DE102004062828B4 - Reactor with a rotatably arranged reactor unit - Google Patents
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Abstract
Reaktor (10) mit einer rotierbar angeordneten Reaktoreinheit (12), die eine erste Kammer und eine zweite Kammer aufweist, wobei die erste Kammer durch den Innenraum eines Gehäuses (20) gebildet wird und wobei die zweite Kammer durch den Innenraum einer oder mehrerer in der ersten Kammer angeordneter Hohlfasern (30) gebildet wird, die über einen Zulauf (40) und einen Ablauf (50) verfügen, wobei die Hohlfasern (30) in dem Gehäuse (20) derart angeordnet sind, dass ein durch die Hohlfasern (30) strömendes Medium in wenigstens zwei entgegengesetzten Richtungen geführt wird und dass die Möglichkeit des Stoffaustausches zwischen beiden Kammern bei der Durchströmung der Hohlfasern (30) in wenigstens zwei der entgegengesetzten Richtungen besteht.reactor (10) with a rotatably arranged reactor unit (12) having a first chamber and a second chamber, wherein the first chamber through the interior of a housing (20) is formed and wherein the second chamber through the interior one or more arranged in the first chamber hollow fibers (30) is formed over an inlet (40) and a drain (50), the hollow fibers (30) in the case (20) are arranged such that a through the hollow fibers (30) streaming Medium is guided in at least two opposite directions and that possibility the mass transfer between the two chambers in the flow through the Hollow fibers (30) in at least two of the opposite directions consists.
Description
Die Erfindung betrifft einen Reaktor mit einer rotierbar angeordneten Reaktoreinheit. Derartige Reaktoren sind in zahlreichen unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und dienen beispielsweise dazu, humane oder tierische Zellen unterschiedlichen Ursprungs zu züchten oder finden beispielsweise Anwendung in der künstlichen Leber- und Pankreasersatztherapie.The The invention relates to a reactor with a rotatably arranged Reactor unit. Such reactors are in many different ways embodiments known and serve, for example, to human or animal cells of different origins or are used, for example, in artificial liver and pancreatic replacement therapy.
Aus
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Aus der WO 2004/039949 A2 ist ein Kulturgefäß zur Züchtung von Zellen, zellulären Aggregaten, Geweben, etc. bekannt, das aus einem flexiblen und als disposa ble ausgeführten Beutel besteht, der über einen Zulauf und einen Ablauf verfügt und der in einem rotierbaren Gestell eines Bioreaktors aufgenommen ist.Out WO 2004/039949 A2 is a culture vessel for cultivating cells, cellular aggregates, Tissues, etc. known, which are made of a flexible and disposa ble executed Bag exists over has an inlet and a drain and that in a rotatable Frame of a bioreactor is added.
Aus
der
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Die WO 00/12676 offenbart einen Bioreaktor, der aus einem Gehäuse besteht, in dem eine Vielzahl von parallel verlaufenden Hohlfasern angeordnet ist, die von einer Seite des Bioreaktors zu dessen anderer Seite durchströmt werden. Auf der Auslaßseite befindet sich ein Flußregulierventil mittels dessen die Durchflußrate durch die Hohlfasern einstellbar ist.The WO 00/12676 discloses a bioreactor which consists of a housing, in which a plurality of parallel hollow fibers are arranged which is from one side of the bioreactor to its other side flows through become. Located on the outlet side a flow regulating valve by means of which the flow rate is adjustable by the hollow fibers.
Aus
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Aus der WO 03/105663 A2 ist ein Leberunterstützungssystem bekannt, das eine Reaktoreinheit mit einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer aufweist, wobei die erste Kammer durch den Innenraum eines Gehäuses und die zweite Kammer durch die Innenräume von Hohlfasern eines in dem Gehäuse aufgenommenen Hohlfaserbündels gebildet wird. Die Hepatozyten befinden sich in der ersten Kammer. Das Blutplasma wird in einer Ausführungsform des beschriebenen Reaktors durch die Innenräume der Hohlfasern, d. h. durch die zweite Kammer geführt. Der Stoffaustausch erfolgt über die Hohlfasermembranen. Die Hohlfasern sind gerade ausgeführt und verlaufen in Längsrichtung des Gehäuses. Aus der WO 04/050864 Al ist ein Bioreaktor bekannt, bei dem eine die zu züchtenden Zellen enthaltende Kammer vorgesehen ist, die mittels einer Membran von einer ein Nährmedium führenden Zufuhr- bzw. Abfuhrleitung getrennt ist.Out WO 03/105663 A2 discloses a liver support system which has a Reactor unit having a first chamber and a second chamber, wherein the first chamber through the interior of a housing and the second chamber through the interiors of hollow fibers of an in the housing recorded hollow fiber bundle is formed. The hepatocytes are in the first chamber. The Blood plasma is in one embodiment of the reactor described by the interiors of the hollow fibers, d. H. by led the second chamber. Of the Substance exchange takes place via the hollow fiber membranes. The hollow fibers are straight and running longitudinal of the housing. From WO 04/050864 Al a bioreactor is known in which a the ones to be bred Cells containing chamber is provided, which by means of a membrane one of a nutrient medium leading Supply and discharge line is disconnected.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reaktor mit einer rotierbar angeordneten Reaktoreinheit bereitzustellen, der eine hohe Effizienz sowie ein breites Einsatzspektrum aufweist.Of the present invention is based on the object, a reactor to provide with a rotatably arranged reactor unit, which has a high efficiency and a wide range of applications.
Diese Aufgabe wird durch einen Reaktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass der Reaktor eine rotierbar angeordnete Reaktoreinheit aufweist, die eine erste Kammer und eine zweite Kammer umfaßt, wobei die erste Kammer durch den Innenraum eines Gehäuses gebildet wird und wobei die zweite Kammer durch den Innenraum einer oder mehrerer Hohlfasern vorzugsweise eines Hohlfaserbündels gebildet wird, die über einen Zulauf und einen Ablauf verfügen, wobei die Hohlfasern in dem Gehäuse derart angeordnet sind, dass ein durch die Hohlfasern strömendes Medium in wenigstens zwei entgegengesetzten Richtungen geführt wird und dass die Möglichkeit des Stoffaustausches zwischen beiden Kammern bei der Durchströmung der Hohlfasern in wenigstens zwei der entgegengesetzten Richtungen besteht. Erfindungsgemäß erfährt das durch die Hohlfasern strömende Medium somit wenigstens eine Richtungsänderung. Möglich ist beispielsweise, dass der Strömungsverlauf des durch die Hohlfasern strömenden Mediums im wesentlichen U-förmig ausgestaltet ist.This object is achieved by a reactor having the features of claim 1. Thereafter, it is provided that the reactor has a rotatably arranged reactor unit comprising a first chamber and a second chamber, wherein the first chamber is formed by the interior of a housing and wherein the second chamber formed by the interior of one or more hollow fibers, preferably a hollow fiber bundle is, which have an inlet and a drain, wherein the hollow fibers are arranged in the housing such that a medium flowing through the hollow fibers medium is guided in at least two opposite directions and that the possibility of mass transfer between the two chambers in the flow through the hollow fibers in at least two of the opposite directions exist. According to the invention, the medium flowing through the hollow fibers thus undergoes at least one change of direction. It is possible, for example, that the flow of the is designed by the hollow fibers flowing medium is substantially U-shaped.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Reaktors ergibt sich insbesondere dann, wenn der Stoffaustausch zwischen beiden Kammern zumindest auch durch Konvektion erfolgen soll. Der konvektive Stofftransport ist direkt proportional zur Druckdifferenz über die Hohlfasermembranen. Der Druckabfall in den Hohlfasern ist direkt proportional zu Länge der Faser und umgekehrt proportional zum Durchmesser der Faser in der vierten Potenz. Wenn somit der Strömungsverlauf des durch die Hohlfasern strömenden Mediums mindestens einmal eine Richtungsänderung, beispielsweise eine Richtungsumkehr erfährt, indem er z.B. mindestens einmal hin- und zurückgeführt wird, erhöht sich der Gesamtweg durch das Gehäuse entsprechend. Dies bedingt einen entsprechend höheren Druck in den Hohlfasermembranen und führt zu einer Erhöhung der Druckdifferenz über die Hohlfasermembranen und damit zu einer Erhöhung des konvektiven Austausches.One Advantage of the reactor according to the invention results especially when the mass transfer between the two Chambers should at least be made by convection. The convective Mass transfer is directly proportional to the pressure difference across the Hollow fiber membranes. The pressure drop in the hollow fibers is direct proportional to length the fiber and inversely proportional to the diameter of the fiber in the fourth power. Thus, if the flow of the through Hollow fibers flowing medium at least once a change of direction, For example, a direction reversal is experienced by e.g. at least once passed back and forth, elevated the total path through the housing corresponding. This causes a correspondingly higher pressure in the hollow fiber membranes and leads to an increase the pressure difference over the Hollow fiber membranes and thus to an increase in the convective exchange.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Zulauf sowie der Ablauf der Hohlfasern an derselben Seite des Gehäuses angeordnet sind. Dabei ist es möglich, dass der Strömungspfad des durch die Hohlfasern geführten Mediums U-förmig ist oder auch mehrere Richtungsänderungen aufweist. Es ist möglich, den Druckunterschied zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer bzw. der in diesen befindlichen Medien derart einzustellen, dass dieser am Umkehrpunkt der Hohlfasern den Wert Null annimmt. Vor diesem Umkehrpunkt findet aufgrund des Druckunterschiedes eine Konvektion aus den Hohlfasern in die erste Kammer und in dem sich an den Umkehrpunkt anschließenden Strömungsweg eine Konvektion aus der ersten in die zweite Kammer statt, d. h. aus dem in dem Gehäuse befindlichen Medium in die Hohlfasern.Especially It is advantageous if the inlet and the outlet of the hollow fibers on the same side of the case are arranged. It is possible that the flow path of the guided through the hollow fibers Medium U-shaped is or several changes of direction having. It is possible, the pressure difference between the first chamber and the second To adjust the chamber or the media contained in these that it assumes the value zero at the reversal point of the hollow fibers. Before this reversal point takes place due to the pressure difference Convection of the hollow fibers in the first chamber and in the following the turning point flow a convection from the first to the second chamber instead, d. H. from inside the case located medium in the hollow fibers.
Wie oben ausgeführt, können die Hohlfasern in dem Gehäuse derart angeordnet sein, dass ein durch die Hohlfasern strömendes Medium einen U-förmigen Strömungsverlauf nimmt.As stated above can the hollow fibers in the housing be arranged such that a medium flowing through the hollow fibers a U-shaped flow path takes.
Die Hohlfasern können U-förmig ausgeführt sein. Möglich ist ebenfalls, dass die Hohlfasern gerade ausgeführt sind und an ihren beiden Endbereichen in Vergussmassen eingebettet sind, wobei die Strömungsführung derart ausgestaltet ist, dass das Medium zunächst eine oder mehrere Hohlfasern durchströmt, in deren Endbereich eine Richtungsänderung erfährt und sodann durch andere Hohlfasern zurückströmt.The Hollow fibers can U-shaped be executed. Possible is also that the hollow fibers are made straight and at their two End areas are embedded in potting compounds, wherein the flow guide so is configured such that the medium first flows through one or more hollow fibers, in whose End area a change of direction learns and then flowing back through other hollow fibers.
Das Gehäuse kann rotationssymmetrisch, vorzugsweise zylindrisch ausgeführt sein.The casing can be rotationally symmetrical, preferably cylindrical.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hohlfasern ausgehend von dem Zulauf bis zu einem Bereich, in dem sich die Richtung des Verlaufes der Hohlfasern ändert, in eine erste Richtung verlaufen und ab dem Bereich der Richtungsänderung in eine zweite, von der ersten abweichenden Richtung verlaufen, wobei die in der ersten Richtung verlaufenden Hohlfaserabschnitte radial innen und die in der zweiten Richtung verlaufenden Hohlfaserabschnitte relativ dazu radial außen verlaufen. Möglich ist beispielsweise, dass der Druckunterschied zwischen der ersten und zweiten Kammer so gewählt wird, dass eine räumliche Trennung von zuführenden und abführenden Hohlfasern vorliegt. Dadurch kann eine gute Durchmischung erreicht werden. Möglich ist es beispielsweise, die zuführenden Fasern radial innen und die abführenden Fasern parallel dazu radial außen anzuordnen. Grundsätzlich sind auch davon abweichende Ausgestaltungen möglich, wie beispielsweise die umgekehrte Anordnung mit außen liegenden zuführenden Fasern und innen liegenden abführenden Fasern.In Another embodiment of the invention is provided that the hollow fibers starting from the inlet to an area where the direction the course of the hollow fibers changes, in a first direction and from the area of change of direction in a second, deviating from the first direction, wherein the hollow fiber sections extending in the first direction radially inward and extending in the second direction hollow fiber sections relative to it radially outside run. Possible For example, that is the pressure difference between the first and second chamber chosen will that be a spatial Separation from feeding and laxative Hollow fibers is present. As a result, good mixing can be achieved become. Possible it is, for example, the feeding fibers radially inside and the laxative Fibers parallel to it radially outside to arrange. Basically also deviating configurations possible, such as the reverse arrangement with outside lying feeding Fibers and internal laxative Fibers.
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Reaktor
gleitringdichtungsfrei ausgeführt
ist. Bei einer mindestens einmaligen Umkehr der Strömungsrichtung
durch die Hohlfasern kann der Zulauf und der Ablauf der Hohlfasern
auf derselben Seite des Gehäuses
liegen. Insbesondere in diesem Fall ist es möglich, die Reaktoreinheit ohne Gleitringdichtung
auszuführen,
wie dies beispielsweise in der
Wie oben ausgeführt, ist der Druckabfall in der Hohlfaser umgekehrt proportional zum Durchmesser der Faser in der vierten Potenz. Angesichts dessen ist es günstig, einen möglichst kleinen Faserdurchmesser zu wählen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Innendurchmesser der Hohlfasern höchstens 300 μm, vorzugsweise höchstens 200 μm und besonders bevorzugt 100 μm beträgt.As stated above the pressure drop in the hollow fiber is inversely proportional to Diameter of the fiber in the fourth power. In the face of that is it cheap, one possible small fiber diameter to choose. It is preferably provided that the inner diameter of the hollow fibers at most 300 μm, preferably at most 200 μm and more preferably 100 μm is.
Eine hohe Porosität der Hohlfasermembranen ermöglicht ebenfalls einen guten Stoffaustausch. Die hydraulische Permeabilität der Membran sollte zumindest 200 ml/mmHg × h × m2, bevorzugt mindestens 500 ml/mmHg × h × m2 betragen.A high porosity of the hollow fiber membranes also allows a good mass transfer. The hydraulic permeability of the membrane should be at least 200 ml / mmHg × h × m 2 , preferably at least 500 ml / mmHg × h × m 2 .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Porosität der die Hohlfasern bildenden Membran im Bereich zwischen 104 Da und 107 Da, vorzugsweise im Bereich zwischen 105 Da und 106 Da liegt. Eine besonders bevorzugte Porosität liegt im Bereich von 700.000 bis 900.000 Da. Selbstverständlich sind davon abweichende Porositäten bzw. Cutoffs möglich. In Abhängigkeit vom Einsatzzweck ist auch die Verwendung von Hohlfasermembranen mit geringer Porosität möglich.In a further embodiment of the invention it is provided that the porosity of the membrane forming the hollow fibers is in the range between 10 4 Da and 10 7 Da, preferably in the range between 10 5 Da and 10 6 Da. A particularly preferred porosity is in the range of 700,000 to 900,000 Da. Of course, deviating porosities or cutoffs are possible. Depending on the application, the use of hollow-fiber membranes with low porosity is possible.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Reaktoreinheit als Disposable ausgeführt ist.Especially It is advantageous if the reactor unit is designed as disposable.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Reaktoreinheit aus Materialien aufgebaut ist, die wasserdampfsterilisierbar sind. Die verwendeten Materialien entsprechen bevorzugt den Materialien, die auch in Dialysefiltern verwendet werden. Möglich ist es somit, das Gehäuse aus PP und/oder die Vergussmasse aus Polyurethan und/oder die Hohlfasern aus Polyarylethersulfonen, vorzugsweise aus Polysulfonen und besonders bevorzugt aus mit PVP hydrophilisierten Polysulfonen auszuführen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind alle Materialien bei einer Dampfsterilisation bei 121 °C formbeständig.Farther it is advantageous if the reactor unit constructed from materials is that are water vapor sterilizable. The materials used correspond prefers the materials that are also used in dialysis filters become. Possible So it is the case made of PP and / or the potting compound of polyurethane and / or the hollow fibers from polyarylethersulfones, preferably from polysulfones and especially preferably carried out from PVP hydrophilized polysulfones. In Another embodiment of the invention are all materials in a steam sterilization at 121 ° C dimensionally stable.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bewirkung eines Stoffaustausches mittels einer oder mehrerer Hohlfasern unter Verwendung eines Reaktors gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Druck in der durch die Hohlfasern gebildeten zweiten Kammer sowie in der durch das Gehäuse gebildeten ersten Kammer derart eingestellt ist, dass der Stoffaustausch durch die Hohlfasern zumindest teilweise durch Konvektion erfolgt. Diesem konvektiven Stoffaustausch kann ein Stoffaustausch durch Diffusion überlagert sein. Der Stoffaustausch durch Konvektion ist vorzugsweise bidirektional und kommt insbesondere für mittel- und höhermolekulare Syntheseprodukte bzw. Nährstoffe mit geringerer Diffusionsgeschwindigkeit in Betracht.The The invention further relates to a method for effecting a mass transfer by means of one or more hollow fibers using a reactor according to one the claims 1 to 13, wherein the pressure in the formed by the hollow fibers second chamber and in the first chamber formed by the housing is set such that the mass transfer through the hollow fibers at least partially by convection. This convective Mass transfer can be superimposed on a mass transfer by diffusion be. The mass transfer by convection is preferably bidirectional and especially for medium and high molecular weight Synthesis products or nutrients with a lower diffusion rate into consideration.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Druckverhältnisse zwischen der ersten und der zweiten Kammer derart gewählt sind, dass der konvektive Stofftransport in einem Abschnitt der Hohlfasern aus dem in den Hohlfasern befindlichen Medium in das in dem Gehäuse aufgenommene Medium und in einem anderen Abschnitt der Hohlfasern in umgekehrter Richtung erfolgt. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Unterteilung in zuführende und abführende Hohlfasern bzw. Hohlfaserabschnitte. Beispielsweise ist es bei Anwendung des Verfahrens zur Zellzüchtung möglich, dass Hohlfasern oder Hohlfaserabschnitte vorgesehen sind, mittels derer Nährstoffe dem in der ersten Kammer befindlichen Medium zugeführt werden. Des Weiteren sind Hohlfasern oder Hohlfaserabschnitte vorgesehen, mittels derer Stoffwechselprodukte aus dem in der ersten Kammer befindlichen Medium in die Hohlfasern übertreten und sodann abgeführt werden.In Another embodiment provides that the pressure conditions between the first and the second chamber are chosen such that the convective mass transport in a section of the hollow fibers from the medium contained in the hollow fibers in the accommodated in the housing Medium and in another section of the hollow fibers in reverse Direction takes place. In such an embodiment of the invention there is a subdivision into feeding and laxatives Hollow fibers or hollow fiber sections. For example, it is in use the method of cell culture possible, that hollow fibers or hollow fiber sections are provided by means of their nutrients supplied to the medium located in the first chamber. Furthermore, hollow fibers or hollow fiber sections are provided, by means of which metabolic products from that in the first chamber located medium in the hollow fibers and then removed.
Die Erfindung betrifft ferner ein System mit einem Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einem Reservoir, das mit der Reaktoreinheit des Reaktors derart in Verbindung steht, dass aus dem Reservoir Medium in die durch die Hohlfasern gebildete zweite Kammer der Reaktoreinheit einführbar bzw. aus dieser abführbar ist, mit einer vorzugsweise als peristaltische Pumpe ausgeführten Förderpumpe zur Förderung des Mediums sowie mit einem Oxygenator, mittels dessen das geförderte Medium mit Sauerstoff anreicherbar ist. Vorzugsweise erfolgt die Oxygenierung extern und ist variabel auf den Sauerstoffverbrauch einstellbar. Die Sauerstoffzufuhr erfolgt in diesem Fall beispielsweise über das Blutplasma bzw. das zugeführte Nährmedium. Der Oxygenator ist vorzugsweise in Strömungsrichtung des Mediums dem Reaktor vorgeschaltet. Ferner kann eine Heizeinrichtung zur Erwärmung des geförderten Medium vorgesehen sein.The The invention further relates to a system with a reactor according to one the claims 1 to 13, with a reservoir connected to the reactor unit of the reactor communicates in such a way that from the reservoir medium in the second chamber of the reactor unit formed by the hollow fibers insertable or removable from this is, with a preferably designed as a peristaltic pump feed pump for advancement of the medium and with an oxygenator, by means of which the pumped medium can be enriched with oxygen. Preferably, the oxygenation takes place externally and is variably adjustable to the oxygen consumption. The oxygen supply takes place in this case, for example via the Blood plasma or the supplied Nutrient medium. The oxygenator is preferably in the flow direction of the medium Upstream reactor. Furthermore, a heating device for heating the funded Medium be provided.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:Further Details and advantages of the invention will become apparent from a in the drawing illustrated embodiment. Show it:
Aus
- • Hepatozytenkultur für unterschiedliche Anwendungen
- • Künstliche Leber- und Pankreasersatztherapien
- • Züchtung von humanen und tierischen Zellen unterschiedlichen Ursprungs
- • Produktion von Antikörpern
- • Gewinnung von Substanzen aus transfizierte Hefen und Bakterien.
- • Hepatocyte culture for different applications
- • Artificial liver and pancreatic replacement therapies
- • Breeding of human and animal cells of different origin
- • production of antibodies
- • Obtaining substances from transfected yeasts and bacteria.
Die
in
Wie
aus
Wie
aus
Die
Reaktoreinheit
Die
in
Die
durch das Gehäuse
Wie
aus
Nach
der Anreicherung des Blutplasmas mit Sauerstoff im Oxygenerator
Nachstehend
werden einige vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt:
Als
Hohlfasern sind vorzugsweise Polysulfonplasmafasern mit großer verfügbarer Austauschoberfläche vorzugsweise
im Bereich von 0–2
m2 mit vorzugsweise variabel einstellbarer
Porosität
bis zu 900.000 MG verwendbar. Wie oben ausgeführt, erfolgt zur Erhöhung des
bidirektionalen Austausches über
die Hohlfasermembranen der Stofftransport vorzugsweise vor allem
mittels Konvektion.Hereinafter, some advantageous embodiments of the invention are shown:
Polysulfone plasma fibers with a large available exchange surface, preferably in the range of 0-2 m 2 with preferably variably adjustable porosity of up to 900,000 MW, are preferably usable as hollow fibers. As stated above, to increase the bidirectional exchange via the hollow-fiber membranes, the mass transfer preferably takes place primarily by means of convection.
In Abhängigkeit von den Eigenschaften der Zellen bzw. der auszutauschenden Stoffe können hydrophile und/oder hydrophobe Membranen für die Hohlfasern verwendet werden.In dependence of the properties of the cells or of the substances to be exchanged can hydrophilic and / or hydrophobic membranes used for the hollow fibers become.
Wie oben ausgeführt, kann eine Trennung der zuführenden Fasern von den abführenden Fasern erfolgen. Hierdurch können Faserbündel innerhalb des Reaktors variabel zugeordnet werden. Als Beispiel können zuführende und abführende Fasern zentral angeordnet sein. Möglich ist auch, dass zuführende Fasern zentral und abführende Fasern peripher angeordnet sind. Somit läßt sich eine Durchströmung der Zellkultur im Gegenstrom erreichen.As stated above can be a separation of the feeding Fibers from the laxative Fibers are made. This allows fiber bundles be variably assigned within the reactor. As an an example can feeding and laxatives Fibers be centrally located. It is also possible that feeding fibers central and laxative Fibers are arranged peripherally. Thus, a flow through the Reach cell culture in countercurrent.
Vorzugsweise werden Gleitringdichtungen durch Verwendung des oben genannten „Schlaucheinspeiseprinzips" von einem stehenden in ein drehendes Teil vermieden.Preferably are mechanical seals by using the above "tube feeding principle" of a standing avoided in a rotating part.
Bei der Reaktoreinheit kann es sich um einen sterilen Einmalartikel handeln, der von einer unsterilen Dreheinheit getrennt ist. Der sterile Einmalartikel ist vorzugsweise wasserdampfsterilisierbar.at the reactor unit can be a sterile disposable item act, which is separated from an unsterile turntable. Of the Sterile disposable articles are preferably water vapor sterilizable.
Die Oxygenierung erfolgt vorzugsweise extern, sie ist variabel auf den Sauerstoffverbrauch einstellbar. Die Sauerstoffzufuhr erfolgt somit vorzugsweise über das Blutplasma bzw. über ein Nährmedium.The Oxygenation is preferably external, it is variable on the Oxygen consumption adjustable. The oxygen supply is thus preferably over the blood plasma or over a nutrient medium.
Die Ernährung von Zellen erfolgt vorzugsweise über das Blutplasma bzw. Nährmedium.The nutrition of cells is preferably over the blood plasma or nutrient medium.
Es besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine einfache Möglichkeit der Befüllung, Zugabe und Probenahme. Hierdurch läßt sich eine permanente Kontrolle der Funktionalität erreichen. Zudem besteht die Möglichkeit der Korrektur bzw. der Einstellung.It exists in a further embodiment of the invention, a simple way the filling, Addition and sampling. This allows a permanent control the functionality to reach. There is also the possibility the correction or adjustment.
Durch
das in
Im
Rahmen einer Therapie bzw. Kultur können beispielsweise Zellen
folgenden Ursprungs eingesetzt werden:
Primäre Zellen, aus Stammzellen
differenzierte Zellen, immortalisierte Zellen – jeweils frisch isoliert/kultiviert
bzw. kryokonserviert.As part of a therapy or culture, for example, cells of the following origin can be used:
Primary cells, stem cells differentiated cells, immortalized cells - each freshly isolated / cultured or cryopreserved.
Es sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung Zellmengen von Kleinstmengen bis über 1 kg kultivierbar.There are in a further embodiment of the inventions It is possible to cultivate cell volumes from very small quantities of more than 1 kg.
Die Erfindung bietet bei entsprechender Ausgestaltung folgende Vorteile:
- • Verwendung von Polysulfonhohlfasern mit großer Austauschoberfläche und variabel einstellbarer Porosität – besserer Stoffaustausch bei Einsatz von inerten Materialien
- • deutlich effizienterer bidirektionaler Stoffaustausch durch Konvektion, insbesondere für mittel- und höhermolekulare Syntheseprodukte mit geringer Diffusionsgeschwindigkeit
- • durch Einsatz hydrophiler und/oder hydrophober Membranen Stoffaustausch besser steuerbar/einstellbar
- • durch Trennung der Zuführfasern von den ableitenden Fasern und frei variierbare Anordnung der Fasern verbesserte Zellversorgung und damit Zellleistung
- • durch Gegenstrom und Rotation zusätzlich verbesserte Durchmischung und Stofftransport
- • Vermeidung von Gleitringdichtungen durch Verwendung des „Schlaucheinspeiseprinzipes" von einem stehenden in ein drehendes Teil- keine Schlauchverdrillung (störungsfreier Betrieb im klinischen Einsatz) und kein Abrieb in der Reaktoreinheit
- • durch die Möglichkeit des Einsatzes von humanen Körperflüssigkeiten Vermeidung des Einsatzes kommerzieller Ernährungslösungen (beispielsweise RPMI) und damit dem Kontakt unphysiologischer Substanzen beim Einsatz
- • Trennung von sterilem Einmalartikel und unsteriler Dreheinheit – einfaches Handling mit hoher Anwendersicherheit
- • Einmalartikel wasserdampfsterilisierbar – keine toxischen Abbauprodukte (ETO) und im Bezug auf mikrobiologische Kontamination höchstmögliche Anwendersicherheit
- • Oxygenierung und Ernährung der Leberzellen/Pankreaszellen außerhalb der rotierenden Einheit über das Blutplasma/Kulturmedium (nur ein Kreislauf im rotierenden Teil) und somit keine zusätzliche Membran im Zellmodul – damit höhere Anwendersicherheit
- • einfache Möglichkeit der Befüllung, Zugabe und Probennahme; durch Verfahren der Befüllung Kontamination minimiert und damit Anwendersicherheit erhöht
- • durch Probeentnahmemöglichkeit permanente Überwachung der Zellen möglich – höhere Sicherheit im Bezug auf Funktionalität und Unbedenklichkeit (Sterilität, PH, Bildung von toxischen Stoffwechselprodukten etc.)
- • durch Einsatz von kryokonservierten Zellen humanen Ursprungs unabhängig von Verfügbarkeit von Transplantaten
- • System schnell (Montage, Verfügbarkeit, Zellmaterial) und sicher funktionsbereit (Sterilität, Anwenderfreundlichkeit).
- • Use of polysulfone hollow fibers with a large exchange surface and variably adjustable porosity - better mass transfer when using inert materials
- • significantly more efficient bidirectional mass transfer by convection, especially for medium and high molecular weight synthesis products with low diffusion rates
- • by using hydrophilic and / or hydrophobic membranes mass transfer more controllable / adjustable
- • By separating the supply fibers from the dissipative fibers and freely variable arrangement of the fibers improved cell supply and thus cell performance
- • by countercurrent and rotation additionally improved mixing and mass transfer
- • Prevention of mechanical seals by using the "tube feed principle" from a stationary to a rotating part- no hose twisting (trouble-free operation in clinical use) and no abrasion in the reactor unit
- • by the possibility of using human body fluids avoiding the use of commercial nutritional solutions (eg RPMI) and thus the contact of unphysiological substances in use
- • Separation of sterile disposable and unsterile rotary unit - easy handling with high user safety
- • disposable water vapor sterilisable - no toxic decomposition products (ETO) and in terms of microbiological contamination highest possible user safety
- • Oxygenation and nutrition of the liver cells / pancreas cells outside the rotating unit via the blood plasma / culture medium (only one cycle in the rotating part) and thus no additional membrane in the cell module - thus higher user safety
- • easy way of filling, adding and sampling; Contamination minimizes contamination and thus increases user safety
- • permanent monitoring of cells possible by sampling - higher safety in terms of functionality and safety (sterility, PH, formation of toxic metabolic products, etc.)
- • by using cryopreserved cells of human origin regardless of the availability of transplants
- • System fast (assembly, availability, cell material) and safe to operate (sterility, ease of use).
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