DE102023109953B3 - Scaffold holder - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scaffold-Halter (1), welcher ausgebildet ist, zumindest abschnittsweise im Innenraum (30) eines Behältnisses (3) zur In-Vitro-Züchtung von biologischem Gewebe angeordnet zu werden, mit einer Scaffold-Aufnahme (13) zur Aufnahme eines Scaffolds (2) und mit wenigstens einem Abstandshalter (14), welcher ausgebildet ist, das von der Scaffold-Aufnahme (13) aufgenommene Scaffold (2) gegenüber einem Mikroelektrodenarray (4), welches auf einem Boden (31) des Innenraums (30) des Behältnisses (3) angeordnet ist, in einem definierten Abstand (A) von weniger als 1 mm zu positionieren.Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Scaffold-Halter (1), welcher ausgebildet ist, zumindest abschnittsweise im Innenraum (30) eines Behältnisses (3) zur In-Vitro-Züchtung von biologischem Gewebe angeordnet zu werden, mit einer Scaffold-Aufnahme (13) zur Aufnahme eines Scaffolds (2), wobei die Scaffold-Aufnahme (13) ausgebildet ist, das Scaffold (2) derart aufzunehmen, so dass das Scaffold (2) direkt auf einem Mikroelektrodenarray (4) positioniert werden kann.The present invention relates to a scaffold holder (1) which is designed to be arranged at least in sections in the interior (30) of a container (3) for in-vitro cultivation of biological tissue, with a scaffold holder (13) for receiving a scaffold (2) and with at least one spacer (14) which is designed to position the scaffold (2) received by the scaffold holder (13) at a defined distance (A) of less than 1 mm from a microelectrode array (4) which is arranged on a floor (31) of the interior (30) of the container (3).The present invention also relates to a scaffold holder (1) which is designed to be arranged at least in sections in the interior (30) of a container (3) for in-vitro cultivation of biological tissue, with a scaffold holder (13) for receiving a scaffold (2), wherein the scaffold holder (13) is designed to receive the scaffold (2) such that the scaffold (2) can be positioned directly on a microelectrode array (4).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft mehrere Scaffold-Halter, eine Scaffold-Anordnung mit jeweils einem derartigen Scaffold-Halter sowie eine Mikroelektrodenarrayanordnung mit einer derartigen Scaffold-Anordnung.The present invention relates to a plurality of scaffold holders, a scaffold arrangement each comprising such a scaffold holder, and a microelectrode array arrangement comprising such a scaffold arrangement.

Es ist heutzutage bekannt, biologische Gewebe künstlich herzustellen. Hierzu können Zellen gezielt kultiviert und vermehrt werden, um beispielsweise krankes Gewebe bei einer Person als Patient durch das künstliche Gewebe zu ersetzen oder zu regenerieren und den Patienten hierdurch zu heilen. Dieses Vorgehen wird als Gewebezucht bzw. als Gewebezüchtung, als Gewebskultur bzw. als Gewebekultur oder auch als Gewebekonstruktion sowie im Englischen als „Tissue Engineering“ bezeichnet.It is now known how to produce biological tissue artificially. To do this, cells can be cultivated and multiplied in a targeted manner, for example to replace diseased tissue in a patient with artificial tissue or to regenerate it and thus heal the patient. This procedure is referred to as tissue cultivation, tissue culture, tissue engineering, or tissue construction.

Bei der Gewebekonstruktion wird üblicherweise einem Organismus als Spender gesundes biologisches Gewebe in Form der benötigten Zellen entnommen und die entnommenen Zellen unter Laborbedingungen vermehrt, was als „in vitro“ bezeichnet wird. Dies kann, beispielsweise in einer PetriSchale, flächig erfolgen, so dass eine im Wesentlichen zweidimensionale Zellanordnung entsteht, welche auch als Zellrasen bezeichnet werden kann. Die Zellen können jedoch auch mittels eines Gerüstes, im Englischen „scaffold“ genannt, dreidimensional kultiviert werden, so dass beispielsweise ein biologisches Gefäß bzw. eine biologische Gefäßwand geschaffen werden kann. Verschiedene Arten von Zellen können dabei gleichartig dreidimensional vermehrt werden. Beispielsweise Hautzellen können jedoch auch in Schichten dreidimensional vermehrt werden, um die Struktur der Haut gegenüber der Umgebung nachzubilden.Tissue engineering usually involves taking healthy biological tissue in the form of the required cells from an organism as a donor, and then multiplying the cells under laboratory conditions, a process known as “in vitro.” This can be done over a large area, for example in a Petri dish, to create an essentially two-dimensional cell arrangement that can also be referred to as a cell layer. However, the cells can also be cultured three-dimensionally using a scaffold to create, for example, a biological vessel or vessel wall. Different types of cells can be multiplied three-dimensionally in the same way. Skin cells, for example, can also be multiplied three-dimensionally in layers to replicate the structure of the skin in relation to its surroundings.

In jedem Fall erfolgt das Vermehren bzw. das Wachstum der Zellen üblicherweise innerhalb eines flüssigen Kulturmediums bzw. eines flüssigen Nährmediums in Form einer Nährlösung zur Versorgung der Zellen. Dabei werden Hautzellen nicht vollständig von der Nährlösung umgeben, sondern stehen nach oben hin mit der Umgebungsluft in Kontakt, um die Struktur der Haut nachzubilden, was als „Air liquid interface“-Kulturen (ALI-Kulturen) bezeichnet wird. Im Falle einer ALI-Kultur wird somit die Oberseite der Gewebekonstruktion frei von der Nährlösung gehalten, was durch eine entsprechende Platzierung der Gewebekonstruktion entlang der vertikalen Achse derart erfolgen kann, dass die Oberseite der Gewebekonstruktion mit der Umgebungsluft in Kontakt kommt und frei von der Nährlösung ist. In jedem Fall kann das fertige Ergebnis der Gewebekonstruktion dem Spender implantiert werden, um das entsprechende biologisches Gewebe zu erhalten oder wiederherstellen. Auch kann das fertige Gewebe zu Forschungszwecken untersucht werden.In any case, the proliferation or growth of the cells usually takes place within a liquid culture medium or a liquid nutrient medium in the form of a nutrient solution to supply the cells. Skin cells are not completely surrounded by the nutrient solution, but are in contact with the ambient air at the top to replicate the structure of the skin, which is known as "air liquid interface" cultures (ALI cultures). In the case of an ALI culture, the top of the tissue construction is kept free of the nutrient solution, which can be done by placing the tissue construction along the vertical axis in such a way that the top of the tissue construction comes into contact with the ambient air and is free of the nutrient solution. In any case, the finished result of the tissue construction can be implanted in the donor in order to preserve or restore the corresponding biological tissue. The finished tissue can also be examined for research purposes.

In jedem Fall werden somit die zu vermehrenden Zellen vollständig oder im Wesentlichen innerhalb einer üblicherweise flüssigen Nährlösung platziert. Die Nährlösung samt Zellen wird im Innenraum eines Behältnisses wie beispielsweise einer Petrischale gehalten. Der Innenraum des Behältnisses ist üblicherweise seitlich und am Boden fluiddicht und nach oben hin offen zugänglich und ggfs. verschließbar ausgebildet. Sowohl lose zu vermehrende Zellen als auch mittels eines Gerüsts zu vermehrende Zellen „schwimmen“ dabei üblicherweise zufällig innerhalb der Nährlösung, d.h. sind zufällig innerhalb der Nährlösung beweglich, was für viele Zwecke zum gewünschten Ergebnis führen kann.In any case, the cells to be propagated are placed entirely or essentially within a nutrient solution, usually liquid. The nutrient solution including the cells is kept inside a container such as a Petri dish. The interior of the container is usually fluid-tight on the sides and bottom and open to the top and can be closed if necessary. Both cells to be propagated loosely and cells to be propagated using a scaffold usually "float" randomly within the nutrient solution, i.e. they are randomly mobile within the nutrient solution, which can lead to the desired result for many purposes.

Es ist auch bekannt, die zu vermehrenden Zellen an einem Träger bzw. an einer Porenstruktur eines Trägers anzuordnen und den Träger mittels eines Halters, eines Gestells, eines Einsatzes oder dergleichen im Innenraum des Behältnisses zu platzieren, wodurch der Träger samt Zellen beim Einbringen in den Innenraum des Behältnisses sowie beim Entnehmen aus dem Innenraum des Behältnisses einfacher gehandhabt werden kann. Auch kann auf diese Art und Weise eine definierte Positionierung vom Träger samt Zellen im Innenraum des Behältnisses erfolgen sowie eine Bewegung ausgeschlossen werden. Die Porenstruktur bzw. der Träger kann das zuvor erwähnte Gerüst bzw. Scaffold darstellen.It is also known to arrange the cells to be multiplied on a carrier or on a pore structure of a carrier and to place the carrier in the interior of the container using a holder, a frame, an insert or the like, whereby the carrier together with the cells can be handled more easily when being introduced into the interior of the container and when being removed from the interior of the container. In this way, a defined positioning of the carrier together with the cells in the interior of the container can also be achieved and movement can be excluded. The pore structure or the carrier can represent the framework or scaffold mentioned above.

Hierzu kann der Halter beispielsweise am oberen Rand des Behältnisses aufliegen, um den Boden des Innenraums des Behältnisses nicht zu berühren und um den Träger bzw. das Scaffold samt Zellen gegenüber dem Boden des Innenraums des Behältnisses entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse zu beabstanden. Diese hängende Anordnung des Halters kann eine Durchströmung des Bereichs unterhalb des Trägers samt Zellen begünstigen, indem dort ein ausreichend hoher Abstand geschaffen werden kann. Dies kann die Versorgung der Zellen der Unterseite des Trägers mit der Nährlösung und damit das Wachstum dieser Zellen begünstigen. Insbesondere können die Unterseite und die Oberseite des Trägers samt Zellen möglichst gleich gut von der Nährlösung erreicht werden und somit möglichst gleich gut wachsen. Im Falle einer ALI-Kultur kann der Halter den Träger samt Zellen auch so innerhalb der Nährlösung platzieren, dass die Oberseite des Trägers samt Zellen aus der Nährlösung herausragt und somit die Oberseite der Zellen von der Nährlösung freigehalten wird, wie es in diesem Fall einer ALI-Kultur erforderlich ist.For this purpose, the holder can, for example, rest on the upper edge of the container so as not to touch the bottom of the interior of the container and to space the carrier or scaffold including the cells from the bottom of the interior of the container along the vertical axis or along the longitudinal axis. This hanging arrangement of the holder can promote flow through the area below the carrier including the cells by creating a sufficiently large distance there. This can promote the supply of the cells on the underside of the carrier with the nutrient solution and thus the growth of these cells. In particular, the underside and the top of the carrier including the cells can be reached as equally well as possible by the nutrient solution and thus grow as equally well as possible. In the case of an ALI culture, the holder can also place the carrier including the cells within the nutrient solution in such a way that the top of the carrier including the cells protrudes from the nutrient solution and thus the top of the cells is kept free of the nutrient solution, as is necessary in this case of an ALI culture.

Die US 5,026,649 A beschreibt eine Vorrichtung zum Züchten von Gewebekulturen in vitro, die die Entwicklung eines Konzentrationsgradienten von Nährstoffen durch eine durchlässige Membran ermöglicht, an der eine Gewebeprobe befestigt ist. Die durchlässige Membran ist am unteren Ende eines röhrenförmigen Trägers befestigt, der seinerseits durch einen Flansch, der mit seinem oberen Ende verbunden ist, auf der Oberseite einer Vertiefung hängt, die die Nährstoffe enthält. Typischerweise ist die Vertiefung Teil einer Gewebekulturclusterschale. Der Flansch des Trägers positioniert den Träger und die Membran zentral in dem Schacht, um eine Kapillarwirkung in dem Raum zwischen dem Schacht und dem Träger zu vermeiden. Die Konfiguration des Trägers und sein Zusammenwirken mit dem Deckel der Clusterschale verhindert auch, dass der Träger und die Membran in der Nährlösung in der Vertiefung schwimmen.The US 5,026,649 A describes a device for growing tissue cultures in vitro, which allows the development of a concentration gradient of nutrients across a permeable membrane to which a tissue sample is attached. The permeable membrane is attached to the lower end of a tubular support, which in turn hangs on top of a well containing the nutrients by a flange connected to its upper end. Typically, the well is part of a tissue culture cluster dish. The flange of the support positions the support and membrane centrally in the well to avoid capillary action in the space between the well and the support. The configuration of the support and its interaction with the lid of the cluster dish also prevents the support and membrane from floating in the nutrient solution in the well.

Die US 5,272,083 A beschreibt eine Gewebe- oder Zellwachstumsvorrichtung zur Platzierung in einer Vertiefung einer Clusterschale. Die Vorrichtung weist ein Zell- oder Geweberückhalteelement auf, das lösbar an einem Aufhänger befestigt ist. Der Aufhänger ist in der Lage, das Zell- oder Gewebehalteelement in einem vorgewählten Abstand relativ zu dem Aufhänger zu positionieren.The US 5,272,083 A describes a tissue or cell growth device for placement in a well of a cluster dish. The device includes a cell or tissue retaining element releasably attached to a hanger. The hanger is capable of positioning the cell or tissue retaining element at a preselected distance relative to the hanger.

Die US 5,710,043 A beschreibt eine Anordnung zur In-vitro-Züchtung von Zellen in einem Kulturgefäß mit mindestens einer Vertiefung. Die Vertiefung hat eine offene Oberseite, einen Boden und eine Wand mit einer Innenfläche. Die Anordnung umfasst auch mindestens einen Einsatz, der für die Platzierung in der Vertiefung bemessen ist. Der Einsatz hat eine Außenfläche, ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende. An dem geschlossenen Ende des Einsatzes befindet sich eine mikroporöse Membran, die das Ende verschließt und dadurch einen Behälter innerhalb des Einsatzes bildet. Die Anordnung umfasst ferner Vorkehrungen zum einstellbaren Positionieren des Einsatzes innerhalb der Vertiefung zwischen einer ersten Position, wo das geschlossene Ende des Einsatzes einen ersten Abstand von dem Boden der Vertiefung hat, und einer zweiten Position, wo das geschlossene Ende des Einsatzes einen zweiten Abstand von dem Boden der Vertiefung hat.The US 5,710,043 A describes an assembly for in vitro cultivation of cells in a culture vessel having at least one well. The well has an open top, a bottom, and a wall with an inner surface. The assembly also includes at least one insert sized for placement in the well. The insert has an outer surface, an open end, and a closed end. At the closed end of the insert is a microporous membrane closing the end and thereby forming a container within the insert. The assembly further includes provisions for adjustably positioning the insert within the well between a first position where the closed end of the insert is a first distance from the bottom of the well and a second position where the closed end of the insert is a second distance from the bottom of the well.

Die US 2006/0051857 A1 beschreibt einen Zellkultureinsatz mit einer becherförmigen Einsatzwand, einem Boden bestehend aus einem Membranfilter, vorspringenden Stützarmen, die über den Umfang des Deckels verteilt sind und seitliche Abstandshalter für eine vertikale und horizontale Ausrichtung in einer Vertiefung enthaltend ein flüssiges Kulturmedium in einer Zellkulturplatte. Ferner sind die Abstandshalter um den Umfang des Zellkultureinsatzes verteilt und haben unterschiedliche radiale Längen derart, dass eine große Zuführöffnung und mehrere kleinere Öffnungen geformt sind.The US 2006/0051857 A1 describes a cell culture insert with a cup-shaped insert wall, a base consisting of a membrane filter, projecting support arms distributed over the circumference of the lid and lateral spacers for vertical and horizontal alignment in a well containing a liquid culture medium in a cell culture plate. Furthermore, the spacers are distributed around the circumference of the cell culture insert and have different radial lengths such that a large feed opening and several smaller openings are formed.

Die US 2007/0082390 A1 beschreibt ein Scaffold-Handhabungssystem, umfassend einen Mehrfach-Vertiefungs-Träger mit einer Anordnung von Vertiefungseinheiten, wobei in jeder Vertiefungseinheit ein unabhängiges Scaffold oder eine Gewebescheibe gehalten und ein biologisches Experiment durchgeführt werden kann. Der Träger kann eine beliebige Anzahl von Vertiefungseinheiten enthalten. Im Betrieb ist das Scaffold-Handhabungssystem so konfiguriert und dimensioniert, dass es mit einer Platte mit mehreren Vertiefungen zusammenpasst.The US 2007/0082390 A1 describes a scaffold handling system comprising a multi-well carrier having an array of well units, each well unit capable of holding an independent scaffold or tissue slice and performing a biological experiment. The carrier may contain any number of well units. In operation, the scaffold handling system is configured and sized to mate with a multi-well plate.

Die US 5,578,492 A beschreibt eine zell unterstützende Membrantrennvorrichtung mit einem Zellkultureinsatz, um die Verwendung herkömmlicher Instrumente für die nachfolgende Untersuchung zu erleichtern. Der Zellkultureinsatz ist mit einer mikroporösen Membran versehen, die die Bodenwand als Zellkulturoberfläche des Einsatzes bildet. Der Einsatz umfasst einen Haltemechanismus zum Halten des Einsatzes, der in einer ausgewählten Position in einer Platte mit mehreren Vertiefungen zum Kultivieren aufgehängt ist, und einen Abbrechmechanismus, um den Haltemechanismus von dem membrantragenden Abschnitt des Einsatzes zu trennen, sobald der Grad der Zellkultur erreicht ist Aktivität stattgefunden hat. Der Einsatz wird auf Füßen getragen, wenn er nicht von seinen überhängenden, beabstandeten Stützen getragen wird, sobald er aus der Vertiefung entfernt ist. Beabstandete Stützen erstrecken sich von dem Flansch, der einstückig mit der vertikalen Wand der Vorrichtung ist und sich von dieser erstreckt. Die Stützen sind beabstandet, um das Einführen von Sonden oder Pfeifen während des Kultivierungsverfahrens zu ermöglichen.The US 5,578,492 A describes a cell supporting membrane separation device having a cell culture insert to facilitate the use of conventional instruments for subsequent examination. The cell culture insert is provided with a microporous membrane which forms the bottom wall as the cell culture surface of the insert. The insert includes a holding mechanism for holding the insert suspended in a selected position in a multi-well plate for culturing and a break-away mechanism to separate the holding mechanism from the membrane-supporting portion of the insert once the level of cell culture activity has occurred. The insert is supported on feet when not supported by its overhanging spaced supports once it is removed from the well. Spaced supports extend from the flange which is integral with and extends from the vertical wall of the device. The supports are spaced to permit the insertion of probes or pipes during the culturing process.

Alternativ kann ein Halter mit einem Träger samt Zellen auch kraftschlüssig an der Innenseite bzw. an der Innenfläche des Innenraums des Behältnisses gehalten und stufenlos entlang der vertikalen Achse positioniert werden. Dies kann jedoch dazu führen, dass der Träger samt Zellen zu nah zum Boden des Innenraums des Behältnisses angeordnet wird, was eine Durchströmung des Bereichs unterhalb des Trägers samt Zellen beeinträchtigen oder zumindest einschränken kann. Dies kann die Versorgung der Zellen an der Unterseite der Membran des Trägers mit der Nährlösung und damit das Wachstum dieser Zellen beeinträchtigen und hemmen. Insbesondere kann dies zu einem ungleichmäßigen Wachstum der Zellen der Unterseite und der Oberseite der Membran des Trägers führen.Alternatively, a holder with a carrier and cells can also be held force-fitted to the inside or inner surface of the interior of the container and positioned continuously along the vertical axis. However, this can lead to the carrier and cells being arranged too close to the bottom of the interior of the container, which can impair or at least limit the flow through the area below the carrier and cells. This can impair and inhibit the supply of the nutrient solution to the cells on the underside of the carrier's membrane and thus the growth of these cells. In particular, this can lead to uneven growth of the cells on the underside and the top of the carrier's membrane.

Die US 2008/076170 A1 beschreibt einen Zellkultureinsatz, umfassend einen Körper mit einem Griff, der sich seitlich von dem Körper erstreckt, und einen Verriegelungsring, der angepasst ist, um um den Körper herum angebracht zu werden. Der Griff kann sich elastisch nach innen zurückziehen, so dass der Körper in ein Zellkulturgefäß eingeführt werden kann, wobei sein Griff in Reibungskontakt mit inneren Seitenwänden eines Hohlraums des Zellkulturgefäßes steht. Der Zellkultureinsatz wird durch den Reibkontakt gehalten und kann in der Kavität höhenverstellt werden.The US 2008/076170 A1 describes a cell culture insert comprising a body with a handle extending laterally from the body and a locking ring adapted to be fitted around the body. The handle can elastically retract inwardly so that the body can be inserted into a cell culture vessel, with its handle in frictional contact with the inner side walls of a cavity of the cell culture vessel. The cell culture insert is held by the frictional contact and can be adjusted in height in the cavity.

Es ist auch bekannt, den Halter an der Unterseite mit Abstandshaltern bzw. mit Füßen zu versehen, so dass der Halter entlang der vertikalen Achse auf dem Boden des Innenraums des Behältnisses aufgesetzt und entsprechend der Höhe bzw. der Stärke der Abstandshalter bzw. der Füße gegenüber dem Boden des Innenraums des Behältnisses beabstandet werden kann. Entsprechend kann auch der Träger bzw. dessen Membran samt Zellen zum Boden des Innenraums des Behältnisses definiert und ausreichend weit beabstandet werden, um die zuvor beschriebenen ausreichende Durchströmung des Bereichs unterhalb des Trägers bzw. der Membran samt Zellen zu begünstigen bzw. sicherzustellen.It is also known to provide the holder with spacers or feet on the underside so that the holder can be placed along the vertical axis on the floor of the interior of the container and can be spaced apart from the floor of the interior of the container according to the height or thickness of the spacers or feet. The carrier or its membrane including cells can also be defined accordingly and spaced apart sufficiently from the floor of the interior of the container in order to promote or ensure the above-described sufficient flow through the area below the carrier or the membrane including cells.

Die US 5,536,662 A beschreibt poröse Mikrokammern, die Zellen enthalten und Flüssigkeit in die und aus der Kammer fließen lassen, während Zellen in der Kammer zurückgehalten werden. Diese porösen Mikrokammern dienen als Einwegvorrichtungen zum Platzieren von Zellen in einer Mikroströmungskammer, so dass Eigenschaften der Zellen innerhalb der porösen Mikrokammer gemessen werden können. An einer Bodenöffnung einer Innenhülse kann vor der Membran ein einstückig angeformter Abstandshalter vorgesehen sein. Alternativ kann ein Abstandshalter an der Außenseite einstückig angeformt sein.The US 5,536,662 A describes porous microchambers that contain cells and allow fluid to flow into and out of the chamber while retaining cells within the chamber. These porous microchambers serve as disposable devices for placing cells in a microflow chamber so that properties of the cells within the porous microchamber can be measured. An integrally molded spacer may be provided at a bottom opening of an inner sleeve in front of the membrane. Alternatively, a spacer may be integrally molded on the outside.

Die US 5,468,638 A beschreibt eine Vorrichtung zum Züchten von Gewebekulturen in vitro, die die Entwicklung eines Konzentrationsgradienten von Nährstoffen durch eine durchlässige Membran ermöglicht, an der eine Gewebeprobe befestigt ist. Die durchlässige Membran ist am unteren Ende eines Zellkultureinsatzes befestigt, der seinerseits durch einen mit seinem oberen Ende verbundenen Flansch auf der Oberseite einer die Nährstoffe enthaltenden Vertiefung getragen wird und durch die Anordnung der Seitenwände den Zellkultureinsatz in der Vertiefung selbst zentriert. Die selbstzentrierende Funktion des Einsatzes minimiert die Kapillarwirkung. Der Zellkultureinsatz kann ferner Füße an der unteren Endfläche umfassen. Die Füße bieten einen gewissen Spielraum zwischen der Membran und dem Vertiefungsboden des Gewebekulturgefäßes für den Fall, dass der sich nach außen erstreckende Flansch nicht mit dem Gewebekulturgefäß kompatibel ist und den Zellkultureinsatz nicht tragen kann. Außerdem können die Füße den Zellkultureinsatz stützen, wenn er auf einer Oberfläche platziert wird.The US 5,468,638 A describes a device for growing tissue cultures in vitro which allows the development of a concentration gradient of nutrients across a permeable membrane to which a tissue sample is attached. The permeable membrane is attached to the lower end of a cell culture insert which in turn is supported on the top of a well containing the nutrients by a flange connected to its upper end and which, through the arrangement of the side walls, centers the cell culture insert in the well itself. The self-centering feature of the insert minimizes capillary action. The cell culture insert may further comprise feet on the lower end surface. The feet provide some clearance between the membrane and the well bottom of the tissue culture vessel in the event that the outwardly extending flange is incompatible with the tissue culture vessel and cannot support the cell culture insert. In addition, the feet may support the cell culture insert when it is placed on a surface.

Es ist ferner bei der Gewebekonstruktion bekannt, die Nervenzellen einer Gewebekonstruktion, welche in einem Behältnis wie zuvor beschrieben vermehrt werden, elektrisch zu kontaktieren. Dies kann der Untersuchung der Nervenzellen der Gewebekonstruktion sowie der Durchführung von Versuchen dienen. Zur elektrischen Kontaktierung der Nervenzellen der Gewebekonstruktion werden üblicherweise Mikroelektrodenarrays (MEAs) verwendet, welche mehrere Plättchen oder Nadeln als elektrische Kontakte aufweisen, welche mit den Nervenzellen der Gewebekonstruktion verbunden werden. Über die elektrischen Kontakte eines Mikroelektrodenarrays können neuronale Signale von den Nervenzellen der Gewebekonstruktion aufgenommen und bzw. oder an die Nervenzellen der Gewebekonstruktion abgegeben werden. Ein Mikroelektrodenarray stellt somit eine neuronale Schnittstelle dar, welche die Nervenzellen der Gewebekonstruktion mit elektronischen Schaltungen verbinden können.It is also known in tissue engineering to electrically contact the nerve cells of a tissue engineering that are propagated in a container as described above. This can be used to examine the nerve cells of the tissue engineering and to carry out experiments. Microelectrode arrays (MEAs) are usually used to electrically contact the nerve cells of the tissue engineering. These have several plates or needles as electrical contacts that are connected to the nerve cells of the tissue engineering. Neural signals can be received from the nerve cells of the tissue engineering and/or transmitted to the nerve cells of the tissue engineering via the electrical contacts of a microelectrode array. A microelectrode array therefore represents a neural interface that can connect the nerve cells of the tissue engineering to electronic circuits.

Das Verbinden der elektrischen Kontakte eines Mikroelektrodenarrays mit den Nervenzellen einer Gewebekonstruktion erfolgt dadurch, dass die Nervenzellen vermehrt werden und beim Wachsen die elektrischen Kontakte des Mikroelektrodenarrays erreichen und somit kontaktieren. Hierzu werden bisher derartige Nervenzellen ebenfalls, wie zuvor eingangs beschrieben, in einer Nährlösung in einem Behältnis angeordnet. Dies erfolgt bei der Verwendung eines Mikroelektrodenarrays derart, dass die zu vermehrenden Nervenzellen oberhalb des Mikroelektrodenarrays in der Nährlösung lose „schwimmen“ und im Laufe des Wachstums die elektrischen Kontakte wie beispielsweise Plättchen oder Nadeln des Mikroelektrodenarrays erreichen und kontaktieren bzw. hieran anwachsen.The electrical contacts of a microelectrode array are connected to the nerve cells of a tissue structure by multiplying the nerve cells and reaching and thus contacting the electrical contacts of the microelectrode array as they grow. To do this, such nerve cells have previously been arranged in a nutrient solution in a container, as described above. When using a microelectrode array, this is done in such a way that the nerve cells to be multiplied "float" loosely above the microelectrode array in the nutrient solution and, as they grow, reach and contact the electrical contacts, such as plates or needles, of the microelectrode array or grow onto them.

Nachteilig hierbei bei derartig „schwimmenden“ zu vermehrenden Zellen ist, dass ein vergleichsweise langes Wachstum erforderlich ist, bis die zu vermehrenden Nervenzellen entlang der vertikalen Richtung bzw. Längsachse die elektrischen Kontakte des Mikroelektrodenarrays erreichen. Dies kostet Zeit und führt somit zu erhöhten Kosten.The disadvantage of such "floating" cells to be proliferated is that a comparatively long growth period is required until the nerve cells to be proliferated reach the electrical contacts of the microelectrode array along the vertical direction or longitudinal axis. This takes time and thus leads to increased costs.

Nachteilig ist hierbei auch, dass die Positionierung der zu vermehrenden Nervenzellen gegenüber den elektrischen Kontakten des Mikroelektrodenarrays unbestimmt und zufällig ist, was ebenfalls die gewünschte Kontaktierung bzw. das gewünschte Anwachsen verzögern kann. Insbesondere kann bisher auf diese Art und Weise keine dreidimensionale Kultur bzw. Gewebekonstruktion geschaffen und diese elektrophysiologisch charakterisiert werden.Another disadvantage is that the positioning of the nerve cells to be multiplied relative to the electrical contacts of the microelectrode array is indeterminate and random, which can also delay the desired contact or growth. In particular, it has not yet been possible to create a three-dimensional culture or tissue structure in this way and characterize it electrophysiologically.

Nachteilig ist insbesondere, dass aufgrund der unbestimmten Positionierung der zu vermehrenden Nervenzellen gegenüber den elektrischen Kontakten des Mikroelektrodenarrays vergleichsweise viele entnommene Nervenzellen verwendet bzw. die zu vermehrende Nervenzellen vergleichsweise großflächig gezüchtet werden müssen, damit wenigstens einige der erzeugten Nervenzellen die elektrischen Kontakte des Mikroelektrodenarrays überhaupt erreichen. Ein Großteil der erzeugten Nervenzellen „verfehlt“ jedoch beim Wachsen die elektrischen Kontakte des Mikroelektrodenarrays und stellt somit Schwund bzw. Überschuss dar, dessen Erzeugung Kosten verursacht, jedoch keinen Nutzen bringt. Dies führt insbesondere deshalb zu deutlich erhöhten Kosten, da die Vermehrung von Nervenzellen um ein Vielfaches teurer als die Vermehrung von beispielsweise Hautzellen ist.A particular disadvantage is that due to the indeterminate positioning of the Compared to the electrical contacts of the microelectrode array, a comparatively large number of nerve cells are used to extract the nerve cells, or the nerve cells to be multiplied must be grown over a comparatively large area so that at least some of the nerve cells generated actually reach the electrical contacts of the microelectrode array. However, a large proportion of the nerve cells generated "miss" the electrical contacts of the microelectrode array as they grow and thus represent loss or surplus, the production of which incurs costs but does not bring any benefit. This leads to significantly increased costs, in particular, because the multiplication of nerve cells is many times more expensive than the multiplication of skin cells, for example.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scaffold-Halter zur künstlichen Herstellung bzw. Züchtung von biologischem Gewebe auf Mikroelektrodenarrays bereitzustellen, so dass ein Scaffold bzw. eine Porenstruktur mit den zu vermehrenden Zellen definiert gegenüber dem Mikroelektrodenarray positioniert werden kann. Dies soll insbesondere möglichst einfach, kostengünstig, flexibel an die Anwendung anpassbar, skalierbar und bzw. oder kompakt erfolgen können. Zumindest soll eine Alternative zu den bekannten Scaffold-Haltern geschaffen werden.One object of the present invention is to provide a scaffold holder for the artificial production or cultivation of biological tissue on microelectrode arrays, so that a scaffold or a pore structure with the cells to be proliferated can be positioned in a defined manner relative to the microelectrode array. In particular, this should be as simple, inexpensive, flexible, adaptable to the application, scalable and/or compact as possible. At the very least, an alternative to the known scaffold holders should be created.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Scaffold-Halter, durch eine Scaffold-Anordnung sowie durch eine Mikroelektrodenarrayanordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention by a scaffold holder, by a scaffold arrangement and by a microelectrode array arrangement having the features of the independent claims. Advantageous further developments are described in the subclaims.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung einen Scaffold-Halter, welcher ausgebildet ist, zumindest abschnittsweise im Innenraum eines Behältnisses zur In-Vitro-Züchtung von biologischem Gewebe angeordnet zu werden, mit einer Scaffold-Aufnahme zur Aufnahme eines Scaffolds und mit wenigstens einem Abstandshalter, welcher ausgebildet ist, das von der Scaffold-Aufnahme aufgenommene Scaffold gegenüber einem Mikroelektrodenarray, welches auf einem Boden des Innenraums des Behältnisses angeordnet ist, in einem definierten Abstand von weniger als 1 mm zu positionieren. Der definierte Abstand sowie die Anordnung von Scaffold-Halter, aufgenommenem Scaffold und Mikroelektrodenarray findet in der Höhe, d.h. entlang der vertikalen Achse in kartesischen Koordinaten bzw. entlang der Längsachse in zylindrischen Koordinaten betrachtet, statt. Unter einem „Scaffold“ wird dabei sowohl ein Gerüst bzw. eine Gerüststruktur für die Schaffung bzw. für das Wachstum eines zweidimensionalen Gewebes als auch für ein dreidimensionales Gewebe verstanden bzw. umfasst.The present invention thus relates to a scaffold holder which is designed to be arranged at least in sections in the interior of a container for in vitro cultivation of biological tissue, with a scaffold holder for holding a scaffold and with at least one spacer which is designed to position the scaffold held by the scaffold holder at a defined distance of less than 1 mm from a microelectrode array which is arranged on a floor of the interior of the container. The defined distance and the arrangement of the scaffold holder, the held scaffold and the microelectrode array take place in height, i.e. along the vertical axis in Cartesian coordinates or along the longitudinal axis in cylindrical coordinates. A "scaffold" is understood to mean or includes both a framework or a framework structure for the creation or for the growth of a two-dimensional tissue and for a three-dimensional tissue.

Mit anderen Worten kann das Scaffold mittels des erfindungsgemäßen Scaffold-Halters gemäß dieser Variante sehr genau und definiert in engem bzw. geringem Abstand von weniger als 1 mm gegenüber den elektrischen Kontakten wie beispielsweise den Plättchen oder Nadeln des Mikroelektrodenarrays positioniert werden. Das konkrete Maß des vergleichsweise geringen Abstands kann je nach Anwendungsfall durch die konkrete Ausgestaltung der Scaffold-Aufnahme und des Abstandshalters bestimmt werden. Der Abstandshalter kann hierzu direkt auf dem Mikroelektrodenarray oder neben dem Mikroelektrodenarrays wie z.B. auf dem Boden des Innenraums des Behältnisses aufgesetzt werden.In other words, the scaffold can be positioned very precisely and precisely at a close or small distance of less than 1 mm from the electrical contacts, such as the plates or needles of the microelectrode array, using the scaffold holder according to the invention in this variant. The specific size of the comparatively small distance can be determined depending on the application by the specific design of the scaffold holder and the spacer. The spacer can be placed directly on the microelectrode array or next to the microelectrode array, for example on the floor of the interior of the container.

Dieser Variante der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass bisher Scaffolds bzw. Porenstrukture mit sich dreidimensional zu vermehrenden Zellen mittels Haltern entweder hängend oder auf Füßen stehend in Nährlösungen angeordnet werden, dies jedoch lediglich der allgemeinen zwei- oder dreidimensionalen Vermehrung der Zellen dient und nicht angewendet werden kann, falls Nervenzellen auf einem darunterliegenden Mikroelektrodenarray entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse, d.h. senkrecht zur flächigen Erstreckung der Porenstruktur bzw. des Scaffolds, anwachsen sollen. Hierzu ist der Abstand entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse zwischen dem Mikroelektrodenarray bzw. dem Boden des Innenraums des Behältnisses und der Unterseite der Porenstruktur bzw. des Scaffolds bei bekannten Scaffold-Haltern deutlich zu groß, um überhaupt ein Anwachsen zu ermöglichen.This variant of the present invention is based on the knowledge that scaffolds or pore structures with cells to be multiplied three-dimensionally have previously been arranged in nutrient solutions using holders, either hanging or standing on feet, but this only serves the general two- or three-dimensional multiplication of the cells and cannot be used if nerve cells are to grow on an underlying microelectrode array along the vertical axis or along the longitudinal axis, i.e. perpendicular to the planar extension of the pore structure or the scaffold. For this purpose, the distance along the vertical axis or along the longitudinal axis between the microelectrode array or the floor of the interior of the container and the underside of the pore structure or the scaffold is clearly too large in known scaffold holders to allow any growth at all.

Auch kann bei derartig großen Abständen zwischen dem Mikroelektrodenarray bzw. dem Boden des Innenraums des Behältnisses und der Unterseite der Porenstruktur bzw. des Scaffolds bei bekannten Scaffold-Haltern dort eine Strömung der Nährlösung auftreten, welche die wachsenden Nervenzellen abreißen lassen würden, falls die wachsenden Nervenzellen dennoch die elektrischen Kontakte des Mikroelektrodenarrays erreichen würden. Ferner soll ein Anwachsen entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse von vergleichsweise teuren Nervenzellen, welche zur Kontaktierung von Mikroelektrodenarrays verwendet werden, möglichst schnell und mit möglichst wenigen Zellen erfolgen, um die Kosten geringzuhalten.With such large distances between the microelectrode array or the bottom of the interior of the container and the underside of the pore structure or the scaffold in known scaffold holders, a flow of the nutrient solution can occur there, which would cause the growing nerve cells to break off if the growing nerve cells were to reach the electrical contacts of the microelectrode array. Furthermore, growth along the vertical axis or along the longitudinal axis of comparatively expensive nerve cells, which are used to contact microelectrode arrays, should take place as quickly as possible and with as few cells as possible in order to keep costs low.

Entsprechend sind alle bisher bekannten Scaffold-Halter und dergleichen konstruktiv nicht geeignet, um in Behältnissen mit Mikroelektrodenarrays verwendet zu werden und dort Nervenzellen entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse, d.h. senkrecht zur flächigen Erstreckung der Porenstruktur bzw. des Scaffolds, an den elektrischen Kontakten des Mikroelektrodenarrays anwachsen zu lassen.Accordingly, all previously known scaffold holders and the like are structurally unsuitable for use in containers with microelectrode arrays and for attaching nerve cells to the electrical electrodes along the vertical axis or along the longitudinal axis, ie perpendicular to the planar extension of the pore structure or the scaffold. ical contacts of the microelectrode array.

Vielmehr wird bisher dieser Abstand entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse zwischen dem Boden des Innenraums des Behältnisses und der Unterseite der Porenstruktur bzw. des Scaffolds ganz gezielt und bewusst derart groß gewählt, um auf der Unterseite der Porenstruktur bzw. des Scaffolds eine möglichst gute Umströmung der wachsenden Zellen mit der Nährlösung zu erreichen. So betont beispielsweise die US 5,468,638 A , dass mittels der selbstzentrierenden Funktion des Einsatzes die Kapillarwirkung minimiert werden soll. Entsprechend lehrt die US 5,468,638 A , dass bei derartigen Vorrichtungen zum Züchten von Gewebekulturen in vitro Kapillare, d.h. sehr feine, langgestreckte Hohlräume, eben gerade zu vermeiden sind. Dies gilt entsprechend auch für den Raum unterhalb der unteren Endfläche des Zellkultureinsatzes der US 5,468,638 A , da die Vermeidung von der Kapillarwirkung überall um die zu züchtende Gewebekultur gilt.Rather, this distance along the vertical axis or along the longitudinal axis between the bottom of the interior of the container and the underside of the pore structure or the scaffold has been deliberately and deliberately chosen to be so large in order to achieve the best possible flow of the nutrient solution around the growing cells on the underside of the pore structure or the scaffold. For example, the US 5,468,638 A that the self-centering function of the insert is intended to minimize the capillary effect. Accordingly, the US 5,468,638 A that in such devices for growing tissue cultures in vitro, capillaries, ie very fine, elongated cavities, are precisely to be avoided. This also applies to the space below the lower end surface of the cell culture insert of the US 5,468,638 A , since the avoidance of capillary action applies everywhere around the tissue culture to be grown.

Entsprechend sind alle bisher bekannten Scaffold-Halter und dergleichen so konstruiert, dass eben gerade ein möglichst großer Abstand entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse zwischen dem Boden des Innenraums des Behältnisses und der Unterseite der Porenstruktur bzw. des Scaffolds besteht, um dort eine Kapillarwirkung zu vermeiden und so die Umströmung mit der Nährlösung auch auf der Unterseite der Porenstruktur des Scaffolds zu gewährleisten.Accordingly, all previously known scaffold holders and the like are designed in such a way that there is as large a distance as possible along the vertical axis or along the longitudinal axis between the bottom of the interior of the container and the underside of the pore structure or the scaffold in order to avoid a capillary effect there and thus to ensure that the nutrient solution also flows around the underside of the pore structure of the scaffold.

Erfindungsgemäß wird gemäß dieser Variante daher dieser Abstand entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse zwischen dem Mikroelektrodenarray und der Unterseite der Porenstruktur bzw. des Scaffolds gezielt vergleichsweise gering, d.h. weniger als 1 mm, gewählt, um dort gerade eine Strömung der Nährlösung zu vermeiden, welche das Wachstum der Zellen und insbesondere von Nervenzellen verhindern oder zumindest stören oder sogar die wachsenden Zellen bzw. Nervenzellen abreißen lassen würde.According to the invention, according to this variant, this distance along the vertical axis or along the longitudinal axis between the microelectrode array and the underside of the pore structure or the scaffold is therefore deliberately chosen to be comparatively small, i.e. less than 1 mm, in order to avoid a flow of the nutrient solution there, which would prevent or at least disrupt the growth of the cells and in particular of nerve cells or even cause the growing cells or nerve cells to tear off.

Auch kann die Kontaktierung der elektrischen Kontakte des Mikroelektrodenarrays durch die wachsenden Nervenzellen beschleunigt und damit die Kosten reduziert werden, indem der Abstand entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse entsprechend geringgehalten wird. Dies kann es auch ermöglichen, dass die wachsenden Nervenzellen die elektrischen Kontakte des Mikroelektrodenarrays überhaupt erreichen können.The contacting of the electrical contacts of the microelectrode array by the growing nerve cells can also be accelerated and thus the costs reduced by keeping the distance along the vertical axis or along the longitudinal axis accordingly small. This can also make it possible for the growing nerve cells to reach the electrical contacts of the microelectrode array at all.

Zu beachten ist dabei, dass die Kultivierung bzw. Züchtung von biologischem Gewebe bzw. Zellen in drei Dimensionen zwar einerseits komplexer als die zweidimensionale Kultivierung bzw. Züchtung ist, aber große Vorteile bietet, da das Verhalten des biologischen Gewebes bei der dreidimensionalen Kultivierung erheblich realistischer nachgebildet werden kann als bei einer zweidimensionalen Kultivierung. Entsprechend ist biologisches Gewebe dreidimensional zu kultivieren und dabei an einem Mikroelektrodenarray anwachsen zu lassen, um Untersuchungen am kultivierten biologischen Gewebe unter realistischen Bedingungen durchführen zu können.It should be noted that the cultivation or breeding of biological tissue or cells in three dimensions is, on the one hand, more complex than two-dimensional cultivation or breeding, but offers great advantages, since the behavior of the biological tissue can be reproduced much more realistically in three-dimensional cultivation than in two-dimensional cultivation. Accordingly, biological tissue must be cultivated three-dimensionally and allowed to grow on a microelectrode array in order to be able to carry out investigations on the cultured biological tissue under realistic conditions.

Zu beachten ist auch, dass biologisches Gewebe in Form von zweidimensionalen neuronalen Netzwerken erheblich anders reagiert als dreidimensionale neuronale Netzwerke, so dass die Kultivierung bzw. Züchtung von biologischem Gewebe bzw. Zellen als dreidimensionale neuronale Netzwerke erforderlich ist, um aussagekräftige Untersuchungen durchführen zu können. Somit sind insbesondere Nervenzellen dreidimensional zu kultivieren und dabei an einem Mikroelektrodenarray anwachsen zu lassen, um überhaupt aussagekräftige Untersuchungen am kultivierten biologischen Gewebe durchführen zu können.It should also be noted that biological tissue in the form of two-dimensional neural networks reacts significantly differently than three-dimensional neural networks, so that the cultivation or breeding of biological tissue or cells as three-dimensional neural networks is necessary in order to be able to carry out meaningful investigations. In particular, nerve cells must be cultivated three-dimensionally and allowed to grow on a microelectrode array in order to be able to carry out meaningful investigations on the cultured biological tissue.

Als Scaffold-Halter kann jegliche mechanische Konstruktion verwendet werden, welche die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile realisieren kann. Der Scaffold-Halter kann entsprechend auch als Scaffold-Gestell oder als Scaffold-Einsatz bezeichnet werden. In jedem Fall kann der Scaffold-Halter vorzugsweise aus einem biokompatiblen Material bestehen, um das Wachstum der zu vermehrenden Zellen nicht zu beeinträchtigen bzw. um die wachsenden Zellen nicht zu schädigen. In jedem Fall kann der Scaffold-Halter einstückig, d.h. integral, ausgebildet sein, beispielsweise als Spritzgußteil oder als Ergebnis eines 3D-Drucks, was die Herstellungskosten geringhalten und Montagetätigkeiten vermeiden kann. In jedem Fall kann als Material ein Polymer verwendet werden.Any mechanical construction that can realize the properties and advantages described above can be used as a scaffold holder. The scaffold holder can also be referred to as a scaffold frame or a scaffold insert. In any case, the scaffold holder can preferably be made of a biocompatible material so as not to impair the growth of the cells to be proliferated or to not damage the growing cells. In any case, the scaffold holder can be designed in one piece, i.e. integrally, for example as an injection molded part or as the result of 3D printing, which can keep manufacturing costs low and avoid assembly work. In any case, a polymer can be used as the material.

In jedem Fall kann das Wachsen des biologischen Gewebes innerhalb einer Nährlösung als Fluid bzw. als Flüssigkeit beispielsweise in Form eines Hydrogels wie eingangs beschrieben erfolgen, welche im Innenraum des Behältnisses vorhanden sein kann. Je nach Füllstand der Nährlösung kann das Scaffold bzw. dessen Porenstruktur wenigstens von der Unterseite mit der Nährlösung in Kontakt stehen oder auch von der Oberseite bedeckt sein. Um letzteres zu erreichen oder zu vermeiden, kann der Scaffold-Halter oberhalb des Scaffold-Aufnahme entsprechend flach oder hoch ausgebildet sein, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird. Der erfindungsgemäße Scaffold-Halter gemäß der ersten Variante kann auch für ALI-Kulturen verwendet werden, da in diesem Fall eine Versorgung der Zellen nur von unten wie zuvor beschrieben erfolgen und gleichzeitig ein Anwachsen der Zellen, insbesondere der Nervenzellen, der ALI-Kultur wie beispielsweise als Gewebekonstruktion der Haut nach unten zum Mikroelektrodenarray hin ermöglicht werden kann.In any case, the biological tissue can grow within a nutrient solution as a fluid or liquid, for example in the form of a hydrogel as described above, which can be present in the interior of the container. Depending on the fill level of the nutrient solution, the scaffold or its pore structure can be in contact with the nutrient solution at least from the bottom or also be covered from the top. In order to achieve or avoid the latter, the scaffold holder above the scaffold holder can be designed to be flat or high accordingly, as will be described in more detail below. The scaffold holder according to the invention according to the first variant can also be used for ALI cultures, since in this case the cells can only be supplied from below as described above and At the same time, the cells, especially the nerve cells, of the ALI culture can be allowed to grow downwards towards the microelectrode array, such as in the form of a tissue construction of the skin.

In jedem Fall kann der Abstandhalter als Vorsprung entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse ausgebildet sein und auch als Fuß oder Bein des Scaffold-Halters bezeichnet werden.In any case, the spacer can be designed as a projection along the vertical axis or along the longitudinal axis and can also be referred to as the foot or leg of the scaffold holder.

In jedem Fall kann das Scaffold separat hergestellt und stoffschlüssig, beispielsweise durch Verkleben, in der Scaffold-Aufnahme gehalten werden.In any case, the scaffold can be manufactured separately and held firmly in the scaffold holder, for example by gluing.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung beträgt der definierte Abstand weniger als 750 µ, vorzugsweise weniger als 250 µm besonders vorzugsweise ca. 25 µm. Dies können besonders geeignete geringe Abstände sein, um die zuvor beschriebenen entsprechenden Eigenschaften und Vorteile zu erreichen. Je geringer der Abstand ist, desto schneller kann eine Kontaktierung des Mikroelektrodenarrays erreicht sowie desto wirkungsvoller ein Abreißen der wachsenden Zellen vermieden werden.According to one aspect of the invention, the defined distance is less than 750 µm, preferably less than 250 µm, particularly preferably approximately 25 µm. These can be particularly suitable small distances in order to achieve the corresponding properties and advantages described above. The smaller the distance, the faster contact can be made with the microelectrode array and the more effectively tearing off of the growing cells can be avoided.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Abstandshalter ausgebildet, punktuell auf dem Mikroelektrodenarray aufzuliegen. Mit anderen Worten kann die Kontaktfläche des Abstandshalters des Scaffold-Halters gegenüber dem Untergrund, d.h. gegenüber dem Mikroelektrodenarray, möglichst gering gehalten werden, wodurch auch der Abstandshalter des Scaffold-Halters im weiteren Verlauf entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längs nach oben hin möglichst schmal gehalten werden kann. Hierdurch kann der gewünschte definierte Abstand mittels des Abstandshalters hergestellt bzw. erreicht werden, ohne den Bereich unterhalb der Scaffold-Aufnahme des Scaffold-Halters und damit auch unterhalb des aufgenommenen Scaffold mehr als für den definierten Abstand erforderlich seitlich zu blockieren bzw. abzuschirmen, was die Nährlösung aus diesem Bereich fernhalten und damit das Wachstum der Zellen beeinträchtigen könnte.According to a further aspect of the invention, the spacer is designed to rest on the microelectrode array at certain points. In other words, the contact area of the spacer of the scaffold holder relative to the substrate, i.e. relative to the microelectrode array, can be kept as small as possible, whereby the spacer of the scaffold holder can also be kept as narrow as possible in the further course along the vertical axis or along the length towards the top. In this way, the desired defined distance can be created or achieved by means of the spacer without blocking or shielding the area below the scaffold holder's scaffold holder and thus also below the scaffold being held more than is necessary for the defined distance, which could keep the nutrient solution away from this area and thus impair the growth of the cells.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Scaffold-Halter eine Mehrzahl von, vorzugsweise drei, Abstandshaltern auf, welche jeweils ausgebildet sind, das von der Scaffold-Aufnahme aufgenommene Scaffold gegenüber dem Mikroelektrodenarray in dem definierten Abstand zu positionieren. Somit kann der Kontakt des Scaffold-Halters gegenüber dem Untergrund, d.h. gegenüber dem Mikroelektrodenarray, an mehreren Stellen hergestellt werden, was einen stabilen Stand begünstigen und ein Kippen des Scaffold-Halters zur Seite verhindern kann. Die mehreren Abstandshalter können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. In jedem Fall können die Abstandshalter wie zuvor beschrieben möglichst kleinflächig ausgebildet sein, aus den zuvor genannten Gründen.According to a further aspect of the invention, the scaffold holder has a plurality of, preferably three, spacers, each of which is designed to position the scaffold held by the scaffold holder at the defined distance from the microelectrode array. The contact of the scaffold holder with the substrate, i.e. with the microelectrode array, can thus be established at several points, which can promote a stable stand and prevent the scaffold holder from tipping to the side. The plurality of spacers can be designed the same or differently. In any case, the spacers can be designed to have as small an area as possible, as described above, for the reasons mentioned above.

Vorzugsweise sind die Abstandshalter, vorzugsweise in der Umfangsrichtung, gleichmäßig zueinander abstandet angeordnet. Dies kann die stabilisierende Wirkung der Abstandshalter begünstigen und gleichzeitig den Aufwand hierfür geringhalten.Preferably, the spacers are arranged at equal distances from one another, preferably in the circumferential direction. This can promote the stabilizing effect of the spacers and at the same time keep the effort required to do so to a minimum.

Dabei vorzugsweise wenigstens drei Abstandshalter zu verwenden, insbesondere zueinander um 120° in der Umfangsrichtung beabstandet, kann einen stabilen Stand sicherstellen. Vorzugsweise genau drei Abstandshalter zu verwenden, insbesondere zueinander um 120° in der Umfangsrichtung beabstandet, kann gleichzeitig den Aufwand hierfür und auch die Einflüsse auf die Nährlösung unterhalb des Scaffold-Halters minimal halten.Preferably using at least three spacers, in particular spaced apart from one another by 120° in the circumferential direction, can ensure a stable stand. Preferably using exactly three spacers, in particular spaced apart from one another by 120° in the circumferential direction, can simultaneously keep the effort required for this and also the influences on the nutrient solution below the scaffold holder to a minimum.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Scaffold-Halter, welcher ausgebildet ist, zumindest abschnittsweise im Innenraum eines Behältnisses zur In-Vitro-Züchtung von biologischem Gewebe angeordnet zu werden, mit einer Scaffold-Aufnahme zur Aufnahme eines Scaffolds, wobei die Scaffold-Aufnahme ausgebildet ist, das Scaffold derart aufzunehmen, so dass das Scaffold direkt auf einem Mikroelektrodenarray positioniert werden kann. Im übrigen kann der Scaffold-Halter gemäß dieser zweiten Variante der Erfindung dem Scaffold-Halter gemäß der zuvor beschriebenen ersten Variante der Erfindung entsprechen.The present invention also relates to a scaffold holder which is designed to be arranged at least in sections in the interior of a container for in vitro cultivation of biological tissue, with a scaffold holder for receiving a scaffold, wherein the scaffold holder is designed to receive the scaffold in such a way that the scaffold can be positioned directly on a microelectrode array. Furthermore, the scaffold holder according to this second variant of the invention can correspond to the scaffold holder according to the previously described first variant of the invention.

Hierzu kann die Scaffold-Aufnahme das Scaffold ausschließlich bzw. direkt entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse aufnehmen, so dass das Scaffold bei Gebrauch direkt zwischen dem Mikroelektrodenarray unten und der Scaffold-Aufnahme oben angeordnet ist, was die Umsetzung einfach halten kann. Die Scaffold-Aufnahme kann aber auch ausgebildet sein, das Scaffold zusätzlich zumindest an einer Stelle punktuell oder flächig seitlich, d.h. quer zur vertikalen Achse bzw. zur Längsachse, zu umgeben, ohne sich dabei aber länger als das Scaffold zum Mikroelektrodenarray hin zu erstrecken, d.h. kann höchstens gleich lang gegenüber dem Mikroelektrodenarray ausgebildet sein wie das Scaffold selbst. Somit kann in jedem Fall ein Abstand wie zuvor beschrieben zwischen der Unterseite des aufgenommenen Scaffolds und der Oberseite des Mikroelektrodenarrays vermieden werden. Die Verbindung von aufgenommenem Scaffold und Scaffold-Halter bzw. dessen Scaffold-Aufnahme kann insbesondere stoffschlüssig durch Verkleben erfolgen, wie zuvor bereits beschrieben.For this purpose, the scaffold holder can hold the scaffold exclusively or directly along the vertical axis or along the longitudinal axis, so that the scaffold is arranged directly between the microelectrode array at the bottom and the scaffold holder at the top when in use, which can keep implementation simple. The scaffold holder can also be designed to additionally surround the scaffold at least at one point, either pointwise or flatly, i.e. transversely to the vertical axis or the longitudinal axis, without extending longer than the scaffold towards the microelectrode array, i.e. it can be designed to be at most the same length in relation to the microelectrode array as the scaffold itself. In this way, a distance as described above between the underside of the scaffold held and the top of the microelectrode array can be avoided in any case. The connection between the held scaffold and the scaffold holder or its scaffold holder can be made in particular by means of adhesive bonding, as already described above.

Dieser zweiten Variante der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass bei bestimmten Arten von Zellkulturen bzw. Gewebestrukturen auf eine Versorgung mit Nährlösung von unten auch verzichtet werden kann. Entsprechend kann mittels des erfindungsgemäßen Scaffold-Halters in diesem Fall das Scaffold als Träger bzw. dessen Porenstruktur samt Zellen auch direkt auf dem Mikroelektrodenarray und damit in unmittelbarer Nähe zu dessen elektrischen Kontakten positioniert und gehalten werden, um das Anwachsen der Zellen an den elektrische Kontakten des Mikroelektrodenarrays zu ermöglichen. Durch den seitlichen Abschluss der Porenstruktur samt Zellen des Scaffolds aufgrund dessen Konstruktion kann eine seitliche Strömung der Nährlösung vollständig vermieden und somit ein mögliches Abreißen von gewachsenen Zellverbindungen der Zellen der Porenstruktur des Scaffolds zu den elektrischen Kontakten des Mikroelektrodenarrays sicher verhindert werden bzw. ein Wachsen der Zellen nach unten hin vollkommen ungestört erfolgen. Gleichzeitig kann eine Nährstoffversorgung mittels der Nährlösung von oberhalb der Porenstruktur samt Zellen des Scaffolds erfolgen, was für Zellen, welche keine ALI-Kulturen sind, absolut ausreichend sein kann.This second variant of the present invention is based on the idea that in certain types of cell cultures or tissue structures, a supply of nutrient solution from below can also be dispensed with. Accordingly, in this case, the scaffold as a carrier or its pore structure including cells can also be positioned and held directly on the microelectrode array and thus in the immediate vicinity of its electrical contacts using the scaffold holder according to the invention, in order to enable the cells to grow on the electrical contacts of the microelectrode array. Due to the lateral closure of the pore structure including cells of the scaffold due to its construction, a lateral flow of the nutrient solution can be completely avoided and thus a possible tearing of grown cell connections of the cells of the pore structure of the scaffold to the electrical contacts of the microelectrode array can be safely prevented and the cells can grow downwards completely undisturbed. At the same time, nutrients can be supplied by means of the nutrient solution from above the pore structure including cells of the scaffold, which can be absolutely sufficient for cells that are not ALI cultures.

Dabei kann die Konstruktion des Scaffold-Halters gemäß der zweiten Variante der vorliegenden Erfindung gegenüber dessen zuvor beschriebener ersten Variante vereinfacht werden, da gar kein Abstand einfacher umzusetzen sein kann als ein definierter vergleichsweise geringer Abstand zum Mikroelektrodenarray. Andererseits wird die Verwendung des Scaffold-Halters gemäß der zweiten Variante der vorliegenden Erfindung für ALI-Kulturen hierdurch ausgeschlossen, da bei dem Scaffold-Halter gemäß der zweiten Variante der vorliegenden Erfindung eine Versorgung der Zellen der Porenstruktur des aufgenommene Scaffolds ausschließlich von oben erfolgen kann.The construction of the scaffold holder according to the second variant of the present invention can be simplified compared to the first variant described above, since no distance at all can be easier to implement than a defined, comparatively small distance to the microelectrode array. On the other hand, the use of the scaffold holder according to the second variant of the present invention for ALI cultures is thereby excluded, since with the scaffold holder according to the second variant of the present invention, the cells of the pore structure of the scaffold can only be supplied from above.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Scaffold-Halter eine Wandung auf, welche sich von der Scaffold-Aufnahme weg erstreckt und einen Halterinnenraum seitlich umschließt. Mittels der Wandung kann ein stabiler Scaffold-Halter geschaffen werden. Der Halterinnenraum kann es der Nährlösung ermöglichen, die Porenstruktur des aufgenommenen Scaffolds entlang der vertikalen Achse auch von oben zu erreichen. Alternativ kann die Wandung auch den Halterinnenraum seitlich frei von der Nährlösung halten, welche sich im Innenraum des Behältnisses befindet. Den Halterinnenraum dabei vorzugsweise zylindrisch oder trichterförmig auszubilden kann verschiedene Möglichkeiten der konkreten Umsetzung darstellen. Die Wandung kann entsprechend geformt und vorzugsweise nach oben hin offen ausgebildet sein.According to a further aspect of the invention, the scaffold holder has a wall which extends away from the scaffold receptacle and laterally encloses a holder interior. A stable scaffold holder can be created by means of the wall. The holder interior can enable the nutrient solution to reach the pore structure of the scaffold held along the vertical axis, even from above. Alternatively, the wall can also keep the holder interior laterally free from the nutrient solution which is located in the interior of the container. Forming the holder interior preferably cylindrical or funnel-shaped can represent various possibilities for concrete implementation. The wall can be shaped accordingly and preferably open at the top.

Vorzugsweise weist die Wandung wenigstens eine, vorzugsweise seitliche, Wandungsöffnung auf, welche den Halterinnenraum mit der Umgebung der Wandung fluidführend verbindet. Dies kann ein Erreichen des Halterinnenraums für die Nährlösung vereinfachen bzw. dessen Durchströmung des Halterinnenraums begünstigen. Hierdurch kann die Versorgung der Zellen des Scaffolds mit Nährlösung trotz Verwendung einer Wandung verbessert bzw. gewährleistet werden. Gleichzeitig kann die Stabilität, welche die Wandung dem Scaffold-Halter verleihen kann, im Wesentlichen aufrechterhalten werden.The wall preferably has at least one, preferably lateral, wall opening which connects the holder interior with the area around the wall in a fluid-conducting manner. This can make it easier for the nutrient solution to reach the holder interior or promote its flow through the holder interior. This can improve or ensure the supply of the cells of the scaffold with nutrient solution despite the use of a wall. At the same time, the stability which the wall can give to the scaffold holder can be essentially maintained.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Halterinnenraum mittels einer Durchgangsöffnung mit der Scaffold-Aufnahme fluidführend verbunden. Dies kann es ermöglichen, dass die Porenstruktur des aufgenommenen Scaffolds entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse von oben von der Nährlösung oder von der Umgebungsluft, falls die Nährlösung dort ferngehalten werden kann, erreicht werden kann.According to a further aspect of the invention, the holder interior is connected to the scaffold holder in a fluid-conducting manner by means of a through-opening. This can make it possible for the pore structure of the scaffold held to be reached along the vertical axis or along the longitudinal axis from above by the nutrient solution or by the ambient air, if the nutrient solution can be kept away from there.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erstreckt sich die Wandung derart niedrig, so dass ein Fluid des Innenraums des Behältnisses in den Halterinnenraum einströmen kann. Dies kann es ermöglichen bzw. begünstigen, dass die Porenstruktur des aufgenommenen Scaffolds entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse von oben von der Nährlösung erreicht werden kann. Auch kann hierdurch Höhe und damit der erforderliche Bauraum des Scaffold-Halters geringgehalten werden.According to a further aspect of the invention, the wall extends so low that a fluid from the interior of the container can flow into the interior of the holder. This can enable or promote the pore structure of the scaffold accommodated to be reached by the nutrient solution along the vertical axis or along the longitudinal axis from above. This also makes it possible to keep the height and thus the required installation space of the scaffold holder low.

Alternativ erstreckt sich die Wandung ausreichend hoch, um den Halterinnenraum frei von einem Fluid des Innenraums des Behältnisses zu halten. Dies kann es ermöglichen bzw. begünstigen, dass die Nährlösung entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse von der Oberseite der Porenstruktur des aufgenommenen Scaffolds ferngehalten werden kann, wie dies bei ALI-Kulturen der Fall bzw. erforderlich ist.Alternatively, the wall extends sufficiently high to keep the holder interior free from any fluid from the interior of the container. This can enable or promote the nutrient solution to be kept away from the top of the pore structure of the scaffold held along the vertical axis or along the longitudinal axis, as is the case or required in ALI cultures.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Scaffold-Aufnahme von einem unteren Ende der Wandung und seitlich vom Abstandshalter gebildet. Mit anderen Worten kann das Scaffold entlang der vertikalen Achse bzw. entlang der Längsachse von unten am Abstandshalter und insbesondere zwischen den mehreren Abstandhaltern entlang geführt werden und am unteren Ende der Wandung anliegen. Dies kann eine konkrete Möglichkeit der Umsetzung darstellen, welche eine definierte Positionierung ermöglichen kann.According to a further aspect of the invention, the scaffold holder is formed by a lower end of the wall and laterally by the spacer. In other words, the scaffold can be guided along the vertical axis or along the longitudinal axis from below along the spacer and in particular between the several spacers and rest against the lower end of the wall. This can represent a concrete possibility of implementation, which can enable defined positioning.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Scaffold-Halter wenigstens einen Arm auf, dessen Armende ausgebildet ist, sich an einer Wand des Innenraums des Behältnisses abzustützen und hierdurch den Scaffold-Halter aufrecht im Innenraum des Behältnisses auszurichten. Hierdurch können eine definierte Positionierung sowie ein stabiler Halt des Scaffold-Halters gegenüber der Wand bzw. Wandung des Innenraums des Behältnisses erreicht werden. Dies kann seitens des Endes des Arms punktuell erfolgen, um den Aufwand und das vom Scaffold-Halter benötigte Volumen und Gewicht geringzuhalten. Alternativ kann das Ende des Arms auch flächig bzw. länglich, insbesondere in der Horizontalen bzw. entlang der Umfangsrichtung, ausgebildet sein, um die Stabilität zu verbessern. Hierzu kann sich das Ende des Arms bzw. des genau einen Arms ausreichend weit, bei einer zylindrischen Wand bzw. Wandung des Innenraums des Behältnisses insbesondere über 180° hinaus, erstrecken, um einen stabilen Halt in der Horizontalen in alle Richtungen zu erreichen.According to a further aspect of the invention, the scaffold holder has at least one arm, the end of which is designed to be supported on a wall of the interior of the container and thereby to align the scaffold holder upright in the interior of the container. This allows a defined positioning and a stable hold of the scaffold holder relative to the wall or wall of the interior of the container. This can be done selectively at the end of the arm in order to minimize the effort and the volume and weight required by the scaffold holder. Alternatively, the end of the arm can also be flat or elongated, in particular horizontally or along the circumferential direction, in order to improve stability. For this purpose, the end of the arm or of exactly one arm can extend sufficiently far, in the case of a cylindrical wall or wall of the interior of the container in particular beyond 180°, in order to achieve a stable hold in the horizontal in all directions.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Arm und bzw. oder das Armende federelastisch ausgebildet, sich an der Wand des Innenraums des Behältnisses kraftschlüssig abzustützen. Hierzu kann sich der Arm schräg zur Horizontalen, insbesondere nach oben, erstrecken und aus einem zumindest geringfügig elastischen Material ausgebildet sein. Dies kann in jedem Fall den Halt bzw. die Stabilität, die Führung sowie die Zentrierung des Scaffold-Halters im Innenraum des Behältnisses verbessern. Auch können hierdurch Fertigungstoleranzen sowohl des Scaffold-Halters als auch des Innenraums des Behältnisses in diesem gewissen Maße ausgeglichen werden.According to a further aspect of the invention, the arm and/or the arm end is designed to be spring-elastic in order to be supported in a force-fitting manner on the wall of the interior of the container. For this purpose, the arm can extend at an angle to the horizontal, in particular upwards, and can be made of a material that is at least slightly elastic. In any case, this can improve the hold or stability, the guidance and the centering of the scaffold holder in the interior of the container. This can also compensate for manufacturing tolerances of both the scaffold holder and the interior of the container to a certain extent.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Scaffold-Halter eine Mehrzahl von Armen auf, dessen Armenden jeweils ausgebildet sind, sich an der Wand des Innenraums des Behältnisses abzustützen und hierdurch den Scaffold-Halter aufrecht im Innenraum des Behältnisses auszurichten. Dies kann einen stabilen Halt mit einer vergleichsweise einfachen Konstruktion der Arme ermöglichen. Hierzu vorzugsweise drei Arme, d.h. wenigstens oder genau drei Arme, vorzusehen kann die entsprechenden Eigenschaften und Vorteile wie zuvor hinsichtlich der mehreren Abstandshalter beschrieben auch seitens der Arme ermöglichen. Dies gilt ebenso, falls die Arme vorzugsweise, vorzugsweise in der Umfangsrichtung, gleichmäßig zueinander abstandet angeordnet sind.According to a further aspect of the invention, the scaffold holder has a plurality of arms, the arm ends of which are each designed to be supported on the wall of the interior of the container and thereby align the scaffold holder upright in the interior of the container. This can enable a stable hold with a comparatively simple design of the arms. For this purpose, preferably providing three arms, i.e. at least or exactly three arms, can also enable the corresponding properties and advantages as previously described with regard to the plurality of spacers on the part of the arms. This also applies if the arms are preferably arranged evenly spaced from one another, preferably in the circumferential direction.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Scaffold-Aufnahme, vorzugsweise der Scaffold-Halter, im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Entsprechend können kreisrunde Scaffolds aufgenommen werden, welche häufig verwendet werden.According to a further aspect of the invention, the scaffold holder, preferably the scaffold holder, is essentially cylindrical. Accordingly, circular scaffolds, which are frequently used, can be accommodated.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Scaffold-Anordnung mit einem Scaffold-Halter wie zuvor beschrieben und mit einem Scaffold, welches von der Scaffold-Aufnahme aufgenommen wird. Hierdurch können die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile eines erfindungsgemäßen Scaffold-Halters gemäß der ersten oder der zweiten Variante der vorliegenden Erfindung bei einem Scaffold konkret umgesetzt und genutzt werden.The present invention further relates to a scaffold arrangement with a scaffold holder as described above and with a scaffold which is received by the scaffold holder. As a result, the previously described properties and advantages of a scaffold holder according to the invention according to the first or second variant of the present invention can be specifically implemented and used in a scaffold.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Mikroelektrodenarrayanordnung mit einem Behältnis zur In-Vitro-Züchtung von biologischem Gewebe, welches einen Innenraum zumindest im Wesentlichen fluiddicht umschließt, mit einem Mikroelektrodenarray, welches auf dem Boden des Innenraums des Behältnisses angeordnet ist, und mit einer Scaffold-Anordnung wie zuvor beschrieben. Hierdurch können die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile eines erfindungsgemäßen Scaffold-Halters bzw. einer erfindungsgemäßen Scaffold-Anordnung bei einem Mikroelektrodenarray bzw. bei einer Mikroelektrodenarrayanordnung konkret umgesetzt und genutzt werden.The present invention further relates to a microelectrode array arrangement with a container for in vitro cultivation of biological tissue, which encloses an interior in an at least substantially fluid-tight manner, with a microelectrode array which is arranged on the floor of the interior of the container, and with a scaffold arrangement as described above. As a result, the previously described properties and advantages of a scaffold holder according to the invention or a scaffold arrangement according to the invention can be specifically implemented and used in a microelectrode array or in a microelectrode array arrangement.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Scaffold einen Rand auf, welcher von der Scaffold-Aufnahme des Scaffold-Halters gehalten wird, und das Scaffold weist eine Porenstruktur auf, welche vom Rand, vorzugsweise in der Umfangsrichtung, umgeben wird und welche das zu züchtende biologische Gewebe aufweist. Dies kann eine konkrete Möglichkeit der Umsetzung eines Scaffolds sowie dessen Halt in der Scaffold-Aufnahme des Scaffold-Halters darstellen.According to one aspect of the invention, the scaffold has an edge which is held by the scaffold receptacle of the scaffold holder, and the scaffold has a pore structure which is surrounded by the edge, preferably in the circumferential direction, and which has the biological tissue to be grown. This can represent a concrete possibility of implementing a scaffold and holding it in the scaffold receptacle of the scaffold holder.

Mehrere Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der beiden Varianten der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren rein schematisch dargestellt und näher erläutert. Darin zeigt:

• 1 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scaffold-Halters gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels mit aufzunehmendem Scaffold als Explosionsdarstellung von schräg oben;
• 2 die Darstellung der 1 im zusammengesetzten Zustand von schräg unten;
• 3 der erfindungsgemäße Scaffold-Halter gemäß des ersten Ausführungsbeispiels mit aufgenommenem Scaffold in einem Behältnis eingesetzt von schräg oben;
• 4 eine seitliche Detailansicht des erfindungsgemäßen Scaffold-Halters gemäß des ersten Ausführungsbeispiels mit aufgenommenem Scaffold auf einem Mikroelektrodenarray aufgesetzt;
• 5 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scaffold-Halters gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels mit aufzunehmendem Scaffold als Explosionsdarstellung von schräg oben;
• 6 die Darstellung der 5 im zusammengesetzten Zustand von schräg unten;
• 7 die Darstellung der 5 im zusammengesetzten Zustand von schräg oben;
• 8 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scaffold-Halters gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels mit aufgenommenem Scaffold im zusammengesetzten Zustand von schräg unten;
• 9 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scaffold-Halters gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels ohne aufzunehmenden Scaffold von schräg oben;
• 10 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scaffold-Halters gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels ohne aufzunehmenden Scaffold von schräg oben;
• 11 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scaffold-Halters gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels mit aufzunehmendem Scaffold als Explosionsdarstellung von schräg unten;
• 12 die Darstellung der 11 im zusammengesetzten Zustand von schräg unten;
• 13 die Darstellung der 11 im zusammengesetzten Zustand von schräg oben; und
• 14 die Darstellung der 11 im zusammengesetzten Zustand direkt von der Seite.

Several embodiments and further advantages of the two variants of the present invention are shown schematically below and explained in more detail in connection with the following figures. Therein:

• 1 a perspective schematic representation of a scaffold holder according to the invention according to a first embodiment with scaffold to be accommodated as an exploded view obliquely from above;
• 2 the representation of the 1 in the assembled state from below;
• 3 the scaffold holder according to the invention according to the first embodiment with scaffold accommodated in a container inserted from above;
• 4 a side detailed view of the scaffold holder according to the invention according to the first embodiment with the scaffold placed on a microelectrode array;
• 5 a perspective schematic representation of a scaffold holder according to the invention according to a second embodiment with a scaffold to be accommodated as an exploded view obliquely from above;
• 6 the representation of the 5 in the assembled state from below;
• 7 the representation of the 5 when assembled, viewed from above;
• 8th a perspective schematic representation of a scaffold holder according to the invention according to a third embodiment with received scaffold in the assembled state obliquely from below;
• 9 a perspective schematic representation of a scaffold holder according to the invention according to a fourth embodiment without a scaffold to be accommodated, viewed obliquely from above;
• 10 a perspective schematic representation of a scaffold holder according to the invention according to a fifth embodiment without a scaffold to be accommodated, viewed obliquely from above;
• 11 a perspective schematic representation of a scaffold holder according to the invention according to a sixth embodiment with a scaffold to be accommodated as an exploded view obliquely from below;
• 12 the representation of the 11 in the assembled state from below;
• 13 the representation of the 11 in the assembled state from above; and
• 14 the representation of the 11 when assembled, directly from the side.

Die o.g. Figuren werden in zylindrischen Koordinaten betrachtet. Es erstreckt sich eine Längsachse X. Senkrecht zur Längsachse X erstreckt sich eine radiale Richtung R von der Längsachse X weg. Senkrecht zur radialen Richtung R und um die Längsachse X herum erstreckt sich eine Umfangsrichtung U.The above figures are considered in cylindrical coordinates. A longitudinal axis X extends. A radial direction R extends perpendicular to the longitudinal axis X away from the longitudinal axis X. A circumferential direction U extends perpendicular to the radial direction R and around the longitudinal axis X.

Ein erfindungsgemäßer Scaffold-Halter 1 dient dazu, ein Scaffold 2 aufzunehmen. Der Scaffold-Halter 1 samt aufgenommenem Scaffold 2 kann als Scaffold-Anordnung 1, 2 bezeichnet werden. Die Scaffold-Anordnung 1, 2 kann in einem Behältnis 3 angeordnet werden, welches ein Mikroelektrodenarray 4 aufweist, so dass das Scaffold 2 direkt oberhalb des Mikroelektrodenarrays 4 bzw. dessen Plättchen oder Nadeln als elektrische Kontakte positioniert werden kann. Das Behältnis 3 mit Scaffold-Anordnung 1, 2 und Mikroelektrodenarray 4 kann auch als Mikroelektrodenarrayanordnung 1, 2, 3, 4 bezeichnet werden. Der Scaffold-Halter 1 kann auch als Scaffold-Gestell 1 oder als Scaffold-Einsatz 1 bezeichnet werden. Das Scaffold 2 kann auch als Träger 2 oder als Gerüst 2 bezeichnet werden.A scaffold holder 1 according to the invention serves to hold a scaffold 2. The scaffold holder 1 together with the scaffold 2 held therein can be referred to as a scaffold arrangement 1, 2. The scaffold arrangement 1, 2 can be arranged in a container 3 which has a microelectrode array 4 so that the scaffold 2 can be positioned directly above the microelectrode array 4 or its plates or needles as electrical contacts. The container 3 with the scaffold arrangement 1, 2 and microelectrode array 4 can also be referred to as a microelectrode array arrangement 1, 2, 3, 4. The scaffold holder 1 can also be referred to as a scaffold frame 1 or a scaffold insert 1. The scaffold 2 can also be referred to as a carrier 2 or as a framework 2.

Der erfindungsgemäße Scaffold-Halter 1 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der 1 bis 4 der ersten Variante der Erfindung weist ein zylindrische Wandung 10 auf, welche einen Halterinnenraum 11 in der Umfangsrichtung U umschließt, welcher auch als Kammer 11 bezeichnet werden kann. Die zylindrische Wandung 10 ist entlang der Längsachse X sowohl nach oben als auch nach unten offen ausgebildet, so dass die zylindrische Wandung 10 eine Durchgangsöffnung 12 umschließt, welche bei dem erfindungsgemäßen Scaffold-Halter 1 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels dem Halterinnenraum 11 entspricht bzw. welche den Halterinnenraum 11 bildet.The scaffold holder 1 according to the invention according to the first embodiment of the 1 to 4 the first variant of the invention has a cylindrical wall 10 which encloses a holder interior 11 in the circumferential direction U, which can also be referred to as a chamber 11. The cylindrical wall 10 is open both upwards and downwards along the longitudinal axis X, so that the cylindrical wall 10 encloses a through opening 12 which, in the scaffold holder 1 according to the invention according to the first embodiment, corresponds to the holder interior 11 or which forms the holder interior 11.

Entlang der Längsachse X schließt sich an die Durchgangsöffnung 12 der Wandung 10 eine Scaffold-Aufnahme 13 an, welche von dem radial inneren Bereich der Unterseite der Wandung 10 gebildet wird. Um die Scaffold-Aufnahme 13 herum sind drei Abstandshalter 14 in Form von Füßen 14 oder Beinen 14 angeordnet, welche jeweils etwa halbkreisförmig und mit der Wölbung radial nach außen zeigend ausgebildet sowie in der Umfangsrichtung U gleichmäßig zueinander, d.h. um 120° zueinander versetzt, beabstandet sind. Die drei Abstandshalter 14 sind zur Längsachse X radial gleich beabstandet. Auch der zylindrische Zwischenraum zwischen den drei Abstandshalter 14 trägt zur Scaffold-Aufnahme 13 bei.Along the longitudinal axis X, the through-opening 12 of the wall 10 is adjoined by a scaffold holder 13, which is formed by the radially inner region of the underside of the wall 10. Three spacers 14 in the form of feet 14 or legs 14 are arranged around the scaffold holder 13, each of which is approximately semicircular and has the curvature pointing radially outwards and is evenly spaced from one another in the circumferential direction U, i.e. offset from one another by 120°. The three spacers 14 are equally spaced radially from the longitudinal axis X. The cylindrical space between the three spacers 14 also contributes to the scaffold holder 13.

Am oben Ende der zylindrischen Wandung 10 ragen drei starre Arme 15 nach radial außen sowie leicht gebogen nach oben von der zylindrischen Wandung 10 weg und enden radial im gleichen Abstand zur Längsachse X jeweils mit einem Armende 16, welches rein radial ausgerichtet ist und mit einer direkt radial ausgerichteten Fläche als Kontaktfläche (nicht bezeichnet) abschließt. Der Scaffold-Halter 1 ist einstückig aus einem biokompatiblen Polymer ausgebildet.At the top end of the cylindrical wall 10, three rigid arms 15 protrude radially outwards and are slightly curved upwards away from the cylindrical wall 10 and end radially at the same distance from the longitudinal axis X, each with an arm end 16 which is aligned purely radially and ends with a directly radially aligned surface as a contact surface (not designated). The scaffold holder 1 is formed in one piece from a biocompatible polymer.

Das bereits erwähnte Scaffold 2 ist ebenfalls einstückig und aus einem biokompatiblen Polymer ausgebildet. Das Scaffold 2 ist kreisrund um die Längsachse X ausgebildet und weist im Inneren eine Porenstruktur 21 auf, welche auch als Membran 21 ausgebildet bzw. bezeichnet werden kann. Die Porenstruktur 21 wird kreisringförmig von einem Rand 20 umschlossen.The previously mentioned scaffold 2 is also made in one piece and is made of a biocompatible polymer. The scaffold 2 is circular around the longitudinal axis X and has a pore structure 21 inside, which can also be designed or referred to as a membrane 21. The pore structure 21 is surrounded by an edge 20 in the shape of a ring.

Das Scaffold 2 wird separat hergestellt und dann am Scaffold-Halter 1 montiert, indem das Scaffold 2 in der Scaffold-Aufnahme 13 angeordnet und dort gehalten wird. Hierzu wird der Rand 20 des Scaffolds 2 mittels Klebstoff stoffschlüssig an den radialen Innenseiten (nicht bezeichnet) der Abstandshalter 14 des Scaffold-Halters 1, welche zur Scaffold-Aufnahme 13 gehören, festgeklebt. Hierdurch wird die Scaffold-Anordnung 1, 2 geschaffen.The scaffold 2 is manufactured separately and then mounted on the scaffold holder 1 by arranging the scaffold 2 in the scaffold holder 13 and holding it there. To do this, the edge 20 of the scaffold 2 is glued using adhesive to the radial inner sides (not designated) of the spacers 14 of the scaffold holder 1, which belong to the scaffold holder 13. This creates the scaffold arrangement 1, 2.

Die Scaffold-Anordnung 1, 2 kann nun mit dem bereits erwähnten Behältnis 3 verwendet werden, welches auch als Gefäß 3, als Kulturgefäß 3, als Zellkulturgefäß 3 oder als Gewebekulturgefäß 3 bezeichnet werden kann. Das Behältnis 3 weist einen zylindrischen Innenraum 30 auf, welcher entlang der Längsachse X nach unten hin durch einen Boden 31 begrenzt und in der Umfangsrichtung U von einer Wand 32 umschlossen wird, welche eine Innenseite 32 des Innenraums 30 bildet. Die Wand 32 schließt entlang der Längsachse X nach oben mit einem Rand 33 ab. Auf dem Boden 31 des Behältnisses 3 ist das bereits erwähnte Mikroelektrodenarray 4 mittig und mit seinen Plättchen oder Nadeln als elektrische Kontakte entlang der Längsachse X nach oben in den Innenraum 30 ausgerichtet angeordnet.The scaffold arrangement 1, 2 can now be used with the aforementioned container 3, which can also be referred to as a vessel 3, a culture vessel 3, a cell culture vessel 3 or a tissue culture vessel 3. The container 3 has a cylindrical interior 30, which is delimited along the longitudinal axis X downwards by a base 31 and is enclosed in the circumferential direction U by a wall 32, which forms an inner side 32 of the interior 30. The wall 32 ends at the top along the longitudinal axis X with an edge 33. The aforementioned microelectrode array 4 is arranged centrally on the base 31 of the container 3 and with its plates or needles as electrical contacts aligned along the longitudinal axis X upwards into the interior 30.

Die Scaffold-Anordnung 1, 2 mit dem Scaffold-Halter 1 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels kann nun entlang der Längsachse X von oben in den Innenraum 30 des Behältnisses 3 eingesetzt werden, so dass die Scaffold-Anordnung 1, 2 mit den drei Abstandshaltern 14 des Scaffold-Halters 1 auf der Oberfläche bzw. auf der Oberseite des Mikroelektrodenarrays 4 aufgesetzt wird. Dabei ist das Mikroelektrodenarray 4 derart ausgebildet und auf dem Boden 31 des Innenraums 30 des Behältnisses 3 angeordnet, so dass das aufgenommene Scaffold 2 direkt oberhalb der elektrischen Kontakte des Mikroelektrodenarrays 4 in Form von Nadeln oder Plättchen positioniert wird. Die drei gleichlangen Arme 15 des Scaffold-Halters 1 sind an den Innenraum 30 des Behältnisses 3 angepasst, so dass das aufgenommene Scaffold 2 genau auf der Längsachse X angeordnet ist.The scaffold arrangement 1, 2 with the scaffold holder 1 according to the first embodiment can now be inserted along the longitudinal axis X from above into the interior 30 of the container 3, so that the scaffold arrangement 1, 2 with the three spacers 14 of the scaffold holder 1 is placed on the surface or on the top of the microelectrode array 4. The microelectrode array 4 is designed in such a way and arranged on the bottom 31 of the interior 30 of the container 3, so that the scaffold 2 received is positioned directly above the electrical contacts of the microelectrode array 4 in the form of needles or plates. The three arms 15 of the same length of the scaffold holder 1 are adapted to the interior 30 of the container 3, so that the scaffold 2 received is arranged exactly on the longitudinal axis X.

Die Höhe bzw. die Länge der drei Abstandshalter 14 des Scaffold-Halters 1 ist dabei in Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsfalls und insbesondere in Abhängigkeit der Dicke bzw. der Stärke des aufzunehmenden Scaffolds 2 derart bemessen, so dass das von der Scaffold-Aufnahme 13 aufgenommene Scaffold 2 gegenüber dem Mikroelektrodenarray 4 bzw. dessen Oberseite mit den elektrischen Kontakten in einem definierten Abstand A von weniger als 1 mm positioniert wird. Der definierte Abstand A kann insbesondere weniger als 750 µm, vorzugsweise weniger als 250 µm, und besonders vorzugsweise ca. 25 µm betragen.The height or length of the three spacers 14 of the scaffold holder 1 is dimensioned depending on the respective application and in particular depending on the thickness or strength of the scaffold 2 to be accommodated such that the scaffold 2 accommodated by the scaffold holder 13 is positioned at a defined distance A of less than 1 mm from the microelectrode array 4 or its upper side with the electrical contacts. The defined distance A can in particular be less than 750 µm, preferably less than 250 µm, and particularly preferably approximately 25 µm.

In jedem Fall kann der definierte Abstand Aje nach Anwendungsfall derart geringhalten werden, dass zu vermehrende Nervenzellen, welche von der Porenstruktur 21 des aufgenommenen Scaffolds 2 aufgenommen werden, die elektrischen Kontakte des Mikroelektrodenarrays 4 auf möglichst kurzem Wege und damit vergleichsweise schnell erreichen können, so dass eine Kontaktierung bereits nach kurzem und schnellen Wachstum erfolgen kann. Auch kann der vergleichsweise geringe definierte Abstand A auch verhindern, dass zwischen der Unterseite der Porenstruktur 21 des aufgenommenen Scaffolds 2 und der Oberseite des Mikroelektrodenarrays 4 eine Strömung der Nährlösung entstehen kann, welche die wachsenden Nervenzellen stören bzw. die angewachsenen Nervenzellen von der Oberfläche des Mikroelektrodenarrays 4 abreißen könnte.In any case, depending on the application, the defined distance A can be kept so small that nerve cells to be multiplied, which are accommodated by the pore structure 21 of the scaffold 2, can reach the electrical contacts of the microelectrode array 4 via the shortest possible route and thus comparatively quickly, so that contact can be made after a short and rapid growth. The comparatively small defined distance A can also prevent a flow of the nutrient solution from occurring between the underside of the pore structure 21 of the scaffold 2 and the top of the microelectrode array 4, which could disrupt the growing nerve cells or tear the grown nerve cells off the surface of the microelectrode array 4.

5 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scaffold-Halters 1 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels mit aufzunehmendem Scaffold 2 als Explosionsdarstellung von schräg oben. 6 zeigt die Darstellung der 5 im zusammengesetzten Zustand von schräg unten. 7 zeigt die Darstellung der 5 im zusammengesetzten Zustand von schräg oben. 5 shows a perspective schematic representation of a scaffold holder 1 according to the invention according to a second embodiment with scaffold 2 to be accommodated as an exploded view obliquely from above. 6 shows the representation of the 5 in the assembled state from below. 7 shows the representation of the 5 in the assembled state from above.

In diesem Fall ragen die Armenden 16 schräg sowie im Wesentlichen direkt entlang der Längsachse X nach oben und sind vergleichsweise dünn ausgebildet, so dass eine gewisse federelastische Nachgiebigkeit der Armenden 16 in der radialen Richtung R erreicht werden kann. Die radiale Erstreckung des Scaffold-Halters 1 ist etwas größer als die horizontale Erstreckung des Innenraums 30 des Behältnisses 3, so dass sich der in den Innenraum 30 des Behältnisses 3 eingesetzte Scaffold-Halter 1 radial gegen die Wand 32 des Innenraums 30 des Behältnisses 3 abstützt. Dies kann aufgrund des Kraftschlusses den Halt bzw. die Stabilität der Positionierung des Scaffold-Halters 1 im Innenraum 30 des Behältnisses 3 verbessern und auch Fertigungstoleranzen seitens des Scaffold-Halters 1 sowie des Innenraums 30 des Behältnisses 3 ausgleichen.In this case, the arm ends 16 protrude obliquely and essentially directly upwards along the longitudinal axis X and are comparatively thin, so that a certain spring-elastic flexibility of the arm ends 16 can be achieved in the radial direction R. The radial extent of the scaffold holder 1 is slightly larger than the horizontal extent of the interior 30 of the container 3, so that the scaffold holder 1 inserted into the interior 30 of the container 3 is supported radially against the wall 32 of the interior 30 of the container 3. Due to the frictional connection, this can improve the hold or stability of the positioning of the scaffold holder 1 in the interior 30 of the container 3 and also compensate for manufacturing tolerances on the part of the scaffold holder 1 and the interior 30 of the container 3.

Ferner ist in diesem Fall der Halterinnenraum 11 des Scaffold-Halters 1 trichterförmig nach oben hin sich verbreiternd ausgebildet. Die Wandung 10 des Scaffold-Halters 1 ist dabei vergleichsweise niedrig entlang der Längsachse X ausgebildet, so dass die Nährlösung seitlich vergleichsweise direkt in den Halterinnenraum 11 des Scaffold-Halters 1 einströmen und die Porenstruktur 21 des aufgenommenen Scaffolds 2 von oben erreichen kann.Furthermore, in this case, the holder interior 11 of the scaffold holder 1 is designed in a funnel shape that widens towards the top. The wall 10 of the scaffold holder 1 is designed to be comparatively low along the longitudinal axis X, so that the nutrient solution can flow laterally comparatively directly into the holder interior 11 of the scaffold holder 1 and reach the pore structure 21 of the scaffold 2 held from above.

8 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scaffold-Halters 1 gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels mit aufgenommenem Scaffold 2 im zusammengesetzten Zustand von schräg unten. In diesem Fall ragt die Wandung 10 des Scaffold-Halters 1 entlang der Längsachse X vergleichsweise hoch nach oben, so dass die Nährlösung bis zu einer entsprechenden Füllhöhe davon abgehalten werden kann, in den Halterinnenraum 11 des Scaffold-Halters 1 einzuströmen, und somit die Porenstruktur 21 des aufgenommenen Scaffolds 2 von oben von der Nährlösung freigehalten werden kann. 8th shows a perspective schematic representation of a scaffold holder 1 according to the invention according to a third embodiment with scaffold 2 accommodated in the assembled state, viewed obliquely from below. In this case, the wall 10 of the scaffold holder 1 protrudes comparatively high upwards along the longitudinal axis X, so that the nutrient solution can be prevented from flowing into the holder interior 11 of the scaffold holder 1 up to a corresponding filling level, and thus the pores structure 21 of the absorbed scaffold 2 can be kept free from the nutrient solution from above.

9 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scaffold-Halters 1 gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels ohne aufzunehmenden Scaffold 2 von schräg oben. In diesem Fall sind die Arme 15 und Armenden 16 starr und rein radial ausgerichtet, wodurch die Bauhöhe des Scaffold-Halters 1 entlang der Längsachse X nach oben hin flach und insgesamt vergleichsweise gering und kompakt gehalten werden kann. 9 shows a perspective schematic representation of a scaffold holder 1 according to the invention according to a fourth embodiment without scaffold 2 to be accommodated, viewed obliquely from above. In this case, the arms 15 and arm ends 16 are rigid and aligned purely radially, whereby the height of the scaffold holder 1 along the longitudinal axis X can be kept flat towards the top and overall comparatively low and compact.

10 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scaffold-Halters 1 gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels ohne aufzunehmenden Scaffold 2 von schräg oben. Dieses fünfte Ausführungsbeispiel entspricht dem vierten Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, dass auch hier die Armenden 16 sich flächig abstützend sowie sich entlang der Längsachse X nach oben erstreckend ausgebildet sind. Auch dies kann eine federelastische Abstützung ermöglichen. 10 shows a perspective schematic representation of a scaffold holder 1 according to the invention according to a fifth embodiment without scaffold 2 to be accommodated, viewed obliquely from above. This fifth embodiment corresponds to the fourth embodiment with the difference that here too the arm ends 16 are designed to support one another flatly and extend upwards along the longitudinal axis X. This can also enable spring-elastic support.

11 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scaffold-Halters 1 gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels mit aufzunehmendem Scaffold 2 als Explosionsdarstellung von schräg unten. 12 zeigt die Darstellung der 11 im zusammengesetzten Zustand von schräg unten. 13 zeigt die Darstellung der 11 im zusammengesetzten Zustand von schräg oben. 14 zeigt die Darstellung der 11 im zusammengesetzten Zustand direkt von der Seite. 11 shows a perspective schematic representation of a scaffold holder 1 according to the invention according to a sixth embodiment with scaffold 2 to be accommodated as an exploded view obliquely from below. 12 shows the representation of the 11 in the assembled state from below. 13 shows the representation of the 11 in the assembled state from above. 14 shows the representation of the 11 when assembled, directly from the side.

In diesem Fall der zweiten Variante der Erfindung ist die Scaffold-Aufnahme 13 ausgebildet, das Scaffold 2 derart aufzunehmen, so dass das Scaffold 2 direkt auf dem Mikroelektrodenarray 4 (nicht dargestellt, vgl. 4) positioniert werden kann. Die drei halbkreisförmigen Elemente (nicht bezeichnet), welche bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen der ersten Variante der Erfindung die Abstandshalter 14 bilden, sind hier entlang der Längsachse X derart verkürzt ausgebildet, dass sie gemeinsam mit der Anschlagsfläche (nicht bezeichnet) der Unterseite der Wandung 10 des Scaffold-Halters 1 dessen Scaffold-Aufnahme 13 bilden, welche das Scaffold 2 wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen der ersten Variante beschrieben aufnimmt, jedoch in diesem Fall bündig entlang der Längsachse X nach unten hin abschließend. Dabei könnten die drei halbkreisförmigen Elemente auch entlang der Längsachse X gegenüber dem aufgenommenen Scaffold 2 zurückversetzt ausgebildet sein.In this case of the second variant of the invention, the scaffold holder 13 is designed to hold the scaffold 2 in such a way that the scaffold 2 is placed directly on the microelectrode array 4 (not shown, cf. 4 ). The three semicircular elements (not designated), which form the spacers 14 in the preceding embodiments of the first variant of the invention, are here designed to be shortened along the longitudinal axis X in such a way that, together with the stop surface (not designated) of the underside of the wall 10 of the scaffold holder 1, they form its scaffold receptacle 13, which receives the scaffold 2 as described in the preceding embodiments of the first variant, but in this case ends flush along the longitudinal axis X towards the bottom. The three semicircular elements could also be designed to be set back along the longitudinal axis X compared to the scaffold 2 received.

In jedem Fall wird gemäß der zweiten Variante hierdurch erreicht, dass das Scaffold 2 entlang der Längsachse X direkt, d.h. ohne Abstand A, mit seinem Rand 20 auf der Oberseite bzw. auf der Oberfläche des Mikroelektrodenarrays 4 aufliegt, wenn der Scaffold-Halter 1 samt aufgenommenem Scaffold 2 wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen der ersten Variante beschrieben im Behältnis 3 angeordnet wird. Hierdurch kann vom Rand 20 des Scaffolds 2 vollständig unterbunden werden, dass die Nährlösung, welche sich im Innenraum 30 des Behältnisses 3 befindet, die Zellen der Porenstruktur 21 des Scaffolds 2 seitlich erreichen kann. Hierdurch kann eine Strömung der Nährlösung unterhalb der Porenstruktur 21 des Scaffolds 2, welche eine Störung des Wachstum der Zellen der Porenstruktur 21 des Scaffolds 2 nach unten zu den elektrischen Kontakten des Mikroelektrodenarrays 4 hin darstellen könnte, vollständig verhindert werden. Auch kann es konstruktiv einfacher sein, gar keinen Abstand als einen definierten vergleichsweise geringen Abstand A zwischen Scaffold 2 und Oberseite des Mikroelektrodenarrays 4 auszubilden.In any case, according to the second variant, this ensures that the scaffold 2 rests along the longitudinal axis X directly, i.e. without a distance A, with its edge 20 on the top or on the surface of the microelectrode array 4 when the scaffold holder 1 together with the scaffold 2 held therein is arranged in the container 3 as described in the previous embodiments of the first variant. This completely prevents the nutrient solution, which is located in the interior 30 of the container 3, from reaching the cells of the pore structure 21 of the scaffold 2 from the side from the edge 20 of the scaffold 2. This completely prevents a flow of the nutrient solution below the pore structure 21 of the scaffold 2, which could represent a disruption of the growth of the cells of the pore structure 21 of the scaffold 2 downwards towards the electrical contacts of the microelectrode array 4. It may also be structurally simpler to have no distance at all rather than a defined, comparatively small distance A between the scaffold 2 and the top side of the microelectrode array 4.

Eine Versorgung der Zellen der Porenstruktur 21 des Scaffolds 2 kann in diesem Fall ausschließlich von oberhalb der Porenstruktur 21 des Scaffolds 2 erfolgen, was bei zu vermehrenden Zellen, welche keine ALI-Kulturen sind und somit nicht von oben von der Nährlösung freigehalten werden müssen, erfolgen kann.In this case, the cells of the pore structure 21 of the scaffold 2 can only be supplied from above the pore structure 21 of the scaffold 2, which can be done with cells to be multiplied which are not ALI cultures and therefore do not have to be kept free of the nutrient solution from above.

Um es dabei zu erleichtern, dass die Nährlösung die Zellen der Porenstruktur 21 des Scaffolds 2 von oben erreichen kann, sind im sechsten Ausführungsbeispiel der 11 bis 14 drei seitliche Wandungsöffnungen 10a vorgesehen, welche gleich ausgebildet, gleich in der Umfangsrichtung U zueinander beabstandet sowie gleich in der Umfangsrichtung U gegenüber den drei Armen 15 jeweils mittig positioniert sind. Hierdurch kann die Wandung 10 selbst weiterhin, wie bei einigen vorangehenden Ausführungsbeispielen, vergleichsweise hoch entlang der Längsachse X ausgebildet bleiben, um dem Scaffold-Halter 1 Stabilität zu geben. Gleichzeitig kann der Füllstand der Nährlösung und damit dessen Verbrauch vergleichsweise geringgehalten werden, weil bereits bei einem vergleichsweise niedrigen Füllstand der Nährlösung im Innenraum 30 des Behältnisses 3 die Porenstruktur 20 samt Zellen des aufgenommenen Scaffolds 2 von oben durch die Wandungsöffnungen 10a der Wandung 10 des Scaffold-Halters 1 hindurch von der Nährlösung erreicht werden können.In order to make it easier for the nutrient solution to reach the cells of the pore structure 21 of the scaffold 2 from above, in the sixth embodiment of the 11 to 14 three lateral wall openings 10a are provided, which are of the same design, equally spaced apart from one another in the circumferential direction U and positioned centrally in the circumferential direction U opposite the three arms 15. As a result, the wall 10 itself can continue to be designed comparatively high along the longitudinal axis X, as in some previous embodiments, in order to give the scaffold holder 1 stability. At the same time, the fill level of the nutrient solution and thus its consumption can be kept comparatively low, because even with a comparatively low fill level of the nutrient solution in the interior 30 of the container 3, the pore structure 20 including the cells of the scaffold 2 accommodated can be reached by the nutrient solution from above through the wall openings 10a of the wall 10 of the scaffold holder 1.

BEZUGSZEICHENLISTE (Teil der Beschreibung)LIST OF REFERENCE SYMBOLS (part of the description)

AA

definierter Abstand bzw. definierter Spaltdefined distance or defined gap

RR

radiale Richtungradial direction

UU

UmfangsrichtungCircumferential direction

XX

Längsachse Longitudinal axis

1, 21, 2

Scaffold-AnordnungScaffold arrangement

1, 2, 3, 41, 2, 3, 4

Mikroelektrodenarrayanordnung Microelectrode array arrangement

11

Scaffold-Halter; Scaffold-Gestell; Scaffold-EinsatzScaffold holder; Scaffold frame; Scaffold insert

1010

(zylindrische) Wandung(cylindrical) wall

10a10a

(seitliche) Wandungsöffnungen(lateral) wall openings

1111

Halterinnenraum; KammerHolder interior; chamber

1212

Durchgangsöffnung der Wandung 10Through opening of the wall 10

1313

Scaffold-AufnahmeScaffold recording

1414

Abstandshalter; Füße; Beinespacers; feet; legs

1515

Armepoor

1616

Armenden Poor people

22

Scaffold; Träger; Gerüstscaffold; beam; framework

2020

Randedge

2121

Porenstruktur; Membran pore structure; membrane

33

Behältnis; Gefäß; Kulturgefäß; Zellkulturgefäß; Gewebekulturgefäßcontainer; vessel; culture vessel; cell culture vessel; tissue culture vessel

3030

Innenraum des Behältnisses 3Interior of container 3

3131

Boden des Innenraums 30Interior floor 30

3232

Wand bzw. Innenseite des Innenraums 30Wall or inside of the interior 30

3333

oberer Rand des Behältnisses 3 upper edge of the container 3

44

MikroelektrodenarrayMicroelectrode array

Claims (15)

Scaffold-Halter (1), welcher ausgebildet ist, zumindest abschnittsweise im Innenraum (30) eines Behältnisses (3) zur In-Vitro-Züchtung von biologischem Gewebe angeordnet zu werden, mit einer Scaffold-Aufnahme (13) zur Aufnahme eines Scaffolds (2) und mit wenigstens einem Abstandshalter (14), welcher ausgebildet ist, das von der Scaffold-Aufnahme (13) aufgenommene Scaffold (2) gegenüber einem Mikroelektrodenarray (4), welches auf einem Boden (31) des Innenraums (30) des Behältnisses (3) angeordnet ist, in einem definierten Abstand (A) von weniger als 1 mm zu positionieren.Scaffold holder (1) which is designed to be arranged at least in sections in the interior (30) of a container (3) for in vitro cultivation of biological tissue, with a scaffold holder (13) for holding a scaffold (2) and with at least one spacer (14) which is designed to position the scaffold (2) held by the scaffold holder (13) at a defined distance (A) of less than 1 mm from a microelectrode array (4) which is arranged on a floor (31) of the interior (30) of the container (3). Scaffold-Halter (1) nach Anspruch 1, wobei der definierte Abstand (A) weniger als 750 µm vorzugsweise weniger als 250 µm besonders vorzugsweise ca. 25 µm, beträgt.Scaffold holder (1) to Claim 1 , wherein the defined distance (A) is less than 750 µm, preferably less than 250 µm, particularly preferably about 25 µm. Scaffold-Halter (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstandshalter (14) ausgebildet ist, punktuell auf dem Mikroelektrodenarray (4) aufzuliegen.Scaffold holder (1) to Claim 1 or 2 , wherein the spacer (14) is designed to rest pointwise on the microelectrode array (4). Scaffold-Halter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Mehrzahl von, vorzugsweise drei, Abstandshaltern (14), welche jeweils ausgebildet sind, das von der Scaffold-Aufnahme (13) aufgenommene Scaffold (2) gegenüber dem Mikroelektrodenarray (4) in dem definierten Abstand (A) zu positionieren, wobei die Abstandshalter (14) vorzugsweise, vorzugsweise in der Umfangsrichtung (U), gleichmäßig zueinander abstandet angeordnet sind.Scaffold holder (1) according to one of the preceding claims, with a plurality of, preferably three, spacers (14), each of which is designed to position the scaffold (2) received by the scaffold holder (13) relative to the microelectrode array (4) at the defined distance (A), wherein the spacers (14) are preferably arranged at a uniform distance from one another, preferably in the circumferential direction (U). Scaffold-Halter (1), welcher ausgebildet ist, zumindest abschnittsweise im Innenraum (30) eines Behältnisses (3) zur In-Vitro-Züchtung von biologischem Gewebe angeordnet zu werden, mit einer Scaffold-Aufnahme (13) zur Aufnahme eines Scaffolds (2), wobei die Scaffold-Aufnahme (13) ausgebildet ist, das Scaffold (2) derart aufzunehmen, so dass das Scaffold (2) direkt auf einem Mikroelektrodenarray (4) positioniert werden kann.Scaffold holder (1), which is designed to be arranged at least in sections in the interior (30) of a container (3) for in vitro cultivation of biological tissue, with a scaffold receptacle (13) for receiving a scaffold (2), wherein the scaffold receptacle (13) is designed to receive the scaffold (2) in such a way that the scaffold (2) can be positioned directly on a microelectrode array (4). Scaffold-Halter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Wandung (10), welche sich von der Scaffold-Aufnahme (13) weg erstreckt und einen, vorzugsweise zylindrischen oder trichterförmigen, Halterinnenraum (11) seitlich umschließt, wobei die Wandung (10) vorzugweise wenigstens eine, vorzugsweise seitliche, Wandungsöffnung (10a) aufweist, welche den Halterinnenraum (11) mit der Umgebung der Wandung (10) fluidführend verbindet.Scaffold holder (1) according to one of the preceding claims with a wall (10) which extends away from the scaffold receptacle (13) and laterally encloses a preferably cylindrical or funnel-shaped holder interior (11), wherein the wall (10) preferably has at least one, preferably lateral, wall opening (10a) which connects the holder interior (11) to the surroundings of the wall (10) in a fluid-conducting manner. Scaffold-Halter (1) nach Anspruch 6, wobei der Halterinnenraum (11) mittels einer Durchgangsöffnung (12) mit der Scaffold-Aufnahme (13) fluidführend verbunden ist.Scaffold holder (1) to Claim 6 , wherein the holder interior (11) is connected to the scaffold receptacle (13) in a fluid-conducting manner by means of a through-opening (12). Scaffold-Halter (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei sich die Wandung (10) derart niedrig erstreckt, so dass ein Fluid des Innenraums (30) des Behältnisses (3) in den Halterinnenraum (11) einströmen kann, oder wobei sich die Wandung (10) ausreichend hoch erstreckt, um den Halterinnenraum (11) frei von einem Fluid des Innenraums (30) des Behältnisses (3) zu halten.Scaffold holder (1) to Claim 6 or 7 , wherein the wall (10) extends low enough so that a fluid from the interior (30) of the container (3) can flow into the holder interior (11), or wherein the wall (10) extends high enough to keep the holder interior (11) free of a fluid from the interior (30) of the container (3). Scaffold-Halter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Scaffold-Aufnahme (13) von einem unteren Ende der Wandung (10) und seitlich vom Abstandshalter (14) gebildet wird.Scaffold holder (1) according to one of the Claims 1 until 4 and after one of the Claims 6 until 8th , wherein the scaffold receptacle (13) is formed by a lower end of the wall (10) and laterally by the spacer (14). Scaffold-Halter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit wenigstens einem Arm (15), dessen Armende (16) ausgebildet ist, sich an einer Wand (32) des Innenraums (30) des Behältnisses (3) abzustützen und hierdurch den Scaffold-Halter (1) aufrecht im Innenraum (30) des Behältnisses (3) auszurichten.Scaffold holder (1) according to one of the preceding claims with at least one arm (15), the arm end (16) of which is designed to be supported on a wall (32) of the interior (30) of the container (3) and thereby to align the scaffold holder (1) upright in the interior (30) of the container (3). Scaffold-Halter (1) nach Anspruch 10, wobei der Arm (15) und/oder das Armende (16) federelastisch ausgebildet ist, sich an der Wand (32) des Innenraums (30) des Behältnisses (3) kraftschlüssig abzustützen.Scaffold holder (1) to Claim 10 , wherein the arm (15) and/or the arm end (16) is designed to be spring-elastic in order to be supported in a force-fitting manner on the wall (32) of the interior (30) of the container (3). Scaffold-Halter (1) nach Anspruch 10 oder 11, mit einer Mehrzahl von, vorzugsweise drei, Armen (15), dessen Armenden (16) jeweils ausgebildet sind, sich an der Wand (32) des Innenraums (30) des Behältnisses (3) abzustützen und hierdurch den Scaffold-Halter (1) aufrecht im Innenraum (30) des Behältnisses (3) auszurichten, wobei die Arme (15) vorzugsweise, vorzugsweise in der Umfangsrichtung (U), gleichmäßig zueinander abstandet angeordnet sind.Scaffold holder (1) to Claim 10 or 11 , with a plurality of, preferably three, arms (15), the arm ends (16) of which are each designed to be supported on the wall (32) of the interior (30) of the container (3) and thereby to align the scaffold holder (1) upright in the interior (30) of the container (3), wherein the arms (15) are preferably arranged evenly spaced from one another, preferably in the circumferential direction (U). Scaffold-Halter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Scaffold-Aufnahme (13), vorzugsweise der Scaffold-Halter (1), im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.Scaffold holder (1) according to one of the preceding claims, wherein the scaffold receptacle (13), preferably the scaffold holder (1), is substantially cylindrical. Scaffold-Anordnung (1, 2) mit einem Scaffold-Halter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche und mit einem Scaffold (2), welches von der Scaffold-Aufnahme (13) aufgenommen wird.Scaffold arrangement (1, 2) with a scaffold holder (1) according to one of the preceding claims and with a scaffold (2) which is received by the scaffold holder (13). Mikroelektrodenarrayanordnung (1, 2, 3, 4) mit einem Behältnis (3) zur In-Vitro-Züchtung von biologischem Gewebe, welches einen Innenraum (30) zumindest im Wesentlichen fluiddicht umschließt, mit einem Mikroelektrodenarray (4), welches auf dem Boden (31) des Innenraums (30) des Behältnisses (3) angeordnet ist, und mit einer Scaffold-Anordnung (1, 2) nach Anspruch 14.Microelectrode array arrangement (1, 2, 3, 4) with a container (3) for in-vitro cultivation of biological tissue, which encloses an interior (30) at least substantially fluid-tight, with a microelectrode array (4) which is arranged on the floor (31) of the interior (30) of the container (3), and with a scaffold arrangement (1, 2) according to Claim 14 .

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