DE202009005898U1 - Device for the automated, parallelized cultivation of cells - Google Patents
Device for the automated, parallelized cultivation of cells Download PDFInfo
- Publication number
- DE202009005898U1 DE202009005898U1 DE200920005898 DE202009005898U DE202009005898U1 DE 202009005898 U1 DE202009005898 U1 DE 202009005898U1 DE 200920005898 DE200920005898 DE 200920005898 DE 202009005898 U DE202009005898 U DE 202009005898U DE 202009005898 U1 DE202009005898 U1 DE 202009005898U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cell culture
- plates
- culture vessels
- wells
- fluids
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
- C12M41/14—Incubators; Climatic chambers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/48—Holding appliances; Racks; Supports
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/48—Automatic or computerized control
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/02—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
- G01N35/028—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations having reaction cells in the form of microtitration plates
Abstract
Vorrichtung zur automatisierten, parallelisierten Kultivierung von Zellen in Zellkulturgefäßen, insbesondere Mikrotiterplatten (MT-Platten) (2) mit einem Gehäuse (23), in welchem eine Beobachtungseinheit (3), umfassend mindestens ein Mikroskop (7) und mindestens eine Kamera (6), eine Aufnahmevorrichtung (4) zur Aufnahme der Zellkulturgefäße sowie eine Fluidverteilungseinheit (5) zum automatischen Befüllen und/oder Entleeren der Zellkulturgefäße, insbesondere der Wells (17) von MT-Platten mit Fluiden angeordnet sind, wobei die klimatischen Verhältnisse in der Vorrichtung, insbesondere die Gaszusammensetzung und die Temperatur zumindest im Bereich der Zellkulturgefäße regelbar sind.Device for the automated, parallelized cultivation of cells in cell culture vessels, in particular microtiter plates (MT plates) (2) with a housing (23) in which an observation unit (3) comprising at least one microscope (7) and at least one camera (6) , a receiving device (4) for receiving the cell culture vessels and a fluid distribution unit (5) for automatically filling and / or emptying the cell culture vessels, in particular the wells (17) of MT plates are arranged with fluids, wherein the climatic conditions in the device, in particular the gas composition and the temperature are controllable at least in the area of the cell culture vessels.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatisierten, parallelisierten Kultivierung von Zellen in Zellkulturgefäßen, insbesondere Mikrotiterplatten (MT-Platten).The The present invention relates to a device for automated, parallelized cultivation of cells in cell culture vessels, in particular microtiter plates (MT plates).
Die Kultivierung von isolierten Zellen in vitro ist ein anerkanntes wertvolles Werkzeug der biomedizinischen Forschung zur Ermittlung reproduzierbarer Daten. Die Zellkultivierung wird heute aber immer noch überwiegend manuell durchgeführt. Da bei händischen Prozessen signifikante Prozessvariationen unvermeidbar sind und Sterilitätsprinzipien häufig durchbrochen werden, leidet die Reproduzierbarkeit und Zellqualität, welche wiederum eine unmittelbare Voraussetzung für einen erfolgreichen Einsatz z. B. in der Wirkstoffentwicklung darstellt. Weiterhin besteht durch den Faktor Mensch grundsätzlich ein erhöhtes Risiko der falschen bzw. instabilen Handhabung, insbesondere auch bei der Arbeit mit einer großen Anzahl unterschiedlicher Zelllinien. Außer der Qualität ist auch der Durchsatz bei der händischen Zellkultivierung limitiert bzw. nur durch einen entsprechenden Mitarbeiterstab skalierbar.The Cultivation of isolated cells in vitro is a recognized valuable tool of biomedical research for investigation reproducible data. However, cell cultivation is still prevalent today done manually. As with manual Processes significant process variations are unavoidable and sterility principles often broken the reproducibility and cell quality that suffers again an immediate prerequisite for successful deployment z. B. represents in drug development. Furthermore, there is the human factor in principle an increased risk the wrong or unstable handling, especially in the Work with a big one Number of different cell lines. Besides the quality is too the throughput in the manual Cell cultivation limited or only by a corresponding staff scalable.
Zellkulturen werden u. a. in der Pharma-, Kosmetik- und Biotechindustrie bei der Suche nach neuen Wirkprinzipien und Wirkstoffen auf dem Sektor der Pharmazeutika und Pflanzenschutzmittel häufig verwendet und sind mittlerweile unverzichtbar. Nur standardisierte, automatisierte Zellkulturverfahren mit zuverlässiger Überwachung sämtlicher Zellkulturparameter ermöglichen über Jahre hinweg einen Vergleich zwischen den Substanzen und ihren Wirkprinzipien und stellen somit unter anderem eine essentielle Basis für die Forschungs- und Entwicklungs-Aktivität in der biopharmazeutischen Industrie in den Bereichen Zellkultivierung, Medienentwicklung und Wirkstoffentwicklung dar.cell cultures be u. a. in the pharmaceutical, cosmetics and biotech industries the search for new principles of action and active ingredients in the sector of Pharmaceuticals and pesticides are commonly used and are now indispensable. Only standardized, automated cell culture methods with reliable monitoring all Cell culture parameters allow for years a comparison between the substances and their principles of action thus providing, inter alia, an essential basis for the research and development activity in the biopharmaceutical industry in the field of cell cultivation, Media development and drug development.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Zellkulturverfahren zeichnen sich bislang durch einen hohen manuellen Aufwand aufgrund umfangreicher serieller Testungen mit schwieriger Dokumentation und Reproduzierbarkeit aus. Jegliche gewollte Veränderung der Kulturbedingungen führt momentan aufgrund fehlender Flexibilität und Automatisierung der Zellkultur zu hohen Mehraufwänden und geht einher mit einer hohen Ressourcenbildung (Personal, Zeit) mit entsprechenden Kostenimplikationen für die Anwender.The Draw from the prior art known cell culture method so far by a high manual effort due to extensive serial Testing with difficult documentation and reproducibility. Any desired change the culture conditions currently due to lack of flexibility and automation of cell culture to high overhead and goes hand in hand with a high resource formation (staff, time) with corresponding cost implications for the users.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur automatisierten, parallelisierten Kultivierung von Zellen in Zellkulturgefäßen, insbesondere Mikrotiterplatten zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet.Of the present invention is based on the object, a device for the automated, parallelized cultivation of cells in Cell culture vessels, in particular Microtiter plates available to provide, which overcomes the disadvantages of the prior art.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.These Task is solved by a device having the features of claim 1.
Durch die Beobachtungseinheit mit einem Mikroskop und einer Kamera ist eine ständige Beobachtung und optische Auswertung des Zellwachstums und der Zellmorphologie möglich.By the observation unit is with a microscope and a camera a permanent one Observation and optical evaluation of cell growth and cell morphology possible.
Zellkulturgefäße können z. B. Zellkulturflaschen sein. Vorzugsweise sind die Zellkulturgefäße jedoch MT-Platten.Cell culture vessels can, for. B. cell culture bottles. Preferably, however, the cell culture vessels are MT plates.
Die MT-Platten werden automatisch durch die Fluidverteilungseinheit befüllt bzw. nicht benötigtes bzw. verbrauchtes Fluid wird abgesaugt bzw. ausgetauscht.The MT plates are automatically passed through the fluid distribution unit filled or not required or used fluid is sucked off or replaced.
Die Module des Systems (Beobachtungseinheit, Aufnahmevorrichtung, Fluidverteilungseinheit) sind in einem speziellen Gehäuse angeordnet, sodass die Vorrichtung als so genannte Sterilbank fungiert. Mit dieser Sterilbank ist eine offene Fluidik und Medienversorgung möglich, da die Gefahr einer bakterielle Verunreinigung durch das Gehäuse stark minimiert wird.The Modules of the system (observation unit, recording device, fluid distribution unit) are in a special housing arranged so that the device acts as a so-called sterile bench. With this sterile bench is an open fluid and media supply possible, because the risk of bacterial contamination by the housing strong is minimized.
Die gesamte Vorrichtung funktioniert in der Regel automatisch, d. h., dass die wesentlichen Arbeitsschritte bei der Kultivierung der Zellen, wie z. B. Befüllen und Absaugen der Wells (Mulden der MT-Platten), mikroskopische Beobachtung und Auswertung automatisch erfolgen. Dadurch können sämtliche Arbeitssschritte in dem geschlossenen System der Sterilbank durchgeführt werden und es müssen beispielsweise keine MT-Platten aus dem System entnommen werden. Durch die Regelbarkeit der klimatischen Verhältnisse in der Vorrichtung kann das Klima von außen an die jeweiligen Bedürfnisse der Zellkulturen angepasst werden.The entire device usually works automatically, d. H., that the essential steps in the cultivation of the cells, such as B. filling and aspiration of wells (wells of MT plates), microscopic observation and evaluation done automatically. This allows all working steps in The closed-loop system of the sterile bench must be carried out and it must, for example no MT plates are removed from the system. Due to the controllability of climatic conditions in the device, the climate can be adapted to the needs of the outside Cell cultures are adjusted.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese eine Klimakammer auf, in der ein gewünschtes Klima, insbesondere eine gewünschte Temperatur und/oder eine gewünschte Luftfeuchtigkeit und/oder bestimmte Gaszusammensetzung, vorzugsweise automatisch einstellbar ist und in der die Aufnahmevorrichtung mit den Zellkulturgefäßen, insbesondere den MT-Platten mindestens teilweise integriert ist, wobei die Klimakammer vorzugsweise im Gehäuse angeordnet ist. Durch die Klimakammer ist es möglich, ein bestimmtes Klima nur innerhalb eines begrenzten Bereiches innerhalb des Gehäuses zu erzeugen. In der Regel sind sämtliche verwendete Zellkulturgefäßen, insbesondere MT-Platten mit den darin befindlichen Zellkulturen innerhalb der Klimakammer angeordnet. In der Klimakammer wird dann ein bestimmtes, für die jeweiligen Zellkulturen optimales Klima eingestellt. Die Temperatur wird vorzugsweise auf Werte von 20 bis 45°C eingestellt. Die CO2-Konzentration wird in der Regel auf 5 bis 20% eingestellt. Der Anteil an Sauerstoff innerhalb der Klimakammer liegt in der Regel bei 10 bis 40%. Die Kontrolle des Klimas innerhalb der Klimakammer erfolgt vorzugsweise durch entsprechende Sensoren innerhalb der Klimakammer. Ferner wird durch die Klimakammer erreicht, dass eine weitere Abschottung der Zellkulturen von der Aussenwelt erfolgt und so die Gefahr einer bakteriellen Verunreinigung der Zellkulturen in den Zellkulturgefäßen weiter minimiert wird.In a particularly preferred embodiment of the device according to the invention, this has a climate chamber in which a desired climate, in particular a desired temperature and / or a desired humidity and / or gas composition, preferably automatically adjustable and in which the receiving device with the cell culture vessels, in particular the MT plates is at least partially integrated, wherein the climate chamber is preferably arranged in the housing. The climate chamber makes it possible to create a specific climate only within a limited area within the enclosure. As a rule, all cell culture vessels used, in particular MT plates with the cell cultures located therein, are arranged inside the climate chamber. In the climate chamber, a specific climate is set for the respective cell cultures. The temperature is preferably set to values of 20 to 45 ° C. The CO 2 -Kon The concentration is usually set to 5 to 20%. The proportion of oxygen within the climate chamber is usually 10 to 40%. The control of the climate within the climate chamber is preferably carried out by appropriate sensors within the climatic chamber. Furthermore, it is achieved by the climate chamber that a further foreclosure of the cell cultures from the outside world takes place and thus the risk of bacterial contamination of the cell cultures in the cell culture vessels is further minimized.
Durch die Aufnahmevorrichtung können beispielsweise MT-Platten in verschiedener Anzahl und Wellzahl (z. B. 6, 12, 24, 96, 384) aufgenommen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Zellkulturgefäße, insbesondere MT-Platten vorzugsweise im Bereich der Beobachtungseinheit und/oder im Bereich der Fluidverteilungseinheit, vorzugsweise automatisch durch einen Schlitten oder Roboterarm aus der Klimakammer bzw. in die Klimakammer transportierbar. Auf diese Art und Weise können bestimmte, ausgewählte Zellkulturgefäße, insbesondere MT-Platten zum Befüllen mit Fluid kurzfristig aus der Klimakammer herausgebracht werden. Auch können bestimmte Zellkulturgefäße zum Beobachten in den Bereich der Beobachtungseinheit transportiert werden. Diese gezielten, kurzfristigen Transporte aus der Klimakammer heraus haben keine negativen Auswirkungen auf das Klima innerhalb der Klimakammer. Das automatische Transportieren der Zellkulturgefäße aus der Klimakammer bzw. in die Klimakammer ersetzt ein manuelles Bewegen der MT-Platten innerhalb des Systems, was mit einer hohen Verunreinigungsgefahr verbunden wäre.By the recording device can For example, MT plates in various numbers and number of wells (z. B. 6, 12, 24, 96, 384). In a preferred embodiment the device according to the invention are the cell culture vessels, in particular MT plates preferably in the area of the observation unit and / or in the area of the fluid distribution unit, preferably automatically by a carriage or robotic arm from the climatic chamber or in the climate chamber transportable. In this way, certain, selected Cell culture vessels, in particular MT plates for filling be brought out of the climatic chamber with fluid at short notice. Also can certain cell culture vessels for observation be transported to the area of the observation unit. This targeted, short-term transports out of the climatic chamber have none negative impact on the climate within the climate chamber. The automatic transport of cell culture vessels from the Climate chamber or in the climate chamber replaces a manual move the MT plates within the system, resulting in a high risk of contamination would be connected.
Mit Vorteil sind die Beobachtungseinheit und/oder die Fluidverteilungseinheit außerhalb der Klimakammer angeordnet. Dies hat u. a. den Vorteil, dass diese Einheiten nicht dem, teilweise extremen Klima innerhalb der Klimakammer ausgesetzt werden. So werden diese Einheiten bei spielsweise von einer hohen Luftfeuchtigkeit bewahrt, welche die genannten Einheiten schädigen könnte. Ferner werden Verunreinigungen der Zellkulturen durch die genannten Einheiten vermieden.With Advantage are the observation unit and / or the fluid distribution unit outside the climatic chamber arranged. This has u. a. the advantage of that Units not the, partly extreme climate within the climatic chamber get abandoned. So these units are for example of a high humidity, which could damage these units. Further become impurities of the cell cultures by the mentioned units avoided.
Mit Vorteil umfasst die Aufnahmevorrichtung mindestens zwei, vorzugsweise übereinander angeordnete Aufnahmeeinheiten und weist vorzugsweise Halteeinrichtungen zum Halten der Zellkulturgefäße, insbesondere MT-Platten auf. Durch die übereinander angeordneten Aufnahmeeinheiten wird eine gravierende Platzeinsparung erreicht, was auch zu einer Senkung der Systemkosten führt. Durch die Anordnung übereinander angeordneter Aufnahmeeinheiten können wesentlich mehr Zellkulturgefäße in der Klimakammer untergebracht werden. Die Halteeinrichtungen können beispielsweise Aussparungen innerhalb der Aufnahmeeinheiten sein, deren Form an die Form der Zellkulturgefäße, insbesondere MT-Platten angepasst ist.With Advantage, the receiving device comprises at least two, preferably one above the other arranged receiving units and preferably has holding devices for holding the cell culture vessels, in particular MT plates on. Through the one above the other arranged receiving units will be a serious space savings achieved, which also leads to a reduction in system costs. By the arrangement on top of each other arranged receiving units can significantly more cell culture vessels in the climate chamber be housed. The holding devices may, for example, recesses be within the receiving units whose shape conforms to the shape of the Cell culture vessels, in particular MT plates is adjusted.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein im Bereich der Beobachtungseinheit befindliches Zellkulturgefäß, insbesondere MT-Platte bewegbar, wobei die Bewegungen vorzugsweise steuerbar sind.at a further embodiment the device according to the invention is a cell culture vessel located in the region of the observation unit, in particular MT plate movable, the movements preferably controllable are.
Mit Vorteil ist die Optik (Mikroskop inkl. Kamera) der Beobachtungseinheit und/oder das zu beobachtende Zellkulturgefäß bewegbar, wobei die Bewegungen der Kamera bzw. der Zellkulturgefäße vorzugsweise steuerbar sind.With The advantage is the optics (microscope incl. Camera) of the observation unit and / or the cell culture vessel to be observed, wherein the movements the camera or the cell culture vessels are preferably controllable.
Das verwendete Mikroskop der Optik der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein normales Mikroskop (Durchlichtmikroskop) oder auch ein Phasenkontrastmikroskop sein. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann jedoch auch Fluoreszenzmikroskopie durchgeführt werden, weshalb es oftmals auch von Vorteil ist, wenn das Mikroskop ein Fluoreszenzmikroskop ist.The used microscope of the optics of the device according to the invention can be a normal Microscope (transmitted light microscope) or a phase contrast microscope be. With the device according to the invention However, fluorescence microscopy can also be carried out, which is why it is often too is advantageous if the microscope is a fluorescence microscope.
Die Optik der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist vorzugsweise eine automatische Fokussierung auf. Ferner weist die Optik in der Regel einen automatischen Objektivwechsel auf.The Optics of the device according to the invention preferably has an automatic focus. Further points the optics usually have an automatic lens change on.
Die Beobachtungseinheit ist vorzugsweise zur Online-Auswertung von Zellmorphologie, Zellphysiologie, Zellverhalten und Zellwachstum fähig.The Observation unit is preferably for online evaluation of cell morphology, Cell physiology, cell behavior and cell growth capable.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Fluidverteilungseinheit mehrer Behältnisse zum Lagern unterschiedlicher Fluide, wie z. B. Zelllösungen, Nährstoffe und Farbstoffe, sowie eine Mikrodosiereinheit zur gezielten, kontrollierten Zugabe der Fluide in die Zellkulturgefäße, insbesondere in die Wells der MT-Platten und vorzugsweise auch zum Entfernen der Fluide aus den Zellkulturgefäßen, insbesondere aus den Wells der MT-Platten, wobei die Bewegungen und Aktionen der Mikrodosiereinheit vorzugsweise steuerbar sind. Durch die Ausführung der Fluidverteilungseinheit mit mehreren Behältnissen zum Lagern unterschiedlicher Fluide können beispielsweise in bestimmte Wells von MT-Platten mehrere, unterschiedliche Fluide zugegeben werden. Soll beispielsweise mit Fluoreszenzmikroskopie gearbeitet werden, können in manche Wells neben Zellösungen und Nährstoffen auch Farbstoffe für die Fluoreszenzmikroskopie eingebracht werden. Sollen manche Wells wiederum von Fluiden befreit werden, kann dies ebenfalls durch die Mikrodosiereinheit der Fluidverteilungseinheit erfolgen. Die Behältnisse können um die Mikrodosiereinheit herum positioniert werden. Bei einer derartigen Ausführungsform ist die Mikrodosiereinheit vorzugsweise rotierbar ausgestaltet, sodass die Mikrodosiereinheit durch Rotationsbewegungen die einzelnen Behältnisse anfahren kann.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the fluid distribution unit comprises a plurality of containers for storing different fluids, such. As cell solutions, nutrients and dyes, as well as a microdosing for the targeted, controlled addition of the fluids in the cell culture vessels, in particular in the wells of the MT plates and preferably also for removing the fluids from the cell culture vessels, in particular from the wells of the MT plates, wherein the movements and actions of the microdosing unit are preferably controllable. By carrying out the fluid distribution unit with a plurality of containers for storing different fluids, it is possible, for example, to add a plurality of different fluids to specific wells of MT plates. For example, to work with fluorescence microscopy, dyes for fluorescence microscopy can be introduced in some wells in addition to cell solutions and nutrients. If some wells are again to be freed from fluids, this can also be done by the microdosing unit of the fluid distribution unit. The containers can be positioned around the microdosing unit. In such an embodiment, the micro-dosing unit is preferably configured to be rotatable, so that the micro-dosing unit can be rotated conditions the individual containers can approach.
Mit Vorteil sind die Zellkulturgefäße, insbesondere MT-Platten und vorzugsweise auch die Wells der MT-Platten indiziert. Dabei wird in der Regel jeder Platte und vorzugsweise jedem Well eine Zuordnungsnummer (Index) zugeordnet, welche vom System, insbesondere durch die unten beschriebene Software, wiedererkannt werden.With Advantage are the cell culture vessels, in particular MT plates and preferably also the wells of the MT plates indicated. As a rule, each plate and preferably each well an assignment number (index) assigned by the system, in particular be recognized by the software described below.
Besonders bevorzugt sind die Zellkulturgefäße transparent ausgebildet. Dadurch können alle Arten von Mikroskopie, insbesondere auch Fluoreszenzmikroskopie durchgeführt werden. Verwendete MT-Platten sind vorzugsweise sehr dünn ausgebildet, wodurch die Objektive des Mikroskops möglichst nah an eine zu beobachtende Zellkultur herangebracht werden können. Die MT-Platten können beispielsweise dünne Folienböden aufweisen. Die MT-Platten können aus allen lichtdurchlässigen Materialien, wie z. B. Glas, Kunststoff etc. gefertigt sein.Especially Preferably, the cell culture vessels are transparent educated. Thereby can all types of microscopy, in particular fluorescence microscopy carried out become. Used MT plates are preferably very thin, whereby the objectives of the microscope as close as possible to be observed Cell culture can be brought. For example, the MT disks can have thin film bottoms. The MT plates can from all translucent Materials, such. As glass, plastic, etc. be made.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese Sensoren zur Kontrolle sämtlicher relevanter Parameter, insbesondere Temperatur, CO2-Konzentration, O2-Konzentration, N2-Konzentration, Luftfeuchtigkeit und/oder Zufuhr von Fluiden in die Zellkulturgefäße, insbesondere in die Wells von MT-Platten auf. Diese Sensoren sind die Grundlage für eine vollautomatische Kontrolle und Steuerung der klimatischen Verhältnisse sowie der Zufuhr von Fluiden in die Zellkulturgefäße.In a particularly preferred embodiment of the device according to the invention, these sensors for controlling all relevant parameters, in particular temperature, CO 2 concentration, O 2 concentration, N 2 concentration, air humidity and / or supply of fluids in the cell culture vessels, in particular in the Wells from MT plates on. These sensors are the basis for fully automatic control and regulation of the climatic conditions as well as the supply of fluids into the cell culture vessels.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch ein computergesteuertes Kontroll- und Steuersystem zur automatischen Kontrolle und Steuerung mindestens einer, vorzugsweise aller nachfolgend aufgeführter Parameter bzw. Arbeitsschritte:
- a) Temperatur, insbesondere in der Klimakammer;
- b) O2-Anteil im Gas, insbesondere in der Klimakammer;
- c) CO2-Anteil im Gas, insbesondere in der Klimakammer;
- d) N2-Anteil im Gas, insbesondere in der Klimakammer;
- e) Befüllung und/oder Entleerung ausgewählter Zellkulturgefäße, insbesondere ausgewählter Wells von ausgewählten MT-Platten mit ausgewählten Mengen von ausgewählten Fluiden;
- f) mikroskopische Beobachtung und Auswertung von Zellkulturen in ausgewählten Zellkulturgefäßen, insbesondere ausgewählten Wells von ausgewählten MT-Platten zu ausgewählten Zeiten mit ausge wählter Technik, wie z. B. Fluoreszenz – oder Phasenkontrastmikroskopie.
- a) temperature, especially in the climatic chamber;
- b) O 2 content in the gas, in particular in the climatic chamber;
- c) CO 2 content in the gas, in particular in the climate chamber;
- d) N 2 content in the gas, in particular in the climatic chamber;
- e) filling and / or draining selected cell culture vessels, in particular selected wells, of selected MT plates with selected amounts of selected fluids;
- f) microscopic observation and evaluation of cell cultures in selected cell culture vessels, in particular selected wells of selected MT plates at selected times with selected technology such. B. fluorescence or phase contrast microscopy.
Vorzugsweise werden sämtliche Parameter bzw. Arbeitsschritte in das System eingespeist. Ab diesem Zeitpunkt werden beispielsweise die klimatischen Bedingungen vom System automatisch geregelt. Sollte ein oder mehrere Parameter im Laufe der Zellkultivierungszyklen von den eingegebenen Werten abweichen (z. B. in Folge eines kurzfristigen Öffnens der Klimakammer zum Heraus- bzw. Hineintransportieren einer MT-Platte), wird dieser umgehend auf den vorgegebenen Wert nachgeregelt. Zur gezielten Befüllung ausgewählter Wells von ausgewählten MT-Platten mit ausgewählten Mengen von ausgewählten Fluiden sind die MT-Platten und vorzugsweise auch die Wells der MT-Platten indiziert. Dadurch können die Wells der MT-Platten auf besonders einfache Weise in das System eingegeben und von diesem wiedererkannt werden. Mit Hilfe der Optik werden vorzugsweise kontinuierlich Aufnahmen von den kultivierten Zellen gemacht, wobei die Aufnahmen vorzugsweise vom System gespeichert werden. Das System erkennt vorzugsweise auch bestimmte Veränderungen an den Zellkulturen und kann dadurch auf bestimmte Veränderungen der Zellkulturen durch Nachregeln der oben genannten Parameter bzw. Arbeitsschritte reagieren.Preferably be all Parameters or work steps fed into the system. From this Time will be, for example, the climatic conditions of System automatically controlled. Should one or more parameters in the Diverge from the entered values during cell culture cycles (eg as a result of a short-term opening of the climate chamber to Out or in-transporting a MT-plate), this is promptly readjusted to the specified value. For targeted filling of selected wells of selected ones MT plates with selected quantities of selected ones Fluids are the MT plates and preferably also the wells of MT plates indexed. Thereby can the wells of the MT plates in a particularly simple manner in the system be entered and recognized by this. With the help of optics preferably continuous recordings of the cultured cells made, with the recordings preferably stored by the system become. The system also preferably recognizes certain changes at the cell cultures and can thereby on certain changes the cell cultures by readjustment of the above parameters or Work steps react.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur automatisierten, parallelisierten Kultivierung von Zellen in Zellkulturgefäßen, insbesondere Mikrotiterplatten, die sich in einem Zellkultursystem, insbesondere in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 befinden, umfassend folgende Arbeitsschritte:
- a) Befüllen des Systems mit Zellkulturgefäßen;
- b) Befüllen des Systems mit Behältnissen, enthaltend zu verwendende Fluide, wie Zellkulturmedium, Zellsuspension, Prüfsubstanz, Farbstoff;
- c) Bestücken des Systems mit Behältnissen, enthaltend zu verwendende Gase, wie O2, CO2, N2;
- d) Programmieren des Systems zur automatischen Einstellung mindestens einer der folgenden Parameter: – Temperatur – O2-Anteil im Gas – CO2-Anteil im Gas – N2-Anteil im Gas;
- e) Programmieren des Systems zur automatischen Befüllung und/oder Entleerung von Zellkulturgefäßen, insbesondere von ausgewählten Wells von ausgewählten MT-Platten mit ausgewählten Mengen von ausgewählten Fluiden;
- f) Programmieren des Systems zur mikroskopischen Beobachtung und Auswertung von Zellkulturen in ausgewählten Zellkulturgefäßen, insbesondere in ausgewählten Wells von ausgewählten MT-Platten zu ausgewählten Zeiten mit ausgewählter Technik, wie z. B. Fluoreszenz – oder Phasenkontrastmikroskopie.
- a) filling the system with cell culture vessels;
- b) filling the system with containers containing fluids to be used, such as cell culture medium, cell suspension, test substance, dye;
- c) loading the system with containers containing gases to be used, such as O 2 , CO 2 , N 2 ;
- d) programming the system to automatically adjust at least one of the following parameters: - temperature - O 2 content in the gas - CO 2 content in the gas - N 2 content in the gas;
- e) programming the system for automatic filling and / or emptying of cell culture vessels, in particular selected wells of selected MT plates with selected amounts of selected fluids;
- f) programming the system for microscopic observation and evaluation of cell cultures in selected cell culture vessels, in particular in selected wells of selected MT plates at selected times with selected technique such. B. fluorescence or phase contrast microscopy.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. beim erfindungsgemäßen Verfahren regelt das System die klimatischen Bedingungen automatisch nach im Sinne eines Regelkreises zur konstanten Aufrechterhaltung der klimatischen Bedingungen. Ferner führt das System die mikroskopische Auswertung gemäß den programmierten Werten für die Mikroskopie aus. Ferner kann das System verbrauchtes Medium entnehmen und neues Medium zuführen.In the device according to the invention or in the method according to the invention, the system automatically regulates the climatic conditions in the sense of a control loop for the constant maintenance of climatic conditions. Furthermore, the system carries out the microscopic evaluation according to the programmed values for the microscopy. Furthermore, the system can remove used media and feed new media.
Das Befüllen des Systems mit Zellkulturgefäßen und das Befüllen des Systems mit Behältnissen, enthaltend zu verwendende Fluide erfolgt in der Regel manuell. Dies gilt auch für das Bestücken des Systems mit Behältnissen, enthaltend zu verwendende Gase. Hierzu kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ein weiteres Gehäuse aufweisen, welches die genannten Gasflaschen enthalten kann.The fill of the system with cell culture vessels and the filling of the system with containers, containing Fluids to be used are usually done manually. this is also valid for the equip of the system with containers, containing gases to be used. For this purpose, the device according to the invention another case have, which may contain the said gas cylinders.
Zusammenfassend lassen sich unter anderem folgende Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfah rens nennen:
- – Automatisierte, parallelisierte Kultivierung von Zellen in Zellkulturgefäßen, insbesondere in Mikrotiterplatten in einem Gesamtsystem mit automatischer Kontrolle sämtlicher Zellkulturparameter (z. B. Temperatur, CO2-Konzentration, O2-Konzentration, N2-Konzentration, Luftfeuchtigkeit, Fluidsupport, aktive Substanzen);
- – niedrige Kosten;
- – offene Systemplattform-Lösung für die biopharmazeutische Industrie, um sowohl neue verbesserte Zelllinien entwickeln als auch neue Wirkstoffe effizient und hoch-reproduzierbar screenen und entwickeln zu können;
- – geringer Platzbedarf und einheitliche, intuitive Bedienung mit geringer Einarbeitungszeit für das Bedienpersonal;
- – wirtschaftliche Nutzung durch Mehrfachverwendung teurer Baugruppen;
- – apparativ einfach, ergonomischer, modularer Aufbau, langlebige Komponenten mit hoher Biokompatibilität;
- – ermöglicht eine parallele, simultane Kultivierung unterschiedlicher Zellen unter identischen Bedingungen;
- – Möglichkeit einer ständigen mikroskopischen Beobachtung und Dokumentation und Speicherung aller relevanter Daten für den späteren Abruf und Auswertung;
- – direkte Messung der Effekte bei Veränderung der Kulturbedingungen und Möglichkeit der Auswertung je nach Medienzusammensetzung;
- – sofortige Erkennung morphologischer Veränderungen und Verbes serung der Entwicklungsqualität durch aussagekräftige Ergebnisse;
- – Möglichkeit der Einstellung optimaler Konzentrationen einzelner Stoffe und stufenlose Änderung der Kulturbedingungen;
- – Verkürzung der Entwicklungszeiten durch Parallelisierung um den Faktor 2 bis 4 (z. B. Reduktion der Zeit für eine Medienoptimierung von bisher 12 Monaten auf 3 bis 6 Monate);
- – Reduktion der Entwicklungskosten durch Automatisierung um den Faktor 2 bis 3 (z. B. Reduktion der Kosten für eine Medienoptimierung von früher 75.000 EUR auf 25.000 EUR bis 40.000 EUR);
- – automatisiertes Durchführen komplexer Zellkulturen z. B. für Toxizitätsstudien zur Reduktion der Notwendigkeit und der Anzahl von Tierversuchen.
- Automated, parallelized cultivation of cells in cell culture vessels, in particular in microtiter plates in an overall system with automatic control of all cell culture parameters (eg temperature, CO 2 concentration, O 2 concentration, N 2 concentration, air humidity, fluid support, active substances) ;
- - low costs;
- - open system platform solution for the biopharmaceutical industry to both develop new improved cell lines and to screen and develop new drugs efficiently and highly reproducibly;
- - Small footprint and consistent, intuitive operation with low training time for the operator;
- - economic use by multiple use of expensive modules;
- - simple, ergonomic, modular design, durable components with high biocompatibility;
- - allows parallel, simultaneous cultivation of different cells under identical conditions;
- - Possibility of continuous microscopic observation and documentation and storage of all relevant data for later retrieval and evaluation;
- - Direct measurement of the effects of changes in culture conditions and the possibility of evaluation depending on the composition of the media;
- - Immediate recognition of morphological changes and improvement of developmental quality through meaningful results;
- - Possibility of setting optimal concentrations of individual substances and continuous change of culture conditions;
- - Reduction of development times by a factor of 2 to 4 through parallelization (eg reduction of time for media optimization from 12 months to 3 to 6 months);
- - Reduction of development costs through automation by a factor of 2 to 3 (eg reduction of costs for media optimization from formerly 75,000 EUR to 25,000 EUR to 40,000 EUR);
- - Automated performing complex cell cultures z. For toxicity studies to reduce the need and number of animal experiments.
Folgende Anwendungsfelder sind mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich (beispielhaft):
- – Entwicklung serumfreier Systeme;
- – Nährmedien-Optimierung;
- – Stammzellenforschung;
- – Klonentwicklung;
- – Wirkstoffforschung;
- – Zellzyklus-Untersuchungen;
- – Zell-Interaktionen;
- – Organsimulation;
- – Cytotoxizitäts-Tests;
- – Cell-processing;
- – Entwicklung therapeutischer Ansätze auf zellulärer Basis;
- – Automatisiertes Durchführen komplexer Zellkulturen zur Reduktion von Tierversuchen.
- - development of serum-free systems;
- - nutrient media optimization;
- - stem cell research;
- - clone development;
- - drug discovery;
- - cell cycle studies;
- - cell interactions;
- - organ simulation;
- - cytotoxicity tests;
- Cell processing;
- - development of therapeutic approaches on a cellular basis;
- Automated performance of complex cell cultures to reduce animal testing.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.Further Features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments the invention in conjunction with the drawings and the dependent claims. in this connection can the individual features for each be realized alone or in combination with each other.
In den Zeichnungen zeigen:In show the drawings:
Die
Aufnahmevorrichtung
Die
Fluidverteilungseinheit
Sämtliche
klimatische Bedingung im Inneren der Klimakammer
Ebenso
wird das computergesteuerte Kontroll- und Steuersystem zur mikroskopischen
Beobachtung und Auswertung von bestimmten Zellkulturen in bestimmten
Wells (
Es versteht sich, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch anders ausgestaltet sein kann, als dies in den Figuren dargestellt ist. So kann die Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme der MT-Platten auch aus übereinander angeordneten, unabhängig von einander drehbaren Drehtellern aufgebaut sein. Auch können die einzelnen Aufnahmeelemente der Aufnahmevorrichtung in der Art von Fließbändern ausgebildet sein, durch die eine lineare Anordnung der MT-Platten und ein linearer Transport der selben erreicht wird.It is understood that a device according to the invention also different may be configured as shown in the figures. So the recording device for receiving the MT plates also out of each other arranged, regardless of be constructed rotatable turntables. Also, the individual receiving elements of the receiving device in the manner of Conveyor belts formed be through which a linear arrangement of MT plates and a linear Transportation of the same is achieved.
Ferner ist es denkbar, dass die Klimakammer zumindest im Bereich der Beobachtungseinheit transparent ausgebildet ist und durch die Wand der Klimakammer hindurch mikroskopiert bzw. beobachtet werden kann, so dass die MT-Platten nicht aus der Klimakammer heraus bewegt werden müssen. Hierzu kann die Klimakammer auch eine Ausbuchtung aufweisen, in welche eine zu beobachtende MT-Platte zum Beobachten hineingebracht werden kann.Further it is conceivable that the climate chamber, at least in the area of the observation unit transparent is formed and microscoped through the wall of the climatic chamber or can be observed, so that the MT plates are not from the climatic chamber have to be moved out. For this purpose, the climate chamber can also have a bulge, in which brought in an observable MT plate for watching can be.
Unabhängig von der Ausführungsform sollen die Positionen der MT-Platten bei jeder Beobachtung definiert gleich sein, d. h. bei mehrmaligem Durchlauf sollte die Beobachtungsposition mit hoher Genauigkeit reproduzierbar angefahren werden. Die Genauigkeit des Systems wird von der Genauigkeit der Außenmaße der MT-Platten vorgegeben. Hierbei gibt es hinsichtlich der Ausrüstung der Platten verschiedene Varianten. Die MT-Platten können mit einer Folie am Boden bespannt und somit optisch definiert sein. Allerdings entstehen in Z-Richtung bestimmte Abweichungen. Eine andere Ausführungsform der MT-Platten besteht darin, dass die Platten mit einer Glasscheibe ausgerüstet und optisch definiert sind. Diese MT-Platten haben kaum Abweichungen in Z-Richtung.Independent of the embodiment should the positions of the MT plates defined at each observation to be the same, d. H. at several times Pass should the observation position with high accuracy be approached reproducible. The accuracy of the system is on the accuracy of the external dimensions of the MT plates specified. Here are the equipment of the Plates different variants. The MT plates can with a foil on the ground covered and thus optically defined. However arise deviations determined in the Z-direction. Another embodiment The MT plates is that the plates with a glass pane equipped and optically defined. These MT plates have hardly any deviations in the Z direction.
Bei wiederholter Vorlage der MT-Platten an die Optik besteht die Notwendigkeit, die Zellpositionen in den MT-Platten mit den Maßabweichungen im System abzugleichen. Auch dies erfolgt durch das computergesteuerte Kontrollsystem.at repeated submission of the MT plates to the optics is necessary to match the cell positions in the MT plates with the deviations in the system. This too is done by the computerized control system.
Claims (13)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200920005898 DE202009005898U1 (en) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | Device for the automated, parallelized cultivation of cells |
JP2012506336A JP2012524527A (en) | 2009-04-22 | 2010-04-22 | Apparatus for automatically culturing cells in parallel |
KR1020117023154A KR20110133589A (en) | 2009-04-22 | 2010-04-22 | Device for automatically cultivating cells in parallel |
EP10721643A EP2384363A2 (en) | 2009-04-22 | 2010-04-22 | Device for automatically cultivating cells in parallel |
US13/257,148 US20120034596A1 (en) | 2009-04-22 | 2010-04-22 | Device for automatically cultivating cells in parallel |
PCT/DE2010/000454 WO2010121601A2 (en) | 2009-04-22 | 2010-04-22 | Device for automatically cultivating cells in parallel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200920005898 DE202009005898U1 (en) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | Device for the automated, parallelized cultivation of cells |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202009005898U1 true DE202009005898U1 (en) | 2009-08-13 |
Family
ID=40953473
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200920005898 Expired - Lifetime DE202009005898U1 (en) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | Device for the automated, parallelized cultivation of cells |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202009005898U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100122588A1 (en) * | 2008-11-18 | 2010-05-20 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Device and method for providing a predeterminable concentration of at least one component in a liquid medium |
EP2586858A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-01 | Infergen SA | Automated cell culture and microscopic observation device. |
EP3287514A4 (en) * | 2015-03-18 | 2018-12-26 | Rohto Pharmaceutical Co., Ltd. | Production device and production method for cultured-cell product |
-
2009
- 2009-04-22 DE DE200920005898 patent/DE202009005898U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100122588A1 (en) * | 2008-11-18 | 2010-05-20 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Device and method for providing a predeterminable concentration of at least one component in a liquid medium |
US8373853B2 (en) * | 2008-11-18 | 2013-02-12 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Device and method for providing a predeterminable concentration of at least one component in a liquid medium |
EP2586858A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-01 | Infergen SA | Automated cell culture and microscopic observation device. |
EP3287514A4 (en) * | 2015-03-18 | 2018-12-26 | Rohto Pharmaceutical Co., Ltd. | Production device and production method for cultured-cell product |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2384363A2 (en) | Device for automatically cultivating cells in parallel | |
EP2696205B1 (en) | Microplate reader with lid lifter for microplates | |
DE102008022835B3 (en) | analyzer | |
DE2633085A1 (en) | DEVICE FOR THE AUTOMATIC CULTIVATION OF LIVING TISSUE OR CELLS | |
EP0608401B1 (en) | Incubator | |
DE102009056269B4 (en) | Machine, method and system for reconfiguring objects | |
DE102009039868B4 (en) | Arrangement for carrying out a method for investigating the effect of a gaseous medium on a biological test system using an extracellular metabolism system | |
DE202004021397U1 (en) | Device for housing animal cell colonies | |
DE102013109450A1 (en) | exposure apparatus | |
DE2626733B2 (en) | Method for automatically and continuously growing living tissues or cells by tissue culture | |
WO2005031313A1 (en) | Device and method for automatically carrying out laboratory procedure steps | |
DE102009018325B4 (en) | Device for the automated, parallelized cultivation of cells | |
CN113514652A (en) | Intelligent system for biological medicine expression purification and detection screening | |
DE202009005898U1 (en) | Device for the automated, parallelized cultivation of cells | |
DE102016120726A1 (en) | Apparatus and method for treating biological cell-containing samples, in particular blood or cell samples | |
DE10118905A1 (en) | Apparatus useful for cell culture comprises wells of microtiter plate with cover which has chamber with inlet and outlet and which is filled with culture medium, all or part of which is replaced during culture | |
WO2018189398A1 (en) | Device for processing a liquid sample | |
DE102017109968A1 (en) | Device for the cultivation of phototrophic organisms | |
DE102022115737B3 (en) | Device and method for automated cell cultivation | |
DE102016222363A1 (en) | Monitoring device for controlling chemical reactions by means of MR measurements in a flow cell | |
DE102009039535A1 (en) | Container for the treatment of biological tissue or cells, comprises a treatment chamber formed in the interior of the container, a holder arranged in the treatment chamber for positioning the tissue or cells, and a circulation device | |
DE10221565A1 (en) | Cell culture apparatus comprises plate with wells for cell suspension, each of which is fitted with drain tube at desired liquid level and feed tube for culture medium | |
DE10132761A1 (en) | Climatic chamber for reactions of very small samples on slides, comprises that it controls the slide temperature and surrounding microclimate | |
DE102006007197B4 (en) | Arrangement for optical observation devices for the examination of cell cultures | |
DE102017010815A1 (en) | Apparatus and method for the parallel handling, observation and control of tissue-like cell aggregates |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20090917 |
|
R150 | Term of protection extended to 6 years | ||
R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20120703 |
|
R157 | Lapse of ip right after 6 years |