WO2001035737A1 - Device and method for preserving a cell preparation - Google Patents

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WO2001035737A1
WO2001035737A1 PCT/EP2000/011108 EP0011108W WO0135737A1 WO 2001035737 A1 WO2001035737 A1 WO 2001035737A1 EP 0011108 W EP0011108 W EP 0011108W WO 0135737 A1 WO0135737 A1 WO 0135737A1
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WO
WIPO (PCT)
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cell preparation
container
membrane module
opening
membrane
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/011108
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German (de)
French (fr)
Inventor
Horst-Dieter Lemke
Tarja Jonuleit
Margot Hefner
Helmut Völker
Christoph Meyer
Original Assignee
Acordis Industrial Fibers Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Acordis Industrial Fibers Gmbh filed Critical Acordis Industrial Fibers Gmbh
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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N1/00Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
    • A01N1/02Preservation of living parts
    • A01N1/0236Mechanical aspects
    • A01N1/0242Apparatuses, i.e. devices used in the process of preservation of living parts, such as pumps, refrigeration devices or any other devices featuring moving parts and/or temperature controlling components
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N1/00Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
    • A01N1/02Preservation of living parts

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for preserving a cell preparation and the use of the preserved cell preparation.
  • a cell preparation is to be understood as an aqueous suspension of cells, such as e.g. Blood.
  • citrate An important prerequisite for the preservation of blood and also for the production of blood preparations is the prevention of blood coagulation through anticoagulation.
  • the two main anticoagulants are citrate and heparin. While the effect of citrate is based on the chelation of Ca 2+ ions, heparin intervenes as a cofactor in the inactivation of thrombin by antithrombin III.
  • a disadvantage of citrate is that it is toxic when infused quickly into a patient and at high concentrations.
  • heparin has a limited inhibition of coagulation and leads to the formation of cell aggregates in the blood bank, so that the storage of blood anticoagulated with heparin is only possible for about 24 hours. This makes heparin an anticoagulant for blood with a longer storage period.
  • erythrocyte and platelet concentrates erythrocytes (red blood cells) and platelets (platelets) are separated from the other blood components. Erythrocyte concentrates are stored at 5 ⁇ 3 ° C for a maximum permissible storage time of 21 days. Platelet concentrates are stored at room temperature for a maximum storage period of 5 days. After these times, the use of the preparations for the patient can no longer be guaranteed.
  • the pH value drops continuously to a pH value of about 6.6 due to the metabolism of glucose to lactate that takes place in the cell preparation, citrate in combination with citric acid and dextran as the anticoagulant ( ACD) is used.
  • ACD anticoagulant
  • Granulocytes cannot be stored at all and lose their function within a few hours.
  • hematopoietic stem cells Another cell preparation are hematopoietic, ie blood-forming stem cells. These cells are characterized by the fact that they renew themselves, but can also differentiate into other blood cells. Hematopoietic stem cells are used today to accompany or support chemotherapy. However, the hematopoietic stem cells obtained using the haemapheresis procedure should either be transfused within 72 hours or processed and cryopreserved. Temporary storage for a maximum of 72 h should take place at 2 to 6 ° C with temperature control. The cryopreservation of hematopoietic stem cells at - 80 ° C requires the addition of 5 or 10% dimethyl sulfoxide (DMSO) as a cryopreservative (S.
  • DMSO dimethyl sulfoxide
  • the present invention therefore has the task of preserving a cell preparation, the disadvantages described above being overcome or at least substantially reduced.
  • a device for preserving a cell preparation comprising at least a first membrane module which contains at least a first semipermeable membrane, the membrane module having a first opening and a second opening for the passage of the cell preparation through the membrane module on one side of the first membrane and has an inflow opening and an outflow opening for the passage of a liquid nutrient medium through the membrane module on the other side of the first membrane, further comprising a first container for the cell preparation with at least one first container opening, a second container for the cell preparation with at least one first container opening and means for oscillating conveyance of the cell preparation from the first container for the cell preparation via the first membrane module into the second container for the cell preparation and vice versa, the first membrane module with its first opening for the passage of the cell preparation is fluidly connected to the first container opening of the first container via a line and its second opening for the passage of the cell preparation is fluidly connected to the first container opening of the second container via a line.
  • oscillating conveyance means the continuous conveyance of the substantially complete content of the first container via the at least one first membrane module into the second container and vice versa. Essentially completely means that, with the exception of the small fractions of the cell preparation which adhere to the inner walls of the container, the entire volume of the cell preparation is conveyed out of the respective container.
  • any means that is able to transfer the cell preparation from the first container via the first membrane module into the device is fundamentally suitable as a means for oscillating conveyance of the cell preparation second container and vice versa, whereby it should be noted that the cell preparation are living cells, for which repeated mechanical deformations, which can occur as a result of the promotion, lead to damage.
  • the means for the oscillating conveyance of the cell preparation are realized by a pump which can be switched with respect to its conveying direction and which is arranged in one of the lines between the first membrane module and one of the containers for the cell preparation.
  • the means for oscillating delivery can be realized by two pumps, one pump e.g. is arranged in the line between the first membrane module and the first container for the cell preparation and the other pump in the line between the first membrane module and the second container for the cell preparation.
  • the means for the oscillating conveyance of the cell preparation are realized by an alternately adjustable first and second configuration of the container for the cell preparation, the first container being arranged above and the second container below the first membrane module in the first configuration and in the second configuration the second container is arranged above and the first container below the first membrane module.
  • the first container for the cell preparation is particularly preferably connected to a first transport device and the second container for the cell preparation is connected to a second transport device, and the first and second transport devices are moved vertically in the opposite direction. loaned, whereby the first and the second configuration are adjustable.
  • the first container for the cell preparation is connected to the first transport device via a first side unit and the second container for the cell preparation is connected to the second transport device via a second side unit.
  • a load cell is rigidly connected to each side unit, on which the respective container for the cell preparation is suspended.
  • the connection between the load cell and the container can be established by a holder.
  • the load cells serve as an automatic fill level indicator for the containers. They also serve to initiate an automatic change of configuration as soon as one container is empty and the other is full. Finally, by means of the registration of the change in weight of the containers over time, the load cells are used to check whether the flow rate of the cell preparation is constant and / or is in the desired range.
  • a mixing device is attached to each side unit, which acts on the container located on the respective side unit, as a result of which undesired sedimentation of the cell preparation in the containers is avoided.
  • any device that can move the first and second container vertically up and down in the opposite direction such as chains, toothed belts or a pneumatic or hydraulic cylinder, is basically suitable as the first and second transport device and in the device according to the invention.
  • worm threads which can be driven at a constant rotational speed in both directions of rotation are preferred as first and second transport devices, which can be connected to a motor, for example, via a toothed belt.
  • the first and second containers have flexible walls.
  • Conventional blood bags represent an advantageous embodiment of such containers.
  • a first transfusion filter in the line between the first container opening of the first container and the first opening of the first membrane module for the passage of the cell preparation and in the line between the second opening of the first membrane module for the Passing the cell preparation and the first container opening of the second container, a second transfusion filter is installed.
  • a first device for sampling is in the line between the first container opening of the first container and the first opening of the first membrane module for the passage of the cell preparation, and in the line between the second opening of the first membrane module for the passage of the Cell preparation and the first container opening of the second container, a second device for sampling is installed.
  • a first device for closing the line and in the line between the second opening of the first membrane module for the Passing the cell preparation and the first container opening of the second container a second device for closing the line is installed.
  • the first container for the cell preparation is fluidly connected via a second opening to a line with a means for removing the cell preparation, for example with at least one needle suitable for taking blood, a third inlet in the line direction for the closure of the line is installed.
  • the second container for the cell preparation is fluidly connected via a second opening to a line with a needle for retransfusion of the cell preparation, a fourth device for closing the line being installed in the line.
  • a third transfusion filter is installed in the line between the second opening of the first container and the means for removing the cell preparation and a fourth transfusion filter is installed in the line between the second opening of the second container and the needle for retransfusion.
  • a third device for sampling in the line between the second opening of the first container and the means for removing the cell preparation and a fourth device for taking samples in the line between the second opening of the second container and the needle for retransfusion is installed.
  • the transfusion filters serve to retain cell aggregates, the presence of which in the two containers is undesirable, or which could lead to a hindrance in the conveyance of the cell preparation in the membrane module.
  • the devices for taking samples open up the possibility of analyzing the condition of the cell preparation at various points in the device according to the invention.
  • the device according to the invention closes the cell preparation sterile from the outside world.
  • the closure devices allow the removal of individual parts of the device according to the invention without the other parts becoming non-sterile.
  • the device according to the invention enables sterile transfer of the cell preparation from a storage container or from a donor into the device for the purpose of preservation and, after preservation has ended, the transfer of the cell preparation into a storage container or into a recipient ,
  • the membrane contained in the first membrane module of the device according to the invention can in principle be any membrane which is impermeable to the cells of the cell preparation but is permeable to the liquid nutrient medium, with preferably flat or hollow fiber membranes being installed.
  • the membranes are particularly preferably nano, ultra or microfiltration membranes.
  • the first membrane module with its inflow opening for the passage of a liquid nutrient medium is fluidly connected to a nutrient medium container for the liquid nutrient medium via a nutrient medium line, so that the cells of the cell preparation are supplied with nutrient medium through the wall of the membranes contained in the first membrane module is made possible. Furthermore, metabolic products of the cell preparation can migrate out of the cell preparation through the wall of the membranes and flow back together with the nutrient medium flow through the outflow opening of the first membrane module into the nutrient medium container or be discarded.
  • a second membrane module is installed in the nutrient medium line, which is suitable for gas transfer and contains at least one gas-permeable membrane, the second membrane module having a first opening and a second opening for the passage of nutrient medium through the membrane module on the has one side of the gas-permeable membrane and at least one inflow opening for introducing gases to the other side of the gas-permeable membrane, the inflow opening being fluidly connected to a gas supply. If it is desired to pass gas through the second membrane module in cross-flow mode, the second membrane module also has an outflow opening for gases.
  • the device there is a second one in the line between the first membrane module and the first container or in the line between the first membrane module and the second container .
  • Membrane module for gas transfer installed, which contains at least one gas-permeable membrane, the second membrane module having a first and a second opening for the passage of the cell preparation on one side of the gas-permeable membrane and at least one inflow opening for introducing gases to the other side of the gas-permeable membrane has, the inflow opening being fluidly connected to a gas supply. If it is desired to pass gas through the second membrane module in cross-flow mode, the second membrane module also has an outflow opening for gases.
  • the device according to the invention comprises a third membrane module for separating liquid from the cell preparation, which is arranged in the line between the first container and the first membrane module or in the line between the second container and the first membrane module, the third Membrane module has openings for the passage of the cell preparation through the membrane module on one side of the membrane and on the other side of the membrane has at least one outlet opening for the discharge of liquid separated from the cell preparation.
  • Liquids that can be separated via the third membrane module are e.g. plasma or nutrient medium contained in the cell preparation. For example, the removal of plasma from the cell preparation via the outlet opening of the third membrane module e.g.
  • the removal of nutrient medium from the cell preparation via the outlet opening can e.g. serve to remove metabolic products that have accumulated in the nutrient medium during preservation and that are toxic to the recipient.
  • the outlet opening of the third membrane module is fluidly connected to a pump for withdrawing the separated liquid from the membrane module.
  • the device according to the invention contains a feed point in the line path between the first and second containers and particularly preferably in the line between the first membrane module and the third membrane module. This can be fluid-connected to the nutrient medium container via a pump. This serves to compensate for the loss of volume in the cell preparation caused by the escape of plasma or nutrient medium via the third membrane module.
  • the feed point can also be used to feed growth or differentiation factors into the cell preparation. For example, the factors mentioned can be fed in together with the nutrient medium.
  • the possibility of separating liquid from the cell preparation and replacing it with another liquid gives the device according to the invention a high degree of variability in the culture management of the cell preparation to be preserved.
  • the object of the present invention is further achieved by a method for preserving a cell preparation comprising at least the steps a) making the cell preparation available in a first container for the cell preparation, b) conveying the cell preparation from the first container through at least one first membrane module second container for the cell preparation and c) then conveying the cell preparation from the second container through the at least one first membrane module into the first container, the first membrane module containing at least one semipermeable membrane, via which one during the passage of steps b) and c)
  • the cell preparation is supplied with a liquid nutrient medium and metabolic products of the cell preparation are removed and steps b) and c) are carried out several times in succession.
  • all the procedures by which the cell preparation is sterile are suitable for making the cell preparation available in the first container in step a) and can be removed undamaged from a dispenser or from a storage container and placed in the first container. At least one needle is preferably used to remove the cell preparation from a donor. If the cell preparation contains cell aggregates which are undesirable during preservation, the cell preparation removed is brought into the first container via a transfusion filter.
  • the cell preparation is whole blood, to which a short-term anticoagulant is added, with short-term anticoagulant being an agent such as e.g. Fragmin, it should be understood that blood coagulation is prevented for the time required in the method according to the invention until the calcium concentration in the blood falls below 0.3 mmol / l. This time is in the range ⁇ 6 h.
  • the cell preparation is mobilized whole blood. With approx. 20 to 100 stem cells / ⁇ l, this has a higher stem cell concentration than non-mobilized whole blood, which only contains around 1 stem cell / ⁇ l.
  • the cord preparation is umbilical cord blood, to which an anticoagulant has been added, or a leukocyte preparation.
  • the first membrane module additionally contains at least one second membrane for gas transfer, through the wall of which the O 2 and CO 2 are supplied to the cell preparation to the extent that the physiologically required values of pO 2 are found in the cell preparation and pCO 2 and that the interaction of CO 2 with the bicarbonate present in the medium of the cell preparation results in the physical sets the logically required pH value.
  • a membrane module is described for example in WO 98/33581.
  • the chronological sequence of steps b) and c) and steps c) and b) takes place in the method according to the invention in such a way that the cells of the cell preparation are sufficient for preservation both with nutrient medium and with O 2 and CO 2 are supplied, which sets the physiologically required values of pH, pO 2 and pCO 2 , and also in such a way that the cells of their metabolites are disposed of to a sufficient extent.
  • steps b) and c) take place in direct succession in time.
  • step b) and then step c) take place, whereupon step b) takes place in direct succession, or both steps b) and c) and steps c) and b) take place directly in succession
  • the last-mentioned embodiment provides the cell preparation with a particularly abundant supply of nutrient medium, disposes of its metabolic products in a particularly extensive manner and keeps it in a state in which the physiologically necessary values of pH, pO 2 and pCO 2 prevail with particularly high security.
  • the physiologically required values of pH, pO 2 and pCO 2 are adjusted via the nutrient medium.
  • the nutrient medium can be provided with O 2 and CO 2 in a nutrient medium container to such an extent that the required values of pO 2 and pCO 2 are established and that the physiologically required pH is established via the interaction of CO 2 with the bicarbonate contained in the nutrient medium Value sets.
  • the nutrient solution preferably passes through a second membrane module for gas transfer, which contains at least one gas-permeable membrane, on one side of which the nutrient solution is passed and on the other side a gas mixture with the physiologically required values of pO 2 and pCO 2 flows.
  • O 2 and CO 2 get into the nutrient solution through the wall of the gas-permeable membrane, and the physiologically required pH value is established through the interaction with the bicarbonate contained in the nutrient medium.
  • the physiologically required values of pH, pO 2 and pCO 2 are set via a second membrane module for gas transfer, which is located in the conveying path of the cell preparation between the first container and the first membrane module or in the conveying path between the second container and the first membrane module is arranged, and which contains at least one gas-permeable membrane, on one side of which the cell preparation is passed, while on the other side a gas mixture with the physiologically required values of O 2 and CO 2 flows. So O 2 and CO 2 get through the wall of the gas-permeable membrane into the cell preparation and through the interaction with the bicarbonate contained in the cell preparation, the physiologically required pH value is established.
  • the gas mixture is preferably moistened with water. It particularly preferably has a relative humidity of 100%.
  • any procedure is suitable for conveying the cell preparation in steps b) and c) of the method according to the invention, by means of which the cell preparation can be conveyed from the first container via the at least one first membrane module into the second container and vice versa.
  • the cell preparation consists of living cells, for which repeated mechanical deformations, which can occur as a result of the promotion, lead to damage.
  • a pump which can be switched with respect to its conveying direction is used in steps b) and c) to convey the cell preparation and is installed in the conveying path between the first membrane module and one of the containers for the cell preparation.
  • a first configuration of the container for the cell preparation is set in step b) and a second configuration in step c), the first container above and the second container below the first Membrane module is arranged and in the second configuration the second container is arranged above and the first container below the first membrane module. Since in this embodiment the cell preparation is only promoted by a hydrostatic potential, so that no cell deformations occur, as they e.g. when pumping is unavoidable, this type of pumping is particularly gentle on the cells.
  • Both containers are attached to a transport device, with the help of which the containers are brought into the first configuration.
  • the height difference between the containers specifies a hydrostatic potential which, together with the dynamic pressure in front of the at least one first membrane module, enables the desired flow rate of the cell preparation.
  • a blood volume of approximately 40 to 140 ml and a membrane area of approximately 100 to 300 cm 2 it has proven to be advantageous for a blood volume of approximately 40 to 140 ml and a membrane area of approximately 100 to 300 cm 2 to have a flow rate in the range of approximately 2 to 10 ml / min and with a blood volume of about 0.8 to 1.2 l and a membrane area of about 500 to 1500 cm 2, set a flow rate in the range of about 40 to 80 ml / min.
  • the cell preparation is conveyed from the first container via the at least one first membrane module into the second container until the first container has run empty.
  • the aqueous suspension of the cells can be supplied with a supply of nutrient, O 2 and CO 2 just once through the at least one first membrane module, so that it is not absolutely necessary to immediately after the first container has run dry Using the transport devices to set the second configuration.
  • the second configuration can only be waited for as long as all cells have enough nutrient solution, O 2 and CO 2 , until they pass through the at least one first membrane module to stay vital.
  • the second configuration is then set to carry out process step c). Then, due to the hydrostatic potential, the cell preparation is conveyed from the second container via the at least one first membrane module into the first container until the second container has run empty, whereupon the first configuration is set again, etc.
  • the cell preparation is mixed during the steps b) and c) in the first and / or second container in order to prevent phase separation, ie sedimentation in the cell preparation.
  • any mixing device which is able to prevent the undesired sedimentation of cells without mechanically damaging the cells can be used for this purpose. This can be done in a simpler and therefore Realize men of the present invention in a particularly preferred manner by executing the container from a plastic bag, for example from a blood bag, and deforming the bags oscillating from the outside to the extent that no separation occurs in the cell preparation.
  • the containers for the cell preparation are each suspended from a load cell.
  • the load cells perform two functions, both of which are important for an automated implementation of the method according to the invention. On the one hand, they initiate the change of configuration as soon as this is desired. On the other hand, the load cells measure the flow rate of the cell preparation via their temporal change in weight and check whether the flow rate is constant and / or is in the desired range.
  • an exchange of liquid in the cell preparation is carried out while carrying out steps b) and c).
  • the cell preparation is passed through a third membrane module which is installed in the line between the first membrane module and one of the containers for the cell preparation and which contains at least one semipermeable membrane.
  • the cell preparation is passed through on one side of the membrane and a liquid is drawn off on the other side which permeates through the membrane from the cell preparation.
  • the liquid drawn off is replaced by fresh nutrient medium.
  • This can be the same nutrient medium used for preservation.
  • another nutrient medium can also be used, as a result of which a nutrient medium exchange takes place in the cell preparation.
  • the fresh nutrient medium can contain growth or differentiation factors.
  • the cell preparation is blood and the liquid is plasma, which is withdrawn from the blood.
  • the cell preparation is blood and the liquid nutrient medium which is withdrawn from the blood, the nutrient medium containing metabolic products of the cell preparation which are toxic to a recipient.
  • the possibility of exchanging liquid gives the method according to the invention a high degree of variability in the culture management of the cell preparation to be preserved.
  • blood is used as the cell preparation and a modified Leibowitz's L15 medium is used as the nutrient medium.
  • the cell preparations preserved by the method according to the invention can be used advantageously for retransfusion, both an autologous and an allogeneic retransfusion being possible.
  • the cell preparations preserved by the method according to the invention can also be used for all other purposes, effects and usefulness of preserved cell preparations known to the person skilled in the art. The following surprising effects are achieved with the device and with the method according to the present invention.
  • Blood or cell preparations from blood can be anticoagulated for at least 7 days without the need to add an anticoagulant.
  • the physiological pH value can be maintained in the cell preparation for at least 7 days, so that the acidification of the cell preparation which occurs as a result of the metabolism of the cells and the associated cell-damaging effects are avoided.
  • the cell preparations are preserved at room temperature or above room temperature, e.g. at 37 ° C, so that cooling and cryopreservation, which is expensive in terms of equipment and energy, is unnecessary.
  • the addition of a cryopreservative such as DMSO is therefore also unnecessary.
  • the cells are not only supplied with the liquid and gaseous substances necessary for their survival, but also their metabolic products are disposed of without the need to manipulate or disrupt the cell preparation.
  • the vitality of hematopoietic stem cells can be maintained for at least 7 days.
  • tailor-made preparations can be made on the cell preparation during preservation, e.g. the setting of a certain plasma content or the replacement or exchange of the nutrient medium.
  • Figure 1 Side view of an inventive device for preserving a cell preparation in the first configuration
  • Figure 2 Side view of a device according to the invention for preserving a cell preparation in the first configuration realized by transport devices;
  • Figure 3a Side view of a device according to the invention for preserving a cell preparation in the first (solid lines) and in the second configuration (dashed lines) with nutrient medium and gas supply;
  • FIG. 3b side view of a device according to the invention for preserving a cell preparation in the first configuration with nutrient medium and gas supply and with liquid exchange in the cell preparation;
  • Figure 1 shows a schematic representation of a side view of an inventive device for preserving a cell preparation in the first configuration.
  • the device contains a first membrane module 1 with first semipermeable membranes, the membrane module having a first opening 2 and a second opening 3 for the passage of the cell preparation through the membrane module on one side of the membrane, and an inflow opening 4 and an outflow opening 5 for the passage of a liquid culture medium through the membrane module on the other side of the membrane.
  • the device according to the invention contains a first container 6 for the cell preparation with at least a first container opening 7 and a second container 8 for the cell preparation with at least a first container opening 9, the containers being designed as blood bags.
  • the first membrane module 1 is fluidly connected with its first opening 2 for the passage of the cell preparation to the first container opening 7 of the first container 6 via a line and with its second opening 3 for the passage of the cell Preparation fluidly connected to the first container opening 9 of the second container 8 via a line.
  • the means for the oscillatory conveyance of the cell preparation from the first container 6 for the cell preparation via the first membrane module 1 into the second container 8 for the cell preparation is the first configuration already mentioned.
  • the device according to the invention also contains in the line between the first container opening 7 and the first opening 2 of the first membrane module 1 for the passage of the cell preparation a first transfusion filter 20, a first device 21 for sampling, a first device 22 for closing the line and in the line between the second opening 3 of the first membrane module 1 for the passage of the cell preparation and the first container opening 9, a second transfusion filter 23, a second device 24 for sampling and a second device 25a for closing the line.
  • the first container 6 for the cell preparation is fluid-connected via a second opening 25, a third closure device 26, a third transfusion filter 27 and a third device 28 for taking samples with a needle 29 for taking the cell preparation via a line
  • the second container 8 for the cell preparation is fluidly connected via a line via a second opening 30, a fourth closure device 31, a fourth transfusion filter 32 and a fourth device 33 for taking samples with a needle 34 for retransfusion of the cell preparation.
  • the transfusion filters 20, 23, 27, 32 serve to hold back cell aggregates, the presence of which in the two containers 6 and 8 is undesirable, or which could lead to a hindrance in the promotion of the cell preparation in the first membrane module 1.
  • the devices for sampling 21, 24, 28, 33 open up the possibility of analyzing the condition of the cell preparation at various points in the device according to the invention.
  • the device according to the invention closes the cell preparation sterile from the outside world.
  • the closure devices 22, 25a, 26, 31 enable the device according to the invention to be filled in a controlled manner.
  • the device according to the invention enables a sterile transfer of the cell preparation from a storage container or from a dispenser into the device for the purpose of preservation. vation and after the preservation has ended, the transfer of the cell preparation into a storage container or into a recipient.
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a device according to the invention for preserving a cell preparation in the first configuration, which is implemented by a first and a second transport device 42 and 43.
  • the first container 6 for the cell preparation is connected to the first transport device 42 via a first side unit 50 and the second container 8 for the cell preparation is connected to the second transport device 43 via a second side unit 51, and the first and second transport devices 42 and 43 are vertical in opposite direction movable, whereby the first and the second configuration are adjustable.
  • a load cell 52, 53 is rigidly connected to each side unit 50, 51, on which the respective container 6, 8 for the cell preparation is suspended, the connection between the load cell 52, 53 and container 6, 8 being established by a holder 54, 55 ,
  • the load cells serve as an automatic level indicator for containers 6 and 8. They also serve to initiate an automatic change of configuration as soon as one container is empty and the other is full. Finally, by means of the registration of the temporal change in weight of the containers 6 and 8, the load cells are used to check whether the flow rate of the cell preparation is constant and / or is in the desired range.
  • a mixing device 56, 57 is attached to each side unit 50, 51 and acts on the container 6, 8, which is in the form of a blood bag and is located on the respective side unit, as a result of which an undesired phase separation, i.e. sedimentation in the cell preparation in the containers is avoided.
  • the first and second transport devices 42 and 43 are designed as a worm thread that can be driven with a constant rotational speed in both directions of rotation.
  • the worm thread is connected to a motor via a toothed belt (not shown in FIG. 2).
  • FIG. 3a shows a schematic side view of a device according to the invention for preserving a cell preparation in the first (solid lines) and in the second configuration (dashed lines).
  • a second membrane module 13 which is suitable for gas transfer and contains gas-permeable membranes, is installed between the inflow opening 4 for passing the nutrient medium through the first membrane module and the nutrient medium container 11, the second membrane module 13 having a first opening 13a and a second opening 13b for the Passage of nutrient medium through the membrane module 13 on one side of the gas-permeable membrane and an inflow opening 13c and an outflow opening 13d for the passage of gases on the other side of the gas-permeable membrane, the inflow opening 13c being fluidly connected to a gas supply 14, which acts as a gas mixer for the gases N 2> O 2 and CO 2 is carried out.
  • nutrient medium from the nutrient medium container 11 is passed with the pump 12 through the second membrane module 13 on one side of the gas-permeable membranes and is thereby provided with a gas mixture which contains O 2 and CO 2 in a mixing ratio through the wall of the gas-permeable membranes, which corresponds to the physiological values of pO 2 and PCO 2 and adjusts the physiological pH value via the interaction of CO 2 with the bicarbonate contained in the nutrient medium.
  • N 2 serves as the carrier gas.
  • the solution thus adjusted to physiological values of pH, p ⁇ 2 and pCO 2 leaves the second membrane module through the opening 13b, passes through the opening 4 into the first membrane module, leaves it - depleted in nutrient solution and in the gases added in the second membrane module and enriched with Metabolic products from the cell preparation - via the opening 5 and is returned to the nutrient medium container 11.
  • FIG. 3b shows a schematic side view of a device according to the invention for preserving a cell preparation in the first configuration, with the exception of the second configuration, all the device features from FIG. 3a and, in addition, a third in the line between the first membrane module 1 and the first container 6 for the cell preparation Module 14 with semipermeable membranes for fluid exchange.
  • the third membrane module 14 has openings 15, 16 for the passage of the cell preparation on one side of the semi-permeable membranes and on the other side of the semi-permeable membranes Outlet opening 17, through which a liquid, for example plasma or nutrient solution, which was enriched with metabolic products toxic to the recipient during the preservation, can be withdrawn from the cell preparation with a pump 18.
  • the loss of volume of the cell preparation resulting from the removal of the liquid is compensated for by nutrient medium which is introduced from the nutrient medium container 11 with a pump 19 into an opening in the line between the third membrane module 14 and the first membrane module 1.
  • 500 ml of donor blood which contains 5 units of the short-term anticoagulant Fragmin per ml, are centrifuged in 14 ml tubes with an acceleration of 600 »g for 20 minutes. The plasma fraction is discarded. The ring of thrombocytes and leukocytes (buffy coat) lying on the erythrocytes is added to 40 ml of autologous blood, a leucocyte concentration of 18,500 / ⁇ l suspension being set via the mixture of buffy coat and autologous blood.
  • the resulting 120 ml suspension is brought into the first blood bag 6 of the device according to the invention, which is in the first configuration, via a sterile tube system.
  • the first blood bag 6 is fastened to the first load cell 52 via the holder 54.
  • the second blood bag 8 is fastened to the second load cell 53 via the holder 55. Due to the hydrostatic potential, the suspension runs at a flow rate of 2 to 10 ml / min through the transfusion filter 20, the first membrane module 1, which contains microfiltration membranes made of polyethersulfone with a membrane area of 200 cm 2 , and through the transfusion filter 23 into the second blood bag 8
  • the first membrane module with its outlet opening 4 connected via a line to the nutrient medium container 11, in which Leibowitz's L15 medium ( ⁇ without phenol red and calcium chloride, with 320.6 mg / l potassium chloride, 203.3 mg / l magnesium chloride »6H 2 O, 6311, 52 mg / l Sodium chloride, 2184.26 mg / l bicarbonate ⁇ , additives: 0.3 mg / ml glutamine, 10 g / l human serum albumin, 11 ⁇ g / ml
  • the gas mixture contains O 2 and CO 2 in a ratio that corresponds to the physiological values of pO 2 and pCO 2 .
  • O 2 and CO 2 permeate through the wall of the gas-permeable membranes and the CO 2 , in interaction with the sodium hydrogen carbonate present in the nutrient solution, sets a physiological pH.
  • the nutrient solution emerges from the second membrane module 13 through the opening 13b, it has the physiological values of pH, pO 2 and pCO 2 and transfers these values in the first membrane module 1 through the wall of the semipermeable membranes contained therein to the cell preparation.
  • metabolic products migrate from the cell preparation into the nutrient medium stream, which is passed through the outflow opening 5 of the first membrane module into the nutrient medium container 11.
  • FIG. 4 shows the albumin concentration in g / l in the cell preparation over the test period of 168 hours. It can be seen that the albumin concentration drops during the experiment to the value of the albumin concentration in the nutrient medium, which has an albumin concentration of 9.58 g / l. It is thus possible to set not only the third but also the second membrane module, as described at the beginning, during the preservation to a certain content of plasma protein.
  • FIG. 5 shows the Ca 2+ concentration of the cell preparation over the test period of 168 hours. Because the nutrient medium does not contain Ca 2+ , the Ca 2+ concentration of the cell preparation drops to 0.3 mmol / l within a few hours. This low concentration, at which coagulation is no longer possible, can be maintained over the entire remaining test period.
  • FIG. 6 shows the pH of the cell preparation over the test period of 168 hours.
  • the gassing of the nutrient medium described above with a gas mixture of 5.0% CO 2 , 1, 2% O 2 and 93.8% N 2 sets a pH in the physiological range and maintains it over the entire duration of the experiment.
  • FIG. 7 shows the relative proportion of CD34 + hematopoietic stem cells in the cell preparation compared to the initial value of the cell preparation over the test period of 168 hours.
  • CD34 + denotes the "Cluster of Designation with the number 34", which is one of the parameters for the detection and quantification of stem cells. The assay from Becton-Dickinson is used.
  • FIG. 7 shows that the proportion of CD34 + cells remains constant over the entire test period of 168.
  • FIG. 8 shows the relative proportion of “Burst Forming Units-Erythroid” (BFU-E) in the cell preparation compared to the initial value of the cell preparation over the test period of 168 hours.
  • BFU-E denotes a functional, methyl-based cellulose-based stem cell assay, which measures the ability of the stem cells to differentiate into erythrocytes.
  • Figure 8 shows that after 168 hours 62% of the BFU-E are still present.
  • FIG. 9 shows the relative proportion of “colony forming units granulocyte / macrophage” (CFU-GM) in the cell preparation compared to the initial value of the cell preparation over the test duration of 168 hours.
  • CFU-GM denotes a functional stem cell assay based on methyl cellulose , which measures the ability of the stem cells to differentiate into granulocytes and macrophages .
  • Figure 8 shows that after 168 hours 100% of the CFU-GM is still present.
  • 500 ml of donor blood containing 5 units of the short-term anticoagulant Fragmin per ml are centrifuged in 14 ml tubes at an acceleration of 600 g for 20 minutes. The plasma fraction is discarded. The ring of thrombocytes and leukocytes (buffy coat) lying on the erythrocytes is added to 40 ml of autologous blood, a leucocyte concentration of 23,400 / ⁇ l suspension being set via the mixture of buffy coat and autologous blood.
  • the resulting 120 ml suspension is brought into the first blood bag 6 of the device according to the invention, which is in the first configuration, via a sterile tube system.
  • the first blood bag 6 is fastened to the first load cell 52 via the holder 54.
  • the second blood bag 8 is fastened to the second load cell 53 via the holder 55. Due to the hydrostatic potential, the suspension runs at a flow rate of 2 to 10 ml / min through the transfusion filter 20, the third membrane module 14, the microfiltration membranes made of polyethersulfone with a Contains membrane area of 175 cm 2 , the first membrane module 1, which contains dialysis membranes made of polyethersulfone with a membrane area of 290 cm 2 , and through the transfusion filter 23 into the second blood bag 8.
  • the first membrane module with its outlet opening 4 is connected via a line to the Nutrient media container 11 connected, in which the modified Leibowitz's L15 medium already described in Example 1 is placed and fed with a pump 12 through the second membrane module 13, which contains gas-permeable membranes made of polypropylene with a membrane area of 324 cm 2 , the nutrient solution through the Inlet opening 13a enters the second membrane module 13 and flows on one side of the gas-permeable membrane, while on the other side of the gas-permeable membrane a gas mixture of N 2 , O 2 and CO 2 moistened with water at 100% relative humidity flows through the inflow opening 13c enters the second membrane module u nd leaves it through the outflow opening 13d.
  • the gas mixture contains O 2 and CO 2 in a ratio that corresponds to the physiological values of pO 2 and pCO 2 .
  • O 2 and CO 2 permeate through the wall of the gas-permeable membranes and the CO 2 interacts with the sodium hydrogen carbonate in the nutrient solution to set a physiological pH.
  • the nutrient solution has the physiological values of pH, PU 2 and PCO 2 when it emerges from the second membrane module 13 through the opening 13b and transfers these values in the first membrane module 1 through the wall of the semipermeable membranes contained therein to the cell preparation.
  • metabolic products migrate from the cell preparation into the nutrient solution stream which is passed through the outflow opening 5 of the first membrane module into the nutrient medium container 11.
  • the cell preparation flows through the third membrane module 14 along one side of the microfiltration membranes made of polyethersulfone contained therein.
  • plasma is drawn off via the outlet opening 17, which is fluidly connected to the pump 18 via a line.
  • the resulting loss of volume of the cell preparation is compensated for by Leibowitz 'L15 medium, which flows from the nutrient medium container 11 with the pump 19 is introduced into the line between the first membrane module 1 and the third membrane module 14.
  • the plasma is therefore exchanged for the modified Leibowitz 'L15 medium.
  • the second configuration is set by means of the transport devices 42 and 43.
  • the transport devices 42 and 43 set the first configuration. This change of configuration is repeated for 4 hours, the device according to the invention being at room temperature.
  • the pump 18 is then switched off and the plasmapheresis is thus ended by means of the third module.
  • the preservation of the cell preparation is carried out as in Example 1 for a period of 168 hours at room temperature.
  • FIG. 10 shows the albumin concentration in g / l in the cell preparation over a 4 h plasmapheresis on the basis of two experiments carried out independently of one another. It can be seen that the albumin concentration after 4 h of plasmapheresis corresponds to the albumin concentration of the nutrient medium. The plasma was thus replaced by the nutrient medium without having to take blood cells from the cell preparation.
  • FIG. 11 shows the Ca 2+ concentration of the cell preparation after plasmapheresis over the test period of 168 h in two experiments carried out independently of one another.
  • the Ca 2+ starting value in the cell preparation is represented by a black rectangle.
  • the Ca 2+ concentration dropped to 0.3 mmol / l due to the use of a nutrient medium without Ca 2+ .
  • This low concentration can be kept largely constant over the entire duration of the experiment and ensures that no coagulation occurs in the cell preparation.
  • FIG. 12 shows the pH value of the cell preparation after 4 hours of plasmapheresis in two tests carried out independently of one another over a test period represented by 168 hours.
  • FIG. 13 shows the p ⁇ 2 value of the cell preparation after 4 hours of plasmapheresis. It can be seen that with 25 mm Hg at 25 ° C a physiological p ⁇ 2 value can be set and kept constant within the 168 h test period.
  • FIG. 14 shows the lactate concentration of the cell preparation after 4 hours of plasmapheresis in two experiments carried out independently of one another over a test period of 168 hours.
  • the metabolic product lactate is disposed of via the membranes of the first membrane module. It can be seen that a lactate concentration of less than 1 mmol / l can be set and kept constant over the test period of 168 hours.
  • FIG. 15 shows the relative proportion of CD34 + hematopoietic stem cells in the cell preparation compared to the initial value of the cell preparation after 4 hours of plasmapheresis in two experiments carried out independently of one another over a test period of 168 hours. It can be seen that the proportion of CD34 + hematopoietic stem cells only decreases by 10% over the entire duration of the experiment. This shows that hematopoietic stem cells can be preserved over longer periods of time using the device and the method according to the present invention.

Abstract

The invention relates to a device for preserving a cell preparation. The inventive device comprises at least one first membrane module (1) containing at least one first semi-permeable membrane, whereby the membrane module has a first opening (2) and a second opening (3) for directing the cell preparation through the membrane module on one side of the membrane, and has an admission opening (4) and a discharge opening (5) for directing a liquid nutrient medium through the membrane module on the other side of the membrane. The inventive device also comprises a first container (6), which has at least one first container opening (7) and which is provided for containing the cell preparation, comprises a second container (8), which has at least one first container opening (9) and which is also provided for containing the cell preparation, and comprises means for drawing, in an oscillatory manner, the cell preparation out of the first container (6) provided for the cell preparation via the first membrane module (1) and delivering it to the second container (8) for the cell preparation, and vice versa. The first membrane module (1), with its first opening (2) for directing the cell preparation, is fluidically connected via a line to the first container opening (7) of the first container (6) and, with its second opening (3) for directing the cell preparation, is fluidically connected via a line to the first container opening (9) of the second container (8).

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Konservierung eines Zellpräparats Device and method for preserving a cell preparation
Beschreibung:Description:
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Konservierung eines Zellpräparats und die Verwendung des konservierten Zellpräparats.The present invention relates to an apparatus and a method for preserving a cell preparation and the use of the preserved cell preparation.
Unter einem Zellpräparaten ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine wässrige Suspension von Zellen zu verstehen, wie z.B. Blut.In the context of the present invention, a cell preparation is to be understood as an aqueous suspension of cells, such as e.g. Blood.
Eine wichtige Voraussetzung zur Konservierung von Blut und auch für die Gewinnung von Blutpräparaten ist die Verhinderung der Blutgerinnung durch Antikoagula- tion. Die beiden wichtigsten Antikoagulantien sind Citrat und Heparin. Während die Wirkung von Citrat auf der Chelatisierung von Ca2+-lonen beruht, greift Heparin als Cofaktor in die Inaktivierung von Thrombin durch Antithrombin III ein. Ein Nachteil von Citrat besteht darin, dass es bei schneller Infusion in einen Patienten und hoher Konzentration toxisch wirkt. Außerdem sinkt der pH-Wert von Blut bereits bei Zugabe niedriger Citrat-Konzentrationen von pH = 7,4 auf pH = 7,0 bis 7,1 ab. Heparin zeigt diesen Nachteil nicht, erlaubt also die Aufrechterhaltung eines physiologischen pH- Werts. Jedoch verfügt Heparin nur über eine zeitlich begrenzte Gerinnungshemmung und führt zur Bildung von Zellaggregaten in der Blutkonserve, so dass eine Lagerung von mit Heparin antikoaguliertem Blut nur für etwa 24 h möglich ist. Damit scheidet Heparin als Antikoagulanz für Blut mit längerer Lagerzeit aus. Zur Gewinnung von Erythrocyten- und Thrombocytenkonzentraten werden Erythrocyten (rote Blutkörperchen) und Thrombocyten (Blutplättchen) von den anderen Blutkomponenten abgetrennt. Die Lagerung von Erythrocytenkonzentraten erfolgt bei 5 ± 3 °C für eine maximal zulässige Lagerzeit von 21 Tagen. Thrombozytenkon- zentrate werden bei Raumtemperatur für eine maximal zulässige Lagerzeit von 5 Tage gelagert. Nach diesen Zeiten kann ein Nutzen der Präparate für den Patienten nicht mehr gewährleistet werden. Hinzu kommt, dass während der genannten Lagerzeiten der pH-Wert durch die im Zellpräparat stattfindende Metabolisierung von Glu- cose zu Lactat kontinuierlich auf einen pH -Wert von etwa 6,6 abfällt, wobei als Anti- koagulanz Citrat in Kombination mit Zitronensäure und Dextran (ACD) verwendet wird. Diese Ansäuerung verbunden mit der Schädigung von Erythrocyten hat dazu geführt, dass nach modifizierten Konservierungslösungen für Blut gesucht wurde. So gelingt etwa mit Citrat in Kombination mit Phosphat und Dextran (CPD-Blut) ein Absinken des pH-Werts auf lediglich 6,85. Jedoch kann auch hiermit ein physiologischer pH-Wert, der im Bereich von 7,2 bis 7,4 liegt, nicht erreicht werden.An important prerequisite for the preservation of blood and also for the production of blood preparations is the prevention of blood coagulation through anticoagulation. The two main anticoagulants are citrate and heparin. While the effect of citrate is based on the chelation of Ca 2+ ions, heparin intervenes as a cofactor in the inactivation of thrombin by antithrombin III. A disadvantage of citrate is that it is toxic when infused quickly into a patient and at high concentrations. In addition, the pH of blood drops from pH = 7.4 to pH = 7.0 to 7.1 when low citrate concentrations are added. Heparin does not show this disadvantage, so it allows the maintenance of a physiological pH. However, heparin has a limited inhibition of coagulation and leads to the formation of cell aggregates in the blood bank, so that the storage of blood anticoagulated with heparin is only possible for about 24 hours. This makes heparin an anticoagulant for blood with a longer storage period. To obtain erythrocyte and platelet concentrates, erythrocytes (red blood cells) and platelets (platelets) are separated from the other blood components. Erythrocyte concentrates are stored at 5 ± 3 ° C for a maximum permissible storage time of 21 days. Platelet concentrates are stored at room temperature for a maximum storage period of 5 days. After these times, the use of the preparations for the patient can no longer be guaranteed. In addition, during the storage times mentioned, the pH value drops continuously to a pH value of about 6.6 due to the metabolism of glucose to lactate that takes place in the cell preparation, citrate in combination with citric acid and dextran as the anticoagulant ( ACD) is used. This acidification combined with damage to erythrocytes has led to the search for modified preservation solutions for blood. With citrate in combination with phosphate and dextran (CPD blood), for example, the pH value drops to just 6.85. However, a physiological pH value in the range from 7.2 to 7.4 cannot be achieved with this either.
Granulocyten können gar nicht gelagert werden und verlieren innerhalb weniger Stunden ihre Funktion.Granulocytes cannot be stored at all and lose their function within a few hours.
Ein weiteres Zellpräparat stellen hämatopoetische, d.h. blutbildende Stammzellen dar. Diese Zellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich selbst erneuern, aber auch in andere Blutzellen differenzieren können. Hämatopoetische Stammzellen werden heute zur Begleitung bzw. Unterstützung der Chemotherapie eingesetzt. Die mit dem Verfahren der Hämapherese gewonnenen hämatopoetischen Stammzellen sollen aber entweder innerhalb von 72 Stunden transfundiert oder aufbereitet und kryokonserviert werden. Eine Zwischenlagerung für maximal 72 h soll bei 2 bis 6 °C mit Temperaturkontrolle erfolgen. Die Kryopräservation hämatopoetischer Stammzellen bei - 80 °C erfordert den Zusatz von 5 oder 10 % Dimethylsulfoxid (DMSO) als Kryokonservierungsmittel (S. Rowley, Journal of Hematotherapie (1992), Band 1, Seiten 233-250), wobei DMSO aus toxikologischer Sicht keineswegs unbedenklich ist (RÖMPP CHEMIE LEXIKON, 9. Auflage (1990), Band 2, Seite 987). Die Hämapherese ist ein Verfahren, das hinsichtlich der Qualifikation und der Zahl des benötigten medizinischen Personals und auch hinsichtlich der Größe und Ausstattung der erforderlichen Räumlichkeiten große Anforderungen stellt, die in den Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Transfusionsmedizin und Immunhä- matologie festgelegt wurden (Infusionsther Transfusionsmed (1998), Band 25, Seiten 325-335). Daher wurden klinische Studien durchgeführt, in denen unprozessiertes CPD-Blut als Quelle hämatopoetischer Stammzellen verwendet wurde. Jedoch stellte sich auch bei diesen Untersuchungen heraus, dass die Lagerzeit des Blutes - wie schon bei der eingangs erwähnten Zwischenlagerung - nur maximal 72 h bei 4 °C betragen durfte, um noch einen Vorteil für den Patienten zu realisieren ( G.J. Ossen- koppele et al., Bone Marrow Transplantation (1994), Band 13, Seiten 37-41 , G.J. Ossenkoppele et al., Bone Marrow Transplantation (1996), Band 18, Seiten 427- 431).Another cell preparation are hematopoietic, ie blood-forming stem cells. These cells are characterized by the fact that they renew themselves, but can also differentiate into other blood cells. Hematopoietic stem cells are used today to accompany or support chemotherapy. However, the hematopoietic stem cells obtained using the haemapheresis procedure should either be transfused within 72 hours or processed and cryopreserved. Temporary storage for a maximum of 72 h should take place at 2 to 6 ° C with temperature control. The cryopreservation of hematopoietic stem cells at - 80 ° C requires the addition of 5 or 10% dimethyl sulfoxide (DMSO) as a cryopreservative (S. Rowley, Journal of Hematotherapy (1992), Volume 1, pages 233-250), whereby DMSO is by no means toxicologically is harmless (RÖMPP CHEMIE LEXIKON, 9th edition (1990), Volume 2, page 987). Haemapheresis is a procedure that places great demands on the qualification and number of medical personnel required and also on the size and equipment of the required rooms, which were laid down in the recommendations of the German Society for Transfusion Medicine and Immunohematology (Infusionther Transfusionsmed ( 1998), volume 25, pages 325-335). Therefore, clinical studies have been conducted using unprocessed CPD blood as a source of hematopoietic stem cells. However, it also emerged from these examinations that the storage time of the blood - as was already the case with the interim storage mentioned at the beginning - was only allowed to be a maximum of 72 h at 4 ° C in order to realize an advantage for the patient (GJ Ossenkoppele et al ., Bone Marrow Transplantation (1994), Volume 13, pages 37-41, GJ Ossenkoppele et al., Bone Marrow Transplantation (1996), Volume 18, pages 427-431).
Somit ist man bislang gezwungen, für eine über 24 h hinausgehende Antikoagulation von Blut in Gestalt von Citrat ein Antikoagulationsmittel einzusetzen, das nicht in der Lage ist, einen physiologischen pH-Wert aufrechtzuerhalten. Ferner können bislang Blutpräparate entweder gar nicht (Granulocytenkonzentrate) oder bei Raumtemperatur nur für wenige Tage (Thrombocytenkonzentrate) oder unter Kühlung für maximal 21 Tage (Erythrocytenkonzentrate) konserviert werden. Hämatopoetische Stammzellen müssen bislang entweder unter Verwendung des toxikologisch nicht unbedenklichen DMSO kryokonserviert oder innerhalb einer maximal 72-stündigen Zwischenlagerung, während der die Zellen kontrolliert kühlgehalten werden müssen, transfundiert werden.So far, one has been forced to use an anticoagulant for an anticoagulation of blood in the form of citrate that goes beyond 24 hours and is not able to maintain a physiological pH. Furthermore, blood preparations have hitherto either not been preserved at all (granulocyte concentrates) or at room temperature only for a few days (thrombocyte concentrates) or with cooling for a maximum of 21 days (erythrocyte concentrates). Until now, hematopoietic stem cells have either had to be cryopreserved using the toxicologically harmless DMSO or transfused within a maximum of 72 hours during which the cells have to be kept cool in a controlled manner.
Da aus logistischen Gründen in vielen Fällen ein Zellpräparat wie z.B. Blut nach seiner Isolierung über längere Zeit gelagert werden muss, bevor es transfundiert oder anderweitig weiterverwendet werden kann, besteht ein Bedürfnis danach, das Zellpräparat zu konservieren, ohne dass die zuvor beschriebenen Nachteile auftreten. Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Zellpräparat zu konservieren, wobei die zuvor beschriebenen Nachteile überwunden oder zumindest wesentlich verringert werden.Since, for logistical reasons, a cell preparation, such as blood, has to be stored for a long time after it has been isolated before it can be transfused or otherwise used, there is a need to preserve the cell preparation without the disadvantages described above occurring. The present invention therefore has the task of preserving a cell preparation, the disadvantages described above being overcome or at least substantially reduced.
Diese Aufgabe wird zum einen durch eine Vorrichtung zur Konservierung eines Zellpräparats gelöst, umfassend zumindest einen ersten Membranmodul, welcher mindestens eine erste semipermeable Membran enthält, wobei der Membranmodul eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung für die Durchleitung des Zellpräparats durch den Membranmodul auf der einen Seite der ersten Membran aufweist sowie eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung zur Durchleitung eines flüssigen Nährmediums durch den Membranmodul auf der anderen Seite der ersten Membran, des weiteren umfassend einen ersten Behälter für das Zellpräparat mit mindestens einer ersten Behälteröffnung, einen zweiten Behälter für das Zellpräparat mit mindestens einer ersten Behälteröffnung und Mittel zur oszillierenden Förderung des Zellpräparats aus dem ersten Behälter für das Zellpräparat über den ersten Membranmodul in den zweiten Behälter für das Zellpräparat und umgekehrt, wobei der erste Membranmodul mit seiner ersten Öffnung für die Durchleitung des Zellpräparats mit der ersten Behälteröffnung des ersten Behälters über eine Leitung fluidverbunden ist und mit seiner zweiten Öffnung für die Durchleitung des Zellpräparats mit der ersten Behälteröffnung des zweiten Behälters über eine Leitung fluidverbunden ist.This object is achieved on the one hand by a device for preserving a cell preparation, comprising at least a first membrane module which contains at least a first semipermeable membrane, the membrane module having a first opening and a second opening for the passage of the cell preparation through the membrane module on one side of the first membrane and has an inflow opening and an outflow opening for the passage of a liquid nutrient medium through the membrane module on the other side of the first membrane, further comprising a first container for the cell preparation with at least one first container opening, a second container for the cell preparation with at least one first container opening and means for oscillating conveyance of the cell preparation from the first container for the cell preparation via the first membrane module into the second container for the cell preparation and vice versa, the first membrane module with its first opening for the passage of the cell preparation is fluidly connected to the first container opening of the first container via a line and its second opening for the passage of the cell preparation is fluidly connected to the first container opening of the second container via a line.
Oszillierende Förderung meint im Rahmen der vorliegenden Erfindung die stetige Förderung des im wesentlichen vollständigen Inhalts des ersten Behälters über den mindestens einen ersten Membranmodul in den zweiten Behälter und umgekehrt. Im wesentlichen vollständig meint, dass mit Ausnahme der geringen Bruchteile des Zellpräparats, die an den Innenwänden des Behälters haften bleiben, das gesamte Volumen des Zellpräparats aus dem jeweiligen Behälter gefördert wird.In the context of the present invention, oscillating conveyance means the continuous conveyance of the substantially complete content of the first container via the at least one first membrane module into the second container and vice versa. Essentially completely means that, with the exception of the small fractions of the cell preparation which adhere to the inner walls of the container, the entire volume of the cell preparation is conveyed out of the respective container.
Als Mittel zur oszillierenden Förderung des Zellpräparats ist im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung grundsätzlich jedes Mittel geeignet, das in der Lage ist, das Zellpräparat aus dem ersten Behälter über den ersten Membranmodul in den zweiten Behälter und umgekehrt zu befördern, wobei zu beachten ist, dass das Zellpräparat lebende Zellen sind, für die wiederholte mechanische Deformationen, welche als Folge der Förderung auftreten können, zu einer Schädigung führen.In the context of the device according to the invention, any means that is able to transfer the cell preparation from the first container via the first membrane module into the device is fundamentally suitable as a means for oscillating conveyance of the cell preparation second container and vice versa, whereby it should be noted that the cell preparation are living cells, for which repeated mechanical deformations, which can occur as a result of the promotion, lead to damage.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Mittel zur oszillierenden Förderung des Zellpräparats durch eine hinsichtlich ihrer Förderrichtung umschaltbare Pumpe realisiert, die in einer der Leitungen zwischen dem ersten Membranmodul und einem der Behälter für das Zellpräparat angeordnet ist. Außerdem kann man in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Mittel zur oszillierenden Förderung durch zwei Pumpen realisieren, wobei eine Pumpe z.B. in der Leitung zwischen dem ersten Membranmodul und dem ersten Behälter für das Zellpräparat und die andere Pumpe in der Leitung zwischen dem ersten Membranmodul und dem zweiten Behälter für das Zellpräparat angeordnet ist.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the means for the oscillating conveyance of the cell preparation are realized by a pump which can be switched with respect to its conveying direction and which is arranged in one of the lines between the first membrane module and one of the containers for the cell preparation. In addition, in the device according to the invention, the means for oscillating delivery can be realized by two pumps, one pump e.g. is arranged in the line between the first membrane module and the first container for the cell preparation and the other pump in the line between the first membrane module and the second container for the cell preparation.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Mittel zur oszillierenden Förderung des Zellpräparats durch eine abwechselnd einstellbare erste und zweite Konfiguration der Behälter für das Zellpräparat realisiert, wobei in der ersten Konfiguration der erste Behälter oberhalb und der zweite Behälter unterhalb des ersten Membranmoduls angeordnet sind und in der zweiten Konfiguration der zweite Behälter oberhalb und der erste Behälter unterhalb des ersten Membranmoduls angeordnet sind. In dieser Ausführungsform, welche das Zellpräparat allein durch die Wirkung eines hydrostatischen Gefälles fördert, werden mechanische Deformationen der Zellen, wie sie z.B. beim Einsatz einer Pumpe unvermeidlich sind, deutlich verringert, so dass eine erfmdungsgemäße Vorrichtung resultiert, die eine besonders schonende Förderung des Zellpräparats ermöglicht.In a further preferred embodiment of the device according to the invention, the means for the oscillating conveyance of the cell preparation are realized by an alternately adjustable first and second configuration of the container for the cell preparation, the first container being arranged above and the second container below the first membrane module in the first configuration and in the second configuration the second container is arranged above and the first container below the first membrane module. In this embodiment, which promotes the cell preparation solely through the action of a hydrostatic gradient, mechanical deformations of the cells, e.g. are unavoidable when using a pump, significantly reduced, so that a device according to the invention results which enables particularly gentle conveyance of the cell preparation.
Besonders bevorzugt ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung der erste Behälter für das Zellpräparat mit einer ersten Transporteinrichtung und der zweite Behälter für das Zellpräparat mit einer zweiten Transporteinrichtung verbunden und die erste und zweite Transporteinrichtung und sind vertikal in entgegengesetzter Richtung beweg- lieh, wodurch die erste und die zweite Konfiguration einstellbar sind.In the device according to the invention, the first container for the cell preparation is particularly preferably connected to a first transport device and the second container for the cell preparation is connected to a second transport device, and the first and second transport devices are moved vertically in the opposite direction. loaned, whereby the first and the second configuration are adjustable.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der erste Behälter für das Zellpräparat an der ersten Transporteinrichtung über eine erste Seiteneinheit und der zweite Behälter für das Zellpräparat mit der zweiten Transporteinrichtung über eine zweite Seiteneinheit verbunden.In a further particularly preferred embodiment of the device according to the invention, the first container for the cell preparation is connected to the first transport device via a first side unit and the second container for the cell preparation is connected to the second transport device via a second side unit.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mit jeder Seiteneinheit eine Wägezelle starr verbunden, an der der jeweilige Behälter für das Zellpräparat aufgehängt ist. Dabei kann die Verbindung zwischen Wägezelle und Behälter durch eine Halterung hergestellt sein. Die Wägezellen dienen als automatischer Füllstandsindikator für die Behälter. Ferner dienen sie zur Initiierung eines automatischen Wechsels der Konfiguration, sobald ein Behälter leer- und der andere vollgelaufen ist. Schließlich dienen die Wägezellen mittels der Registrierung der zeitlichen Gewichtsänderung der Behälter zur Überprüfung, ob die Flussgeschwindigkeit des Zellpräparats konstant ist und/oder im gewünschten Bereich liegt.In a further particularly preferred embodiment of the device according to the invention, a load cell is rigidly connected to each side unit, on which the respective container for the cell preparation is suspended. The connection between the load cell and the container can be established by a holder. The load cells serve as an automatic fill level indicator for the containers. They also serve to initiate an automatic change of configuration as soon as one container is empty and the other is full. Finally, by means of the registration of the change in weight of the containers over time, the load cells are used to check whether the flow rate of the cell preparation is constant and / or is in the desired range.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist an jeder Seiteneinheit eine Mischeinrichtung angebracht, die auf den an der jeweiligen Seiteneinheit befindlichen Behälter wirkt, wodurch eine unerwünschte Sedimentation des Zellpräparats in den Behältern vermieden wird.In a further particularly preferred embodiment of the device according to the invention, a mixing device is attached to each side unit, which acts on the container located on the respective side unit, as a result of which undesired sedimentation of the cell preparation in the containers is avoided.
Als erste und zweite Transporteinrichtung und ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung grundsätzlich jede Einrichtung geeignet, welche den ersten und zweiten Behälter vertikal in entgegengesetzter Richtung auf- und abbewegen kann, wie z.B. Ketten, Zahnriemen oder ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder. Jedoch werden in der erfindungsgemäßen Vorrichtung als erste und zweite Transporteinrichtung über beide Drehrichtungen mit konstanter Drehgeschwindigkeit antreibbare Schneckengewinde bevorzugt, die z.B. über einen Zahnriemen mit einem Motor verbunden sein können. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen der erste und zweite Behälter flexible Wände auf. Eine vorteilhafte Ausführung solcher Behälter stellen übliche Blutbeutel dar.Any device that can move the first and second container vertically up and down in the opposite direction, such as chains, toothed belts or a pneumatic or hydraulic cylinder, is basically suitable as the first and second transport device and in the device according to the invention. However, in the device according to the invention, worm threads which can be driven at a constant rotational speed in both directions of rotation are preferred as first and second transport devices, which can be connected to a motor, for example, via a toothed belt. In a preferred embodiment, the first and second containers have flexible walls. Conventional blood bags represent an advantageous embodiment of such containers.
Für die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es von Vorteil, wenn in der Leitung zwischen der ersten Behälteröffnung des ersten Behälters und der ersten Öffnung des ersten Membranmoduls für die Durchleitung des Zellpräparats ein erster Transfusionsfilter und in der Leitung zwischen der zweiten Öffnung des ersten Membranmoduls für die Durchleitung des Zellpräparats und der ersten Behälteröffnung des zweiten Behälters ein zweiter Transfusionsfilter eingebaut ist.For the application of the device according to the invention, it is advantageous if a first transfusion filter in the line between the first container opening of the first container and the first opening of the first membrane module for the passage of the cell preparation and in the line between the second opening of the first membrane module for the Passing the cell preparation and the first container opening of the second container, a second transfusion filter is installed.
Ebenso ist es von Vorteil, wenn in der Leitung zwischen der ersten Behälteröffnung des ersten Behälters und der ersten Öffnung des ersten Membranmoduls für die Durchleitung des Zeilpräparats eine erste Einrichtung zur Probenentnahme, und in der Leitung zwischen der zweiten Öffnung des ersten Membranmoduls für die Durchleitung des Zellpräparats und der ersten Behälteröffnung des zweiten Behälters eine zweite Einrichtung zur Probenentnahme eingebaut ist.It is also advantageous if a first device for sampling is in the line between the first container opening of the first container and the first opening of the first membrane module for the passage of the cell preparation, and in the line between the second opening of the first membrane module for the passage of the Cell preparation and the first container opening of the second container, a second device for sampling is installed.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn in der Leitung zwischen der ersten Behälteröffnung des ersten Behälters und der ersten Öffnung des ersten Membranmoduls für die Durchleitung des Zellpräparats eine erste Einrichtung für den Verschluss der Leitung und in der Leitung zwischen der zweiten Öffnung des ersten Membranmoduls für die Durchleitung des Zellpräparats und der ersten Behälteröffnung des zweiten Behälters eine zweite Einrichtung für den Verschluss der Leitung eingebaut ist.In addition, it is advantageous if in the line between the first container opening of the first container and the first opening of the first membrane module for the passage of the cell preparation, a first device for closing the line and in the line between the second opening of the first membrane module for the Passing the cell preparation and the first container opening of the second container, a second device for closing the line is installed.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der erste Behälter für das Zellpräparat über eine zweite Öffnung mit einer Leitung mit einem Mittel zur Entnahme des Zellpräparats, z.B. mit mindestens einer zur Blutentnahme geeigneten Nadel, fluidverbunden, wobei in der Leitung eine dritte Ein- richtung für den Verschluss der Leitung eingebaut ist. Ferner ist in dieser Ausführungsform der zweite Behälter für das Zellpräparat über eine zweite Öffnung mit einer Leitung mit einer Nadel zur Retransfusion des Zellpräparats fluidverbunden, wobei in der Leitung eine vierte Einrichtung für den Verschluss der Leitung eingebaut ist.In a further preferred embodiment of the device according to the invention, the first container for the cell preparation is fluidly connected via a second opening to a line with a means for removing the cell preparation, for example with at least one needle suitable for taking blood, a third inlet in the line direction for the closure of the line is installed. Furthermore, in this embodiment, the second container for the cell preparation is fluidly connected via a second opening to a line with a needle for retransfusion of the cell preparation, a fourth device for closing the line being installed in the line.
Ebenso ist es von Vorteil, wenn in der Leitung zwischen der zweiten Öffnung des ersten Behälters und dem Mittel zur Entnahme des Zellpräparats ein dritter Transfusionsfilter und in der Leitung zwischen der zweiten Öffnung des zweiten Behälters und der Nadel zur Retransfusion ein vierter Transfusionsfilter eingebaut ist.It is also advantageous if a third transfusion filter is installed in the line between the second opening of the first container and the means for removing the cell preparation and a fourth transfusion filter is installed in the line between the second opening of the second container and the needle for retransfusion.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn in der Leitung zwischen der zweiten Öffnung des ersten Behälters und dem Mittel zur Entnahme des Zellpräparats eine dritte Einrichtung zur Probenentnahme und in der Leitung zwischen der zweiten Öffnung des zweiten Behälters und der Nadel zur Retransfusion eine vierte Einrichtung zur Probenentnahme eingebaut ist.In addition, it is advantageous if a third device for sampling in the line between the second opening of the first container and the means for removing the cell preparation and a fourth device for taking samples in the line between the second opening of the second container and the needle for retransfusion is installed.
In den vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dienen die Transfusionsfilter der Rückhaltung von Zeil-Aggregaten, deren Vorhandensein in den beiden Behältern unerwünscht ist, bzw. die im Membranmodul zu einer Behinderung der Förderung des Zellpräparats führen könnten. Die Einrichtungen zur Probenentnahme eröffnen die Möglichkeit, den Zustand des Zellpräparats an verschiedenen Stellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu analysieren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung schließt das Zellpräparat gegenüber der Außenwelt steril ab. Die Verschlusseinrichtungen ermöglichen den Ausbau einzelner Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ohne dass die übrigen Teile unsteril werden. Zusammen mit den Mitteln zur Entnahme bzw. zur Transfusion des Zellpräparates ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung einen sterilen Transfer des Zellpräparats aus einem Vorratsbehälter oder aus einem Spender in die Vorrichtung zum Zweck der Konservierung und nach beendeter Konservierung den Transfer des Zellpräparats in einen Vorratsbehälter oder in einen Empfänger. Die im ersten Membranmodul der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthaltene Membran kann grundsätzlich jede Membran sein, die für die Zellen des Zellpräparats undurchlässig jedoch für das flüssige Nährmedium permeabel ist, wobei bevorzugt Flach- oder Hohlfasermembranen installiert sind. Die Membranen sind besonders bevorzugt Nano-, Ultra- oder Mikrofiltrationsmembranen.In the preferred embodiments of the device according to the invention described above, the transfusion filters serve to retain cell aggregates, the presence of which in the two containers is undesirable, or which could lead to a hindrance in the conveyance of the cell preparation in the membrane module. The devices for taking samples open up the possibility of analyzing the condition of the cell preparation at various points in the device according to the invention. The device according to the invention closes the cell preparation sterile from the outside world. The closure devices allow the removal of individual parts of the device according to the invention without the other parts becoming non-sterile. Together with the means for removing or transfusing the cell preparation, the device according to the invention enables sterile transfer of the cell preparation from a storage container or from a donor into the device for the purpose of preservation and, after preservation has ended, the transfer of the cell preparation into a storage container or into a recipient , The membrane contained in the first membrane module of the device according to the invention can in principle be any membrane which is impermeable to the cells of the cell preparation but is permeable to the liquid nutrient medium, with preferably flat or hollow fiber membranes being installed. The membranes are particularly preferably nano, ultra or microfiltration membranes.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der erste Membranmodul mit seiner Einströmöffnung zur Durchleitung eines flüssigen Nährmediums mit einem Nährmedienbehälter für das flüssige Nährmedium über eine Nährmediumleitung fluidverbunden, wodurch die Versorgung der Zellen des Zellpräparats mit Nährmedium durch die Wand der im ersten Membranmodul enthaltenen Membranen ermöglicht wird. Ferner können Stoffwechselprodukte des Zellpräparats durch die Wand der Membranen aus dem Zellpräparat herauswandern und zusammen mit dem Nährmedienstrom durch die Ausströmöffnung des ersten Membranmoduls in den Nährmedienbehälter zurückfließen oder verworfen werden.In a further preferred embodiment of the device according to the invention, the first membrane module with its inflow opening for the passage of a liquid nutrient medium is fluidly connected to a nutrient medium container for the liquid nutrient medium via a nutrient medium line, so that the cells of the cell preparation are supplied with nutrient medium through the wall of the membranes contained in the first membrane module is made possible. Furthermore, metabolic products of the cell preparation can migrate out of the cell preparation through the wall of the membranes and flow back together with the nutrient medium flow through the outflow opening of the first membrane module into the nutrient medium container or be discarded.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Nährmediumleitung ein zweiter Membranmodul eingebaut, der zum Gastransfer geeignet ist und mindestens eine gaspermeable Membran enthält, wobei der zweite Membranmodul eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung für die Durchleitung von Nährmedium durch den Membranmodul auf der einen Seite der gaspermeablen Membran sowie zumindest eine Einströmöffnung zur Einleitung von Gasen auf die andere Seite der gaspermeablen Membran aufweist, wobei die Einströmöffnung mit einer Gasversorgung fluidverbunden ist. Sofern gewünscht wird, Gas im cross-flow Modus durch den zweiten Membranmodul zu leiten, weist der zweite Membranmodul außerdem eine Ausströmöffnung für Gase auf.In a particularly preferred embodiment of the device according to the invention, a second membrane module is installed in the nutrient medium line, which is suitable for gas transfer and contains at least one gas-permeable membrane, the second membrane module having a first opening and a second opening for the passage of nutrient medium through the membrane module on the has one side of the gas-permeable membrane and at least one inflow opening for introducing gases to the other side of the gas-permeable membrane, the inflow opening being fluidly connected to a gas supply. If it is desired to pass gas through the second membrane module in cross-flow mode, the second membrane module also has an outflow opening for gases.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Leitung zwischen dem ersten Membranmodul und dem ersten Behälter oder in der Leitung zwischen dem ersten Membranmodul und dem zweiten Behälter ein zweiter .Membranmodul zum Gastransfer eingebaut, der mindestens eine gaspermeable Membran enthält, wobei der zweite Membranmodul eine erste und eine zweite Öffnung für die Durchleitung des Zellpräparats auf der einen Seite der gaspermeablen Membran sowie zumindest eine Einströmöffnung zur Einleitung von Gasen auf die andere Seite der gaspermeablen Membran aufweist, wobei die Einströmöffnung mit einer Gasversorgung fluidverbunden ist. Sofern gewünscht wird, Gas im cross-flow Modus durch den zweiten Membranmodul zu leiten, weist der zweite Membranmodul außerdem eine Ausströmöffnung für Gase auf.In a further embodiment of the device according to the invention, there is a second one in the line between the first membrane module and the first container or in the line between the first membrane module and the second container .Membrane module for gas transfer installed, which contains at least one gas-permeable membrane, the second membrane module having a first and a second opening for the passage of the cell preparation on one side of the gas-permeable membrane and at least one inflow opening for introducing gases to the other side of the gas-permeable membrane has, the inflow opening being fluidly connected to a gas supply. If it is desired to pass gas through the second membrane module in cross-flow mode, the second membrane module also has an outflow opening for gases.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen dritten Membranmodul zur Abtrennung von Flüssigkeit aus dem Zellpräparat, der in der Leitung zwischen dem ersten Behälter und dem ersten Membranmodul oder in der Leitung zwischen dem zweiten Behälter und dem ersten Membranmodul angeordnet ist, wobei der dritte Membranmodul Öffnungen für die Durchleitung des Zellpräparats durch den Membranmodul auf der einen Seite der Membran aufweist sowie auf der anderen Seite der Membran zumindest eine Aus- trittsöffnung zur Ableitung von aus dem Zellpräparat abgetrennter Flüssigkeit aufweist. Flüssigkeiten, die über den dritten Membranmodul abgetrennt werden können, sind z.B. im Zellpräparat enthaltenes Plasma oder Nährmedium. So kann das Entfernen von Plasma aus dem Zellpräparat über die Austrittsöffnung des dritten Membranmoduls z.B. der Einstellung einer vom Plasma-Anteil des Spenders unabhängigen und vom Empfänger benötigten Plasmakonzentration im Zellpräparat dienen. Das Entfernen von Nährmedium aus dem Zellpräparat über die Austrittsöffnung kann z.B. der.Εntfemung von Stoffwechselprodukten dienen, die sich während der Konservierung im Nährmedium angesammelt haben und die für den Empfänger toxisch sind.In a further preferred embodiment, the device according to the invention comprises a third membrane module for separating liquid from the cell preparation, which is arranged in the line between the first container and the first membrane module or in the line between the second container and the first membrane module, the third Membrane module has openings for the passage of the cell preparation through the membrane module on one side of the membrane and on the other side of the membrane has at least one outlet opening for the discharge of liquid separated from the cell preparation. Liquids that can be separated via the third membrane module are e.g. plasma or nutrient medium contained in the cell preparation. For example, the removal of plasma from the cell preparation via the outlet opening of the third membrane module e.g. to set a plasma concentration in the cell preparation that is independent of the donor's plasma portion and that is required by the recipient. The removal of nutrient medium from the cell preparation via the outlet opening can e.g. serve to remove metabolic products that have accumulated in the nutrient medium during preservation and that are toxic to the recipient.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Austrittsöffnung des dritten Membranmoduls mit einer Pumpe zum Abziehen der abgetrennten Flüssigkeit aus dem Membranmodul fluidverbunden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung im Leitungsweg zwischen dem ersten und zweiten Behälter und besonders bevorzugt in der Leitung zwischen dem ersten Membranmodul und dem dritten Membranmodul eine Einspeisungsstelle. Diese kann über eine Pumpe mit dem Nährmedienbehälter fluidverbunden sein. Dies dient zum Ausgleich des durch den Austritt von Plasma oder Nährmedium über den dritten Membranmodul verursachten Volumenverlustes im Zellpräparat. Die Einspeisungsstelle kann auch zur Einspeisung von Wachstums- oder Differenzierungsfaktoren in das Zellpräparat dienen. Beispielsweise können die genannten Faktoren zusammen mit dem Nährmedium eingespeist werden.In a particularly preferred embodiment of the device according to the invention, the outlet opening of the third membrane module is fluidly connected to a pump for withdrawing the separated liquid from the membrane module. In a further preferred embodiment, the device according to the invention contains a feed point in the line path between the first and second containers and particularly preferably in the line between the first membrane module and the third membrane module. This can be fluid-connected to the nutrient medium container via a pump. This serves to compensate for the loss of volume in the cell preparation caused by the escape of plasma or nutrient medium via the third membrane module. The feed point can also be used to feed growth or differentiation factors into the cell preparation. For example, the factors mentioned can be fed in together with the nutrient medium.
Die Möglichkeit, Flüssigkeit aus dem Zellpräparat abzutrennen und durch eine andere Flüssigkeit zu ersetzen, verleiht der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein hohes Maß an Variabilität in der Kulturführung des zu konservierenden Zellpräparats.The possibility of separating liquid from the cell preparation and replacing it with another liquid gives the device according to the invention a high degree of variability in the culture management of the cell preparation to be preserved.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Konservierung eines Zellpräparats umfassend zumindest die Schritte a) zur Verfügung stellen des Zellpräparats in einem ersten Behälter für das Zellpräparat, b) Fördern des Zellpräparats aus dem ersten Behälter durch mindestens einen ersten Membranmodul in einen zweiten Behälter für das Zellpräparat und c) anschließend Fördern des Zellpräparats aus dem zweiten Behälter durch den mindestens einen ersten Membranmodul in den ersten Behälter, wobei der erste Membranmodul mindestens eine semipermeable Membran enthält, über die während des Durchlaufens der Schritte b) und c) eine Versorgung des Zellpräparats mit einem flüssigen Nährmedium und eine Abführung von Stoffwechselprodukten des Zellpräparats erfolgt und wobei die Schritte b) und c) mehrfach hintereinander durchlaufen werden.The object of the present invention is further achieved by a method for preserving a cell preparation comprising at least the steps a) making the cell preparation available in a first container for the cell preparation, b) conveying the cell preparation from the first container through at least one first membrane module second container for the cell preparation and c) then conveying the cell preparation from the second container through the at least one first membrane module into the first container, the first membrane module containing at least one semipermeable membrane, via which one during the passage of steps b) and c) The cell preparation is supplied with a liquid nutrient medium and metabolic products of the cell preparation are removed and steps b) and c) are carried out several times in succession.
Für das zur Verfügung stellen des Zelipräparats im ersten Behälter in Schritt a) sind grundsätzlich alle Vorgehensweisen geeignet, mittels derer das Zellpräparat steril und unbeschädigt aus einem Spender oder aus einem Vorratsbehälter entnommen und in den ersten Behälter verbracht werden kann. Zur Entnahme des Zellpräparates aus einem Spender dient bevorzugt mindestens eine Nadel. Falls das Zellpräparat Zeil-Aggregate enthält, die während der Konservierung unerwünscht sind, wird das entnommene Zellpräparat über einen Transfusionsfilter in den ersten Behälter verbracht.In principle, all the procedures by which the cell preparation is sterile are suitable for making the cell preparation available in the first container in step a) and can be removed undamaged from a dispenser or from a storage container and placed in the first container. At least one needle is preferably used to remove the cell preparation from a donor. If the cell preparation contains cell aggregates which are undesirable during preservation, the cell preparation removed is brought into the first container via a transfusion filter.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Zellpräparat Vollblut, dem ein Kurzzeit-Antikoagulanz zugesetzt wird, wobei unter Kurzzeit-Antikoagulanz ein Mittel, wie z.B. Fragmin, zu verstehen ist, das die Blutkoagulation für die Zeit verhindert, die im erfindungsgemäßen Verfahren gebraucht wird, bis die Caicium-Konzentration im Blut unter 0,3 mmol/l sinkt. Diese Zeit liegt im Bereich < 6 h.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the cell preparation is whole blood, to which a short-term anticoagulant is added, with short-term anticoagulant being an agent such as e.g. Fragmin, it should be understood that blood coagulation is prevented for the time required in the method according to the invention until the calcium concentration in the blood falls below 0.3 mmol / l. This time is in the range <6 h.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Zellpräparat mobilisiertes Vollblut. Dieses weist mit ca. 20 bis 100 Stammzellen/μl eine höhere Stammzellenkonzentration auf als nicht mobilisiertes Vollblut, das nur etwa 1 Stammzelle/μl enthält.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the cell preparation is mobilized whole blood. With approx. 20 to 100 stem cells / μl, this has a higher stem cell concentration than non-mobilized whole blood, which only contains around 1 stem cell / μl.
Erhöhte Stammzellenkonzentrationen sind auch in Nabelschnurblut und in Leuko- pherese-Präparaten enthalten. Letztere stellen die Leukozytenfraktion von zentrifu- giertem Blut dar. Deshalb ist in weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens das Zellpräparat Nabelschnurblut, dem ein Antikoagu- lanz zugesetzt wurde, bzw. ein Leukozytenpräparat.Elevated stem cell concentrations are also found in umbilical cord blood and in leucopheresis preparations. The latter represent the leukocyte fraction of centrifuged blood. Therefore, in further preferred embodiments of the method according to the invention, the cord preparation is umbilical cord blood, to which an anticoagulant has been added, or a leukocyte preparation.
In einer Ausführungform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält der erste Membranmodul zusätzlich mindestens eine zweite Membran zum Gastransfer, durch deren Wand dem Zellpräparat O2 und CO2 in dem Maße zugeführt werden, dass sich im Zellpräparat die physiologisch erforderlichen Werte von pO2 und pCO2 einstellen und dass sich über die Wechselwirkung von CO2 mit dem im Medium des Zellpräparats vorhandenen Bicarbonat der physio- logisch erforderliche pH-Wert einstellt. Ein derartiger Membranmodul ist beispielsweise in der WO 98/33581 beschrieben.In one embodiment of the device or method according to the invention, the first membrane module additionally contains at least one second membrane for gas transfer, through the wall of which the O 2 and CO 2 are supplied to the cell preparation to the extent that the physiologically required values of pO 2 are found in the cell preparation and pCO 2 and that the interaction of CO 2 with the bicarbonate present in the medium of the cell preparation results in the physical sets the logically required pH value. Such a membrane module is described for example in WO 98/33581.
Die zeitliche Aufeinanderfolge der Schritte b) und c) und der Schritte c) und b) erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren grundsätzlich in solcher Weise, dass die Zellen des Zellpräparats in einem für die Konservierung ausreichendem Maße sowohl mit Nährmedium als auch mit O2 und CO2 versorgt werden, wodurch sich die physiologisch erforderlichen Werte von pH, pO2 und pCO2 einstellen, und ferner in solcher Weise, dass die Zellen ihrer Stoffwechselprodukte in ausreichendem Maße entledigt werden.The chronological sequence of steps b) and c) and steps c) and b) takes place in the method according to the invention in such a way that the cells of the cell preparation are sufficient for preservation both with nutrient medium and with O 2 and CO 2 are supplied, which sets the physiologically required values of pH, pO 2 and pCO 2 , and also in such a way that the cells of their metabolites are disposed of to a sufficient extent.
Dazu erfolgen in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Schritte b) und c) zeitlich direkt hintereinander.For this purpose, in a preferred embodiment of the method according to the invention, steps b) and c) take place in direct succession in time.
In zwei besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt Schritt b) und anschließend Schritt c), worauf zeitlich direkt hintereinander Schritt b) erfolgt, oder es erfolgen sowohl die Schritte b) und c) als auch die Schritte c) und b) zeitlich direkt hintereinander. Insbesondere durch die zuletzt genannte Ausführungsform wird das Zellpräparat besonders reichlich mit Nährmedium versorgt, besonders umfassend seiner Stoffwechsel produkte entledigt und mit besonders hoher Sicherheit in einem Zustand gehalten, in dem die physiologisch notwendigen Werte von pH, pO2 und pCO2 herrschen.In two particularly preferred embodiments of the method according to the invention, step b) and then step c) take place, whereupon step b) takes place in direct succession, or both steps b) and c) and steps c) and b) take place directly in succession , In particular, the last-mentioned embodiment provides the cell preparation with a particularly abundant supply of nutrient medium, disposes of its metabolic products in a particularly extensive manner and keeps it in a state in which the physiologically necessary values of pH, pO 2 and pCO 2 prevail with particularly high security.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Einstellung der physiologisch erforderlichen Werte von pH, pO2 und pCO2 über das Nährmedium. Hierbei kann das Nährmedium in einem Nährmedienbehälter in dem Maße mit O2 und CO2 versehen werden, dass sich die erforderlichen Werte von pO2 und pCO2 einstellen und dass sich über die Wechselwirkung von CO2 mit dem im Nährmedium enthaltenen Bicarbonat der physiologisch erforderliche pH-Wert einstellt. Bevorzugt durchläuft die Nährlösung jedoch vor Eintritt in den ersten Membranmodul einen zweiten Membranmodul zum Gastransfer, der mindestens eine gaspermeable Membran enthält, auf deren einen Seite die Nährlösung durchgeleitet wird und auf deren anderen Seite ein Gasgemisch mit den physiologisch erforderlichen Werten von pO2 und pCO2 strömt. Hierbei gelangen O2 und CO2 durch die Wand der gaspermeablen Membran in die Nährlösung, und über die Wechselwirkung mit dem im Nährmedium enthaltenen Bicarbonat stellt sich der physiologisch erforderliche pH- Wert ein.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the physiologically required values of pH, pO 2 and pCO 2 are adjusted via the nutrient medium. The nutrient medium can be provided with O 2 and CO 2 in a nutrient medium container to such an extent that the required values of pO 2 and pCO 2 are established and that the physiologically required pH is established via the interaction of CO 2 with the bicarbonate contained in the nutrient medium Value sets. Before entering the first membrane module, however, the nutrient solution preferably passes through a second membrane module for gas transfer, which contains at least one gas-permeable membrane, on one side of which the nutrient solution is passed and on the other side a gas mixture with the physiologically required values of pO 2 and pCO 2 flows. Here, O 2 and CO 2 get into the nutrient solution through the wall of the gas-permeable membrane, and the physiologically required pH value is established through the interaction with the bicarbonate contained in the nutrient medium.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Einstellung der physiologisch erforderlichen Werte von pH, pO2 und pCO2 über einen zweiten Membranmodul zum Gastransfer, der im Förderweg des Zellpräparats zwischen dem ersten Behälter und dem ersten Membranmodul oder im Förderweg zwischen dem zweiten Behälter und dem ersten Membranmodul angeordnet ist, und der mindestens eine gaspermeable Membran enthält, auf deren einen Seite das Zellpräparat durchgeleitet wird, während auf deren anderen Seite ein Gasgemisch mit den physiologisch erforderlichen Werten von O2 und CO2 strömt. So gelangen O2 und CO2 durch die Wand der gaspermeablen Membran in das Zellpräparat und über die Wechselwirkung mit dem im Zellpräparat enthaltenen Bicarbonat stellt sich der physiologisch erforderliche pH-Wert ein. Bevorzugt ist das Gasgemisch mit Wasser angefeuchtet. Besonders bevorzugt weist es eine relative Feuchte von 100 % auf.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the physiologically required values of pH, pO 2 and pCO 2 are set via a second membrane module for gas transfer, which is located in the conveying path of the cell preparation between the first container and the first membrane module or in the conveying path between the second container and the first membrane module is arranged, and which contains at least one gas-permeable membrane, on one side of which the cell preparation is passed, while on the other side a gas mixture with the physiologically required values of O 2 and CO 2 flows. So O 2 and CO 2 get through the wall of the gas-permeable membrane into the cell preparation and through the interaction with the bicarbonate contained in the cell preparation, the physiologically required pH value is established. The gas mixture is preferably moistened with water. It particularly preferably has a relative humidity of 100%.
Zur Förderung des Zellpräparats in den Schritten b) und c) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist grundsätzlich jede Vorgehensweise geeignet, mittels derer das Zellpräparat aus dem ersten Behälter über den mindestens einen ersten Membranmodul in den zweiten Behälter und umgekehrt befördert werden kann. Dabei ist aber zu beachten, dass das Zellpräparat aus lebenden Zellen besteht, für die wiederholte mechanische Deformationen, welche als Folge der Förderung auftreten können, zu einer Schädigung führen. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt b) und c) zur Förderung des Zellpräparats eine hinsichtlich ihrer Förderrichtung umschaltbare Pumpe eingesetzt, die im Förderweg zwischen dem ersten Membranmodul und einem der Behälter für das Zellpräparat eingebaut ist.In principle, any procedure is suitable for conveying the cell preparation in steps b) and c) of the method according to the invention, by means of which the cell preparation can be conveyed from the first container via the at least one first membrane module into the second container and vice versa. However, it should be noted that the cell preparation consists of living cells, for which repeated mechanical deformations, which can occur as a result of the promotion, lead to damage. In a preferred embodiment of the method according to the invention, a pump which can be switched with respect to its conveying direction is used in steps b) and c) to convey the cell preparation and is installed in the conveying path between the first membrane module and one of the containers for the cell preparation.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Förderung des Zellpräparats in Schritt b) eine erste und in Schritt c) eine zweite Konfiguration der Behälter für das Zellpräparat eingestellt, wobei in der ersten Konfiguration der erste Behälter oberhalb und der zweite Behälter unterhalb des ersten Membranmoduls angeordnet ist und in der zweiten Konfiguration der zweite Behälter oberhalb und der erste Behälter unterhalb des ersten Membranmoduls angeordnet ist. Da in dieser Ausführungsform das Zellpräparat nur durch ein hydrostatisches Potential gefördert wird, so dass keine Zeil-Deformationen auftreten, wie sie z.B. bei der Förderung mit einer Pumpe unvermeidlich sind, ist diese Art der Förderung für die Zellen besonders schonend.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, a first configuration of the container for the cell preparation is set in step b) and a second configuration in step c), the first container above and the second container below the first Membrane module is arranged and in the second configuration the second container is arranged above and the first container below the first membrane module. Since in this embodiment the cell preparation is only promoted by a hydrostatic potential, so that no cell deformations occur, as they e.g. when pumping is unavoidable, this type of pumping is particularly gentle on the cells.
Dabei ist es im Prinzip unerheblich, durch welche Verfahrensweise die erste und zweite Konfiguration verfahrenstechnisch realisiert werden. Jedoch wird die folgende Verfahrensweise bevorzugt, weil sie einfach zu realisieren ist. Beide Behälter werden an je einer Transportvorrichtung befestigt, mit deren Hilfe die Behälter in die erste Konfiguration gebracht werden. Durch die Höhendifferenz zwischen den Behältern wird ein hydrostatisches Potential vorgegeben, das zusammen mit dem Staudruck vor dem mindestens einen ersten Membranmodul die gewünschte Flussgeschwindigkeit des Zellpräparats ermöglicht. So hat es sich in Fällen, bei denen das Zellpräparat Blut ist, als günstig erwiesen, bei einem Blutvolumen von etwa 40 bis 140 ml und einer Membranfläche von etwa 100 bis 300 cm2 eine Flussgeschwindigkeit im Bereich von etwa 2 bis 10 ml/min und bei einem Blutvolumen von etwa 0,8 bis 1,2 I und einer Membranfläche von etwa 500 bis 1500 cm2 eine Flussgeschwindigkeit im Bereich von etwa 40 bis 80 ml/min einzustellen. In Schritt b) wird aufgrund des hydrostatischen Potentials das Zellpräparat vom ersten Behälter über den mindestens einen ersten Membranmodul in den zweiten Behälter gefördert, bis der erste Behälter leergelaufen ist. Durch die Wahl der Membranflächen kann man die wässrige Suspension der Zellen bereits bei einmaligem Durchströmen des mindestens einen ersten Membranmoduls mit einem Vorrat an Nährstoff, O2 und CO2 versorgen, so dass es nicht zwingend erforderlich ist, nach dem Leerlaufen des ersten Behälters sofort mit Hilfe der Transportvorrichtungen die zweite Konfiguration einzustellen. Andererseits ist es selbstverständlich, dass man nach dem Leerlaufen des ersten Behälters höchstens so lange mit der Einstellung der zweiten Konfiguration warten kann, wie alle Zellen bis zum erheuten Durchgang durch den mindesten einen ersten Membranmodul noch genügend Nährlösung, O2 und CO2 haben, um vital zu bleiben.In principle, it is irrelevant which method is used to implement the first and second configuration in terms of process technology. However, the following procedure is preferred because it is easy to implement. Both containers are attached to a transport device, with the help of which the containers are brought into the first configuration. The height difference between the containers specifies a hydrostatic potential which, together with the dynamic pressure in front of the at least one first membrane module, enables the desired flow rate of the cell preparation. Thus, in cases in which the cell preparation is blood, it has proven to be advantageous for a blood volume of approximately 40 to 140 ml and a membrane area of approximately 100 to 300 cm 2 to have a flow rate in the range of approximately 2 to 10 ml / min and with a blood volume of about 0.8 to 1.2 l and a membrane area of about 500 to 1500 cm 2, set a flow rate in the range of about 40 to 80 ml / min. In step b), due to the hydrostatic potential, the cell preparation is conveyed from the first container via the at least one first membrane module into the second container until the first container has run empty. Through the choice of membrane areas, the aqueous suspension of the cells can be supplied with a supply of nutrient, O 2 and CO 2 just once through the at least one first membrane module, so that it is not absolutely necessary to immediately after the first container has run dry Using the transport devices to set the second configuration. On the other hand, it goes without saying that after the first container has been emptied, the second configuration can only be waited for as long as all cells have enough nutrient solution, O 2 and CO 2 , until they pass through the at least one first membrane module to stay vital.
Anschließend wird zur Durchführung des Verfahrensschritts c) die zweite Konfiguration eingestellt. Dann wird aufgrund des hydrostatischen Potentials das Zellpräparat vom zweiten Behälter über den mindestens einen ersten Membranmodul in den ersten Behälter gefördert, bis der zweite Behälter leergelaufen ist, worauf wieder die erste Konfiguration eingestellt wird usw..The second configuration is then set to carry out process step c). Then, due to the hydrostatic potential, the cell preparation is conveyed from the second container via the at least one first membrane module into the first container until the second container has run empty, whereupon the first configuration is set again, etc.
Diese Überlegungen zeigen, dass es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens für den bestmöglichen Erfolg der Konservierung besonders bevorzugt ist, unmittelbar nach Leerlaufen eines der Behälter die jeweilige Konfiguration zu wechseln und dadurch die Zellen während der Konservierung im bestmöglichsten Versorgungszustand zu halten.These considerations show that in the context of the method according to the invention, for the best possible success of the preservation, it is particularly preferred to change the respective configuration immediately after one of the containers has run dry, and in this way to keep the cells in the best possible supply state during the preservation.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Zellpräparat während des Durchlaufens der Schritte b) und c) im ersten und/oder zweiten Behälter gemischt, um eine Phasenseparation, d.h. eine Sedimentation im Zellpräparat zu verhindern. Dazu kann grundsätzlich jede Mischvorrichtung eingesetzt werden, welche in der Lage ist, die unerwünschte Sedimentation von Zellen zu verhindern, ohne die Zellen mechanisch zu schädigen. Dies lässt sich in einfacher und daher im Rah- men der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugter Weise dadurch verwirklichen, dass man die Behälter aus einem Kunststoffbeutel, z.B. aus einem Blutbeutel ausführt, und die Beutel von außen in dem Maße oszillierend deformiert, dass keine Separation im Zellpräparat auftritt.In a further preferred embodiment of the invention, the cell preparation is mixed during the steps b) and c) in the first and / or second container in order to prevent phase separation, ie sedimentation in the cell preparation. In principle, any mixing device which is able to prevent the undesired sedimentation of cells without mechanically damaging the cells can be used for this purpose. This can be done in a simpler and therefore Realize men of the present invention in a particularly preferred manner by executing the container from a plastic bag, for example from a blood bag, and deforming the bags oscillating from the outside to the extent that no separation occurs in the cell preparation.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Behälter für das Zellpräparat an je einer Wägezelle aufgehängt. Die Wägezellen erfüllen zwei Funktionen, die beide für eine automatisierte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wichtig sind. Zum einen initiieren sie den Wechsel der Konfiguration, sobald dies gewünscht ist. Zum anderen messen die Wägezellen über ihre zeitliche Gewichtsänderung die Flussgeschwindigkeit des Zellpräparats und überprüfen dabei, ob die Flussgeschwindigkeit konstant ist und/oder im gewünschten Bereich liegt.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the containers for the cell preparation are each suspended from a load cell. The load cells perform two functions, both of which are important for an automated implementation of the method according to the invention. On the one hand, they initiate the change of configuration as soon as this is desired. On the other hand, the load cells measure the flow rate of the cell preparation via their temporal change in weight and check whether the flow rate is constant and / or is in the desired range.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während der Durchführung der Schritte b) und c) ein Austausch von Flüssigkeit im Zellpräparat vorgenommen.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, an exchange of liquid in the cell preparation is carried out while carrying out steps b) and c).
Zu diesem Zweck wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das Zellpräparat durch einen dritten Membranmodul geführt, der in der Leitung zwischen dem ersten Membranmodul und einem der Behälter für das Zellpräparat eingebaut ist und der mindestens eine semipermeable Membran enthält. Auf der einen Seite der Membran wird das Zellpräparat durchgeleitet und auf deren anderen Seite eine Flüssigkeit abgezogen, die aus dem Zellpräparat durch die Membran permeiert.For this purpose, in a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the cell preparation is passed through a third membrane module which is installed in the line between the first membrane module and one of the containers for the cell preparation and which contains at least one semipermeable membrane. The cell preparation is passed through on one side of the membrane and a liquid is drawn off on the other side which permeates through the membrane from the cell preparation.
Dabei wird in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die abgezogene Flüssigkeit durch frisches Nährmedium ersetzt. Dabei kann es sich um das gleiche Nährmedium handeln, das bei der Konservierung eingesetzt wird. Alternativ kann auch ein anderes Nährmedium eingesetzt werden, wodurch ein Nährmedientausch im Zellpräparat stattfindet. Diese Vorge- hensweise ist insbesondere dann angezeigt, wenn das für die Konservierung eingesetzte Nährmedium für den Empfänger unverträglich ist. Das frische Nährmedium kann Wachstums- oder Differenzierungsfaktoren enthalten.In a very particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the liquid drawn off is replaced by fresh nutrient medium. This can be the same nutrient medium used for preservation. Alternatively, another nutrient medium can also be used, as a result of which a nutrient medium exchange takes place in the cell preparation. These pre It is particularly advisable if the nutrient medium used for preservation is incompatible with the recipient. The fresh nutrient medium can contain growth or differentiation factors.
In einer weiteren ganz besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei das Zellpräparat Blut und die Flüssigkeit Plasma, das dem Blut entzogen wird. Dadurch kann ein Zellpräparat konserviert werden, das eine auf den Empfänger zugeschnittene Transplantationsqualität aufweist, die unabhängig ist von den Schwankungen der Plasma-Eigenschaften in der Quelle des Zellpräparats, wie z.B. Anteil und Zusammensetzung des Plasmas.In a further very particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the cell preparation is blood and the liquid is plasma, which is withdrawn from the blood. This allows a cell preparation to be preserved that has a transplant quality tailored to the recipient that is independent of the fluctuations in the plasma properties in the source of the cell preparation, e.g. Proportion and composition of the plasma.
In einer weiteren ganz besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Zellpräparat Blut und die Flüssigkeit Nährmedium, das dem Blut entzogen wird, wobei das Nährmedium Stoffwechselprodukte des Zellpräparats enthält, die für einen Empfänger toxisch sind.In a further very particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the cell preparation is blood and the liquid nutrient medium which is withdrawn from the blood, the nutrient medium containing metabolic products of the cell preparation which are toxic to a recipient.
Die Möglichkeit zum Austausch von Flüssigkeit verleiht dem erfindungsgemäßen Verfahren ein hohes Maß an Variabilität in der Kulturführung des zu konservierenden Zellpräparats.The possibility of exchanging liquid gives the method according to the invention a high degree of variability in the culture management of the cell preparation to be preserved.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Zellpräparat Blut und als Nährmedium ein modifiziertes Leibowitz's L15 Medium eingesetzt.In a preferred embodiment of the method according to the invention, blood is used as the cell preparation and a modified Leibowitz's L15 medium is used as the nutrient medium.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren konservierten Zellpräparate lassen sich in vorteilhafter Weise zur Retransfusion verwenden, wobei sowohl eine autologe als auch eine allogene Retransfusion möglich ist. Darüber hinaus können die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren konservierten Zellpräparate auch für alle anderen Zwecke, Wirkungen und Brauchbarkeiten konservierter Zellpräparate eingesetzt werden, die der Fachmann kennt. Mit der Vorrichtung und mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden die folgenden überraschenden Effekte erreicht.The cell preparations preserved by the method according to the invention can be used advantageously for retransfusion, both an autologous and an allogeneic retransfusion being possible. In addition, the cell preparations preserved by the method according to the invention can also be used for all other purposes, effects and usefulness of preserved cell preparations known to the person skilled in the art. The following surprising effects are achieved with the device and with the method according to the present invention.
Blut oder Zellpräparate aus Blut können für mindestens 7 Tage antikoaguliert werden, ohne dass dazu ein Antikoagulanz zugesetzt werden muss.Blood or cell preparations from blood can be anticoagulated for at least 7 days without the need to add an anticoagulant.
Der physiologische pH-Wert kann im Zellpräparat für mindestens 7 Tage aufrecht erhalten werden, so dass die als Folge der Metabolisierung der Zellen eintretende Übersäuerung des Zellpräparats und die damit einhergehenden zeilschädigenden Wirkungen vermieden werden.The physiological pH value can be maintained in the cell preparation for at least 7 days, so that the acidification of the cell preparation which occurs as a result of the metabolism of the cells and the associated cell-damaging effects are avoided.
Die Konservierung der Zellpräparate erfolgt bei Raumtemperatur oder oberhalb Raumtemperatur, z.B. bei 37 °C, so dass eine apparativ und energetisch aufwendige Kühlung oder gar Kryokonservierung entfällt. Somit entfällt auch der Zusatz eines Kryokonservierungsmittels wie etwa DMSO.The cell preparations are preserved at room temperature or above room temperature, e.g. at 37 ° C, so that cooling and cryopreservation, which is expensive in terms of equipment and energy, is unnecessary. The addition of a cryopreservative such as DMSO is therefore also unnecessary.
Während der Konservierung werden die Zellen nicht nur mit den für ihre Überleben notwendigen flüssigen und gasförmigen Stoffen versorgt, sondern auch ihrer Stoffwechselprodukte entledigt, ohne dass dazu eine Manipulation oder Störung am Zellpräparat nötig wäre.During the preservation, the cells are not only supplied with the liquid and gaseous substances necessary for their survival, but also their metabolic products are disposed of without the need to manipulate or disrupt the cell preparation.
Die Vitalität hämatopoetischer Stammzellen kann für mindesten 7 Tage aufrechterhalten werden.The vitality of hematopoietic stem cells can be maintained for at least 7 days.
Zudem können am Zellpräparat während der Konservierung für die Bedürfnisse des Empfängers maßgeschneiderte Präparationen vorgenommen werden, wie z.B. die Einstellung eines bestimmten Plasmagehaltes oder der Ersatz oder Austausch des Nährmediums.In addition, tailor-made preparations can be made on the cell preparation during preservation, e.g. the setting of a certain plasma content or the replacement or exchange of the nutrient medium.
Die vorliegende Erfindung wir anhand der Zeichnungen und Beispiele näher erläutert. Es zeigen in vereinfachter schematischer Darstellung: Figur 1 : Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konservierung eines Zellpräparats in der ersten Konfiguration;The present invention is illustrated by the drawings and examples. In a simplified schematic representation: Figure 1: Side view of an inventive device for preserving a cell preparation in the first configuration;
Figur 2: Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konservierung eines Zellpräparats in der ersten durch Transportvorrichtungen realisierten Konfiguration;Figure 2: Side view of a device according to the invention for preserving a cell preparation in the first configuration realized by transport devices;
Figur 3a: Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konservierung eines Zellpräparats in der ersten (durchgezogene Linien) und in der zweiten Konfiguration (gestrichelte Linien) mit Nährmedium- und Gasversorgung;Figure 3a: Side view of a device according to the invention for preserving a cell preparation in the first (solid lines) and in the second configuration (dashed lines) with nutrient medium and gas supply;
Figur 3b: Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konservierung eines Zellpräparats in der ersten Konfiguration mit Nährmedium- und Gasversorgung und mit Flüssigkeitsaustausch im Zellpräparat;FIG. 3b: side view of a device according to the invention for preserving a cell preparation in the first configuration with nutrient medium and gas supply and with liquid exchange in the cell preparation;
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konservierung eines Zellpräparats in der ersten Konfiguration. Die Vorrichtung enthält einen ersten Membranmodul 1 mit ersten semipermeablen Membranen, wobei der Membranmodul eine erste Öffnung 2 und eine zweite Öffnung 3 für die Durchleitung des Zellpräparats durch den Membranmodul auf der einen Seite der Membran aufweist sowie eine Einströmöffnung 4 und eine Ausströmöffnung 5 zur Durchleitung eines flüssigen Nährmediums durch den Membranmodul auf der anderen Seite der Membran. Des weiteren enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung einen ersten Behälter 6 für das Zellpräparat mit mindestens einer ersten Behälteröffnung 7 und einen zweiten Behälter 8 für das Zellpräparat mit mindestens einer ersten Behälteröffnung 9, wobei die Behälter als Blutbeutel ausgebildet sind. Der erste Membranmodul 1 ist mit seiner ersten Öffnung 2 für die Durchleitung des Zellpräparats mit der ersten Behälteröffnung 7 des ersten Behälters 6 über eine Leitung fluidverbunden und mit seiner zweiten Öffnung 3 für die Durchleitung des Zeil- Präparats mit der ersten Behälteröffnung 9 des zweiten Behälters 8 über eine Leitung fluidverbunden.Figure 1 shows a schematic representation of a side view of an inventive device for preserving a cell preparation in the first configuration. The device contains a first membrane module 1 with first semipermeable membranes, the membrane module having a first opening 2 and a second opening 3 for the passage of the cell preparation through the membrane module on one side of the membrane, and an inflow opening 4 and an outflow opening 5 for the passage of a liquid culture medium through the membrane module on the other side of the membrane. Furthermore, the device according to the invention contains a first container 6 for the cell preparation with at least a first container opening 7 and a second container 8 for the cell preparation with at least a first container opening 9, the containers being designed as blood bags. The first membrane module 1 is fluidly connected with its first opening 2 for the passage of the cell preparation to the first container opening 7 of the first container 6 via a line and with its second opening 3 for the passage of the cell Preparation fluidly connected to the first container opening 9 of the second container 8 via a line.
Das Mittel zur oszillierenden Förderung des Zellpräparats aus dem ersten Behälter 6 für das Zellpräparat über den ersten Membranmodul 1 in den zweiten Behälter 8 für das Zellpräparat ist die bereits erwähnte erste Konfiguration. Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält zudem in der Leitung zwischen der ersten Behälteröffnung 7 und der ersten Öffnung 2 des ersten Membranmoduls 1 für die Durchleitung des Zellpräparats einen ersten Transfusionsfilter 20, eine erste Einrichtung 21 zur Probenentnahme, eine erste Einrichtung 22 für den Verschluss der Leitung und in der Leitung zwischen der zweiten Öffnung 3 des ersten Membranmoduls 1 für die Durchleitung des Zellpräparats und der ersten Behälteröffnung 9 einen zweiten Transfusionsfilter 23, eine zweite Einrichtung 24 zur Probenentnahme und eine zweite Einrichtung 25a für den Verschluss der Leitung. Ferner ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung der erste Behälter 6 für das Zellpräparat über eine zweite Öffnung 25, eine dritte Verschlusseinrichtung 26, einen dritten Transfusionsfilter 27 und eine dritte Einrichtung 28 zur Probenentnahme mit einer Nadel 29 zur Entnahme des Zellpräparats über eine Leitung fluidverbunden, und der zweite Behälter 8 für das Zellpräparat ist über eine zweite Öffnung 30, eine vierte Verschlusseinrichtung 31 , einen vierten Transfusionsfilter 32 und eine vierte Einrichtung 33 zur Probenentnahme mit einer Nadel 34 zur Retransfusion des Zellpräparats über eine Leitung fluidverbunden. Die Transfusionsfilter 20, 23, 27, 32 dienen der Rückhaltung von Zeil-Aggregaten, deren Vorhandensein in den beiden Behältern 6 und 8 unerwünscht ist, bzw. die im ersten Membranmodul 1 zu einer Behinderung der Förderung des Zellpräparats führen könnten. Die Einrichtungen zur Probenentnahme 21 , 24, 28, 33 eröffnen die Möglichkeit, den Zustand des Zellpräparats an verschiedenen Stellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu analysieren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung schließt das Zellpräparat gegenüber der Außenwelt steril ab. Die Verschlusseinrichtungen 22, 25a, 26, 31 ermöglichen das kontrollierte Befüllen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Zusammen mit den Mitteln zur Entnahme bzw. zur Transfusion des Zellpräparates ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung einen sterilen Transfer des Zellpräparats aus einem Vorratsbehälter oder aus einem Spender in die Vorrichtung zum Zweck der Konser- vierung und nach beendeter Konservierung den Transfer des Zellpräparats in einen Vorratsbehälter oder in einen Empfänger.The means for the oscillatory conveyance of the cell preparation from the first container 6 for the cell preparation via the first membrane module 1 into the second container 8 for the cell preparation is the first configuration already mentioned. The device according to the invention also contains in the line between the first container opening 7 and the first opening 2 of the first membrane module 1 for the passage of the cell preparation a first transfusion filter 20, a first device 21 for sampling, a first device 22 for closing the line and in the line between the second opening 3 of the first membrane module 1 for the passage of the cell preparation and the first container opening 9, a second transfusion filter 23, a second device 24 for sampling and a second device 25a for closing the line. Furthermore, in the device according to the invention, the first container 6 for the cell preparation is fluid-connected via a second opening 25, a third closure device 26, a third transfusion filter 27 and a third device 28 for taking samples with a needle 29 for taking the cell preparation via a line, and the second container 8 for the cell preparation is fluidly connected via a line via a second opening 30, a fourth closure device 31, a fourth transfusion filter 32 and a fourth device 33 for taking samples with a needle 34 for retransfusion of the cell preparation. The transfusion filters 20, 23, 27, 32 serve to hold back cell aggregates, the presence of which in the two containers 6 and 8 is undesirable, or which could lead to a hindrance in the promotion of the cell preparation in the first membrane module 1. The devices for sampling 21, 24, 28, 33 open up the possibility of analyzing the condition of the cell preparation at various points in the device according to the invention. The device according to the invention closes the cell preparation sterile from the outside world. The closure devices 22, 25a, 26, 31 enable the device according to the invention to be filled in a controlled manner. Together with the means for removing or transfusing the cell preparation, the device according to the invention enables a sterile transfer of the cell preparation from a storage container or from a dispenser into the device for the purpose of preservation. vation and after the preservation has ended, the transfer of the cell preparation into a storage container or into a recipient.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konservierung eines Zellpräparats in der ersten Konfiguration, die durch eine erste und eine zweite Transporteinrichtung 42 und 43 realisiert ist. Dabei ist der erste Behälter 6 für das Zellpräparat über eine erste Seiteneinheit 50 mit der ersten Transporteinrichtung 42 und der zweite Behälter 8 für das Zellpräparat über eine zweite Seiteneinheit 51 mit der zweiten Transporteinrichtung 43 verbunden und die erste und zweite Transporteinrichtung 42 und 43 sind vertikal in entgegengesetzter Richtung beweglich, wodurch die erste und die zweite Konfiguration einstellbar sind. Mit jeder Seiteneinheit 50, 51 ist eine Wägezelle 52, 53 starr verbunden, an der der jeweilige Behälter 6, 8 für das Zellpräparat aufgehängt ist, wobei die Verbindung zwischen Wägezelle 52, 53 und Behälter 6, 8 durch eine Halterung 54, 55 hergestellt ist. Die Wägezellen dienen als automatischer Füllstandsindikator für die Behälter 6 und 8. Ferner dienen sie zur Initiierung eines automatischen Wechsels der Konfiguration, sobald ein Behälter leer- und der andere vollgelaufen ist. Schließlich dienen die Wägezellen mittels der Registrierung der zeitlichen Gewichtsänderung der Behälter 6 und 8 zur Überprüfung, ob die Flussgeschwindigkeit des Zellpräparats konstant ist und/oder im gewünschten Bereich liegt. An jeder Seiteneinheit 50, 51 ist eine Mischeinrichtung 56, 57 angebracht, die auf den an der jeweiligen Seiteneinheit befindlichen als Blutbeutel ausgebildeten Behälter 6, 8 wirkt, wodurch eine unerwünschte Phasenseparation, d.h. eine Sedimentation im Zellpräparat in den Behältern vermieden wird. Die erste und zweite Transporteinrichtung 42 und 43 ist als ein über beide Drehrichtungen mit konstanter Drehgeschwindigkeit antreibbares Schneckengewinde ausgebildet. Über einen Zahnriemen ist das Schneckengewinde mit einem Motor verbunden (nicht dargestellt in Figur 2).FIG. 2 shows a schematic side view of a device according to the invention for preserving a cell preparation in the first configuration, which is implemented by a first and a second transport device 42 and 43. The first container 6 for the cell preparation is connected to the first transport device 42 via a first side unit 50 and the second container 8 for the cell preparation is connected to the second transport device 43 via a second side unit 51, and the first and second transport devices 42 and 43 are vertical in opposite direction movable, whereby the first and the second configuration are adjustable. A load cell 52, 53 is rigidly connected to each side unit 50, 51, on which the respective container 6, 8 for the cell preparation is suspended, the connection between the load cell 52, 53 and container 6, 8 being established by a holder 54, 55 , The load cells serve as an automatic level indicator for containers 6 and 8. They also serve to initiate an automatic change of configuration as soon as one container is empty and the other is full. Finally, by means of the registration of the temporal change in weight of the containers 6 and 8, the load cells are used to check whether the flow rate of the cell preparation is constant and / or is in the desired range. A mixing device 56, 57 is attached to each side unit 50, 51 and acts on the container 6, 8, which is in the form of a blood bag and is located on the respective side unit, as a result of which an undesired phase separation, i.e. sedimentation in the cell preparation in the containers is avoided. The first and second transport devices 42 and 43 are designed as a worm thread that can be driven with a constant rotational speed in both directions of rotation. The worm thread is connected to a motor via a toothed belt (not shown in FIG. 2).
Figur 3a zeigt in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konservierung eines Zellpräparats in der ersten (durchgezogene Linien) und in der zweiten Konfiguration (gestrichelte Linien). In der Nährmedi- Umleitung zwischen der Einströmöffnung 4 zur Durchleitung des Nährmediums durch den ersten Membranmodul und dem Nährmedienbehälter 11 ist ein zweiter Membranmodul 13 eingebaut, der zum Gastransfer geeignet ist und gaspermeable Membranen enthält, wobei der zweite Membranmodul 13 eine erste Öffnung 13a und eine zweite Öffnung 13b für die Durchleitung von Nährmedium durch den Membranmodul 13 auf der einen Seite der gaspermeablen Membran sowie eine Einströmöffnung 13c und eine Ausströmöffnung 13d zur Durchleitung von Gasen auf der anderen Seite der gaspermeablen Membran aufweist, wobei die Einströmöffnung 13c mit einer Gasversorgung 14 fluidverbunden ist, die als Gasmischbatterie für die Gase N2> O2 und CO2 ausgeführt ist. In dieser Vorrichtung wird Nährmedium aus dem Nährmedienbehälter 11 mit der Pumpe 12 durch den zweiten Membranmodul 13 auf der einen Seite der gaspermeablen Membranen geleitet und dabei durch die Wand der gaspermeablen Membranen mit einem Gasgemisch versehen, das O2 und CO2 in einem Mischungsverhältnis enthält, das den physiologischen Werten von pO2 und PCO2 entspricht und über die Wechselwirkung von CO2 mit dem im Nährmedium enthaltenen Bicarbonat den physiologischen pH-Wert einstellt. N2 dient als Trägergas. Die solchermaßen auf physiologische Werte von pH, pθ2 und pCO2 eingestellte Lösung verläset den zweiten Membranmodul durch die Öffnung 13b, gelangt durch die Öffnung 4 in den ersten Membranmodul, verlässt diesen - abgereichert an Nährlösung und an den im zweiten Membranmodul zugesetzten Gasen und angereichert mit Stoffwechselprodukten aus dem Zellpräparat - über die Öffnung 5 und wird in den Nährmedienbehälter 11 zurückgeleitet.FIG. 3a shows a schematic side view of a device according to the invention for preserving a cell preparation in the first (solid lines) and in the second configuration (dashed lines). In the nutrient A second membrane module 13, which is suitable for gas transfer and contains gas-permeable membranes, is installed between the inflow opening 4 for passing the nutrient medium through the first membrane module and the nutrient medium container 11, the second membrane module 13 having a first opening 13a and a second opening 13b for the Passage of nutrient medium through the membrane module 13 on one side of the gas-permeable membrane and an inflow opening 13c and an outflow opening 13d for the passage of gases on the other side of the gas-permeable membrane, the inflow opening 13c being fluidly connected to a gas supply 14, which acts as a gas mixer for the gases N 2> O 2 and CO 2 is carried out. In this device, nutrient medium from the nutrient medium container 11 is passed with the pump 12 through the second membrane module 13 on one side of the gas-permeable membranes and is thereby provided with a gas mixture which contains O 2 and CO 2 in a mixing ratio through the wall of the gas-permeable membranes, which corresponds to the physiological values of pO 2 and PCO 2 and adjusts the physiological pH value via the interaction of CO 2 with the bicarbonate contained in the nutrient medium. N 2 serves as the carrier gas. The solution thus adjusted to physiological values of pH, pθ2 and pCO 2 leaves the second membrane module through the opening 13b, passes through the opening 4 into the first membrane module, leaves it - depleted in nutrient solution and in the gases added in the second membrane module and enriched with Metabolic products from the cell preparation - via the opening 5 and is returned to the nutrient medium container 11.
Figur 3b zeigt in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konservierung eines Zellpräparats in der ersten Konfiguration, mit Ausnahme der zweiten Konfiguration alle Vorrichtungsmerkmale von Figur 3a und zusätzlich in der Leitung zwischen dem ersten Membranmodul 1 und dem ersten Behälter 6 für das Zellpräparat einen dritten Modul 14 mit semipermeablen Membranen zum Flüssigkeitsaustausch. Der dritte Membranmodul 14 hat Öffnungen 15, 16 zur Durchleitung des Zellpräparats auf der einen Seite der semipermeablen Membranen sowie auf der anderen Seite der semipermeablen Membranen eine Austrittsöffnung 17, durch die eine Flüssigkeit, z.B. Plasma oder Nährlösung, die während der Konservierung mit für den Empfänger toxischen Stoffwechselprodukten angereichert wurde, aus dem Zellpräparat mit einer Pumpe18 abgezogen werden kann. Der durch das Abziehen der Flüssigkeit entstandene Volumenverlust des Zellpräparats wird durch Nährmedium ausgeglichen, das aus dem Nährmedienbehälter 11 mit einer Pumpe 19 in eine Öffnung der Leitung zwischen dem dritten Membranmodul 14 und dem ersten Membranmodul 1 eingeleitet wird.3b shows a schematic side view of a device according to the invention for preserving a cell preparation in the first configuration, with the exception of the second configuration, all the device features from FIG. 3a and, in addition, a third in the line between the first membrane module 1 and the first container 6 for the cell preparation Module 14 with semipermeable membranes for fluid exchange. The third membrane module 14 has openings 15, 16 for the passage of the cell preparation on one side of the semi-permeable membranes and on the other side of the semi-permeable membranes Outlet opening 17, through which a liquid, for example plasma or nutrient solution, which was enriched with metabolic products toxic to the recipient during the preservation, can be withdrawn from the cell preparation with a pump 18. The loss of volume of the cell preparation resulting from the removal of the liquid is compensated for by nutrient medium which is introduced from the nutrient medium container 11 with a pump 19 into an opening in the line between the third membrane module 14 and the first membrane module 1.
Die folgenden Beispiele zeigen, wie die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung zur Konservierung von Zellpräparaten eingesetzt werden können.The following examples show how the device and the method according to the invention can be used for the preservation of cell preparations.
Beispiel 1 :Example 1 :
500 ml Spenderblut, die pro ml 5 Units des Kurzzeit-Antikoagulanz Fragmin enthalten, werden in 14 ml - Röhrchen bei einer Beschleunigung von 600»g 20 Minuten lang zentrifugiert. Die Plasmafraktion wird verworfen. Der auf den Erythrocyten liegende Ring aus Thrombo- und Leukocyten (Buffy Coat) wird zu 40 ml autologem Blut gegeben, wobei über die Mischung von Buffy Coat und autologem Blut eine Leu- kocytenkonzentration von 18 500/μl Suspension eingestellt wird.500 ml of donor blood, which contains 5 units of the short-term anticoagulant Fragmin per ml, are centrifuged in 14 ml tubes with an acceleration of 600 »g for 20 minutes. The plasma fraction is discarded. The ring of thrombocytes and leukocytes (buffy coat) lying on the erythrocytes is added to 40 ml of autologous blood, a leucocyte concentration of 18,500 / μl suspension being set via the mixture of buffy coat and autologous blood.
Die resultierenden 120 ml Suspension werden über ein steriles Schlauchsystem in den ersten Blutbeutel 6 der erfindungsgemäßen Vorrichtung gebracht, die sich in der ersten Konfiguration befindet.The resulting 120 ml suspension is brought into the first blood bag 6 of the device according to the invention, which is in the first configuration, via a sterile tube system.
Der erste Blutbeutel 6 wird über die Halterung 54 an der ersten Wägezelle 52 befestigt. Der zweite Blutbeutel 8 wird über die Halterung 55 an der zweiten Wägezelle 53 befestigt. Aufgrund des hydrostatischen Potentials läuft die Suspension mit einer Flussgeschwindigkeit von 2 bis 10 ml/min durch den Transfusionsfilter 20, den ersten Membranmodul 1 , der Mikrofiltrationsmembranen aus Polyethersulfon mit einer Membranfläche von 200 cm2 enthält, und durch den Transfusionsfilter 23 in den zweiten Blutbeutel 8. Dabei ist der erste Membranmodul mit seiner Austrittsöffnung 4 über eine Leitung mit dem Nährmedienbehälter 11 verbunden, worin als Nährmedium modifiziertes Leibowitz's L15 Medium ({ohne Phenolrot und Calciumchlorid, mit 320,6 mg/l Kaliumchlorid, 203,3 mg/l Magnesiumchlorid»6H2O, 6311 ,52 mg/l Natriumchlorid, 2184,26 mg/l Bicarbonat}, Zusätze: 0,3 mg/ml Glutamin, 10 g/l humanes Serum Albumin, 11 μg/ml Folsäure, 42 μg/ml i-lnositol, 30 μg/ml Hoio-Transferin, 30 μg/ml L-α-Phosphatidylcholin, 7,5 μg/ml Cholesterol, 10 μg/ml Velosuiin, 1 ,6*1 O^Mol Monothiolglycerol) vorgelegt und mit einer Pumpe 12 durch den zweiten Membranmodul 13 geleitet wird, der gaspermeable Membranen aus Polypropylen mit einer Membranfläche von 45 cm2 enthält, wobei die Nährlösung durch die Eintrittsöffnung 13a in den zweiten Membranmodul 13 eintritt und auf der einen Seite der gaspermeablen Membran fließt, während auf der anderen Seite der gaspermeablen Membran ein mit Wasser auf 100 % relative Feuchte angefeuchtetes Gasgemisch aus N2, O2 und CO2 fließt, das durch die Einströmöffnung 13c in den zweiten Membranmodul eintritt und ihn durch die Ausströmöffnung 13d verlässt. Das Gasgemisch enthält O2 und CO2 in einem Verhältnis, das den physiologischen Werten von pO2 und pCO2 entspricht. O2 und CO2 permeieren durch die Wand der gaspermeablen Membranen und das CO2 stellt in Wechselwirkung mit dem in der Nährlösung vorhandenen Natri- umhydrogencarbonat einen physiologischen pH-Wert ein. Dadurch verfügt die Nährlösung beim Austritt aus dem zweiten Membranmodul 13 durch die Öffnung 13b über die physiologischen Werte von pH, pO2 und pCO2 und überträgt diese Werte im ersten Membranmodul 1 durch die Wand der darin enthaltenen semipermeablen Membranen auf das Zellpräparat. In der anderen Richtung wandern Stoffwechselprodukte aus dem Zellpräparat in den Nährmediumstrom, der durch die Ausströmöffnung 5 des ersten Membranmoduls in den Nährmedienbehälter 11 geleitet wird.The first blood bag 6 is fastened to the first load cell 52 via the holder 54. The second blood bag 8 is fastened to the second load cell 53 via the holder 55. Due to the hydrostatic potential, the suspension runs at a flow rate of 2 to 10 ml / min through the transfusion filter 20, the first membrane module 1, which contains microfiltration membranes made of polyethersulfone with a membrane area of 200 cm 2 , and through the transfusion filter 23 into the second blood bag 8 Here is the first membrane module with its outlet opening 4 connected via a line to the nutrient medium container 11, in which Leibowitz's L15 medium ({without phenol red and calcium chloride, with 320.6 mg / l potassium chloride, 203.3 mg / l magnesium chloride »6H 2 O, 6311, 52 mg / l Sodium chloride, 2184.26 mg / l bicarbonate}, additives: 0.3 mg / ml glutamine, 10 g / l human serum albumin, 11 μg / ml folic acid, 42 μg / ml i-inositol, 30 μg / ml hoio-transferin , 30 μg / ml L-α-phosphatidylcholine, 7.5 μg / ml cholesterol, 10 μg / ml velosuiin, 1, 6 * 1 O ^ mol monothiolglycerol) and submitted with a pump 12 through the second membrane module 13, which contains gas-permeable membranes made of polypropylene with a membrane area of 45 cm 2 , the nutrient solution entering the second membrane module 13 through the inlet opening 13a and flowing on one side of the gas-permeable membrane, while on the other side of the gas-permeable membrane one with water to 100% Relative humidified gas mixture of N 2 , O 2 and CO 2 fl ies that enters the second membrane module through the inflow opening 13c and leaves it through the outflow opening 13d. The gas mixture contains O 2 and CO 2 in a ratio that corresponds to the physiological values of pO 2 and pCO 2 . O 2 and CO 2 permeate through the wall of the gas-permeable membranes and the CO 2 , in interaction with the sodium hydrogen carbonate present in the nutrient solution, sets a physiological pH. As a result, when the nutrient solution emerges from the second membrane module 13 through the opening 13b, it has the physiological values of pH, pO 2 and pCO 2 and transfers these values in the first membrane module 1 through the wall of the semipermeable membranes contained therein to the cell preparation. In the other direction, metabolic products migrate from the cell preparation into the nutrient medium stream, which is passed through the outflow opening 5 of the first membrane module into the nutrient medium container 11.
Sobald der erste Blutbeutel 6 leergelaufen ist, wird mittels der Transportvorrichtungen 42 und 43 die zweite Konfiguration eingestellt. Sobald der zweite Blutbeutel leergelaufen ist, wird mit den Transportvorrichtungen 42 und 43 die erste Konfiguration eingestellt. Dieser Wechsel der Konfigurationen wird 168 Stunden, d.h. 7 Tage lang wiederholt, wobei sich die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Raumtemperatur befindet. In Figur 4 ist die Albumin-Konzentration in g/l im Zellpräparat über die Versuchsdauer von 168 Stunden dargestellt. Man erkennt, dass die Albumin-Konzentration während des Versuchs auf den Wert der Albumin-Konzentration im Nährmedium abfällt, das eine Albumin-Konzentration von 9,58 g/l hat. Somit kann man nicht nur, wie eingangs beschrieben, mit dem dritten sondern auch mit dem zweiten Membranmodul während der Konservierung einen bestimmten Gehalt an Plasmaprotein einstellen.As soon as the first blood bag 6 has run empty, the second configuration is set by means of the transport devices 42 and 43. As soon as the second blood bag is empty, the transport devices 42 and 43 set the first configuration. This change in configuration is repeated for 168 hours, ie for 7 days, the device according to the invention being at room temperature. FIG. 4 shows the albumin concentration in g / l in the cell preparation over the test period of 168 hours. It can be seen that the albumin concentration drops during the experiment to the value of the albumin concentration in the nutrient medium, which has an albumin concentration of 9.58 g / l. It is thus possible to set not only the third but also the second membrane module, as described at the beginning, during the preservation to a certain content of plasma protein.
In Figur 5 ist die Ca2+-Konzentration des Zellpräparats über die Versuchsdauer von 168 Stunden dargestellt. Weil das Nährmedium kein Ca2+ enthält, sinkt die Ca2+- Konzentration des Zellpräparats innerhalb weniger Stunden auf 0,3 mmol/l ab. Diese niedrige Konzentration, bei der keine Gerinnung mehr möglich ist, kann über die gesamte restliche Versuchsdauer aufrecht erhalten werden.FIG. 5 shows the Ca 2+ concentration of the cell preparation over the test period of 168 hours. Because the nutrient medium does not contain Ca 2+ , the Ca 2+ concentration of the cell preparation drops to 0.3 mmol / l within a few hours. This low concentration, at which coagulation is no longer possible, can be maintained over the entire remaining test period.
In Figur 6 ist der pH-Wert des Zellpräparats über die Versuchsdauer von 168 Stunden dargestellt. Durch die vorstehend beschriebene Begasung des Nährmediums mit einem Gasgemisch aus 5,0 % CO2, 1 ,2 % O2 und 93,8 % N2 wird ein pH-Wert im physiologischen Bereich eingestellt und über die gesamte Versuchsdauer aufrechterhalten.FIG. 6 shows the pH of the cell preparation over the test period of 168 hours. The gassing of the nutrient medium described above with a gas mixture of 5.0% CO 2 , 1, 2% O 2 and 93.8% N 2 sets a pH in the physiological range and maintains it over the entire duration of the experiment.
In Figur 7 ist der relative Anteil an CD34+-hämatopoetischen Stammzellen im Zellpräparat gegenüber dem Ausgangswert des Zellpräparats über die Versuchsdauer von 168 Stunden dargestellt. Dabei bezeichnet CD34+ das „Cluster of Designation mit der Nummer 34", die einer der Parameter zum Nachweis und zur Quantifizierung von Stammzellen ist. Verwendet wird der Assay der Firma Becton-Dickinson. Figur 7 zeigt, dass der Anteil an CD34+-Zellen über die gesamte Versuchsdauer von 168 konstant bleibt.FIG. 7 shows the relative proportion of CD34 + hematopoietic stem cells in the cell preparation compared to the initial value of the cell preparation over the test period of 168 hours. CD34 + denotes the "Cluster of Designation with the number 34", which is one of the parameters for the detection and quantification of stem cells. The assay from Becton-Dickinson is used. FIG. 7 shows that the proportion of CD34 + cells remains constant over the entire test period of 168.
In Figur 8 ist der relative Anteil an „Burst Forming Units-Erythroid" (BFU-E) im Zellpräparat gegenüber dem Ausgangswert des Zellpräparats über die Versuchsdauer von 168 Stunden dargestellt. Dabei bezeichnet BFU-E ein funktionelles, auf Methyl- cellulose basierendes Stammzellassay, womit die Fähigkeit der Stammzellen, zu Erythrocyten zu differenzieren, gemessen wird. Figur 8 zeigt, dass nach 168 Stunden noch 62 % der BFU-E vorhanden sind.FIG. 8 shows the relative proportion of “Burst Forming Units-Erythroid” (BFU-E) in the cell preparation compared to the initial value of the cell preparation over the test period of 168 hours. BFU-E denotes a functional, methyl-based cellulose-based stem cell assay, which measures the ability of the stem cells to differentiate into erythrocytes. Figure 8 shows that after 168 hours 62% of the BFU-E are still present.
In Figur 9 ist der relative Anteil an „Colony Forming Units Granulocyte/Macrophage" (CFU-GM) im Zellpräparat gegenüber dem Ausgangswert des Zellpräparats über die Versuchsdauer von 168 Stunden dargestellt. Dabei bezeichnet CFU-GM ein funktio- nelles, auf Methylcellulose basierendes Stammzellassay, womit die Fähigkeit der Stammzellen, zu Granulocyten und Makrophagen zu differenzieren, gemessen wird. Figur 8 zeigt, dass nach 168 Stunden noch 100 % der CFU-GM vorhanden sind.FIG. 9 shows the relative proportion of “colony forming units granulocyte / macrophage” (CFU-GM) in the cell preparation compared to the initial value of the cell preparation over the test duration of 168 hours. CFU-GM denotes a functional stem cell assay based on methyl cellulose , which measures the ability of the stem cells to differentiate into granulocytes and macrophages .. Figure 8 shows that after 168 hours 100% of the CFU-GM is still present.
Beispiel 2:Example 2:
500 ml Spenderblut, die pro ml 5 Units des Kurzzeit-Antikoagulanz Fragmin enthalten, werden in 14 ml - Röhrchen bei einer Beschleunigung von 600«g 20 Minuten lang zentrifugiert. Die Plasmafraktion wird verworfen. Der auf den Erythrocyten liegende Ring aus Thrombo- und Leukocyten (Buffy Coat) wird zu 40 ml autologem Blut gegeben, wobei über die Mischung von Buffy Coat und autologem Blut eine Leu- kocytenkonzentration von 23 400/μl Suspension eingestellt wird.500 ml of donor blood containing 5 units of the short-term anticoagulant Fragmin per ml are centrifuged in 14 ml tubes at an acceleration of 600 g for 20 minutes. The plasma fraction is discarded. The ring of thrombocytes and leukocytes (buffy coat) lying on the erythrocytes is added to 40 ml of autologous blood, a leucocyte concentration of 23,400 / μl suspension being set via the mixture of buffy coat and autologous blood.
Die resultierenden 120 ml Suspension werden über ein steriles Schlauchsystem in den ersten Blutbeutel 6 der erfindungsgemäßen Vorrichtung gebracht, die sich in der ersten Konfiguration befindet.The resulting 120 ml suspension is brought into the first blood bag 6 of the device according to the invention, which is in the first configuration, via a sterile tube system.
Der erste Blutbeutel 6 wird über die Halterung 54 an der ersten Wägezelle 52 befestigt. Der zweite Blutbeutel 8 wird über die Halterung 55 an der zweiten Wägezelle 53 befestigt. Aufgrund des hydrostatischen Potentials läuft die Suspension mit einer Flussgeschwindigkeit von 2 bis 10 ml/min durch den Transfusionsfilter 20, den dritten Membranmodul 14, der Mikrofiltrationsmembranen aus Polyethersulfon mit einer Membranfläche von 175 cm2 enthält, den ersten Membranmodul 1, der Dialysemembranen aus Polyethersulfon mit einer Membranfläche von 290 cm2 enthält, und durch den Transfusionsfilter 23 in den zweiten Blutbeutel 8. Dabei ist der erste Membranmodul mit seiner Austrittsöffnung 4 über eine Leitung mit dem Nährmedienbehälter 11 verbunden, worin als Nährmedium das bereits in Beispiel 1 beschriebene modifizierte Leibowitz's L15 Medium vorgelegt und mit einer Pumpe 12 durch den zweiten Membranmodul 13 geleitet wird, der gaspermeable Membranen aus Polypropylen mit einer Membranfläche von 324 cm2 enthält, wobei die Nährlösung durch die Eintrittsöffnung 13a in den zweiten Membranmodul 13 eintritt und auf der einen Seite der gaspermeablen Membran fließt, während auf der anderen Seite der gaspermeablen Membran ein mit Wasser auf 100 % relative Feuchte angefeuchtetes Gasgemisch aus N2, O2 und CO2 fließt, das durch die Einströmöffnung 13c in den zweiten Membranmodul eintritt und ihn durch die Ausströmöffnung 13d verlässt. Das Gasgemisch enthält O2 und CO2 in einem Verhältnis, das den physiologischen Werten von pO2 und pCO2 entspricht. O2 und CO2 permeieren durch die Wand der gaspermeablen Membranen und das CO2 stellt in Wechselwirkung mit dem in der Nährlösung vorhandenen Natriumhydrogencarbonat einen physiologischen pH-Wert ein. Dadurch verfügt die Nährlösung beim Austritt aus dem zweiten Membranmodul 13 durch die Öffnung 13b über die physiologischen Werte von pH, pÜ2 und PCO2 und überträgt diese Werte im ersten Membranmodul 1 durch die Wand der darin enthaltenen semipermeablen Membranen auf das Zellpräparat. In der anderen Richtung wandern Stoffwechselprodukte aus dem Zellpräparat in den Nährlösungsstrom, der durch die Ausströmöffnung 5 des ersten Membranmoduls in den Nährmedienbehälter 11 geleitet wird.The first blood bag 6 is fastened to the first load cell 52 via the holder 54. The second blood bag 8 is fastened to the second load cell 53 via the holder 55. Due to the hydrostatic potential, the suspension runs at a flow rate of 2 to 10 ml / min through the transfusion filter 20, the third membrane module 14, the microfiltration membranes made of polyethersulfone with a Contains membrane area of 175 cm 2 , the first membrane module 1, which contains dialysis membranes made of polyethersulfone with a membrane area of 290 cm 2 , and through the transfusion filter 23 into the second blood bag 8. The first membrane module with its outlet opening 4 is connected via a line to the Nutrient media container 11 connected, in which the modified Leibowitz's L15 medium already described in Example 1 is placed and fed with a pump 12 through the second membrane module 13, which contains gas-permeable membranes made of polypropylene with a membrane area of 324 cm 2 , the nutrient solution through the Inlet opening 13a enters the second membrane module 13 and flows on one side of the gas-permeable membrane, while on the other side of the gas-permeable membrane a gas mixture of N 2 , O 2 and CO 2 moistened with water at 100% relative humidity flows through the inflow opening 13c enters the second membrane module u nd leaves it through the outflow opening 13d. The gas mixture contains O 2 and CO 2 in a ratio that corresponds to the physiological values of pO 2 and pCO 2 . O 2 and CO 2 permeate through the wall of the gas-permeable membranes and the CO 2 interacts with the sodium hydrogen carbonate in the nutrient solution to set a physiological pH. As a result, the nutrient solution has the physiological values of pH, PU 2 and PCO 2 when it emerges from the second membrane module 13 through the opening 13b and transfers these values in the first membrane module 1 through the wall of the semipermeable membranes contained therein to the cell preparation. In the other direction, metabolic products migrate from the cell preparation into the nutrient solution stream which is passed through the outflow opening 5 of the first membrane module into the nutrient medium container 11.
Wie bereits erwähnt, strömt das Zellpräparat durch den dritten Membranmodul 14 entlang der einen Seite der darin enthaltenen Mikrofiltrationsmembranen aus Polyethersulfon. Auf der anderen Seite dieser Membranen wird über die Austrittsöffnung 17, die über eine Leitung mit der Pumpe 18 fluidverbunden ist, Plasma abgezogen. Der dadurch entstehende Volumenverlust des Zellpräparats wird durch Leibowitz' L15 Medium ausgeglichen, das aus dem Nährmedienbehälter 11 mit der Pumpe 19 in die Leitung zwischen dem ersten Membranmodul 1 und dem dritten Membranmodul 14 eingeleitet wird. Das Plasma wird also durch das modifizierte Leibowitz' L15 Medium ausgetauscht.As already mentioned, the cell preparation flows through the third membrane module 14 along one side of the microfiltration membranes made of polyethersulfone contained therein. On the other side of these membranes, plasma is drawn off via the outlet opening 17, which is fluidly connected to the pump 18 via a line. The resulting loss of volume of the cell preparation is compensated for by Leibowitz 'L15 medium, which flows from the nutrient medium container 11 with the pump 19 is introduced into the line between the first membrane module 1 and the third membrane module 14. The plasma is therefore exchanged for the modified Leibowitz 'L15 medium.
Sobald der erste Blutbeutel 6 leergelaufen ist, wird mittels der Transportvorrichtungen 42 und 43 die zweite Konfiguration eingestellt. Sobald der zweite Blutbeutel leergelaufen ist, wird mit den Transportvorrichtungen 42 und 43 die erste Konfiguration eingestellt. Dieser Wechsel der Konfigurationen wird 4 Stunden lang wiederholt, wobei sich die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Raumtemperatur befindet. Danach wird die Pumpe 18 abgestellt und somit die Plasmapherese mittels des dritten Moduls beendet. Unmittelbar danach wird die Konservierung des Zellpräparats wie in Beispiel 1 über eine Dauer von 168 Stunden bei Raumtemperatur durchgeführt.As soon as the first blood bag 6 has run empty, the second configuration is set by means of the transport devices 42 and 43. As soon as the second blood bag is empty, the transport devices 42 and 43 set the first configuration. This change of configuration is repeated for 4 hours, the device according to the invention being at room temperature. The pump 18 is then switched off and the plasmapheresis is thus ended by means of the third module. Immediately afterwards, the preservation of the cell preparation is carried out as in Example 1 for a period of 168 hours at room temperature.
In Figur 10 ist die Albuminkonzentration in g/l im Zellpräparat über eine 4 h dauernde Plasmapherese anhand zweier voneinander unabhängig durchgeführter Experimente dargestellt. Man erkennt, dass die Albumin-Konzentration nach 4 h Plasmapherese der Albumin-Konzentration des Nährmediums entspricht. Somit wurde das Plasma durch das Nährmedium ersetzt, ohne dass dem Zellpräparat Blutzellen entnommen werden mussten.FIG. 10 shows the albumin concentration in g / l in the cell preparation over a 4 h plasmapheresis on the basis of two experiments carried out independently of one another. It can be seen that the albumin concentration after 4 h of plasmapheresis corresponds to the albumin concentration of the nutrient medium. The plasma was thus replaced by the nutrient medium without having to take blood cells from the cell preparation.
In Figur 11 ist die Ca2+-Konzentration des Zellpräparats nach Plasmapherese über die Versuchsdauer von 168 h in zwei unabhängig voneinander durchgeführten Experimenten dargestellt. Der Ca2+-Ausgangswert im Zellpräparat ist durch ein schwarzes Rechteck dargestellt. Nach der 4-stündigen Plasmapherese ist die Ca2+-Konzentra- tion bedingt durch die Verwendung eines Nährmediums ohne Ca2+ auf 0,3 mmol/l gesunken. Diese niedrige Konzentration kann über die gesamte Versuchsdauer weitgehend konstant gehalten werden und sorgt dafür, dass keine Koagulation im Zellpräparat auftritt.FIG. 11 shows the Ca 2+ concentration of the cell preparation after plasmapheresis over the test period of 168 h in two experiments carried out independently of one another. The Ca 2+ starting value in the cell preparation is represented by a black rectangle. After the 4-hour plasmapheresis, the Ca 2+ concentration dropped to 0.3 mmol / l due to the use of a nutrient medium without Ca 2+ . This low concentration can be kept largely constant over the entire duration of the experiment and ensures that no coagulation occurs in the cell preparation.
In Figur 12 ist der pH-Wert des Zellpräparats nach 4-stündiger Plasmapherese in zwei unabhängig voneinander durchgeführten Versuchen über eine Versuchsdauer von 168 Stunden dargestellt. Durch Begasung des Nährmediums mit einem Gasgemisch wie in Beispiel 1 wird ein pH-Wert im physiologischen Bereich eingestellt und über die gesamte restliche Versuchsdauer konstant gehalten.FIG. 12 shows the pH value of the cell preparation after 4 hours of plasmapheresis in two tests carried out independently of one another over a test period represented by 168 hours. By gassing the nutrient medium with a gas mixture as in Example 1, a pH in the physiological range is set and kept constant over the entire remaining test period.
In Figur 13 ist der pθ2-Wert des Zellpräparats nach 4-stündiger Plasmapherese dargestellt. Man erkennt, dass mit 25 mm Hg bei 25 °C ein physiologischer pθ2-Wert eingestellt und innerhalb der 168 h Versuchsdauer konstant gehalten werden kann.FIG. 13 shows the pθ2 value of the cell preparation after 4 hours of plasmapheresis. It can be seen that with 25 mm Hg at 25 ° C a physiological pθ 2 value can be set and kept constant within the 168 h test period.
In Figur 14 ist die Lactat-Konzentration des Zellpräparats nach 4-Stündiger Plasmapherese in zwei unabhängig voneinander durchgeführten Experimenten über eine Versuchsdauer von 168 Stunden dargestellt. Die Entsorgung des Stoffwechsel Produkts Lactat erfolgt über die Membranen des ersten Membranmoduls. Man erkennt, dass eine Lactat-Konzentration von weniger als 1 mmol/l eingestellt und innerhalb der Versuchsdauer von 168 Stunden konstant gehalten werden kann.FIG. 14 shows the lactate concentration of the cell preparation after 4 hours of plasmapheresis in two experiments carried out independently of one another over a test period of 168 hours. The metabolic product lactate is disposed of via the membranes of the first membrane module. It can be seen that a lactate concentration of less than 1 mmol / l can be set and kept constant over the test period of 168 hours.
In Figur 15 ist der relative Anteil an CD34+-hämatopoetischen Stammzellen im Zellpräparat gegenüber dem Ausgangswert des Zellpräparats nach 4-Stündiger Plasmapherese in zwei unabhängig voneinander durchgeführten Experimenten über eine Versuchsdauer von 168 Stunden dargestellt. Man erkennt, dass der Anteil an CD34+- hämatopoetischen Stammzellen innerhalb der gesamten Versuchsdauer nur um 10 % abnimmt. Damit wird gezeigt, dass hämatopoetische Stammzellen mit der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung über längere Zeiträume konserviert werden können. FIG. 15 shows the relative proportion of CD34 + hematopoietic stem cells in the cell preparation compared to the initial value of the cell preparation after 4 hours of plasmapheresis in two experiments carried out independently of one another over a test period of 168 hours. It can be seen that the proportion of CD34 + hematopoietic stem cells only decreases by 10% over the entire duration of the experiment. This shows that hematopoietic stem cells can be preserved over longer periods of time using the device and the method according to the present invention.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Vorrichtung zur Konservierung eines Zellpräparats umfassend zumindest einen ersten Membranmodul (1 ), welcher mindestens eine erste semipermeable Membran enthält, wobei der Membranmodul eine erste Öffnung (2) und eine zweite Öffnung (3) für die Durchleitung des Zellpräparats durch den Membranmodul auf der einen Seite der ersten Membran aufweist sowie eine Einströmöffnung (4) und eine Ausströmöffnung (5) zur Durchleitung eines flüssigen Nährmediums durch den Membranmodul auf der anderen Seite der ersten Membran, des weiteren umfassend einen ersten Behälter (6) für das Zellpräparat mit mindestens einer ersten Behälteröffnung (7), einen zweiten Behälter (8) für das Zellpräparat mit mindestens einer ersten Behälteröffnung (9) und Mittel zur oszillierenden Förderung des Zellpräparats aus dem ersten Behälter (6) für das Zellpräparat über den ersten Membranmodul (1) in den zweiten Behälter (8) für das Zellpräparat und umgekehrt, wobei der erste Membranmodul (1) mit seiner ersten Öffnung (2) für die Durchleitung des Zellpräparats mit der ersten Behälteröffnung (7) des ersten Behälters (6) über eine Leitung fluidverbunden ist und mit seiner zweiten Öffnung (3) für die Durchleitung des Zellpräparats mit der ersten Behälteröffnung (9) des zweiten Behälters (8) über eine Leitung fluidverbunden ist. 1. Device for preserving a cell preparation comprising at least a first membrane module (1) which contains at least a first semipermeable membrane, the membrane module having a first opening (2) and a second opening (3) for the passage of the cell preparation through the membrane module on the has a side of the first membrane and an inflow opening (4) and an outflow opening (5) for the passage of a liquid nutrient medium through the membrane module on the other side of the first membrane, further comprising a first container (6) for the cell preparation with at least one first Container opening (7), a second container (8) for the cell preparation with at least a first container opening (9) and means for oscillating delivery of the cell preparation from the first container (6) for the cell preparation via the first membrane module (1) into the second container (8) for the cell preparation and vice versa, the first membrane module ( 1) with its first opening (2) for the passage of the cell preparation with the first container opening (7) of the first container (6) via a line and with its second opening (3) for the passage of the cell preparation with the first container opening ( 9) of the second container (8) is fluid-connected via a line.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur oszillierenden Förderung des Zellpräparats durch eine hinsichtlich ihrer Förderrichtung umschaltbare Pumpe realisiert sind, die in einer der Leitungen zwischen dem ersten Membranmodul (1) und einem der Behälter (6) oder (8) für das Zellpräparat angeordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the means for oscillating conveying of the cell preparation are realized by a pump which can be switched with respect to their conveying direction and which is located in one of the lines between the first membrane module (1) and one of the containers (6) or (8 ) is arranged for the cell preparation.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur oszillierenden Förderung des Zellpräparats durch eine abwechselnd einstellbare erste und zweite Konfiguration der Behälter (6, 8) für das Zellpräparat realisiert sind, wobei in der ersten Konfiguration der erste Behälter (6) oberhalb und der zweite Behälter (8) unterhalb des ersten Membranmoduls (1) angeordnet sind und in der zweiten Konfiguration der zweite Behälter (8) oberhalb und der erste Behälter (6) unterhalb des ersten Membranmoduls (1 ) angeordnet sind.3. Device according to claim 1, characterized in that the means for the oscillating conveyance of the cell preparation are realized by an alternately adjustable first and second configuration of the container (6, 8) for the cell preparation, in the first configuration the first container (6) Above and the second container (8) are arranged below the first membrane module (1) and in the second configuration the second container (8) above and the first container (6) are arranged below the first membrane module (1).
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Behälter (6) für das Zellpräparat mit einer ersten Transporteinrichtung (42) und der zweite Behälter (8) für das Zellpräparat mit einer zweiten Transporteinrichtung (43) verbunden ist und die erste und zweite Transporteinrichtung (42) und (43) vertikal in entgegengesetzter Richtung beweglich sind, wodurch die erste und zweite Konfiguration einstellbar sind.4. The device according to claim 3, characterized in that the first container (6) for the cell preparation with a first transport device (42) and the second container (8) for the cell preparation with a second transport device (43) is connected and the first and second transport device (42) and (43) are vertically movable in the opposite direction, whereby the first and second configuration are adjustable.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Behälter (6) für das Zellpräparat an der ersten Transporteinrichtung (42) über eine erste Seiteneinheit (50) und der zweite Behälter für das Zellpräparat (8) mit der zweiten Transporteinrichtung (43) über eine zweite Seiteneinheit (51) verbunden sind.5. The device according to claim 4, characterized in that the first container (6) for the cell preparation on the first transport device (42) via a first side unit (50) and the second container for the cell preparation (8) with the second transport device (43 ) are connected via a second side unit (51).
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit jeder Seiteneinheit (50, 51) eine Wägezelle (52, 53) starr verbunden ist, an der der je- weilige Behälter (6, 8) für das Zellpräparat aufgehängt ist.6. The device according to claim 5, characterized in that with each side unit (50, 51) a load cell (52, 53) is rigidly connected, on which the respective because the container (6, 8) for the cell preparation is suspended.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Seiteneinheit (50, 51) eine Mischeinrichtung (56, 57) angebracht ist, die auf den an der jeweiligen Seiteneinheit befindlichen Behälter (6, 8) wirkt.7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that a mixing device (56, 57) is attached to each side unit (50, 51), which acts on the container (6, 8) located on the respective side unit.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Transporteinrichtung (42) und (43) in beide Drehrichtungen mit konstanter Drehgeschwindigkeit antreibbare Schnek- kengewinde sind.8. The device according to one or more of claims 5 to 7, characterized in that the first and second transport devices (42) and (43) are screw threads drivable in both directions of rotation with a constant rotational speed.
9. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im ersten Membranmodul (1) enthaltene erste Membran eine Flach- oder Hohlfasermembranen ist.9. The device according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the first membrane contained in the first membrane module (1) is a flat or hollow fiber membrane.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flach- oder Hohlfasermembran eine Nano-, Ultra- oder Mikrofiltrationsmembranen ist.10. The device according to claim 9, characterized in that the flat or hollow fiber membrane is a nano, ultra or microfiltration membranes.
11. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Membranmodul (1) mit seiner Einströmöffnung (4) zur Durchleitung eines flüssigen Nährmediums mit einem Nährmedienbehälter (11 ) für das flüssige Nährmedium über eine Nährmediumleitung fluidverbunden ist.11. The device according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the first membrane module (1) with its inflow opening (4) for the passage of a liquid nutrient medium with a nutrient medium container (11) for the liquid nutrient medium is fluid-connected via a nutrient medium line.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Nährmediumleitung ein zweiter Membranmodul (13) eingebaut ist, der zum Gastransfer geeignet ist und mindestens eine gaspermeable Membran enthält, wobei der zweite Membranmodul (13) eine erste Öffnung (13a) und eine zweite Öffnung (13b) für die Durchleitung von Nährmedium durch den Membranmodul (13) auf der einen Seite der gaspermeablen Membran sowie zumindest eine Einströmöffnung (13c) zur Einleitung von Gasen auf die andere Seite der gaspermea- blen Membran aufweist, wobei die Einströmöffnung (13c) mit einer Gasversorgung fluidverbunden ist, oder wobei der zweite Membranmodul (13) außerdem eine Ausströmöffnung (13d) für Gase aufweist.12. The device according to claim 11, characterized in that a second membrane module (13) is installed in the nutrient medium line, which is suitable for gas transfer and contains at least one gas-permeable membrane, the second membrane module (13) having a first opening (13a) and one second opening (13b) for the passage of nutrient medium through the membrane module (13) on one side of the gas-permeable membrane and at least one inflow opening (13c) for introducing gases to the other side of the gas-permeable blen membrane, wherein the inflow opening (13c) is fluidly connected to a gas supply, or wherein the second membrane module (13) also has an outflow opening (13d) for gases.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung zwischen dem ersten Membranmodul (1) und dem ersten Behälter (6) oder in der Leitung zwischen dem ersten Membranmodul (1) und dem zweiten Behälter (8) ein zweiter Membranmodul zum Gastransfer eingebaut ist, der mindestens eine gaspermeable Membran enthält, wobei der zweite Membranmodul eine erste und eine zweite Öffnung für die Durchleitung des Zellpräparats auf der einen Seite der gaspermeablen Membran sowie zumindest eine Einströmöffnung zur Einleitung von Gasen auf die andere Seite der gaspermeablen Membran aufweist, wobei die Einströmöffnung mit einer Gasversorgung fluidverbunden ist, oder wobei der zweite Membranmodul außerdem eine Ausströmöffnung für Gase aufweist.13. The apparatus according to claim 11, characterized in that in the line between the first membrane module (1) and the first container (6) or in the line between the first membrane module (1) and the second container (8), a second membrane module for Gas transfer is installed, which contains at least one gas-permeable membrane, the second membrane module having a first and a second opening for the passage of the cell preparation on one side of the gas-permeable membrane and at least one inflow opening for introducing gases to the other side of the gas-permeable membrane, wherein the inflow opening is fluidly connected to a gas supply, or wherein the second membrane module also has an outflow opening for gases.
14. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen dritten Membranmodul (14) zur Abtrennung von Flüssigkeit aus dem Zellpräparat umfasst, der in der Leitung zwischen dem ersten Behälter (6) und dem ersten Membranmodul (1 ) oder in der Leitung zwischen dem zweiten Behälter (8) und dem ersten Membranmodul (1) angeordnet ist, wobei der dritte Membranmodul Öffnungen (15,16) für die Durchleitung des Zellpräparats durch den Membranmodul auf der einen Seite der Membran aufweist sowie auf der anderen Seite der Membran zumindest eine Austrittsöffnung (17) zur Ableitung von aus dem Zellpräparat abgetrennter Flüssigkeit aufweist.14. The device according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that it comprises a third membrane module (14) for separating liquid from the cell preparation, which in the line between the first container (6) and the first membrane module (1 ) or in the line between the second container (8) and the first membrane module (1), the third membrane module having openings (15, 16) for the passage of the cell preparation through the membrane module on one side of the membrane and on the on the other side of the membrane has at least one outlet opening (17) for discharging liquid separated from the cell preparation.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöff- nung (17) des dritten Membranmoduls (14) mit einer Pumpe (18) zum Abziehen der abgetrennten Flüssigkeit aus dem Membranmodul fluidverbunden ist. 15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the outlet opening (17) of the third membrane module (14) is fluid-connected to a pump (18) for withdrawing the separated liquid from the membrane module.
16. Verfahren zur Konservierung eines Zellpräparats umfassend zumindest die Schritte a) zur Verfügung stellen des Zellpräparats in einem ersten Behälter für das Zellpräparat, b) Fördern des Zellpräparats aus dem ersten Behälter durch mindestens einen ersten Membranmodul in einen zweiten Behälter für das Zellpräparat und c) anschließend Fördern des Zellpräparats aus dem zweiten Behälter durch den mindestens einen ersten Membranmodul in den ersten Behälter, wobei der erste Membranmodul mindestens eine semipermeable Membran enthält, über die während des Durchlaufens der Schritte b) und c) eine Versorgung des Zellpräparats mit einem flüssigen Nährmedium und eine Abführung von Stoffwechselprodukten des Zellpräparats erfolgt und wobei die Schritte b) und c) mehrfach hintereinander durchlaufen werden.16. A method for preserving a cell preparation comprising at least the steps a) making the cell preparation available in a first container for the cell preparation, b) conveying the cell preparation from the first container through at least one first membrane module into a second container for the cell preparation and c) then conveying the cell preparation from the second container through the at least one first membrane module into the first container, the first membrane module containing at least one semipermeable membrane, via which, during the steps b) and c), the cell preparation is supplied with a liquid nutrient medium and metabolic products of the cell preparation are removed and steps b) and c) are repeated several times in succession.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte b) und c) zeitlich direkt hintereinander erfolgen.17. The method according to claim 16, characterized in that steps b) and c) are carried out directly in time.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte c) und b) zeitlich direkt hintereinander erfolgen.18. The method according to claim 16 or 17, characterized in that steps c) and b) are carried out directly in time.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass über das Nährmedium eine Einstellung der physiologisch erforderlichen Werte von pH, pO2 und pC02 im Zellpräparat erfolgt.19. The method according to one or more of claims 16 to 18, characterized in that the nutrient medium is used to adjust the physiologically required values of pH, pO 2 and pC0 2 in the cell preparation.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Nährlösung vor Eintritt in den ersten Membranmodul einen zweiten Membranmodul zum Gastransfer durchläuft.20. The method according to claim 19, characterized in that the nutrient solution passes through a second membrane module for gas transfer before entering the first membrane module.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der physiologisch erforderlichen Werte von pH, pO2 und pCO2 über einen zweiten Membranmodul zum Gastransfer erfolgt, der im Förderweg des Zellpräparats zwischen dem ersten Behälter und dem ersten Membranmodul oder im Förderweg zwischen dem zweiten Behälter und dem ersten Membranmodul angeordnet ist.21. The method according to one or more of claims 16 to 18, characterized in that the adjustment of the physiologically required values of pH, pO 2 and pCO 2 takes place via a second membrane module for gas transfer, which is arranged in the conveying path of the cell preparation between the first container and the first membrane module or in the conveying path between the second container and the first membrane module.
22. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) und c) zur Förderung des Zellpräparats eine hinsichtlich ihrer Förderrichtung umschaltbare Pumpe eingesetzt wird, die im Förderweg zwischen dem ersten Membranmodul und einem der Behälter für das Zellpräparat eingebaut ist.22. The method according to one or more of claims 16 to 21, characterized in that in step b) and c) a pump which can be switched with respect to its conveying direction is used for conveying the cell preparation and which is in the conveying path between the first membrane module and one of the containers for the Cell preparation is installed.
23. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung des Zellpräparats in Schritt b) eine erste und in Schritt c) eine zweite Konfiguration der Behälter für das Zellpräparat eingestellt wird, wobei in der ersten Konfiguration der erste Behälter oberhalb und der zweite Behälter unterhalb des ersten Membranmoduls angeordnet ist und in der zweiten Konfiguration der zweite Behälter oberhalb und der erste Behälter unterhalb des ersten Membranmoduls angeordnet ist.23. The method according to one or more of claims 16 to 21, characterized in that to promote the cell preparation in step b) a first and in step c) a second configuration of the container for the cell preparation is set, the first configuration in the first configuration Container is arranged above and the second container below the first membrane module and in the second configuration the second container is arranged above and the first container below the first membrane module.
24. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellpräparat während des Durchlaufens der Schritte b) und c) im ersten und/oder zweiten Behälter durchmischt wird.24. The method according to one or more of claims 16 to 23, characterized in that the cell preparation is mixed in the first and / or second container during the passage of steps b) and c).
25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass während der Durchführung der Schritte b) und c) ein Austausch von Flüssigkeit im Zellpräparat vorgenommen wird.25. The method according to one or more of claims 16 to 24, characterized in that an exchange of liquid in the cell preparation is carried out while carrying out steps b) and c).
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellpräparat durch einen dritten Membranmodul geführt wird, der in der Leitung zwischen dem ersten Membranmodul und einem der Behälter für das Zellpräparat eingebaut ist und mindestens eine semipermeable Membran enthält, auf deren einen Seite das Zellpräparat durchgeleitet wird und auf deren anderen Seite eine Flüssigkeit abgezogen wird.26. The method according to claim 25, characterized in that the cell preparation is passed through a third membrane module, which is installed in the line between the first membrane module and one of the containers for the cell preparation and contains at least one semipermeable membrane, on one side of which the cell preparation is passed through and on the other side Liquid is drawn off.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die abgezogene Flüssigkeit durch frisches Nährmedium ersetzt wird.27. The method according to claim 26, characterized in that the withdrawn liquid is replaced by fresh nutrient medium.
28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellpräparat Blut ist und die Flüssigkeit Plasma ist, das dem Blut entzogen wird.28. The method according to claim 26 or 27, characterized in that the cell preparation is blood and the liquid is plasma which is withdrawn from the blood.
29. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellpräparat Blut ist und die Flüssigkeit Nährmedium ist, das dem Blut entzogen wird, wobei das Nährmedium Stoffwechselprodukte des Zellpräparats enthält, die für einen Empfänger toxisch sind.29. The method according to claim 26 or 27, characterized in that the cell preparation is blood and the liquid is nutrient medium which is withdrawn from the blood, the nutrient medium containing metabolites of the cell preparation which are toxic to a recipient.
30. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass als Zellpräparat Blut und als Nährmedium ein modifiziertes Leibowitz's L15 Medium eingesetzt wird.30. The method according to one or more of claims 16 to 29, characterized in that blood is used as the cell preparation and a modified Leibowitz's L15 medium is used as the nutrient medium.
31. Verwendung des nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 30 konservierten Zellpräparats zur Retransfusion. 31. Use of the cell preparation preserved according to one or more of claims 16 to 30 for retransfusion.
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