einsatz eines Mischers oder per Hand, Aushärten der erhaltenen Mischung bei einer Temperatur unterhalb 180°C und Entfernen des Opfer-Füllmittels, um einen porösen Silikonkautschuk zu bilden, umfasst. Jeder geeignete Silikonkautschukvorläufer kann in Abhängigkeit von der beabsichtigten Anwendung des strukturierten Silikonkautschuks verwendet werden.
Silikonkautschukvorläufer sind kommerziell allgemein erhältlich, z.B. von der Dow Chemical Corporation, Midland, Minnesota, USA, oder von GE Silicones Europe, Bergen op Zoom, Niederlande. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Silikonkautschukvorläufer ein solcher, der bei Raumtemperatur ausgehärtet oder vulkanisiert werden kann. Dadurch ist es nicht erforderlich, die Mischung erhöhten Temperaturen auszusetzen, was besonders nützlich ist, da einige Opfer-Füllmittel bei erhöhten Temperaturen instabil sind und sich zersetzen, wodurch es erschwert ist, die endgültige Form des strukturierten Silikonkautschuks zu kontrollieren. In einer weiteren Ausführungsform ist das biologisch annehmbare Opfer-Füllmittel biokompatibel, so dass es von Haus aus nicht toxisch ist und keinen toxischen Rückstand hinterlässt. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn der strukturierte Silikonkautschuk in Gewebekultur und medizinischen Anwendungen eingesetzt werden soll, obwohl eine Reihe weiterer Faktoren bei der Auswahl eines geeigneten Opfer-Füllmittels ebenfalls berücksichtigt werden muss. Beispielsweise sollte das Opfer-Füllmittel vorzugsweise weder in seiner Vorläuferform noch in seinem ausgehärteten Zustand mit dem Silikonkautschuk reagieren. Das Füllmittel sollte auch vorzugsweise löslich sein, um seine Entfernung durch Auflösen zu erleichtern, und das Lösungsmittel, das zum Auflösen des Materials verwendet wird, sollte vorzugsweise nicht mit dem Silikonkautschuk reagieren. Wenn der Silikonkautschuk bei erhöhten Temperaturen auszuhärten ist, ist es gewöhnlich wünschenswert, ein Opfer-Füllmittel zu verwenden, das bei den Aushärtungstemperaturen stabil ist, da Materialien, die bei hohen Temperaturen schmelzen oder zerfallen, ungeeignet sein können, insbesondere wenn ein strukturierter Silikonkautschuk gewünscht ist, der ein hohes Maß an Regelmäßigkeit aufweist. Schließlich ist es aus wirt schaftlichen Gründen im Allgemeinen wünschenswert, dass das Opfer-Füllmittel vergleichsweise kostengünstig und leicht erhältlich sein sollte. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Opfer-Füllmittel vor dem Inkontaktbringen mit dem Silikonkautschukvorläufer gemahlen. Dies weist den Vorteil auf, dass eine sehr viel genauere Kontrolle der erhaltenen Struktur des Kautschuks möglich wird. Jedes geeignete Verfahren zum Mahlen des Opfer-Füllmittels kann verwendet werden, obwohl gefunden wurde, dass das Nassmahlen des Opfer-Füllmittels vor dem Mischen mit dem Silikonkautschukvorläufer gute Ergebnisse ergibt. Das Opfer-Füllmittel kann jedoch auch durch Trockenmahlen gemahlen werden, vorzugsweise unter einer inerten oder trockenen Atmosphäre, beispielsweise unter trockenem Stickstoff- oder Argongas. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Opfer-Füllmittel zu einer Partikelgröße von 0,01–10 μm, bevorzugt 0,05–1 μm und am meisten bevorzugt 0,1–0,4 μm gemahlen. In einer weiteren Ausführungsform ist das Opfer-Füllmittel körnig und vorzugsweise kristallin, obwohl bestimmte amorphe Füllmittel ebenfalls geeignet sein können. Es hat sich gezeigt, dass anorganische Salze besonders gute Ergebnisse liefern, obwohl bestimmte kristalline organische Verbindungen, wie beispielsweise einfache Saccharide, oftmals gleichermaßen effektiv sein können. Wenn das Opfer-Füllmittel ein anorganisches Salz ist, ist es besonders bevorzugt, dieses zunächst durch Mahlen in einem organischen Lösungsmittel zu mahlen, da dies eine gute Kontrolle über die resultierende Partikelgröße gibt. Vorzugsweise ist das Opfer-Füllmittel ein anorganisches Salz, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallhalogeniden, Metallkarbonaten und Metallbikarbonaten, insbesondere eines, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Lithiumbikarbonat, Natriumbikarbonat, Kaliumbikarbonat, Lithiumchlorid, Natriumchlorid und Kalium chlorid, vorzugsweise in hoher Reinheit, wie beispielsweise Natriumbikarbonat oder Natriumchlorid von Lebensmittelqualität. In dieser letzten Ausführungsform wird das Natriumbikarbonat oder Natriumchlorid bevorzugt nass unter Xylol gemahlen, obwohl andere flüchtige organische Lösungsmittel ebenfalls verwendet werden können. In einer weiteren Ausführungsform wird das gemahlene Opfer-Füllmittel vor dem Inkontaktbringen mit dem Silikonkautschukvorläufer klassiert, um eine einheitliche Partikelgrößenverteilung sicherzustellen, zum Beispiel, indem das gemahlene Material durch Siebe passiert wird oder durch Verwendung eines Malvern^®-Partikelsichters. In einer anderen Ausführungsform wird das Opfer-Füllmittel durch Auflösung, vorzugsweise in einem wässrigen Lösungsmittel, entfernt. Im letzteren Fall wird das Opfer-Füllmittel vorteilhaft so ausgewählt, dass es keine Schwellung des Silikonkautschuks verursacht, wenn es mit einem wässrigen Lösungsmittel entfernt wird. In einer weiteren Ausführungsform wird mindestens ein Teil der freien -OH-Gruppen, die normalerweise in dem Silikonkautschuk vorhanden sind, modifiziert, um die Zellanheftung zu verbessern oder zu fördern. Zum Beispiel können freie -OH-Gruppen chemisch umgewandelt werden, um positiv geladene Gruppen zu bilden, zum Beispiel durch Reaktion mit Diethylaminoethylbromid, um DEAE-Reste zu erhalten, oder um negativ geladene Gruppen zu bilden, zum Beispiel durch Reaktion mit Jodessigsäure, um Carboxylat-Reste zu erhalten. In einer alternativen Ausführungsform kann die Oberfläche des Silikonkautschuks elektrostatisch geladen werden, zum Beispiel durch Bombardierung mit Elektronen. Alternativ können die Oberflächeneigenschaften des Silikonkautschuks durch Aufbringen einer dünnen Beschichtung eines geeigneten Polymers modifiziert sein, um es für bestimmte Zellen stärker anhaftend zu machen, während ein ausreichendes Maß an Gaspermeabilität weiterhin erhalten bleibt. Jedes geeignete Polymer kann verwendet werden, beispielsweise eines, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyolefinen, Polyvinylharzen, Polyesterharzen, Polyurethanen, Polyaminen, Polyamiden, Polyethern. In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Silikonkautschukvorläufer auch mindestens einen Zusatz, der mit dem Opfer-Füllmittel nicht entfernt wird und dazu dient, gewünschte physikalische Eigenschaften auf den erhaltenen Silikonkautschuk zu übertragen. Zum Beispiel kann der Zusatz ein Metallpulver oder Kohlenschwarz sein, das verwendet werden kann, um den Silikonkautschuk elektrisch leitfähig zu machen. Alternativ kann der Zusatz Edelstahlpulver oder Eisenoxid sein, das verwendet werden kann, um die Dichte des Silikonkautschuks zu erhöhen. Der Zusatz kann auch eine inerte Substanz sein, wie beispielsweise Glas, das verwendet werden kann, um den Silikonkautschuk mechanisch zu versteifen. Viele weitere geeignete Zusätze werden für den Fachmann jedoch ebenfalls ersichtlich sein.
Das erfinderische Verfahren schafft ein System von Poren und Kanälen durch die Silikonkautschuk-Struktur. Die Poren des Silikonkautschuks stellen Anheftungsstellen für Zellen oder Gewebe bereit, so dass die Zellen oder Gewebe im Wesentlichen innerhalb der erhaltenen Struktur eingeschlossen sind. Dieses System von Poren kann auch als Kapillarsystem fungieren, das die Sauerstoff- und Nährstoffversorgung zu der Struktur erhöht. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Silikonkautschuk bei einer Temperatur zwischen 100°C und 175°C, bevorzugt zwischen 120°C und 170°C, besonders bevorzugt zwischen 140°C und 160°C und am meisten bevorzugt etwa 150°C ausgehärtet. Die Silikonkautschukvorläufer und die biolo gisch annehmbaren Opfer-Füllmittel, die verwendet werden können, sind im Wesentlichen dieselben wie oben beschrieben. In einer anderen Ausführungsform, kann die erhaltene Mischung vor der Aushärtung geformt werden, vorzugsweise durch Formpressen oder Extrusion. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Größe der gebildeten Poren 1 μm–0,5 mm, vorzugsweise 10 μm bis 0,2 mm und am meisten bevorzugt 50 bis 150 μm im Durchmesser. Bevorzugt wird der poröse Silikonkautschuk nach der Aushärtung auf eine gewünschte Größe oder Gestalt zugeschnitten. Zum Beispiel kann der poröse Silikonkautschuk in Form von kleinen Pellets geschnitten werden, die in der Lage sind, innerhalb ihrer Poren Wachstum von Zellen zu ermöglichen, die aber durch traditionelle Trennverfahren, wie beispielsweise Zentrifugation oder Filtration, leicht vom Kulturmedium abgetrennt werden können. Silikonkautschuke enthalten häufig immanente Füllmittel, wie beispielsweise hochdisperses Glas, die zugegeben werden, um die gewünschte Viskosität, Festigkeit und andere physikalische Eigenschaften zu erzeugen. Die Menge von Opfer-Füllmittel, die in den Silikonkautschuk eingemischt werden kann, und daher das Maß der erreichten Porosität, ist umgekehrt proportional zur Menge des bereits vorhandenen immanenten Füllmittels. Ein niedrigviskoser Silikonkautschuk, der kleine Mengen von immanentem Füllmittel enthält, kann daher eine größere Packungsdichte von Opfer-Füllmittel aufnehmen als ein hochviskoser Silikonkautschuk, der hohe Mengen von immanentem Füllmittel enthält, um ihm eine dickere Konsistenz zu verleihen. Die Viskosität des Silikonkautschuks ist ebenfalls von Bedeutung, wenn man die Art und Weise betrachtet, in der die Mischung zu handhaben ist, um das Endprodukt zu ergeben. Zum Beispiel kann ein Silikonkautschuk niedriger Viskosität, obwohl er eine größere Menge von Opfer-Füllmittel halten kann, ungeeignet sein, wenn die Mischung zu extrudieren ist, weil eine Trennung des Füllmittels auftreten kann, insbesondere wenn Extrusionen kleiner Querschnitte erforderlich sind, sowie das Verrutschen ("Slumping") der Mischung aufgrund seiner geringen Viskosität, was zu deformierten Formen führen kann. Wenn die Mischung in einer Schicht aufgetragen oder geformt werden soll, kann ein niedrigviskoser Silikonkautschuk sehr wohl geeignet sein, da es für dieselbe Menge Füllmittel leichter gehandhabt werden kann. Die Grünfestigkeit, d.h. die Festigkeit der ungehärteten Silikonkautschukvorläufermischung, ist ebenfalls ein zu berücksichtigender Faktor. Wenn niedrigviskoser Silikonkautschuk mit Opfer-Füllmittel gepackt wird, zeigt er zum Beispiel eine sehr schlechte Grünfestigkeit und ist daher grundsätzlich unerwünscht für die Extrusion. Für Extrusionsanwendungen wäre ein sehr hochviskoser Silikonkautschuk im Prinzip ideal, da jedoch so wenig Opfer-Füllmittel in dieses Material gemischt werden kann, sind sie üblicherweise keine praktikable Option. Daher muss ein Silikonkautschuk irgendwo zwischen den beiden gewählt werden, so dass soviel immanentes Füllmittel aufgenommen werden kann, das ausreicht, um die Grünfestigkeit zu erhalten, aber nicht ausreicht, um in der Lage zu sein, ausreichend Opfer-Füllmittel hineinzupacken. Auch das Aushärtungsverfahren des Silikonkautschuks muss berücksichtigt werden. Wo eine rasche Aushärtung erforderlich ist, um zum Beispiel die Geometrie eine Extrusion zu erhalten, sind häufig wärmehärtende Systeme erforderlich. Diese Systeme müssen jedoch so ausgelegt werden, dass der Erhitzungsvorgang keine schädlichen Wirkungen auf das Füllmittel hat. Es kann auch erforderlich sein, bei Raumtemperatur aushärtende Systeme zu verwenden, wenn das Material an ein zusätzliches Substrat gebunden werden soll, dass nicht in der Lage ist, erhöhten Tem peraturen zu widerstehen, wie ein Thermoplast zum Beispiel. Die physikalischen Eigenschaften des gehärteten Silikonkautschuks müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Wo Haltbarkeit ein wichtiger Faktor ist, wie beispielsweise bei der Bildung von Röhren oder Platten, muss ein Silikonkautschuk verwendet werden, der eine hohe Bruchfestigkeit aufweist. Solche Silikonkautschuke neigen jedoch dazu, eine höhere Viskosität aufzuweisen und größere Mengen immanentes Füllmaterial aufzuweisen, so dass ein Kompromiss gefunden werden muss. Wo die Bruchfestigkeit weniger wichtig ist, kann ein niedrigviskoser Silikonkautschuk verwendet werden, insbesondere wenn keine Extrusion benötigt wird. Schließlich ist die jeweilige Güteklasse des Silikonkautschuks erwähnenswert. Die endgültige Anwendung des Materials legt die Qualität des zu verwendenden Silikonkautschuks fest. Für medizinische und implantierbare Anwendungen sollte ein Material von Hochreinheits-Gütegrad verwendet werden und umgekehrt kann ein Silikonkautschuk von Industriequalität für Anwendungen wie beispielsweise die Abwasserreinigung ausreichen. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, Zusätze in die Mischung aufzunehmen, um bestimmte Eigenschaften zu erreichen, wie beispielsweise gewünschte Dichte, magnetische Eigenschaften und dergleichen. In der Mehrzahl der Fälle würden solche Zusätze im Allgemeinen in Pulverform vorliegen und die Überlegungen, die zur Auswahl geeigneter Materialien erforderlich sind, wären die gleichen wie für das Opfer-Füllmittel. Wenn es zum Beispiel erforderlich ist, dass der Silikonkautschuk eine erhöhte Dichte aufweist, würde ein Pulver hoher Masse in kleinen Mengen zugegeben, um diese Anpassungen vorzunehmen, und die Auswahl des Pulvers würde Kriterien wie Reaktivität, Toxizität und Wirtschaftlichkeit etc. folgen. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gefunden, dass die Verwendung be stimmter Opfer-Füllmittel eine nachteilige Wirkung auf den erhaltenen Silikonkautschuk haben kann. Zum Beispiel kann die Verwendung von Natriumchlorid dazu führen, dass der Silikonkautschuk in Abhängigkeit von den Bedingungen anschwillt. Um dies zu vermeiden, ist es wünschenswert, ein Opfer-Füllmittel zu verwenden, das keine Schwellung verursacht oder den resultierenden Silikonkautschuk nachteilig beeinflusst. Natriumbikarbonat hat sich als besonders wirksam zur Erfüllung dieser Kriterien erwiesen, obwohl eine Anzahl anderer Opfer-Füllmittel gleichermaßen effektiv sein kann. Wenn Natriumbikarbonat als Opfer-Füllmittel einzusetzen ist, zerfällt es und "zerschießt" das Material daher bei Temperaturen oberhalb von ungefähr 180°C. Es ist daher erforderlich, das Herstellungsverfahren so anzupassen, dass Temperaturen oberhalb von 180°C vermieden werden, zum Beispiel durch Auswahl von Silikonkautschuken, die bei niedrigeren Temperaturen aushärten. Viele der alternativen Opfer-Füllmittel sind toxisch, hinterlassen beim Auflösen toxische Rückstände oder sind bei moderaten Temperaturen, die für das Arbeiten mit Silikonkautschuk erforderlich sind, problematisch. Die Silikonkautschuke, die nach den Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurden, weisen Eigenschaften auf, die besonders geeignet machen für die Verwendung in einer Reihe von biomedizinischen Vorrichtungen und Geräten.
In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein strukturierter Silikonkautschuk bereitgestellt, wobei der Kautschuk nach einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhalten wird oder erhältlich ist.
In einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Kulturkammer zur Verwendung in einem Verfahren zur Kultivierung mikrobio logischen Materials bereitgestellt, die mindestens eine gaspermeable Wand oder einen Bereich davon und eine strukturierte innere Wachstumsoberfläche umfasst, die für den Kontakt mit dem kultivierten mikrobiologischen Material eingerichtet ist, wobei die Kulturkammer porösen oder strukturieren Silikonkautschuk nach dem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst. Die allgemeinen Grundlagen für die Kultivierung von Zellen in vitro sind auf dem Gebiet der Biotechnologie gut bekannt, wobei sich der Begriff "Zellkultur" im Allgemeinen auf die Anzucht und Erhaltung von Zellen bezieht. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die gaspermeable Wand und die strukturierte innere Wachstumsoberfläche jeweils aus einem organischen Polymer, optional aus demselben organischen Polymer, gebildet. Die gaspermeable Wand oder der Bereich einer Wand der Kulturkammer auch die strukturierte innere Wachstumsoberfläche bereitstellen, so dass Zellen direkt auf einer strukturierten Wachstumsoberfläche auf der gaspermeablen Membran wachsen können, was hohe Zelldichten ermöglicht. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die gaspermeable Wand oder der Bereich einer Wand eine Silikonkautschukmembran. Vorzugsweise weist die Kulturkammer mindestens einen Anschluss auf, der sich zwischen dem Inneren und Äußeren der Kammer erstreckt. Öfter wird es dagegen mindestens zwei Anschlüsse geben, die vorzugsweise einen Eingangs- und einen Ausgangsanschluss beinhalten. Ein zusätzlicher Septumanschlüsse kann auch vorgesehen sein, um das Risiko einer Kontamination zu vermindern, wenn verschiedene Substanzen in die Kulturkammer eingeführt werden. In einer Ausführungsform sind mindestens einer der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse oder beide Septumanschlüsse. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die Kulturkammer in Form eines(r) flexiblen Beutels oder Hülle vor. Eine Reihe verschiedener Vorrichtungen sind zur Kultivierung von Zellen in vitro bekannt. In den letzten Jahren sind flexible Kulturbeutel zunehmend beliebt geworden, die gegenüber traditionellen Zellkulturvorrichtungen wie beispielsweise Multiwellplatten, Kolben, Rollerflaschen und Spinnerflaschen eine Reihe von Vorteilen aufweisen. Beispielsweise bilden Kulturbeutel geschlossene Systeme, wodurch das Kontaminationsrisiko vermindert wird, und beanspruchen weniger Lager- und Inkubationsraum. Darüber hinaus können solche Kulturbeutel oftmals relativ kostengünstig hergestellt werden, was sie gewissermaßen entsorgungsfreundlich macht und die Notwendigkeit verringert, zur Wiederverwendung eine Sterilisation durchzuführen. Bei den meisten Gewebekulturanwendungen ist die Belüftung der Kultur wesentlich, um die Zellen mit dem für das Wachstum erforderlichen Sauerstoff zu versorgen. In der Vergangenheit sind Verfahren wie Hindurchperlen, Oberflächenbelüftung und Mediumperfusion verwendet worden, um die Verfügbarkeit von Sauerstoff zu erhöhen. Solche Verfahren können jedoch Zellschäden verursachen, wodurch die Effizienz der Zellkultur beschränkt wird. Silikonkautschuke haben die höchste Sauerstoffdurchlässigkeit bekannter Polymere, und Schläuche oder Membranen, die aus solchen Materialien hergestellt sind, sind für den Einsatz in der Zellkultur gut geeignet, wo sie in der Lage sind, eine verbesserte Diffusion von Sauerstoff zu den Zellen bereitzustellen. Silikonkautschuke bieten nicht nur Gaspermeabilität (einschließlich Sauerstoff und Kohlendioxid), sondern auch Dampfdurchlässigkeit, strukturelle Integrität, Elastizität und Temperaturenresistenz, was in der Zell- und Gewebekultur alles wünschenswert ist. Die internationale Veröffentlichung Nr. PCT/US95/20050 (Avecor Cardiovascular Inc.) offenbart einen Zellkulturbeutel, der aus einer Mehrzahl von dünnen, beabstandeten, gaspermeablen Silikonmembranen gebildet wird, deren Gasaustauschrate signifikant höher sein soll als die der meisten konventionellen Kulturbeutel. Obwohl solche Beutel in der Lage sein können, höhere Zelldichten und Zelllebensfähigkeit aufrecht zu erhalten, sind sie jedoch durch die Oberfläche des Beutels letztlich begrenzt. Darüber hinaus sind die inneren Oberflächen solcher Beutel glatt und bieten daher nur schlechte Zellanheftungseigenschaften, was sie für die effiziente Zellkultur von verankerungsabhängigen Zellen ungeeignet macht. Darüber hinaus sind bestimmte "Problem"-Zelltypen außer Stande, sich an die glatten inneren Oberflächen des Beutels anzuheften. Ein aufwändiges (und anscheinend teures) Verfahren zur Erhöhung der für die Zellanheftung verfügbaren Oberfläche ist in dem US-Patent Nr. 4,937,194 (Baxter International Inc.) beschrieben, das einen flexiblen Beutel offenbart, der eine innere zelluläre Struktur enthält, beispielsweise eine honigwabenartige Struktur mit hindurchtretenden hexagonalen Kanälen, die als Anheftungsstellen für kultivierte Zellen dient. Dieses Dokument schlägt auch die Verwendung von Mikroträgern wie beispielsweise kleinen Glaskugeln oder Natriumalginat vor, um die für die Zellanheftung innerhalb des Beutels verfügbare Oberfläche zu erhöhen. Es besteht daher ein Bedürfnis, einige der oben genannten Nachteile zu überwinden. Entsprechend wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine Kulturkammer in Form eines(r) flexiblen Beutels oder Hülle bereitgestellt. Solch ein Kulturbeutel stellt eine erhöhte Anzuchtsubstratoberfläche für die Zellanheftung bereit und stellt auch ein Wachstumssubstrat bereit, das die Zellanheftung unterstützt. Darüber hinaus ist die Beutelstruktur einfach und kostengünstig herzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Beutel aus mindestens einer Silikonkautschukplatte, die mit einer Silikonkautschukschicht beschichtet ist, die eine raue oder unebene mikrokupellierte Wachstumsoberfläche aufweist, die eine Mehrzahl von Kratern oder kraterartigen Vertiefungen zeigt. Vorzugsweise wird ein bei Raumtemperatur vulkanisierender Silikonkautschukvorläufer verwendet, während das Opfer-Füllmittel, das zur Herstellung der strukturierten Oberfläche verwendet wird, vorzugsweise Natriumchlorid ist. Die auf diese Weise gebildete strukturierte oder mikrokupelliert der Fläche erhöht die Oberfläche für die Zellanheftung beträchtlich, wodurch die Effizienz der Zellkultur erhöht wird. Die mikrokupellierte Fläche unterstützt auch die Anheftung und Anzucht bestimmter "Problem"-Zelltypen, wie beispielsweise stromale Zellen, die für Stammzellexpansionsverfahren erforderlich sind. Aus Knochen stammende stromale Zellen benötigen eine strukturierte Oberfläche für das Wachstum, wenn ihre Proliferation optimiert werden soll. Wie bereits oben hinsichtlich der Kulturkammer beschrieben, beinhaltet der Kulturbeutel bevorzugt auch ein oder mehrere Anschlüsse, die sich zwischen dem Beutelinneren und Beuteläußeren erstrecken. Solche Anschlüsse können zur Einführung von Nährmedium, Entnahme von Proben, Zugabe weiterer Bestandteile etc. verwendet werden. Die Anschlüsse sollten vorzugsweise Ventile, Verschlüsse oder dergleichen aufweisen, um eine Kontamination des Beutelinneren zu vermeiden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kulturbeutel mit einem Eingangs- und Ausgangsanschluss mit Luer-Verschlüssen und einem Septumanschluss für die Probenentnahme oder Einführung von Substanzen in den Beutel ausgestattet. Die Anschlüsse sind wünschenswerterweise zwischen den abgedichteten Rändern des Kulturbeutels angeordnet. Es ist gefunden worden, dass die Aufbringung einer strukturierten Fläche auf eine Kulturbeutelwand gemäß der Erfindung dazu führen kann, dass die Wand undurchsichtig wird. In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Kulturbeutel daher auch mindestens einen Membranbereich, auf den keine strukturierte Oberflächenschicht aufgebracht ist, wobei dieser Bereich als durchsichtiges Fenster fungiert, das es dem Benutzer ermöglicht, Einblick in das Innere der Kulturkammer zu nehmen. In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die Kulturkammer auch ein Ventilmittel, das die Abgabe von Gasen, die sich während des Zellwachstums anhäufen und eine Luftblase innerhalb des Beutels bilden können, ermöglicht. Die Anwesenheit einer Blase innerhalb der Kammer kann die Besiedelung auf dem Flächenbereich, der der Blase benachbart ist, verhindern, weil die Fläche nicht in Kontakt mit dem Kulturmedium sein wird. Das Vorhandensein eines Ventils in der Kulturkammerwand trägt daher dazu bei, die Größe etwaiger Gasblasen zu minimieren, wodurch es möglich wird, eine größere Oberfläche des Beutels in Kontakt mit dem Nährmedium und für die Zellanheftung verfügbar zu halten. Eine nahezu vollständige Besiedelung der inneren Kammeroberfläche ist daher möglich, was die Effizienz der Kulturkammer erhöht. Wünschenswerterweise umfasst das Ventil ein Filtermittel, das Gasen die Diffusion aus der Kammer ermöglicht, eine mikrobielle Kontamination jedoch verhindert. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Ventilmittel ein oder mehrere Schichten eines hydrophoben Materials, wie beispielsweise eine hydrophobe PTFE-Membran, die vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,25 mm und eine Porosität von 0,2 Mikrometer aufweist. Andere geeignete Formen von Ventilmitteln werden für den Fachmann jedoch ebenfalls ersichtlich sein. Die Wachstumsoberfläche der Kulturkammer oder des Kulturbeutels kann behandelt werden, um die Zellanheftung weiter zu verbessern, zum Beispiel durch Laden der Oberfläche durch Beschuss mit Elektronen. Es ist auch möglich, die freien -OH-Gruppen der Silikonkautschukfläche zu modifizieren, um die Anheftung ver schiedener chemischer Reste in der schon beschriebenen Weise zu fördern. Alternativ kann die Zellanheftung an die Wachstumsoberfläche der Kulturkammer durch Anpassen der Größe der Mikrokupel oder Vertiefungen an die spezifischen Bedürfnisse der zu kultivierenden Zellen gefördert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kulturkammer ferner eine zweite Kammer, die von der ersten Kammer mittels einer semipermeablen Membran getrennt ist. Die zweite Kammer weist vorzugsweise ein Zugangsmittel auf, das von der ersten Kammer getrennt ist.
In einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die eine Mehrzahl von Kulturkammern gemäß der Erfindung in ihrem dritten Aspekt umfasst, zur Verwendung in einem Verfahren zur Kultivierung biologischen Materials. In einer Ausführungsform sind die Eingänge der Kulturkammern verbunden und die Ausgänge der Kulturkammer sind verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung mindestens eine weitere eine semipermeable Wand aufweisende Kammer(n) auf, die innerhalb jeder Kulturkammer angeordnet ist, wobei jede (der) semipermeable(n) Kammer(n) einen Eingang aufweist, der mit dem Eingang aller anderen semipermeablen Kammern verbunden ist und einen Ausgang aufweist, der mit dem Ausgang aller anderen semipermeablen Kammern verbunden ist. In einer bevorzugten Anwendung werden verankerungsabhängige stromale Zellen auf der strukturierten Fläche der Kulturkammer(n) angezogen, und verankerungsunabhängige Stammzellen werden anschließend in die Kulturkammer inokuliert, um eine Proliferation der Stammzellen zu ermöglichen. Die Vorrichtung ist bevorzugt ein Bioreaktor. Der Bioreaktor ist besonders für das Bioprozessing von Flüssigkeiten angepasst, welche partikuläre Stoffe, wie beispielsweise Blutzellen oder Zelltrümmer, enthalten. Konventionell sind Bioreaktoren normalerweise geschlossene Systeme und haben als solche den Nachteil einer relativ niedrigen Produktivität und Effizienz. Ein besonderer Nachteil ist das beschränkte Sauerstoffvolumen, das für Reaktionen in solch einem geschlossenen System verfügbar ist. Darüber hinaus sind solche Systeme normalerweise für die Prozessierung von Flüssigkeiten, die partikuläre Stoffe enthalten, wie beispielsweise Vollblut, nicht geeignet. Der Bioreaktor gemäß der Erfindung leidet nicht an den vorgenannten Problemen, weil er sauerstoffdurchlässige Wände und eine strukturierte Oberfläche aus Silikonkautschuk umfasst, um den Wachstumsprozess der Biosubstanzen zu unterstützen. Das gewünschte Produkt kann in der Folge daher in einem kontinuierlichen Verfahren durch die Passage eines flüssigen Nährmediums über die Biosubstanzen erzeugt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Durchführung eines Bioprozessing-Vorgangs in einer Kulturkammer oder Vorrichtung das Anheften von Zellen zur Ausübung der Bioprozessing-Funktion an die strukturierte Oberfläche der Kulturkammer(n), die Einführung von zu verarbeitender Flüssigkeit in die Kulturkammer(n) über einen Eingang und Sammeln der verarbeiteten Flüssigkeit am Ausgang der Kulturkammer(n). Vorzugsweise wird das verbrauchte Medium einschließlich zellulärer Nebenprodukte aus der(den) Kulturkammer(n) entfernt und frisches Nährmedium wird durch eine semipermeable Kammer(n), die innerhalb der Kulturkammer(n) angeordnet ist, geleitet, um es zu ermöglichen, das frisches Medium durch die semipermeable Membran in die Kulturkammer(n) diffundiert. Vorzugsweise wird das Nährmedium in die Richtung durch die semipermeablen Kammern geleitet, die derjenigen entgegengesetzt ist, in der die Flüssigkeit oder das verbrauchte Medium durch die Kulturkammer geleitet wird. Dies weist den Vorteil auf, dass Zellen, die in jenen Bereichen der Kulturkammer wachsen, die das am stärksten abgereicherte Medium aufweisen, zuerst mit dem frischen Medium in Kontakt gebracht werden. Das Nährmedium kann zurückgeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung mit flüssigem Medium gefüllt, dass zunächst mit einer gewünschten Zelllinie beimpft wurde. Die Anordnung von Reaktorschläuchen kann dann für die Rotation oder Umwälzung eingerichtet werden, zum Beispiel unter Verwendung einer Ausrüstung, wie sie beispielsweise für konventionelle Rollerflaschen verwendet wird. Die Rotation kann fortgesetzt werden, bis Zellkonfluenz erhalten wird, was durch die Nivellierung der Glukoseaufnahmerate nachgewiesen wird. Die inneren Oberflächen der Reaktorschläuche sind daher in diesem Zustand weitgehend mit den Zellen beschichtet. Falls angebracht, kann die Rotation zum Austausch des Mediums in dem Reaktor unterbrochen werden. Die Reaktorschläuche können dann von den Rollern entfernt und an einen geeigneten Medienvorrat angeschlossen werden. Ein kontinuierlicher Strom von flüssigem Nährmedium kann dazu vorgesehen sein, durch die Reaktorhüllen hindurchzutreten, wobei das Produkt am Ausgang geerntet wird. Bei diesem Verfahren ist es wünschenswert, einen Luftstrom über den Reaktor bereitzustellen, um die Oxygenierung zu unterstützen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung besonders angepasst für das Bioprozessing von Flüssigkeiten, die partikuläre Stoffe, wie beispielsweise Blutzellen oder Zelltrümmer, enthalten. Das kontinuierliche Fließsystem gemäß der Erfindung ist besonders anwendbar auf die Verarbeitung von Vollblut, zum Beispiel, in einem künstlichen extrakorporalen Organ, das die Funktionen der menschlichen Leber ersetzt oder unterstützt. Vorteilhafterweise erübrigt sich durch das System das Erfordernis, die partikulären Stoffe vor der Verar beitung abzutrennen und die Bestandteile anschließend wieder zu vereinen. Es ist auch vorgesehen, dass die Kulturkammern und Vorrichtungen gemäß der Erfindung andere medizinische Anwendungen haben können, beispielsweise zur Expansion von anderen primären Zelltypen oder zur Anwendung als Ex-vivo-Modell für den Arzneimittelstoffwechsel bei Besiedlung mit Hepatozyten und dergleichen. In einer anderen Ausführungsform beinhalten die Kulturkammern des Weiteren semipermeable Kammern, die in ihnen angeordnet sind, wie zum Beispiel semipermeable Kammern, die aus Zelluloseacetat hergestellt sind. Die semipermeablen Kammern sind derart eingerichtet, dass sie getrennt an gemeinsamen Eingängen und Ausgängen an ihren entsprechenden Enden angeschlossen werden können. In dieser Ausführungsform beinhaltet der Bioprozessingablauf die folgenden Verfahren. Zunächst werden die zur Ausübung der Bioprozessingfunktion angezogenen Zellen an die strukturierte Oberfläche der Kulturkammer angeheftet. Das Kulturmedium wird dann aus den Kulturkammern entfernt. Als nächstes wird das Nährmedium durch die semipermeablen Kammern geleitet, wobei es aus einem Vorrat durch den Eingang an einem Ende der Kulturkammern eingeführt und am Ausgang am gegenüberliegenden Ende abgegeben wird. Falls gewünscht, kann das Medium vom Ausgang zurückgeführt werden, um erneut zum Eingang der Kammern zurückzukehren. Die zu verarbeitende Flüssigkeit, wie zum Beispiel Blut, wird dann dazu gebracht, durch die Kulturkammern zu fließen, deren strukturierte Oberfläche nun mit Zellen beschichtet sind. Zu diesem Zweck wird die Flüssigkeit am Eingang der Kulturkammern, der vorher als Medieneingang diente, eingeführt und am Ausgang am gegenüberliegenden Ende abgegeben. Vorzugsweise wird die Flüssigkeit in die Richtung durch die semipermeablen Kammern geleitet, die derjenigen des Nährmediums entgegengesetzt ist. Bei diesem Verfahren treten Nährstoffe aus dem Medium durch die semipermeablen Kammern, wobei sie den Flüssigkeitsstrom überqueren, um die Zellen, die an der Beschichtung der Kulturkammern anhaften, zu füttern. Zur selben Zeit verrichten die semipermeablen Kammern auch die Funktion der Reinigung der Flüssigkeit von Abfallmaterialien, wie beispielsweise Ammoniak oder Harnstoff etc. Die behandelte Flüssigkeit wird schließlich am Ausgang der Kulturkammern gesammelt. Die Produktivität und Effizienz des Wachstumsprozesses kann insbesondere im Falle von verankerungsabhängigen Zellen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Bioreaktoren wesentlich verbessert werden, insbesondere im Vergleich mit konventionellen Reaktionsgefäßen, die keine sauerstoffpermeablen Behälter einsetzen und den Zellwachstumsprozess daher in der Weise, wie ihn die Erfindung erlaubt, nicht aufrechterhalten können.
In einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Napf zur Verwendung in einem Verfahren zur Kultivierung mikrobiologischen Materials bereitgestellt, der mindestens eine den Napf definierende Wand aufweist, wobei mindestens ein Bereich der Wand gaspermeabel ist, um die Sauerstoffzufuhr zu dem Napf zu verbessern, und wobei mindestens ein Bereich der inneren Oberfläche der Wand strukturiert ist, um die Oberfläche zu vergrößern und die Zellanheftung zu verbessern, wobei der Napf porösen Silikonkautschuk nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform sind der gaspermeable Bereich der Wand und der strukturierte Bereich der Wand an oder nahe dem Boden des Napfes positioniert. In einer weiteren Ausführungsform umfasst der gaspermeable Bereich der Wand eine gaspermeable Membran, die vorzugsweise aus Silikonkautschuk gebildet ist. Die Membran weist vorzugsweise eine zum Inneren des Napfes gerichtete strukturierte Oberfläche auf, um die verfügbare Oberfläche zu erhöhen und die Zellanheftung zu erleichtern. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die strukturierte Oberfläche kraterartige Vertiefungen oder Mikrokupel auf.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst mindestens ein Bereich der inneren Oberfläche der Wand porösen Silikonkautschuk gemäß der Erfindung in ihrem zweiten Aspekt, vorzugsweise nahe dem Boden des Napfes. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der poröse Silikonkautschuk mit einer strukturierten Silikonkautschukschicht versehen, die zur Bildung der inneren Oberfläche des Napfes dient. Solche Näpfe sind besonders nützlich bei Zelltests, die es erforderlich machen, dass die Zellen im Verlauf einer Reihe von Schritten, einschließlich Waschen und Behandeln mit verschiedenen Reagenzien, in den Näpfen im Wesentlichen eingeschlossen bleiben.
In einem sechsten Aspekt der Erfindung wird eine Mikrotiterplatte bereitgestellt, die mindestens einen Napf gemäß der Erfindung in ihrem fünften Aspekt aufweist. Die Näpfe tragen dazu bei, sowohl die Menge von Zellen, die in einem Mikrotiternapf einer vorgegebenen Größe angezogen werden können, als auch deren Stoffwechselaktivität zu erhöhen. Da Mikrotiternäpfe zunehmend in ihrer Größe minimiert werden, ist die Anzahl von Zellen, die in jedem Napf zum Beispiel für Arzneimittelstoffwechselstudien angezogen werden kann, aufgrund der Abnahme der verfügbaren Wachstumsoberfläche ebenfalls vermindert. Darüber hinaus werden jene Zellen, die angezogen werden können, aufgrund der Abnahme des Verhältnisses von Begasungsfläche zu Volumen ungenügend mit Sauerstoff versorgt. Die erfindungsgemäße Mikrotiterplatte trägt dazu bei, diese Proble me zu lindern, indem erstens mit der strukturierten Oberfläche die verfügbare Oberfläche erhöht wird und es zweitens ermöglicht wird, die Zellen von unterhalb der zweiten Membran zu begasen.
In einem siebten Aspekt der Erfindung wird eine Implantatvorrichtung bereitgestellt, umfassend eine Zellträgerstruktur, die eine Beschichtung mit einer strukturierten Oberfläche aufweist, um die Verankerung des Implantats durch Zellanheftung und den Einwuchs durch umgebendes Gewebe auf das Implantieren zu fördern, wobei die Implantatvorrichtung porösen Silikonkautschuk dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst. Vorzugsweise weist die strukturierte Oberfläche kraterartige Vertiefungen oder Mikrokupel auf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beschichtung strukturierten Silikonkautschuk. Die Implantatvorrichtung gemäß der Erfindung kann viele verschiedene Formen annehmen, zum Beispiel eine Herzklappe, ein Sternumimplantat oder ein rekonstruiertes Kalbligament. Die strukturierte Oberfläche des Implantats fungiert als Anker für den Gewebeeinwuchs. Auf diese Weise kann das strukturierte Implantat dazu beitragen, die Migration größerer Implantate zu verhindern oder eine sichere Verbindung zu fördern, wenn die Schnittstelle zwischen dem Implantat und dem umgebenden Gewebe kritisch ist. Es ist gefunden worden, dass die strukturierten Oberflächen gemäß der Erfindung den weiteren Vorteile aufweisen, zur Verminderung der Bildung von Narben vom Kapseltyp im Anschluss an die Implantation beizutragen.
In einem achten Aspekt der Erfindung wird ein Substrat zur Anzucht von Hauttransplantaten in vitro bereitgestellt, umfassend eine flexible Membran, die eine strukturierte Ober fläche aufweist, wobei das Substrat porösen Silikonkautschuk nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst. Ein mit der Anzucht von Haut ex vivo verbundenes Hauptproblem besteht darin, dass Haut, wenn sie auf einer starren oder festen Oberfläche angezogen wird, dazu neigt, spröde zu sein und keine Gelegenheit besitzt, zu "lernen", flexibel zu sein. Darüber hinaus neigt die Hautunterseite dazu, glatt und narbenartig zu sein, was die Annahme des Hauttransplantats erschwert. Die flexible Membran, die bei dem erfindungsgemäßen Substrat verwendet wird, hilft dabei, das Hauttransplantat daran zu hindern, spröde zu werden, während die strukturierte Fläche die für die Zellanheftung verfügbare Oberfläche vergrößert, fördert die Zellanheftung und trägt dazu bei, der Haut eine raue Oberfläche zu verleihen, um die "Annahme" des Transplantats nach der Transplantation zu verbessern. In einer Ausführungsform ist die flexible Membran gaspermeabel, wobei sie vorzugsweise ein Material wie Silikonkautschuk umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die strukturierte Oberfläche kraterartige Vertiefungen oder Mikrokupel auf. Die strukturierte Oberfläche stellt nicht nur eine größere Oberfläche für das Zellwachstum bereit, sondern erlaubt auch ein Maß von Einwuchs in den Silikonkautschuk in kleinen Flächen, so dass beim Entfernen der Wachstumsoberfläche die Hautunterseite strukturiert sein wird, was den Annahmeprozess des Transplantats unterstützt. Darüber hinaus würde die Kohle Sauerstoffpermeabilität des Silikonkautschuks dazu beitragen, die Förderung der Stoffwechselaktivität des wachsenden Transplantats zu unterstützen.
In einem neunten Aspekt der Erfindung wird eine Gewebeträgerstruktur zur Verwendung in einem Verfahren zur Kultivierung von Gewebe oder Zellagglomeraten bereitgestellt, die ein bio kompatibles Material umfasst, das ein inneres System von Poren aufweist, wobei die Poren die Zellanheftung und -verankerung und die Sauerstoffzufuhr zu dem Gewebe fördern, wobei die Gewebeträgerstruktur porösen Silikonkautschuk nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst. Mikropartikel von ex vivo angezogenen Organen haben viele Anwendungen in der Arzneimittelentwicklungsindustrie. Konventionelle Trägerstrukturen für ex vivo angezogene Gewebe oder Gewebsfragmente sind hinsichtlich der Größe der Gewebeagglomerate, die angezogen werden können, stark eingeschränkt. Die Notwendigkeit, Sauerstoff und Nährstoffe im Zentrum einer dreidimensionalen Gewebemasse bereitzustellen, ist von den Fachleuten weithin erkannt worden und ist auf eine Vielzahl verschiedener Wege angegangen worden, die sämtlich komplexe und teure Trägerstrukturen beinhalten, die spezifische strukturelle Eigenschaften für die Gas- und der Nährstoffzufuhr aufweisen. Die erfindungsgemäßen Gewebeträgerstrukturen weisen ein System von Poren und Kanälen innerhalb der porösen Struktur auf, das in der Lage ist, ein biologisches Kapillarsystem nachzubilden, das Sauerstoff direkt zum Zentrum des auf der Struktur wachsenden Gewebes zuführt. Dies ermöglicht es, viel größere Agglomerate zu bilden, während Nekrose und Apoptose vermieden werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das poröse Material mit kleinen, fein gebohrten Röhren versehen. In diesem Fall kann der Silikonkautschuk mit einer porösen und mikrokapillären Struktur versehen werden, indem ein fein gemahlenes Opfer-Füllmittel und lange dünne Nadeln von kristallinem Opfer-Füllmittel in Mischung im Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden, wobei das gemahlene Opfer-Füllmittel dazu dient, die poröse Superstruktur bereitzustellen und die Nadeln des Füllmittels dazu dienen, die Mikrokapillaren bereitzustellen. Künstliche Kapillaren können jedoch auch durch andere Verfahren in den porösen Silikonkautschuk eingeführt werden, beispielsweise durch Einschlussgase in dem abbindenden Silikonkautschuk, mechanisches Spalten, Laserablation etc. In einer anderen Ausführungsform kann die Gestalt des porösen Materials so angepasst werden, dass die Gestalt des resultierenden Gewebes konstruiert wird.
In einem zehnten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Kultivierung von Gewebe oder Zellagglomeraten bereitgestellt, umfassend eine Gewebeträgerstruktur gemäß der Erfindung in ihrem neunten Aspekt und eine gaspermeable Membran, um die Sauerstoffzufuhr zu dem System von Poren und Kanälen innerhalb des porösen Materials, und damit zu dem Gewebe, zu verbessern. Bevorzugt ist die gaspermeable Membran an das poröse Material angeheftet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die gaspermeable Membran ein Silikonkautschuk, vorzugsweise gemäß der Erfindung in ihrem zweiten Aspekt. Bevorzugt ist das poröse Material unter Verwendung eines gaspermeablen Klebstoffs, wie einem Silikonkautschukkleber, an die gaspermeable Membran angeheftet. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die mehreren Gewebeträgerstrukturen in enger Nachbarschaft zueinander angeordnet, um die Fusion zwischen Gewebe- oder Zellmassen, die auf jeder Struktur wachsen, zu ermöglichen, um größere Gewebe- oder Zellagglomerate zu erzeugen. Man kann sich vorstellen, dass Gewebe, das auf dieser Art von Struktur angezogen wurde, unter Fütterung mit Sauerstoff über Diffusion durch feste Gewinde, die an Röhren befestigt sind, durch die Sauerstoff geleitet würde, Makrodimensionen erreichen könnte. Vorzugsweise liegt die Trägerstruktur in Form einer Säule vor, deren Abmessungen ungefähr 0,25 mm mal 2 mm betragen.
In einem elften Aspekt der Erfindung wird ein künstliches Implantat bereitgestellt, das aus einem Material gebildet ist, das ein inneres System von Poren aufweist, wobei die Poren die Zellanheftung und -verankerung und die Sauerstoffzufuhr zu den Zellen auf der Implantatoberfläche fördern, wobei das künstliche Implantat porösen oder strukturierten Silikonkautschuk gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst. Die Poren in der gesamten Struktur ermöglichen ein Maß von Einwuchs und Verankerung der Zellen sowie einen Weg für die Zufuhr von Sauerstoff zu den Zellen auf der Oberfläche. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das künstliche Implantat zur Verwendung als Knorpelimplantat ausgelegt. In solchen Anwendungen wird der poröse Silikonkautschuk sorgfältig dahingehend ausgewählt, das erforderliche Maß an biologisch inertem Füllmittel zu enthalten, um ihm das erforderliche Maß an Elastizität und/oder Flexibilität des Knorpels zu verleihen. Vorzugsweise wird das poröse Material in vitro mit Chondrozyten beimpft, um Knorpel über dem Implantat zu bilden. Solch ein Implantat kann verwendet werden, um erodierten Knorpel zu ersetzen, und die poröse Silikonstruktur kann geformt werden, um sich an die Gestalt des Knochens anzupassen, den es zu schützen gilt. Vor der vorliegenden Erfindung wurde Knorpel, der für solche Zwecke vorgesehen war, in vitro in einer flachen Schicht auf Kulturplatten angezogen und wurde dann über dem erodierten Knochen angebracht. Der grundsätzliche Nachteil eines solchen Verfahrens besteht darin, dass der Knorpel in einer flachen Form angezogen wird und sich nicht leicht an die Konturen des zu schützenden Knochens anpasst. Die Implantate gemäß der Erfindung leiden nicht unter solch einem Nachteil und können daher verwendet werden, um "Ersatzteile" für die Operation am menschlichen Körper bereitzustellen. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform könnte das poröse Material des Knorpelimplantats zur Gestalt einer Nasenbrücke oder Ohres geformt werden. Diese Art von permanentem synthetischem biokompatiblem Implantat bietet sowohl einen Träger als auch ein Maß von permanentem Schutz für die Knorpelstruktur.
In einem zwölften Aspekt der Erfindung wird ein künstliches Implantat gemäß der Erfindung in ihrem elften Aspekt zur Verwendung als Gefäßtransplantat bereitgestellt. Konventionelle Gefäßtransplantate erleiden oftmals ein widriges Schicksal, weil ihr Basismaterial inkompatible physikalische Eigenschaften gegenüber denen des nativen Gewebes aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gefäßtransplantat gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohle Röhre, die aus porösem Material hergestellt ist, vorzugsweise porösem Silikonkautschuk. In einer Ausführungsform ermöglicht die innere Oberfläche eine Zellanheftung, und vorzugsweise werden auf der inneren Oberfläche des Transplantats Endothelzellen angezogen. In einer anderen Ausführungsform ermöglicht die äußere Oberfläche ebenfalls eine Zellanheftung, und vorzugsweise werden glatte Muskelzellen auf der äußeren Oberfläche des Transplantats angezogen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind eine oder beide Oberflächen des Transplantats zusätzlich aufgeraut, um die Zellanheftung zu fördern, vorzugsweise indem das Transplantat mit einer strukturierten Silikonkautschukoberfläche versehen wird. Die Elastizitäts-, Kompressions- und Sauerstofftransporteigenschaften von porösem Silikonkautschuk ähneln sehr jenen von lebendem Gewebe und können daher dazu beitragen, allgemeine Probleme, wie beispielsweise Stenose, zu überwinden. Ein weiterer Vorteil, der mit dem Gefäßtransplantat gemäß der Erfindung verbunden ist, besteht darin, dass diese einen laminaren Fluss hervorrufen und nicht den turbulenten Fluss, der mit starren synthetischen Transplantaten verbunden ist, wodurch sie dazu beigetragen, das Thromboseproblem zu vermindern. Aufgrund der chemischen Eigenschaften von Silikonkautschuk wären solche Gefäßtransplantate wiederverschließbar, was vorteilhaft wäre für Patienten, bei denen ein wiederholter Zugang zum Gefäß erforderlich ist, zum Beispiel Patienten, die an Nierenerkrankungen leiden und einer langfristigen Nierendialyse unterzogen werden.
In einem dreizehnten Aspekt der Erfindung wird ein Zellimplantatmittel bereitgestellt, umfassend ein poröses Material zur Rückhaltung von zu implantierenden Zellen, wobei die Poren die Zellanheftung und -verankerung und die Sauerstoffzufuhr zu den Zellen fördern, und ein Schutzmittel, um die Zellen vor einem Immunangriff nach der Implantation zu schützen, wobei das Zellimplantatmittel porösen oder strukturierten Silikonkautschuk nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Schutzmittel wünschenswerterweise eine semipermeable Membran, die eine Hülle um das poröse Material bildet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Zellimplantatmittel zur Verwendung als endokrines Implantat ausgelegt. Das poröse Material wird in vitro mit endokrinen Zellen wie Inseln von Langerhans-Zellen beimpft. Die Entwicklung von voll funktionsfähigen endokrinen Implantaten, insbesondere der Inseln Langerhansscher Insulin sekretierender Zellen, ist seit langer Zeit ein Ziel der klinischen Forschung gewesen. Die Expansion von Inselzellen hat sich jedoch als extrem anspruchsvoll herausgestellt, da es schwierig ist, sie zur Proliferation in Kultur zu veranlassen. Inselzellen von fötalem Gewebe sind in Kultur proliferiert worden, verlieren jedoch permanent ihre Funktion im Laufe der Zeit. Die endokrinen Implantate gemäß der vorliegenden Erfindung sollten dazu beitragen, diese Schwierigkeiten zu überwinden. Bei Implantation der endokrinen Implantate wird das erforderliche Hormon durch die semipermeable Membran hat gegeben, während diese Membran auch als Barriere gegen die körpereigene Abwehr gegen die fremden Zellen fungiert. Die Regulation der Hormonfreisetzung kann natürlicherweise erfolgen, da Regelmoleküle in der Lage sind, durch die semipermeable Membran hindurchzutreten und mit den endokrinen Zellen direkt zu kommunizieren.
In einem vierzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Arzneimittelzufuhrsystem bereitgestellt, umfassend ein poröses Material, dessen Poren mit einem Arzneimittel für die Zufuhr imprägniert oder gesättigt worden sind, wobei das Arzneimittelzufuhrsystem porösen oder strukturierten Silikonkautschuk nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst.
Vorzugsweise ist das Arzneimittelzufuhrsystem zur Implantation in den Körper eines Menschen oder Tieres geeignet. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Arzneimittel in Beimischung mit mindestens einem Bestandteil zur anhaltenden Abgabe vor. Viele Arzneimittel kommen als kleine Moleküle vor, die in der Lage sind, leicht durch Silikonkautschuk zu diffundieren. Solche Arzneimittel können in den porösen Silikonkautschuk aufgenommen werden, der als Arzneimittelzufuhrsystem fungiert. Vorteilhafterweise bedeutet die poröse Natur des Silikonkautschuks, dass er in der Lage ist, eine große Oberfläche gegenüber Körperflüssigkeiten für ein relativ kleines Implantat zu exponieren. Darüber hinaus bedeutet die synthetische Natur des Silikonkautschuks, dass das System mit geringerer Wahrscheinlichkeit vom Körper abgestoßen wird, wenn es implantiert wird. Darüber hinaus wird das Material nicht biologisch abgebaut, wie dies bei vielen gegenwärtigen Vorrichtungen geschieht, wodurch es möglich wird, die verbrauchte Vorrichtung für Analyse- und Beobachtungszwecke, falls erforderlich, zu explantieren.
In einem fünfzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Filtrationsmedium zur Verwendung bei Trennungen bereitgestellt, wobei das Filtrationsmedium porösen oder strukturierten Silikonkautschuk nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst. Vorzugsweise wird der poröse Silikonkautschuk gemäß der Erfindung in ihrem dritten Aspekt hergestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Poren des Silikonkautschuks eine Größe im Submikrometerbereich auf, vorzugsweise in der Größenordnung von 1 nm–10 μm, besonders bevorzugt in der Größenordnung von 10 nm–5 μm, und besonders bevorzugt etwa 0,1–0,5 μm. Das Filtrationsmedium kann bei Magnettrennung verwendet werden, und in einem solchen Fall beinhaltet der poröse Silikonkautschuk vorzugsweise magnetische Zusätze. Das Filtrationsmedium kann auch in der Fließbettabsorption eingesetzt werden, und für diese Anwendung liegt der poröse Silikonkautschuk vorzugsweise in partikulärer Form vor. Das Filtrationsmedium kann auch zur Verwendung in der statischen Inline-Filtration vorgesehen sein, wofür der poröse Silikonkautschuk vorzugsweise in Form von Platten oder Röhren vorliegt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Filtrationsmedium porösen Silikonkautschuk in Form von ringförmigen Scheiben. Vorzugsweise wird poröser Silikonkautschuk mit einer Porengröße im Submikrometerbereich verwendet. In partikulärer Form ist das Filtrationsmedium gemäß der Erfindung sehr gut zur Verwendung in dem aufkeimenden Markt der Fließbettabsorptionstechnik geeignet. Dies liegt daran, das poröser Silikonkautschuk leicht modifiziert werden kann, damit er die erforderliche Dichte aufweist, und aufgrund seiner elastischen Natur in "Whole-broth-" oder kontinuierlichen Verfahren über lang andauernde Zeiträume verwendet werden kann.
Nach der ersten Verarbeitung kann das Filtrationsmedium für alle gebräuchlichen Reste empfänglich gemacht werden, die in Affinitätschromatographieverfahren verwendet werden. Darüber hinaus kann das Filtrationsmedium gemäß der Erfindung auch leicht magnetisch gemacht werden, so dass es leicht aus anderen "Whole-broth"-Systemen unter Einsatz von Magnettrennung abgetrennt werden kann.
In einem sechzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Zellkryokonservierungssystem bereitgestellt, umfassend ein poröses Material zum Absorbieren von Zellkultur in das innere System von Poren und einen zur Aufbewahrung in flüssigem Stickstoff geeigneten Behälter, wobei das Zellkryokonservierungssystem porösen oder strukturierten Silikonkautschuk gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst. Der Behälter umfasst bevorzugt entfernbare Verschlussmittel. In einer alternativen Ausführungsform umfasst ist der Behälter ein Kolben vom Spritzen-Typ. In einer solchen Ausführungsform kann eine Anzahl zylindrischer Partikel aus porösem Silikonkautschuk in eine Röhre platziert werden, die mit einem Kolben vom Spritzen-Typ ausgestaltet ist. Ein Anwender könnte die erforderliche Kultur dann aufsaugen, um die porösen Silikonkautschukpartikel zu sättigen, und die Vorrichtung dann in flüssigem Stickstoff lagern. Beim Wiederabruf besitzt der Anwender dann eine Anzahl poröser Silikonkautschukpartikel, die dieselbe Kultur beinhalten, die für mehrere Inokula verwendet werden kann.
In einer siebzehnten Ausführungsform der Erfindung wird eine Elektrode bereitgestellt, umfassend ein poröses Material, das darin dispergierte elektrisch leitende Partikel aufweist, wobei die Elektrode porösen oder strukturierten Silikonkautschuk gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst. Bevorzugt sind die leitfähigen Partikel Metall- oder Kohlenstoffpulver. In einer anderen Ausführungsform fördert die Porosität des Materials die Anheftung von Mikroorganismen an die Elektrodenoberfläche. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Mikroorganismen in der Lage, Abfallstoffe abzubauen, so dass die Elektroden bei der Behandlung von Abwasser und in ähnlichen Anwendungen eingesetzt werden können. In einer anderen Ausführungsform bildet die Elektrode einen Teil eines Elektrodensystems, umfassend eine Mehrzahl von Elektroden, die in einen flüssigen Elektrolyten eingetaucht und mit einem elektrischen Schaltkreis verbunden sind. Wie in konventionellen Elektrolysesystemen sind im Betrieb zwei Elektroden (eine Kathode und eine Anode) in den flüssigen Elektrolyten eingetaucht, sind an einen elektrischen Schaltkreis mit einem Potenzial angeschlossen, das zwischen ihnen angelegt ist. In speziellen Anwendungen können Elektrolysebäder eine Mehrzahl von Elektroden umfassen. Die porösen Silikonkautschuk-Elektroden besitzen eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften, einschließlich einer großen Oberfläche und folglich einer hohen elektrischen Kapazität, Robustheit, Inertheit und Widerstandsfähigkeit (unterstützt durch ein gewisses Maß an Elastizität). Solche Eigenschaften sind in der vergleichsweise feindlichen chemischen und physikalischen Umgebung von umgewälzten flüssigen Elektrolysezellen besonders wichtig. Darüber hinaus stellt der poröse Silikonkautschuk auch eine günstige Oberfläche für das Wachstum von Mikroorganismen bereit, was diese Elektroden besonders geeignet macht für spezielle Anwendungen in der Wasserreinigungs- und Abwasserbehandlungsanwendungen. Traditionell umfassen solche Wasserbehandlungen die Funktionen des Umwandelns von (a) Kohlenstoffhaltigem Material zu Kohlendioxid und Wasser, (b) Nitriten zu Nitraten und (c) Nitraten zu atmosphärischem Stickstoff, wobei alle drei Funktionen auf den Aktivitäten von Mikroorganismen beruhen. Unter den Schwierigkeiten, die mit konventionellen Verfahren verbunden sind, sind jene der Bereitstellung eines angemessenen Stroms von Sauerstoff durch das Abwasser, um die Mikroorganismen-Aktivität aufrechtzuerhalten. Dies erfordert üblicherweise die Umwälzung der Flüssigkeit unter Verwendung mechanischer Rührer, während im Fall der Funktionen (a) und (b) ein Strom von Sauerstoff durch den Schlamm geleitet wird, und der Bereitstellung einer zuverlässigen reduzierenden Atmosphäre für (c). Unter Verwendung von Silikonkautschuk-Elektroden gemäß der Erfindung werden zum Beispiel in der Abwasserbehandlung Vorteile erreicht hinsichtlich einer größeren Durchsatzeffizienz, verbesserter Zuverlässigkeit aufgrund der Abwesenheit von beweglichen Teilen in dem System sowie niedriger Betriebskosten. Unter Verwendung der porösen Silikonkautschuk-Elektroden wird ein Sauerstoffstrom an der Anode eingebracht, um durch das Abwasser hindurch zu treten, um es den Mikroorganismen zu ermöglichen, die Reaktionen (a) und (b) zu bewirken, während ein verbessertes Wasserstoff-Niveau an der Kathode die Umwandlung durch Mikroorganismen von (c) unterstützt.
In einem achtzehnten Aspekt der Erfindung wird eine Wundauflage bereitgestellt, umfassend eine erste Schicht eines porösen Gels und eine zweite Schicht eines Trägergels, wobei die Wundauflage poröses Silikonkautschukgel umfasst, das gemäß einem Verfahren nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Er findung hergestellt wurde. Die Trägergelschicht kann auch ein Silikonkautschukgel umfassen. Vorzugsweise ist das Trägergel auf eine Trägerstruktur, beispielsweise ein Dacron^®-Netz, aufgebracht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die poröse Gelschicht mit einem Arzneimittel für die Zufuhr zu der Wunde, beispielsweise einem wachstumsfördernden Arzneimittel oder einem Antibiotikum, infundiert. Die Silikonkautschuk-Wundauflage gemäß der Erfindung trägt auch dazu bereit, durch Austragung von Silikonen mit niedrigem Molekulargewicht in die Wunde die Narbenbildung zu kontrollieren, eine Technologie, die auf dem Gebiet bereits eingesetzt wird. Die Silikonkautschuk-Auflage weist den zusätzlichen Vorteil auf, dass sie die Kontaktfläche mit Flüssigkeiten aus der Wunde erhöht, wodurch die Austragung verbessert wird und ein größerer Sauerstofftransport zu der Stelle ermöglicht wird, während die Asepsis erhalten bleibt. Darüber hinaus ermöglicht es die Auflage in die poröse Struktur infundierten Arzneimitteln, über eine verlängerte Zeitdauer in die Wunde eingetragen zu werden, um den Heilungsprozess zu fördern.
In einem neunzehnten Aspekt der Erfindung wird ein klinischer Tupfer bereitgestellt, umfassend ein poröses Material, wobei die Poren die Oberfläche des Tupfers vergrößern und den Sauerstofftransport zu der Tupferoberfläche fördern, wobei der klinische Tupfer porösen oder strukturierten Silikonkautschuk nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst.
In einer weiteren Ausführungsform enthält das poröse Material einen radioopaken Zusatz, wie beispielsweise Bariumsulfat. Dies ermöglicht es, jeden verlorenen Tupfer leicht ausfindig zu machen und dann zu entfernen. In einer weiteren Ausführungsform ist das poröse Material mit einem Arzneimittel in fundiert. Der Tupfer ist vorzugsweise am Ende eines beispielsweise aus Holz oder Grundstoff hergestellten Stabes angebracht. Der erfindungsgemäße Tupfer weist eine Reihe von Vorteilen gegenüber den konventionellen Tupfern auf. Der poröse Silikonkautschuk ist Sauerstoff permeablen. Der Silikonkautschuk ist auch fusselfrei, was das Risiko von Ablagerungen, die nach der Verwendung zurückbleiben, vermindert. Der Silikonkautschuk haftet auch besser an dem Stab als Baumwolle bei konventionellen Tupfern. Darüber hinaus ist das Silikon chemisch sehr stabil und ermöglicht es auch Mikroorganismen, an der Tupferoberfläche anzuhaften.
Damit die Erfindung besser verstanden wird, werden im Folgenden Beispiele der verschiedenen Aspekte ausschließlich zu Veranschaulichungszwecken und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei:
1 eine Schnittzeichnung von dreidimensionalem porösem Silikonkautschuk gemäß der Erfindung zeigt;
2 eine schematische Draufsicht auf einen Kulturbeutel gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung zeigt;
3 eine schematische Schnittzeichnung des Kulturbeutels in 2 zeigt;
5 eine Explosionsansicht des Ventils des Kulturbeutels der 2 und 3 zeigt;
6 eine Diagrammdarstellung einer Bioreaktoren-Vorrichtung gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung zeigt;
7 einen Silikonkautschukschlauch von dem Bioreaktor der 6 zeigt;
8 eine seitliche Querschnittsansicht einer Bioreaktor-Vorrichtung mit Dialyseschläuchen zeigt;
9 eine Draufsicht auf eine Mikrotiterplatte gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung zeigt;
10 eine Schnittzeichnung der Platte der 9 entlang der Linie A-A' zeigt;
11 eine schematische Ansicht einer Gewebeanzuchtträgerstruktur gemäß dem zehnten Aspekt der Erfindung zeigt; und
12 eine teilweise Querschnittsansicht eines endokrinen Implantats gemäß den zwölften Aspekt der Erfindung zeigt.
In 1 weist ein poröser Silikonkautschukartikel 70 eine strukturierte äußere Fläche mit Kratern 71 und Poren 72 innerhalb des Körpers des Silikonkautschukartikels 70 auf, wodurch poröse Kanäle über die ganze dreidimensionale Struktur gebildet werden. Der poröse Silikonkautschukartikel 70 ist hergestellt aus GEs Silikonen LIM 6070-D2 (Teil A & B) oder NuSilen MED 4970 von McGhan (Teil A & B), um den Silikonkautschuk zu bilden, und NaHCO₃ (Natriumbikarbonat) von Lebensmittelqualität von Astley & Sons als Opfer-Füllmittel. Edelstahlpulver (MBC Metal Powders Ltd 316L SS Feinteile 325 mesh) wird bei Hochdichte-Silikonkautschukprodukten ebenfalls zugegeben. Das Natriumbikarbonat wird mit jedem der Teile A und B des Silikonkautschuks getrennt gemischt, in einem Verhältnis von 3:1 Gew./Gew. Das Mischen wird unter Einsatz ei nes konventionellen Z-Mischers durchgeführt, obwohl andere Mischertypen verwendet werden können, oder das Mischen kann sogar auch per Hand durchgeführt werden. Edelstahlpulver wird in einem Maß zugegeben, das die gewünschte Dichte ergibt (obwohl andere Pulver mit hoher Masse wie beispielsweise Titanoxid ebenfalls verwendet werden können). Sobald sie mit dem Natriumbikarbonat vermischt sind, werden die Teile A & B für die Weiterverarbeitung getrennt an einem kühlen Ort gelagert. Die Bestandteile müssen getrennt gehalten werden, da einer den Beschleuniger enthält und der andere den Katalysator, der die Aushärtung hervorrufen würde. Wenn eine Kreuzkontamination der Teile auftritt, beginnt das Material auszuhärten. Wenn das Material in die gewünschte Form ausgehärtet werden soll, werden die Teile A & B auf einer Walzenmühle für 15 bis 20 Minuten miteinander gemischt, um die vollständige Vermischung sicherzustellen. Die erhaltende Mischung wird dann in einen Kühlkopfextruder gefördert und durch eine Pressform von geeigneter Gestalt extrudiert. Das resultierende Extrudat wird von einem hitzeresistenten Förderband aufgenommen und durch einen heißen Behälter geleitet, der auf eine Temperatur gebracht ist, dass das Extrudat selbst auf 175°C aufgeheizt wird. Dies erleichtert das Aushärten des Materials, ohne es dem Natriumbikarbonat zu ermöglichen, zu zerfallen und auf diese Weise das Material zu "zerschießen". Abhängig von der Geometrie des Extrudats wird es entweder durch einen Rotationsschneider (für kleine Querschnitte) oder einen Kolbenschneider (für größere Geometrien) geleitet und in die geeignete partikuläre Form gehackt. Diese "Vorform" wird an einem trockenen Ort gelagert, bis eine Weiterverarbeitung erforderlich wird. Falls erforderlich, wird das Material in einem mindestens fünffachen Überschuss von pyrogenfreiem Wasser für eine Stunde gekocht. Dieser Prozess wird vier oder fünf Mal wiederholt oder bis keine weiteren Spuren von Natriumbikarbonat nachweisbar sind, wie durch den pH des Wassers angezeigt wird. Das Material wird schließlich in pyrogenfreiem Wasser gespült, in einem Überschuss davon in eine Flasche verfüllt und autoklaviert, um die sterile Lagerung zu erleichtern. Das Material befindet sich nun in einer Form, die zum Verkauf als eigenständige Trägermatrix bereit ist.
In einem weiteren Beispiel wird der Silikonkautschukartikel 70 hergestellt aus den GE-Silikonen RTV (bei Raumtemperatur vulkanisierend) 615 (Teil A & B) als Silikonkautschukmaterial und NaHCO₃ (Natriumbikarbonat) von Lebensmittelqualität von Astley & Sons als Opfer-Füllmittel. Für ein Hochdichte-Silikonprodukt wird Eisenoxid (magnetisches Präzipitat) von Fishers Scientifc Products verwendet. Das Natriumbikarbonat wird unter Verwendung einer Biaton-Kugelmühle nass unter Xylol zu einer Partikelgröße von 0,1 bis 0,4 μm gemahlen. Dieser Bereich kann weiter eingeengt werden durch Trennung in eines Malvern^®-Partikelsichters. Unter Verwendung dieser Verfahren kann ein ganzer Bereich von Partikelgrößen und -verteilung erreicht werden. Das Natriumbikarbonat wird mit jedem der Teile A und B des Silikonkautschuks getrennt gemischt, in einem Verhältnis von 3:1 Gew./Gew. Das Mischen wird unter Verwendung eines konventionellen Z-Mischers durchgeführt, obwohl andere Mischertypen verwendet werden können, oder das Mischen kann sogar per Hand durchgeführt werden. Falls die Dichte erhöht werden soll, wird das Eisenoxid in einem Maß zugegeben, das die gewünschte Dichte ergibt. Andere Pulver mit hoher Masse wie beispielsweise Titanoxid können ebenfalls verwendet werden. Weitere gewichtende oder magnetische Reste können ebenfalls eingemischt werden, falls gewünscht. Sobald sie mit dem Natriumbikarbonat vermischt sind, werden die Teile A & B für die Weiterverarbeitung getrennt an einem kühlen Ort gelagert. Wenn das Material in die gewünschte Form ausgehärtet werden soll, werden die Teile A & B auf einer Walzenmühle für 15 bis 20 Minuten miteinander vermischt, um die vollständige Vermischung sicherzustellen. Auch hier kann eine andere Vorrichtung verwendet werden. Die erhaltende Mischung wird dann in einen Kühlkopfextruder gefördert und durch die offene Schnecke extrudiert und als Barren auf Ablagen gesammelt. Die Barren werden dann bei 150°C in einem Standard-Konvektionsofen ausgehärtet. Die Barren werden dann in einer Mühle zu der erforderlichen Größe gemahlen und könnten, falls erforderlich, erneut unter Verwendung eines Malvern^®-Partikelsichters klassiert werden. Diese "Vorform" wird an einem trockenen Ort gelagert, bis eine Weiterverarbeitung erforderlich wird. Falls gewünscht, wird das Material in einem mindestens fünffachen Überschuss von pyrogenfreiem Wasser für eine Stunde gekocht. Dieser Prozess wird vier oder fünf Mal wiederholt oder bis keine weiteren Spuren von Natriumbikarbonat nachweisbar sind, wie durch den pH des Wassers angezeigt wird. Das Material wird schließlich in pyrogenfreiem Wasser gespült, in einem Überschuss davon in eine Flasche verfüllt und autoklaviert, um die sterile Lagerung zu erleichtern. Dieses Produkt ist biokompatibel, es hat Poren in einem gut definierten Größenbereich und von einer amorphen Geometrie.
In den 2 und 3 umfasst ein Kulturbeutel 20 zwei Membranen 28, die an ihren äußeren Rändern 27 verbunden sind, wobei jede Membran 28 eine strukturierte (innere) Oberfläche 26 aufweist. Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 23 erstrecken sich zwischen der Innenseite und der Außenseite des Beutels, wobei jeder Anschluss 23 mit einem Ventil 24 ausgestattet ist. Ein Entgasungsventil 22 ist im Zentrum einer der Membranen 28 vorgesehen, wobei diese Membran 28 oben angeordnet ist, wenn der Beutel 20 verwendet wird. In 4 wird jede Beutelmembran 28 hergestellt durch Abdecken der Ränder 27 einer glatten Silikonkautschukplatte 25 mit einer Maske (nicht dargestellt) und Aufbringen einer Schicht von bei Raumtemperatur vulkanisierendem flüssigen Silikonkautschuk auf den exponierten zentralen Bereich der Platte. Als nächstes wird vakuumgetrocknetes Salz über die Schicht von flüssigem Silikonkautschuk gesprüht, so dass sie einheitlich bedeckt ist. Der flüssige Silikonkautschuk wird dann ausgehärtet und das Salz wird ausgewaschen, wodurch eine Membran 28 mit einer mit Kratern versehenen oder mikrokupelierten Oberfläche 26 hergestellt wird. In 5 wird ein Entgasungsventil gebildet, indem zuerst aus dem Zentrum einer der Membranen 28 eine Öffnung 31 herausgeschnitten wird, über der das Ventil angeordnet wird. Auf der äußeren Fläche der Membran 28 wird eine aus ungehärtetem Silikonkautschuk hergestellte Unterlegscheibe 29 um die Öffnung 31 angeordnet. Eine hydrophobe PTFE-Membran 30 mit 0,2-μm-Poren und einer Dicke von 0,25 mm wird über der Unterlegscheibe 29 angeordnet, und eine zweite Unterlegscheibe 29 wird darauf angeordnet. Dies wird dann mit einer zweiten PTFE-Membran 30 und einer dritten Unterlegscheibe 29 wiederholt. Wenn der Beutel 20 zu montieren ist, werden die beiden Silikonkautschukmembranen 28 mit den rauen Oberflächen zueinander aufeinander gelegt. Zwei Längen Schlauch für die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 23 werden zwischen den Silikonkautschukmembranen 28 angeordnet, die leicht in den rauen Bereich hineinragen. Die Anschlüsse 23 werden mit Ventilen 24 versehen. Als nächstes wird bei Raumtemperatur vulkanisierender Silikonkautschuk auf die unbehandelten, glatten Ränder 27 der Silikonmembranen 28 aufgebracht, entlang derer die Memb ranen 28 zu verbinden sind, um eine Beutelkonfiguration 20 zu bilden. Ungehärteter Silikonkautschuk wird um das Schlauchmaterial aufgebracht, wo es in Nachbarschaft zu den glatten Rändern der Membranen 28 liegt. Die so angeordneten Bestandteile des Kulturbeutels 20 werden dann unter erhöhten Temperaturen und Druck verschweißt oder miteinander verklebt. Die Ränder der Silikonmembranen 28 werden abgedichtet, um einen Beutel 20 zu bilden, das Entgasungsventil wird aus den Schichten der Unterlegscheibe 29 und der PTFE-Membran 30 gebildet und das Schlauchmaterial für die Anschlüsse 23 wird in die Beutelstruktur 20 integriert.
In 6 umfasst eine Bioreaktorvorrichtung zwei Reaktorschläuche 40 (in der Praxis ist eine größere Zahl, wie beispielsweise sieben oder acht Schläuche, allgemein bevorzugt). Jeder Reaktorschlauch 40 trägt eine innere Beschichtung aus strukturiertem Silikonkautschuk 41. Im Einsatz wird Medium, das Zelllinien enthält, durch einen Eingang 43 eingeführt, um die Zellen auf den inneren Oberflächen 41 der Schläuche 40 anzuziehen. Die Reaktorschläuche 40 sind durch Verteiler 42 miteinander verbunden. Ein oder mehrere Verstärkungselemente 45 stellen die Rigidität der Anordnung sicher. Die Anordnung wird auf Rollen (nicht dargestellt) in Rotation versetzt, gefolgt von der Evakuierung der Flüssigkeit und der anschließenden Passage von Nährmedium über die Zellen. Das Medium wird durch den Eingang 43 eingeführt und durch den Ausgang 44 abgegeben. Das Produkt wird schließlich am Ausgang 44 gesammelt. In 7 umfasst der Reaktor einen nichtporösen Silikonkautschukschlauch 40, der eine innere Beschichtung aus strukturiertem Silikonkautschuk 41 trägt. In 8 sind Dialyseschläuche 51 koaxial innerhalb der Reaktorschläuche angeordnet. Zellen werden in dem ringförmigen Raum 52 durch Passage über die Einführung von die Zelllinie umfassendem Medium durch den Eingang 47 angezogen. Nach Entfernen der Flüssigkeit aus dem ringförmigen Raum durch den Ausgang 48 wird das zu verarbeitende Medium durch die Dialyseschläuche über den Medieneingang 49 geleitet und am Ausgang 50 abgegeben. Zur selben Zeit wird die der Bioreaktion zu unterziehende Flüssigkeit zur Sammlung am Ausgang 48 über den Eingang 47 durch die Reaktorschläuche geleitet.
In den 9 und 10 weist eine Standard-Mikrotiterplatte 60 Näpfe 61 ohne Bodenwände auf (entweder werden konventionelle Mikrotiterplatten verwendet und die Bodenwände der Näpfe werden entfernt oder eine Mikrotiterplatte ohne Bodenwände wird hergestellt). Eine nichtporöse Silikonmembran 62 ist auf dem Boden des Napfes angebracht, wobei die Membran eine Silikonkautschukplatte 63 umfasst, die eine Beschichtung mit einer strukturierten Oberfläche 64 aufweist, die der durch die Näpfe gebildeten Fläche zugewandt ist.
In 11 umfasst eine Gewebeanzuchtträgerstruktur eine Gewebemasse 83, beispielsweise auf Säulen aus porösem Silikonkautschuk 81 angezogene HT-29-(Darmkarzinom)Zellen, wobei die Poren als Kapillarsystem fungieren, das die Zellen im Zentrum der Gewebemasse 83 mit Sauerstoff versorgen. Die Säulen 81 sind an einer Begasungsmembran 80 in einer Bioreaktorkonfiguration befestigt, wobei gaspermeabler Silikonkautschukkleber 82 verwendet wird. Der Sauerstoff diffundiert durch die Begasungsmembran 80 und durch das System von Poren und Kanälen, um das Gewebeagglomerat 83 zu erreichen. Die Gewebeanzuchtträgerstruktur erlaubt viel höhere Dichten von HT-29-Zellen als konventionelle Systeme.
In 12 sind Inseln von Langerhans-Zellen innerhalb eines Bio-Wafers 90 immobilisiert, der aus einer Scheibe aus porösem Silikonkautschuk 92 besteht, in dem die Inselzellen angeheftet sind, sandwichartig angeordnet zwischen den semipermeablen Membranschichten 91, die Insulin herauslassen, aber Immunzellen des Wirts daran hindern, die transplantierten Inselzellen anzugreifen und zu zerstören.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines eine für die Anzucht von Zellen oder lebendem Gewebe geeignete Struktur aufweisenden Silikonkautschuks, umfassend das Mischen eines biologisch annehmbaren Opfer-Füllmittels mit einem Silikonkautschuk-Vorläufer unter Einsatz eines Mischers oder per Hand, Aushärten der erhaltenen Mischung bei einer Temperatur unter 180°C und Entfernen des Opfer-Füllmittels, um einen porösen Silikonkautschuk zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Silikonkautschuk-Vorläufer bei Raumtemperatur ausgehärtet oder vulkanisiert werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das biologisch annehmbare Opfer-Füllmittel biokompatibel ist, so dass es von Haus aus nicht toxisch ist und keinen toxischen Rest hinterlässt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Opfer-Füllmittel mit dem Silikonkautschuk-Vorläufer oder mit dem erhaltenen Silikonkautschuk nicht chemisch wechselwirkt und bei Temperaturen, die zum Aushärten der erhaltenen Mischung verwendet werden, stabil ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Opfer-Füllmittel vor dem Inkontaktbringen mit dem Silikonkautschuk-Vorläufer gemahlen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Opfer-Füllmittel vor dem Inkontaktbringen mit dem Silikonkautschuk-Vorläufer klassiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Opfer-Füllmittel vor dem Mischen mit dem Silikonkautschuk-Vorläufer nass gemahlen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5–7, wobei das Opfer-Füllmittel zu einer Partikelgröße von 0,01–10 μm, von 0,05–1 μm oder von 0,1–0,4 μm gemahlen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Opfer-Füllmittel ein anorganisches Salz ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Metallhalogeniden, Metallkarbonaten und Metallbikarbonaten.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das anorganische Salz ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Lithiumbikarbonat, Natriumbikarbonat, Kaliumbikarbonat, Lithiumchlorid, Natriumchlorid und Kaliumchlorid.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Natriumbikarbonat oder Natriumchlorid unter Xylol nass gemahlen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei freie -OH-Gruppen des Silikonkautschuks chemisch modifiziert werden, um die Zellanheftung zu verbessern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche des Silikonkautschuks durch Beschuss mit Elektronen geladen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Silikonkautschuk-Vorläufer mindestens einen Zusatz umfasst, der nicht mit dem Opfer-Füllmittel entfernt wird und dazu dient, gewünschte physikalische Eigenschaften auf den Kautschuk zu übertragen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Oberfläche des Silikonkautschuk-Vorläufers mit dem Opfer-Füllmittel in Kontakt gebracht wird, um einen strukturierten Silikonkautschuk zu bilden, der eine mit einer Textur versehene Oberfläche aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Opfer-Füllmittel über den ganzen Silikonkautschuk-Vorläufer fein verteilt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mischung aus Silikonkautschuk-Vorläufer und Opfer-Füllmittel vor dem Aushärten geformt wird, vorzugsweise durch Formpressen oder Extrusion.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Poren 1 μm–0,5 mm im Durchmesser, 10 μm bis 0,2 mm im Durchmesser oder 50 bis 150 μm im Durchmesser betragen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der poröse Silikonkautschuk zu einer gewünschten Größe oder Form geschnitten wird.
Strukturierter oder poröser Silikonkautschuk, erhalten oder erhältlich durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Biomedizinische Anordnung oder Vorrichtung, umfassend porösen Silikonkautschuk nach Anspruch 20.
Kulturkammer zur Verwendung in einem Verfahren zur Kultivierung mikrobiologischen Materials, umfassend mindestens eine gaspermeable Wand oder einen Bereich davon und eine strukturierte innere Wachstumsoberfläche, die für den Kontakt mit dem kultivierten mikrobiologischen Material eingerichtet ist, wobei die Kulturkammer porösen Silikonkautschuk nach Anspruch 20 umfasst.
Kulturkammer nach Anspruch 22, die mindestens einen Anschluss beinhaltet, der sich zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Kammer erstreckt, vorzugsweise mindestens einen Septumanschluss beinhaltet.
Kulturkammer nach einem der Ansprüche 22–23, die ein Ventilmittel zum Ablassen von Gasen beinhaltet, die sich während der Verwendung innerhalb der Kammer anhäufen.
Vorrichtung, umfassend eine Mehrzahl von Kulturkammern nach einem der Ansprüche 22–24, zur Verwendung in einem Verfahren zur Kultivierung mikrobiologischen Materials.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Eingänge der Kulturkammer miteinander verbunden sind und die Ausgänge der Kulturkammern miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, wobei eine weitere eine semipermeable Wand aufweisende Kammer innerhalb jeder Kulturkammer angeordnet ist, wobei jede semipermeable Kammer einen Eingang aufweist, der mit dem Eingang der anderen semipermeablen Kammern verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, der mit dem Ausgang der anderen semipermeablen Kammern verbunden ist.
Verfahren zur Kultivierung mikrobiologischen Materials in einer Kulturkammer nach einem der Ansprüche 22–24 oder einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25–27.
Verfahren nach Anspruch 28, umfassend das Anziehen verankerungsabhängiger stromaler Zellen auf der(den) strukturierten Oberfläche(n) der Kulturkammer(n) und anschließendes Inokulieren verankerungsunabhängiger Stammzellen in die Kulturkammer(n), um die Proliferation der Stammzellen zu ermöglichen.
Verfahren zur Durchführung eines Bioprozessing-Vorgangs in einer Kulturkammer oder einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22–27, umfassend das Anheften von Zellen zur Ausübung der Bioprozessing-Funktion an die strukturierte Oberfläche der Kulturkammer(n), Einführen von zu verarbeitender Flüssigkeit in die Kulturkammer(n) über einen Eingang und Sammeln der verarbeiteten Flüssigkeit an einem Ausgang von der(den) Kulturkammer(n).
Napf zur Verwendung in einem Verfahren zur Kultivierung mikrobiologischen Materials, der mindestens eine den Napf definierende Wand aufweist, wobei mindestens ein Bereich der Wand gaspermeabel ist, um die Sauerstoffzufuhr zu dem Napf zu verbessern, und wobei mindestens ein Bereich der inneren Oberfläche der Wand strukturiert ist, um die Oberfläche zu vergrößern und die Zellanheftung zu verbessern, wobei der Napf porösen Silikonkautschuk nach Anspruch 20 umfasst.
Mikrotiterplatte, die mindestens einen Napf nach Anspruch 31 aufweist.
Implantatvorrichtung, umfassend eine Zellträgerstruktur, die eine Beschichtung mit einer strukturierten Oberfläche aufweist, um die Verankerung des Implantats durch Zellanheftung und den Einwuchs durch umgebendes Gewebe auf das Implantieren zu fördern, wobei die Implantatvorrichtung porösen Silikonkautschuk nach Anspruch 20 umfasst.
Implantatvorrichtung nach Anspruch 33, wobei die Vorrichtung eine Herzklappe, ein Sternumimplantat oder ein rekonstruiertes Kalbligament ist.
Substrat zur Anzucht von Hauttransplantaten in vitro, umfassend eine flexible Membran, die eine strukturierte Oberfläche aufweist, wobei das Substrat porösen Silikonkautschuk nach Anspruch 20 umfasst.
Hauttransplantat, angezogen auf einem Substrat nach Anspruch 35.
Gewebeträgerstruktur zur Verwendung in einem Verfahren zur Kultivierung von Gewebe oder Zellagglomeraten, umfassend ein biokompatibles Material, das ein inneres System von Poren aufweist, wobei die Poren die Zellanheftung und -verankerung und die Sauerstoffzufuhr zu dem Gewebe fördern, wobei die Gewebeträgerstruktur porösen Silikonkautschuk nach Anspruch 20 umfasst.
Vorrichtung zur Kultivierung von Gewebe oder Zellagglomeraten, umfassend eine Gewebeträgerstruktur nach Anspruch 37, wobei die Vorrichtung ferner eine gaspermeable Membran umfasst, um die Sauerstoffzufuhr zu dem System von Poren und Kanälen innerhalb des porösen Materials, und damit zu dem Gewebe, zu verbessern.
Vorrichtung nach Anspruch 38, wobei die gaspermeable Membran an das poröse Material angeheftet ist, vorzugsweise unter Verwendung eines gaspermeablen Klebstoffs.
Künstliches Implantat, gebildet aus einem Material, das ein inneres System von Poren aufweist, wobei die Poren die Zellanheftung und -verankerung und die Sauerstoffzufuhr zu den Zellen auf der Implantatoberfläche fördern, wobei das künstliche Implantat porösen Silikonkautschuk nach Anspruch 20 umfasst.
Künstliches Implantat nach Anspruch 40 zur Verwendung als Knorpelimplantat, wobei das poröse Material vorzugsweise in vitro mit Chondrozyten beimpft wurde, um Knorpel über dem Implantat zu bilden.
Künstliches Implantat nach Anspruch 40 zur Verwendung als Gefäßtransplantat, vorzugsweise umfassend eine aus dem porösen Silikonkautschuk hergestellte hohle Röhre.
Künstliches Implantat nach Anspruch 42, wobei Endothelzellen auf der inneren Oberfläche des Implantats angezogen sind.
Künstliches Implantat nach Anspruch 42, wobei glatte Muskelzellen auf der äußeren Oberfläche des Implantats angezogen sind.
Zellimplantatmittel, umfassend ein poröses Material zur Rückhaltung von zu implantierenden Zellen, wobei die Poren die Zellanheftung und -verankerung und die Sauerstoffzufuhr zu den Zellen fördern, und ein Schutzmittel, um die Zellen vor Immunangriffen nach der Implantation zu schützen, wobei das Zellimplantatmittel porösen Silikonkautschuk nach Anspruch 20 umfasst.
Zellimplantatmittel nach Anspruch 45, wobei das Schutzmittel eine semipermeable Membran umfasst, die eine Hülle um das poröse Material bildet.
Zellimplantatmittel nach Anspruch 45 oder 46 zur Verwendung als endokrines Implantat, wobei das poröse Material vorzugsweise in vitro mit endokrinen Zellen beimpft ist.
Arzneimittelzufuhrsystem, umfassend ein poröses Material, dessen Poren mit einem Arzneimittel für die Zufuhr imprägniert oder gesättigt worden sind, wobei das Arzneimittelzufuhrsystem porösen Silikonkautschuk nach Anspruch 20 umfasst.
Arzneimittelzufuhrsystem nach Anspruch 48, das zur Implantation in den Körper eines Menschen oder Tieres geeignet ist.
Arzneimittelzufuhrsystem nach Anspruch 48 oder 49, wobei das Arzneimittel in Beimischung mit mindestens einem Bestandteil zur anhaltenden Abgabe vorliegt.
Filtrationsmedium zur Verwendung bei Trennungen, wobei das Filtrationsmedium porösen Silikonkautschuk nach Anspruch 20 umfasst.
Filtrationsmedium nach Anspruch 51 zur Verwendung bei Magnettrennung, Fließbettabsorption oder statischer Inline-Filtration.
Zellkryokonservierungssystem, umfassend ein poröses Material zum Absorbieren von Zellkultur in das innere System von Poren und einen zur Aufbewahrung in flüssigem Stickstoff geeigneten Behälter, wobei das Zellkryokonservierungssystem porösen Silikonkautschuk nach Anspruch 20 umfasst.
Zellkryokonservierungssystem nach Anspruch 53, wobei der Behälter ein Kolben vom Spritzen-Typ ist.
Elektrode, umfassend ein poröses Material, das darin dispergierte elektrisch leitende Partikel aufweist, wobei die Elektrode porösen Silikonkautschuk nach Anspruch 20 umfasst.
Elektrode nach Anspruch 55, wobei die Porosität des Materials die Anheftung von Mikroorganismen, vorzugsweise Mikroorganismen, die zum Abbau von Abfallstoffen in der Lage sind, an die Elektrodenoberfläche fördert.
Elektrodensystem, umfassend eine Mehrzahl von Elektroden nach einem der Ansprüche 55–56, eingetaucht in einen flüssigen Elektrolyten und verbunden mit einem elektrischen Schaltkreis.
Verfahren zur Behandlung von Abwasser unter Verwendung eines Elektrodensystems nach Anspruch 57.
Wundauflage, umfassend eine erste Schicht eines porösen Gels und eine zweite Schicht eines Trägergels, wobei die Wundauflage poröses Silikonkautschukgel umfasst, das gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1–19 hergestellt wurde.
Wundauflage nach Anspruch 59, wobei das Trägergel auf eine Trägerstruktur, vorzugsweise ein Dacron^®-Netz, aufgebracht ist.
Wundauflage nach einem der Ansprüche 59–60, wobei die poröse Gelschicht mit einem Arzneimittel für die Zufuhr zu der Wunde infundiert ist.
Klinischer Tupfer, umfassend ein poröses Material, wobei die Poren die Oberfläche des Tupfers vergrößern und den Sauerstofftransport zu der Tupferoberfläche fördern, wobei der klinische Tupfer porösen Silikonkautschuk nach Anspruch 20 umfasst.
Klinischer Tupfer nach Anspruch 62, wobei das poröse Material einen radioopaken Zusatz enthält, vorzugsweise Bariumsulfat, und/oder wobei das poröse Material mit einem Arzneimittel infundiert ist.