WO2001077284B1 - Vorrichtung zum stoffaustausch und kultivierung von zellen - Google Patents

Vorrichtung zum stoffaustausch und kultivierung von zellen

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WO2001077284B1 PCT/DE2001/001373 DE0101373W WO0177284B1 WO 2001077284 B1 WO2001077284 B1 WO 2001077284B1 DE 0101373 W DE0101373 W DE 0101373W WO 0177284 B1 WO0177284 B1 WO 0177284B1
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Augustinus Bader
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Augustinus Bader
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Abstract

Die Vorrichtung sieht einen Stoff- und Gasaustausch von Zellen, Mikroorganismen, Suspensionen, Lösungen oder Flüssigkeiten vor und ist dadurch gekennzeichnet, dass flexible mit Funktionen verknüpfbare Wandungen und Strukturen innere und/oder äussere Anpassungsprozesse ermöglichen. Hierbei bildet eine geometrisch definierte Anordnung aus Stoffaustausch- und/oder gaspermeablen Membranen die innere Struktur der Vorrichtung und ist gerichtet durchströmbar. Der Aufbau ist so konstruiert, dass die Vorrichtung innere und/oder äussere elastische Eigenschaften besitzt und mindestens mit einer nicht starren vorzugsweise elastischen Wandung ausgestattet ist und Druckschwankungen abpuffern kann.

Claims

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE[beim Internationalen Büro am 31. Juli 2002 (31.07.02) eingegangen; ursprüngliche Ansprüche 1-30 durch neue Ansprüche 1-33 ersetzt (6 Seiten)]
1. Vorrichtung zum Stoff- und Gasaustausch von Zellen, Mikroorganismen, Suspensionen, Lösungen oder Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass innere homogene geometrisch angeordnete Strukturen mit einer änderbaren inneren Verbindungsstruktur vorzugsweise elastisch oder dehnbar miteinander verbunden sind und zumindest eine flexible äußere mit Funktionen verknüpfbare Wandung vorhanden ist und durch physikalische, chemische oder biologische Parameter, Einflüsse oder Prozesse oder eine Kombination aus diesen, eine innere und/oder äußere Anpassung ermöglicht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsprozesse der inneren Strukturen zumindest in dem durchströmbaren Teil, gleichmäßig erfolgen und z. B. auch alleine durch biophysikalische und / oder biochemische Parameter, Einflüsse oder Prozesse ermöglicht werden.
-24-
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsprozesse der äußeren Strukturen zusätzlich physikalisch vorzugsweise mechanisch unterstützt sein können .
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Verbindungsstruktur homogen verteilt und änderbar sein kann z. B. durch biologische Umbauprozesse.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Struktur Stoff- und/oder gaspermeable Membranen besitzt und gerichtet durchströmbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren gas- oder stoffpermeablen vorzugsweise raumfüllenden Membranen selbst elastische Eigenschaften besitzen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Druckschwankungen abpuffert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Zellen und Mikroorganismen sich dreidimensional und mehrschichtig an die raumfüllenden homogenen und geometrisch angeordneten stoff- oder gaspermeablen Membranen (7,9,14,15) oder zusätzlich innenliegenden Strukturen anlagern und direkt mit Stoffen oder Gasen versorgt werden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Zellen oder Mikroorganismen kultiviert werden können.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, das über mindestens eine elastische Wandung (10) und durch Einbringen von vorzugsweise zusätzlichen Ventilen (26, 27) über eine mechanische Verbindung (28) in Kombination mit einer Auf- und Abbewegung Blut, Flüssigkeiten, Suspensionen oder Lösungen gepumpt werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass über mindestens eine elastische Wandung (7,9,14,15) und durch vorzugsweises Einbringen von zusätzlichen Ventilen in Kombination mit einer zusätzlichen starren äußeren Hülle druckgesteuert Blut, Flüssigkeiten, Suspensionen oder Lösungen und/oder gasförmige Stoffe gepumpt werden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffpermeablen Membranen aus Hohlfasern (9, 14), die vorzugsweise aus Polypropylen, Polye- thersulfon, Polymethylpenten oder Silikon bestehen und diese in Form von gewirkten Hohlfasermatten oder flachen Membranstrukturen (15) aus vorzugsweise gesinterten Materialien mit einer aufliegenden Membran aus Silikon-, Polyurethan oder Teflon enthalten.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine nicht starre Wandung (10) aus Material wie Silikon, Polyurethan, gaspermeablen oder stoffpermeablen Folien wie Teflon oder ähnlich biokompatiblen und e- lastischen Materialien besteht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine nicht starre Wandung (10) eine Ballonstruktur ausbildet.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine nicht starre Wandung (10) Anschlüsse für Leitungen besitzt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Blut, pflanzliche Zellen, Gewebezellen, Mikroorganismen oxygeniert werden oder einen Gasaustausch durchführen.
-26-
17. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dialyse oder Blutfiltration bzw. Plas- maseperation stattfindet.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß schichtweise Dialyse und Oxygenierungsfasern angeordnet sind und gleichzeitig eine Oxygenierung und Dialyse erfolgt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung Hohlfasern ummantelt mit einer semipermeablen dünnen vorzugsweise elastischen Membran vorliegen und mehrere dieser Einheiten zu einer Einheit zusammengefaßt sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung implantierbar ist und über Leitungen von außen versorgt werden kann.
21. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Wandung aus einer Folie besteht und ein Flüssigkeitsreservoir ausbildet.
22. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine flexible oder elastische Wandung zusätzlich für Stoffe permeabel ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung über Muskelbewegung Flüssigkeit oder Blut pumpt.
24. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine quadratisch oder zy-
' lindrische Form besitzt und eine Hohlfasermattenstruktur raumfüllend enthält.
-27-
25. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass über einem zweiten Kompartment eine Temperierung der Vorrichtung erfolgt.
26. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Modulbauweise in Kombination einer Dialyse oder Filtration mit anschließender Oxygenierung erfolgt.
27. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscherkompartment in Form von Heizspiralen oder wasserdichten Hohlfasern vorgeschaltet ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass über fixierte Mikroorganismen, Algen oder Pilze eine Reinigung von schwerabbaubaren Abwässern erfolgt .
29. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Strukturen z. B. Hohlfasermatten mit Endothelzellen besiedelte werden und die Vorrichtung z. B. als bioartifizielle Lunge verwendet wird.
30. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass innenliegende Organe oder Extremitäten separat mit Sauerstoff versorgt werden können.
31. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung blutfreundliche Oberflä- chenbeschichtungen enthält.
32. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass beispielsweise Kollagenstrukturen oder andere bioabaubare Strukturen den Raum zwischen den Fasern auskleiden.
-28-
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen mit Proteine z.B. Albumin oder Matrixproteine wie Fibronektin, La inin, Gelatine, Kollagen, Ligandpeptiden, mit Oberflächen aktiven Proteinen oder mit anderen oberflächenveredelnden Maßnahmen beschichtet sind, um die Biokompatibilität zu verbessern.
-29-
PCT/DE2001/001373 2000-04-08 2001-04-07 Vorrichtung zum stoffaustausch und kultivierung von zellen WO2001077284A2 (de)

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