WO2003093740A1 - Transportbehälter für biologisches material - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Transportbehälter (1) für biologisches Material und dessen Verwendung zum Transport eines solchen Materials.

Description

Transportbehälter für biologisches Material

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Transportbehälter für biologisches Material und dessen Verwendung zum Transport eines solchen Materials.

Biologisches Material ist, insbesondere wenn es sich um lebensfähige Säugerzellen oder Organe handelt, sehr Temperatur empfindlich, uierhalb des Säugerorganismus wird durch die körpereigene Temperaturhomöostase für eine gleichbleibende Temperatur gesorgt. Außerhalb des Organismus sind die Zellen ebenfalls auf eine derart konstante Temperatur angewiesen, ohne selbst für einen Temperaturausgleich sorgen zu können.

Die Körpertemperatur der meisten Säuger wie auch des Menschen liegt oberhalb von 30 °C. Beim Menschen beträgt diese meist +37 °C. Der Metabolismus der Säugerzelle ist dieser Temperatur derart angepasst, dass die meisten Enzyme der Zelle in diesem Bereich ein Optimum aufweisen. Weicht die Zelltemperatur deutlich von diesem Optimum ab, kommt es meist zunächst zu Beschädigungen der Zelle, im Extrem zum Zelltod. Derzeitige Verfahren zur Konservierung beruhen üblicherweise auf der kältebedingten Verlangsamung des Stoffwechsels beispielsweise durch Kühlen oder Einfrieren. Die Gefahr von Zellschäden ist hierbei hoch.

Die Empfindlichkeit von Säugerzellen gegenüber Temperaturschwankungen stellt insbesondere in der Transplantationsmedizin ein gravierendes Problem dar, da hier zu transplantierende Zellen und/oder Organe vom Spender zum Empfänger transportiert und in dieser Zeit im möglichst optimalem Zustand gehalten werden müssen, um Gewebe- nekrosen etc. zu vermeiden.

Üblicherweise werden zu transplantierende Zellen und/oder Organe, d.h. die Transplantate derzeit in flüssigem Stickstoff bei -70 °C eingefroren und/oder auf Eis d.h. etwa bei 0 °C bis -20°C in Spezialbehältnissen transportiert. Diese Behandlung stellt zwar die Lebensfähigkeit der Mehrheit der Zellen sicher, nimmt aber stillschweigend ein Absterben eines gewissen Anteils derselben in Kauf.

Die vorliegende Erfindung hat daher einen Transportbehälter für biologisches Material, insbesondere für ein zu transplantierendes Material zur Aufgabe, der es gestattet, die Zellen bei einer innerhalb eines vorbestimmten Bereichs konstanten Temperatur zu transportieren und so die Lebensfähigkeit der Zellen während des Transports zu erhalten.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch einen Transportbehälter für biologisches Material, insbesondere zu transplantierendes Säugerzellmaterial, umfassend in dieser Reihenfolge von außen nach innen: einen selbsttragenden, formstabilen Behälter, in dem Behälter ein Isoliermaterial, in dem Isoliermaterial ein reversibel verschließbares Dewar-Gefäß, und ggf. einen Manipulator, sowie in dem Dewar-Gefäß mindestens ein Wärme- und/oder Kühlaggregat.

Der erfindungsgemäße Transportbehälter verfügt in vorteilhafter Weise sowohl über Mittel zum Halten der Temperatur wie das Dewar-Gefäß und das Isoliermaterial, als auch über Mittel zum Speichern von Kälte- und/oder Wärme wie das mindestens eine Wärme- und/oder Kühlaggregat. Hierdurch kann zum einen der Temperaturausgleich mit der Umgebungstemperatur deutlich verzögert werden. Zum anderen kann, bei beginnender Wärmezu- oder —abfuhr aufgrund eben dieses Ausgleichs entsprechend Energie aus dem Wärme- und/oder Kühlaggregat nachgeliefert bzw. absorbiert werden, was den Prozess des Temperaturausgleichs weiter verzögert. Die Verwendung eines reversibel verschließbaren Dewar-Gefäßes gestattet außerdem die sterile Handhabung des Materials, unabhängig von der äußeren Dämmung.

Schließlich erlaubt die Verwendung zweier Dämmsysteme, d.h. Dewar und Isoliermaterial die Nutzung auch der stoßdämpfenden Eigenschaften des Isoliermaterials. Im erfindungsgemäßen Transportbehälter ist das erste Dämmsystem Dewar-Gefäß somit vorteilhaft auch gegen Beschädigungen während des Transports geschützt. Das Isoliermaterial kann in Kombination mit dem selbsttragenden, formstabilen Behälter unter üblichen Transportbedingungen im wesentlichen jede mechanische Beschädigung von Dewar-Gefäß, Materialbehälter und Material verhindern. Gleichzeitig gestattet der äußere formstabile Behälter eine einfache Handhabung des biologischen Materials während des Transports auch durch ungeübtes Personal, bspw. einen Kurierdienst.

Wie oben beschrieben, umfasst der erfindungsgemäße Transportbehälter als äußeres Element einen selbsttragenden, formstabilen Behälter. Dieser kann grundsätzlich jede geeignete Form aufweisen, wird üblicherweise jedoch einen Quader, Zylinder oder Kasten darstellen. Der selbsttragende, formstabile Behälter kann aus jedem geeigneten Material sein. Üblicherweise ist der selbsttragende, formstabile Behälter aus Pappe, Karton, Kunststoff oder Metall wie auch Mischungen derselben.

Das Isoliermaterial stellt die zweite Schicht des erfindungsgemäßen Transportbehälters dar. h das Isoliermaterial eingebettet ist das Dewar-Gefäß. Das Isoliermaterial ist üblicherweise in einer solchen Menge vorhanden, dass es im wesentlichen den gesamten Raum zwischen dem Dewar-Gefäß und der Innenwandung des selbsttragenden, formstabilen Behälters ausfüllt. Vorzugsweise umgibt das Isoliermaterial das Dewar-Gefäß auf allen Seiten desselben, vorzugsweise gleichmäßig, um eine möglichst gleichmäßige Isolierung zu gewährleisten.

Bei dem verwendeten Isoliermaterial kann es sich um jedes Material handeln, dass ausreichende isolierende Eigenschaften aufweist, d.h. eine ausreichend geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Verwendet werden können natürliche Isoliermaterialien wie Baumwolle, Holzspäne, Cellulose etc., oder synthetische Isoliermaterialien. Letztere sind aufgrund ihrer Verfügbarkeit und der einfacheren sterilen Handhabung bevorzugt. Ganz besonders bevorzugt besteht das Isoliermaterial daher aus einem Material ausgewählt unter Polyurethan, Polystyrol wie Styropor®, Polycarbonat, diesen enthaltenden Copolymeren und deren Mischungen. Das erfindungsgemäß verwendete Dewar-Gefäß ist seiner Bezeichnung entsprechend ein doppelwandiges, verspiegeltes Glas- oder Edelstahlgefäß mit zwischen den Wandungen befindlichem Vakuum bzw. vermindertem Druck. Das Dewar-Gefäß ist in dem Sinne reversibel verschließbar, dass es wiederholt ohne Zerstörung des Schließmechanismus geöffnet und geschlossen werden kann. Dies kann beispielsweise durch einen Schraubmechanismus oder Klippmechanismus gegeben sein.

Dewar-Gefäß und Deckel lassen sich vorzugsweise sterilisieren. Dies vermeidet Kontaminationen des biologischen Materials während des Transports. Vorzugsweise stellt das Dewar-Gefäß eine handelsübliche Thermoskanne dar, beispielsweise zu beziehen von der Fa. Hintz, Wiesbaden, Deutschland.

Der erfindungsgemäße Transportbehälter umfasst schließlich mindestens ein, vorzugsweise zwei Wärme- und/oder Kühlaggregat(e). Mit einem Wärme- und/oder Kühlaggregat ist jeder geeignete Speicher für Wärme bzw. Kälte angesprochen. Wesentlich ist lediglich die Fähigkeit, Wärme bzw. Kälte aufzunehmen und bei Bedarf an die Umgebung abzugeben.

Das mindestens eine Aggregat ist vorzugsweise flexibel, um eine Beschädigung des Dewar-Gefäßes zu vermeiden. Es ist weiterhin vorzugsweise in seiner Dimension so bemessen, dass bei Verwendung der gewünschten Anzahl von Aggregaten mit den biologischen Material das Innenvolumen des Dewar-Gefäßes vollständig gefüllt ist. Das oder die Aggregate schützen somit vorzugsweise gleichzeitig das Dewar-Gefäß vor Beschädigungen durch Aufschlagen des Behälters des biologischen Materials auf die Innenwand.

Am meisten bevorzugt handelt es sich bei dem Wärme- und/oder Kühlaggregat um ein Aggregat, umfassend eine flexible Hülle, gefüllt mit einem Wärmetransferfluid. Geeignet sind beispielsweise Hüllen aus Elastomeren wie Polyethylen oder Polypropylen. Diese sind üblicherweise mit geeigneten Wärmetransferfluiden und ggf. festen Bestandteilen wie Schwämmen etc. gefüllt. Ein besonders geeignetes Aggregat wird von der Fa. Laminar Medica Ltd, Hertfordshire, UK, unter der Bezeichnung „Medicool MC-20" oder „Medicool MC- 11" vertrieben. Das mindestens eine Wärme- und/oder Kälteaggregat ist im Dewar-Gefäß angeordnet. Während des Transports wird das biologische Material in einem geeigneten Behälter hierfür üblicherweise in der Nähe des Aggregats angeordnet. Vorzugsweise befindet sich der Behälter mit dem biologischen Material in unmittelbarem Kontakt mit dem oder den Aggregat(en). Bei Verwendung von zwei Aggregaten befindet sich das biologische Material am meisten bevorzugt „Sandwich artig" zwischen beiden Aggregaten. Das biologische Material kann dabei sowohl horizontal als auch vertikal bezogen auf die Wandungen des Dewars angeordnet sein.

Der erfindungsgemäße Transportbehälter, wie er oben definiert ist, kann in dem Dewar- Gefäß zusätzlich ein biologisches Material enthalten. Dieses biologische Material ist vorzugsweise in einem verschließbaren Behälter, vorzugsweise einer Spritze, einem Beutel, einem Röhrchen etc. enthalten. Geeignet ist jeder üblicherweise verwendete Behälter, sofern er das Material effektiv vor Kontakt mit seiner Umgebung schützen kann. Der Behälter kann wahlweise noch eine Umverpackung aufweisen.

Das gemäß der Erfindung zu transportierende und demgemäß im Transportbehälter enthaltene biologische Material kann grundsätzlich jedes gewünschte biologische Material sein. Vorzugsweise handelt es sich jedoch um lebensfähige Zellen, ganz besonders bevorzugt lebensfähige Säugerzellen einschließlich menschlicher Zellen, da diese von der Temperaturkonstanz am meisten profitieren.

Bei dem biologischen Material kann es sich konkret um eine Zellsuspension, ein Gewebe, mit Zellen besiedeltes Material oder ein Organ handelt. Vorzugsweise sind diese Materialien zur Transplantation in einen Wirt, einschließlich des Menschen bestimmt. Ganz besonders bevorzugt ist das biologische Material eine Zellsuspension, beispielsweise von Chondrozyten, Periostzellen, Melanozyten, Keratinozyten, etc. in einem geeigneten Medium.

hi einer Ausführungsform kann der reversibel verschließbare Behälter für das biologische Material zusätzlich, ggf. in einer weiteren Kammer ein zweites Material enthalten. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Hilfslösung für die Transplantation handeln. Ein Beispiel für eine derartige Hilfslösung wäre eine Fibrinogen enthaltende Lösung, wobei der Behälter eine Suspension von Melanozyten oder Periostzellen in Kombination mit Thrombin als erster Lösung enthält.

Schließlich kann der erfindungsgemäße Transportbehälter einen Manipulator wie eine Emführhilfe, eine Pinzette etc enthalten, der neben dem Dewar-Gefäß im Isoliermaterial eingebettet oder neben diesem im selbsttragenden Behälter angeordnet ist.

hi einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines wie oben definierten Transportbehälters zum Transport und/oder zur Lagerung eines lebensfähige Zellen enthaltenden biologischen Materials. Dieses biologische Material ist vorzugsweise für die Transplantation an einem Säuger einschließlich des Menschen bestimmt.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung des Transportbehälters kann die Innentemperatur desselben und somit die Temperatur des biologischen Materials während des Transports innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten werden. Dazu wird das mindestens eine Aggregat und das biologische Material auf die gewählte Temperatur, beispielsweise zwischen 0 und 38 °C, vorzugsweise 2 bis 35°C gebracht und in das Dewar-Gefäß eingegeben, welches darauf verschlossen und in den mit Isoliermaterial versehenen selbsttragenden, formstabilen Behälter eingebracht wird. Vorzugsweise liegt der Temperaturbereich zwischen 10°C und 25°C, am meisten bevorzugt 10 und 20°C.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transportbehälters für biologisches Material. Der Transportbehälter umfasst einen selbsttragenden kastenförmigen Behälter aus Karton 1. Dieser ist mit einem Polyurethan-Isoliermaterial 2 ausgekleidet. Eingebettet in das Isoliermaterial 2 ist eine Thermoskanne 3, die mit einem Schraubdeckel 3 a verschlossen werden kann, hi der Kanne 3 befinden sich zwei Medicool Kühlaggregate 4. Zwischen diesen wird ein Röhrchen oder eine Spritze 5 mit dem biologischen Material angeordnet. Tests mit einem derartig ausgestalteten Transportbehälter haben gezeigt, dass während einer Zeitspanne von bis zu 48 Std. keine signifikanten Temperaturschwankungen im Inneren des Dewar-Gefäßes festgestellt werden konnten. Gleichzeitig war das Material gegenüber Beschädigungen im Versand geschützt. Getestet wurde der Transportbehälter mit Hilfe von Thermosensoren, wobei in regelmäßigen Intervallen Temperaturmessungen vorgenommen wurden. Tests erfolgten sowohl unter kontrollierten Laborbedingungen als im Realversand durch einen Kurierdienst. Die Ergebnisse belegen, dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Transportbehälters die Temperaturkonstanz für das biologische Material gewährleistet werden kann.

Claims

Patentansprüche

1. Transportbehälter für biologisches Material, umfassend in dieser Reihenfolge von außen nach innen: einen selbsttragenden, formstabilen Behälter, in dem Behälter ein Isoliermaterial, in dem Isoliermaterial ein reversibel verschließbares Dewar-Gefäß, und ggf. einen Manipulator, sowie in dem Dewar-Gefäß mindestens ein Wärme- und/oder Kühlaggregat.

2. Transportbehälter nach Anspruch 1, worin der selbsttragende, formstabile Behälter aus Pappe, Karton, Kunststoff oder Metall ist.

3. Transportbehälter nach Anspruch 1 oder 2, worin das Isoliermaterial in einer solchen Menge vorhanden ist, dass es im wesentlichen den gesamten Raum zwischen dem Dewar-Gefäß und der Innenwandung des selbsttragenden, formstabilen Behälters ausfüllt.

4. Transportbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Isoliermaterial ausgewählt ist unter Polyurethan, Polystyrol, Polycarbonat und deren Mischungen.

5. Transportbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Dewar- Gefäß eine handelsübliche Thermoskanne ist.

6. Transportbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das mindestens eine Wärme- und/oder Kühlaggregat eine flexible Hülle, gefüllt mit einem Wärme- transferfluid, umfasst.

7. Transportbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, enthaltend zwei Wärme- und/oder Kühlaggregate.

8. Transportbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Dewar- Gefäß zusätzlich ein biologisches Material enthält.

9. Transportbehälter nach Anspruch 8, worin das biologische Material in einem verschließbaren Behälter, vorzugsweise einer Spritze untergebracht ist.

10. Transportbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das biologische Material lebensfähige Zellen umfasst.

11. Transportbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin es sich bei dem biologischen Material um eine Zellsuspension, ein Gewebe, mit Zellen besiedeltes Material oder ein Organ handelt.

12. Transportbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin der verschließbare Behälter zusätzlich, ggf. in einer weiteren Kammer ein zweites Material enthält.

13. Verwendung eines Transportbehälters nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Transport und/oder zur Lagerung eines lebensfähige Zellen enthaltenden biologischen Materials.

14. Verwendung nach Anspruch 13, worin das biologische Material für die Transplantation an einem Säuger einschließlich des Menschen bestimmt ist.

15. Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Temperatur des biologischen Materials während des Transports innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten werden kann.

6. Verwendung nach Anspruch 15, wobei der Temperaturbereich zwischen 10°C und 20°C liegt.