DE102021211875B3 - Bioreaktor und Verfahren zum Betrieb eines solchen - Google Patents

Abstract

Es wird ein Bioreaktor (2) angegeben, wobei dieser eine Reaktorkammer (4) aufweist, zur Herstellung eines Weichgewebes (6), wobei dieser eine Analyseeinheit (8) aufweist, zum Messen einer Anzahl von Gewebeparametern (G) des Weichgewebes (6), wobei dieser eine Konditionierungseinheit (10) aufweist, zur Konditionierung des Weichgewebes (6) gemäß einer Anzahl an Prozessparametern (P), wobei dieser eine Steuereinheit (12) aufweist, welche die Analyseeinheit (8) und die Konditionierungseinheit (10) derart steuert, dass während der Herstellung die Gewebeparameter (G) gemessen werden und die Prozessparameter (P) abhängig von den Gewebeparametern (G) eingestellt werden, sodass das Weichgewebe (6) abhängig von den Gewebeparametern (G) konditioniert wird. Weiter wird ein Verfahren zum Betrieb des Bioreaktors (2) angegeben.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor zur Herstellung von Weichgewebe, insbesondere Skelettmuskulatur, und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Bioreaktors.
• Ein Bioreaktor dient zur Herstellung von Gewebe, welches nach der Herstellung dann in ein Lebewesen transplantiert wird, beispielsweise um ein entsprechendes erkranktes, zerstörtes oder verloren gegangenes Gewebe zu ersetzen. Grundsätzlich ist eine Vielzahl an verschiedenen Gewebearten herstellbar, auch existieren verschiedene Arten der Herstellung. Die Herstellung von Gewebe wird auch als „Wachstum“, „Reifung“ oder „Gewebezüchtung“ bezeichnet.
• Ein Teilbereich der Herstellung von Gewebe ist das sogenannte „Tissue Engineering“. Dieses ist in zwei unterschiedliche Bereiche einteilbar, basierend auf der verwendeten Technik. Bei der sogenannten „bottom-up“-Technik wird ein Gewebegerüst (auch als „Scaffold“ bezeichnet“) aus einzelnen Bestandteilen zusammengefügt, z.B. mittels 3D-Druck, Zellaggregation etc. Im Gegensatz dazu wird bei der sogenannten „top-down“-Technik ein natives Spendergewebe mit entsprechendem, natürlichen Gewebegerüst als Ausgangspunkt verwendet und je nach Bedarf behandelt und gereift. Dabei wird das Spendergewebe zunächst dezellularisiert, um das Gewebegerüst freizulegen, und dieses wird dann anschließend wieder rezellularisiert. Eine Gewebezüchtung gemäß „top-down“-Technik bietet einige Vorteile gegenüber der „bottom-up“-Technik, z.B. einen Erhalt der Vaskularisierungs-Architektur sowie einen Erhalt der natürlichen Matrix-Architektur im Gewebegerüst.
• Speziell die Regeneration und/oder Reifung, d.h. die De- und Rezellularisierung, von Weichgewebe und besonders von Muskelgewebe, z.B. 3D-Skelettmuskulatur, ist jedoch sehr anspruchsvoll. Um die Anforderungen für eine klinische Verwertbarkeit des Gewebes zu erfüllen, ist es erforderlich, eine möglichst hohe Qualität der De- und Rezellularisierung zu gewährleisten.
• Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, allgemein die Herstellung von Gewebe und speziell die Regeneration und/oder Reifung von Weichgewebe in einem Bioreaktor zu verbessern. Hierzu sollen ein entsprechend verbesserter Bioreaktor und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Bioreaktors angegeben werden.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Bioreaktor mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Bioreaktor gelten sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt. Sofern nachfolgend Schritte des Verfahrens (d.h. Verfahrensschritte oder auch Prozessschritte) angegeben werden, ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen für den Bioreaktor dadurch, dass dieser ausgebildet ist, einen oder mehrere dieser Schritte durchzuführen, insbesondere mittels einer Steuereinheit, welche ein Teil des Bioreaktors ist.
• Ein erfindungsgemäßer Bioreaktor weist eine Reaktorkammer auf, zur Herstellung, insbesondere Regeneration und/oder Reifung (d.h. insbesondere zur De- & Rezellularisierung) eines Weichgewebes, welches hierzu in der Reaktorkammer untergebracht ist. Die Reaktorkammer ist beispielsweise ein Glaszylinder. Das Weichgewebe wird nachfolgend auch lediglich als Gewebe bezeichnet, gemeint ist aber ein Weichgewebe, sofern sich aus dem Zusammenhang nicht etwas anderes ergibt. Das Weichgewebe ist bevorzugterweise Skelettmuskulatur, welche insbesondere mechanisch und elektrisch erregbar oder auch trainierbar ist.
• Weiter weist der Bioreaktor eine Analyseeinheit auf, zum Messen einer Anzahl von Gewebeparametern des Weichgewebes. Die Gewebeparameter geben insbesondere den aktuellen Zustand oder auch Ist-Zustand des Weichgewebes an. Zusätzlich weist der Bioreaktor eine Konditionierungseinheit auf, zur Konditionierung des Weichgewebes gemäß einer Anzahl an Prozessparametern. Unter „eine Anzahl von“ wird hier und auch allgemein „ein oder mehrere“ oder „wenigstens ein“ verstanden. Nachfolgend wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit davon ausgegangen, dass mehrere Gewebeparameter gemessen werden und mehrere Prozessparameter eingestellt, insbesondere gesteuert und/oder geregelt werden.
• Die Prozessparameter steuern insbesondere die Herstellung und beeinflussen somit letztendlich auch die Gewebeparameter. Entsprechend ist durch eine Änderung der Prozessparameter eine Beeinflussung der Herstellung möglich. Eine solche Beeinflussung erfolgt vorliegend auch, mit anderen Worten: durch die Messung der Gewebeparameter werden der tatsächliche Fortschritt der Herstellung und die tatsächliche Qualität des Weichgewebes zur Steuerung der Prozessparameter rückgekoppelt, sodass der Ist-Zustand des Weichgewebes die Prozessparameter beeinflusst und somit auch die Herstellung. Insbesondere hierzu weist der Bioreaktor eine Steuereinheit auf, welche entsprechend die Analyseeinheit und die Konditionierungseinheit derart steuert, dass während der Herstellung insbesondere wiederkehrend und/oder fortlaufend die Gewebeparameter insbesondere automatisiert gemessen werden und die Prozessparameter insbesondere in Echtzeit abhängig von den Gewebeparametern eingestellt werden, sodass das Weichgewebe abhängig von den Gewebeparametern insbesondere automatisiert konditioniert wird. Auf diese Weise wird die Herstellung des Weichgewebes (insbesondere online) abhängig von den tatsächlichen Gewebeparametern (d.h. dem Ist-Zustand) gesteuert, wodurch wiederum die Prozessparameter insbesondere fortlaufend und vorzugsweise automatisch derart angepasst werden, dass ausgehend von dem Ist-Zustand ein vorgegebener Soll-Zustand erreicht wird, d.h. um im Ergebnis eine möglichst optimale Herstellung zu erzielen. Dabei wird unter einer „optimalen Herstellung“ eine solche Herstellung verstanden, welche zu einem Weichgewebe führt, welches möglichst nahe an eine zuvor definierte Spezifikation heranreicht, z.B. bestimmte Werte für bestimmte Gewebeparameter aufweist. Insbesondere ist mit dem hier beschriebenen Bioreaktor vorteilhafterweise eine nicht-invasive und fortlaufende Analytik der Gewebeparameter realisiert, d.h. das Gewebe verbleibt vorteilhaft zu jedem Zeitpunkt der Analytik und auch während der Konditionierung im Bioreaktor, speziell in dessen Reaktorkammer, und die Konditionierung muss weder gestoppt, noch unterbrochen werden.
• Ein Kernaspekt der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Bioreaktor, zur Herstellung und speziell zur Regeneration und/oder Reifung von Weichgewebe, speziell Skelettmuskulatur, in „top-down“-Technik mit einer multimodalen Umgebungs- und Probenparametrik. Zunächst wird dabei insbesondere ein Spendergewebe mit einem natürlichen Gewebegerüst als Ausgangspunkt verwendet und je nach Bedarf behandelt und gereift. Insbesondere wird das Spendergewebe zunächst dezellularisiert, um das Gewebegerüst freizulegen, und dieses wird dann anschließend wieder rezellularisiert (und somit insgesamt regeneriert). Bei der Dezellularisierung werden die Zellen im Spendergewebe entfernt, es verbleibt eine natürliche Organarchitektur mit einem Gefäßversorgungsnetzwerk, welches bei der nachfolgenden Rezellularisierung genutzt wird, um das Gewebegerüst wieder mit Zellen, z.B. Stammzellen, zu bevölkern. Die Details der De- und Rezellularisierung sind zunächst jedoch nebensächlich. Denkbar ist grundsätzlich auch, dass mit dem Bioreaktor lediglich eine Dezellularisierung oder eine Rezellularisierung erfolgt.
• In jedem Fall wird das Gewebe in der Reaktorkammer von einem Medium umspült, welches insbesondere durch einen oder mehrere Prozessparameter charakterisiert ist. Das Medium stabilisiert allgemein die Reifung des Gewebes während der Rezellularisierung bezüglich osmotischem Druck, chemischem Milieu und Nährstoffversorgung und definiert somit die Umgebung um das Gewebe herum in der Reaktorkammer. Während der Herstellung werden insbesondere verschiedene Medien nacheinander in die Reaktorkammer eingeströmt, je nach Anforderungen des aktuellen Prozessschritts. Das jeweilige Medium wird über einen Medieneingang (auch als Eingang oder Vorlauf bezeichnet) der Reaktorkammer in diese eingeströmt und strömt über einen Medienausgang (auch als Ausgang oder Rücklauf bezeichnet) wieder aus der Reaktorkammer aus. Bevorzugterweise weist die Reaktorkammer eine Unterseite auf, mit einem Medieneingang für ein Medium, und eine Oberseite, mit einem Medienausgang für das Medium, sodass das Weichgewebe entgegen der Schwerkraft von dem Medium umspülbar ist. Das jeweilige Medium ist insbesondere eine Flüssigkeit.
• Von besonderer Bedeutung ist bei dem vorliegenden Bioreaktor und dem Verfahren, dass die Qualität des Gewebes in Echtzeit und vorzugsweise auch kontaktlos überwacht wird, um mittels Umgebungs- und Probenparametrik dann Rückschlüsse über die „Zellfreiheit“ (das Maß der Entvölkerung während der Dezellularisierung) und die „Regenerationsreife“ (das Maß für die Fertigstellung des Gewebes bei der Rezellularisierung) des Gewebes zu ziehen. Mit anderen Worten: die Herstellung des Gewebes im Bioreaktor wird online, also bei laufender Herstellung, überwacht, indem eine Anzahl an Gewebeparametern des Gewebes gemessen wird und hiervon abhängig dann eine Anzahl an Prozessparametern des Bioreaktors gesteuert wird, mit dem Ziel, die Herstellung zu optimieren. Die Gewebeparameter geben dabei den aktuellen Zustand (auch Ist-Zustand) des Gewebes an und damit auch den Fortschritt und die Qualität der Herstellung. Die Gewebeparameter werden in einer möglichen Ausgestaltung auch als „morphologische und strukturelle Parameter“ bezeichnet. Die Gewebeparameter umfassen vorzugsweise Masse, Volumen, Durchmesser oder andere Abmessungen, CIELAB Farbmetrik oder Vergleichbares, Gewebesteifigkeit, Gefäßdruck, vaskulärer Druck, Oberflächentextur und/oder Transparenz des Gewebes. Die Prozessparameter hingegen geben die Umgebungsmodalitäten der Herstellung an, d.h. den aktuellen Zustand des Bioreaktors, und charakterisieren somit die Umgebung des Gewebes innerhalb der Reaktorkammer, d.h. die Umweltbedingungen, welche der Bioreaktor für die Herstellung des Gewebes bereitstellt, speziell durch das Medium innerhalb der Reaktorkammer. Die Prozessparameter umfassen vorzugsweise pH-Wert, pO₂-Wert und/oder Temperatur.
• Die Gewebeparameter bilden zusammen mit den Prozessparametern dann die Umgebungs- und Probenparametrik, welche insgesamt ein besonders detailliertes Bild über die Qualität des Gewebes liefert und entsprechend eine besonders optimale Rückkopplung ermöglicht. Die Rückkopplung erfolgt dabei vorzugsweise in zweierlei Hinsicht: erstens werden ein, mehrere oder alle Prozessparameter geeigneterweise abhängig von den Gewebeparametern angepasst, um eine optimale Herstellung zu erzielen. Zweitens werden ein, mehrere oder alle Prozessparameter geeigneterweise selbst auch gesteuert oder geregelt, um mit hoher Zuverlässigkeit eine definierte Umgebung während der Herstellung zu erhalten und eine ungewollte Veränderung der Prozessparameter zu verhindern.
• Der hier vorgestellte Bioreaktor vereint somit eine vorteilhaft automatisierte Herstellung von Gewebe insbesondere in „top-down“-Technik mit einer Echtzeit-Parametrik, welche durch vorzugsweise umfangreiche Messungen gesteuert wird. Mit anderen Worten: die Analyseeinheit erzeugt ein Feedback bezüglich des Verlaufs der Herstellung, sodass diese Herstellung dynamisch und automatisch durch geeignete Steuerung der Prozessparameter je nach Bedarf angepasst wird. Der Bioreaktor realisiert somit eine automatisierte Herstellung. Insbesondere setzt die Steuereinheit hierzu die Gewebeparameter und die Prozessparameter in Verbindung zueinander und somit auch in einen physiologischen Kontext, welcher eine besonders geordnete Gewebereifung ermöglicht sowie auch eine Optimierung der Herstellung auf die Qualität des Gewebes. Wie genau diese Verbindung und dieser Kontext ausgestaltet sind, ist vorliegend zunächst nicht von Bedeutung und hängt stark von der konkreten Anwendung, dem Gewebe und der geforderten Qualität ab.
• Ein besonderer Vorteil des hier beschriebenen Bioreaktors ist insbesondere eine vorzugsweise kontaktlose und besonders ganzheitliche Echtzeit-Überwachung der Zellfreiheit (während der Dezellularisierung) und des Gewebewachstums (während der Rezellularisierung) im Bioreaktor, was Rückschlüsse über die Qualität des Gewebes zulässt, speziell ohne dieses zu zerstören oder aus dem Bioreaktor entnehmen zu müssen. Dies wird insbesondere durch die Analyseeinheit und die Konditionierungseinheit realisiert, welche in den Bioreaktor integriert sind. Der Bioreaktor eignet sich somit ganz besonders zur Regeneration von Weichgewebe und speziell Muskelgewebe, welches besonders schwierig herzustellen ist. Das Muskelgewebe ist dabei vorzugsweise Skelettmuskulatur (auch „3D-Skelettmuskulatur“) und keine glatte Muskulatur. Durch die online-Überwachung und Steuerung mittels Analyseeinheit, Konditionierungseinheit und Steuereinheit, ist nun jedoch Weichgewebe mit hoher Qualität herstellbar. Dabei muss der Bioreaktor zu keiner Zeit während der Herstellung gestoppt werden, um den Fortschritt und die Qualität der Herstellung zu bestimmen, dies erfolgt vorteilhaft online.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Konditionierungseinheit zwei Arme auf, zur Halterung des Weichgewebes in der Reaktorkammer. Ein jeweiliger Arm ist zweckmäßigerweise als Stab ausgebildet, beispielsweise aus Kunststoff oder Metall. Die zwei Arme ragen von außerhalb der Reaktorkammer in diese hinein und sind relativ zueinander beweglich, um zur mechanischen Stimulation (d.h. Konditionierung) eine Kraft, insbesondere Zugkraft, auf das Weichgewebe auszuüben. In einer geeigneten Ausgestaltung ist ein jeweiliger Arm hierzu mit einem Linearmotor verbunden, sodass der Arm in einer Richtung vor- und zurückfahrbar ist. Die Richtung ist vorzugsweise die Richtung der Schwerkraft, das entspricht einer Längsrichtung der Reaktorkammer. Zweckmäßigerweise weisen die Arme endseitig jeweils ein Halteelement auf, z.B. eine Klemme, um das Gewebe zu halten und dieses zu dehnen und zu entdehnen (d.h. entspannen). Ein geeignetes Halteelement ist z.B. eine Bulldogklemme. Die Konditionierungseinheit ist somit vorteilhaft zur mechanischen Konditionierung des Gewebes während der Herstellung ausgebildet. Bevorzugterweise sind die Arme vertikal angeordnet, zur Halterung des Weichgewebes in Richtung der Schwerkraft (und insbesondere auch in Längsrichtung der Reaktorkammer) zwischen den Armen. Insbesondere ist einer der Arme ein oberer Arm und hält das Gewebe von oben und der andere Arm ist ein unterer Arm und hält das Gewebe von unten (bezüglich Längsrichtung und Schwerkraft).
• Besonders zweckmäßig ist eine Ausgestaltung, bei welcher die beiden Arme ausgebildet sind zur automatischen Zentrierung des Weichgewebes. Darunter wird insbesondere verstanden, dass die Arme derart ausgebildet sind, dass das Gewebe in der Reaktorkammer automatisch in Längsrichtung ausgerichtet wird. In einer geeigneten Ausgestaltung weist der obere Arm ein Halteelement auf, welches um eine Schwenkachse senkrecht zur Längsrichtung schwenkbar ist, um eine horizontale Bewegung des Gewebes zu kompensieren. Der untere Arm weist vorzugsweise ein Halteelement auf, welches als ein Haken ausgebildet ist, mit einem geschwungenen Verlauf derart, dass eine Spitze gebildet ist, welche in Längsrichtung unterhalb des Halteelements des oberen Arms angeordnet ist. Das Gewebe wird dann zweckmäßigerweise an einem unteren Ende mit einer Halteschlaufe präpariert, welche in den Haken eingehängt wird. Die Arme werden dann auseinandergezogen, sodass die Halteschlaufe dann aufgrund des geschwungenen Verlaufs automatisch in die Spitze rutscht und dadurch dann das Gewebe automatisch zentriert ist. Die Spitze bildet umgekehrt betrachtet sozusagen ein lokales Minimum für die Bewegung des Gewebes, genauer gesagt für die Bewegung der Halteschlaufe. Die vorgenannte Ausgestaltung zur automatischen Zentrierung ist grundsätzlich unabhängig vom Vorhandensein eines Kraftsensors und kann auch ohne einen solchen verwirklicht werden. Die Halteschlaufe ist an sich insbesondere kein Teil des Bioreaktors, sondern wird vor dem Einsetzen des Gewebes in die Reaktorkammer am Gewebe angebracht.
• Bevorzugterweise weist die Analyseeinheit zumindest einen Kraftsensor auf, welcher an einem der Arme angebracht ist, zur mechanischen Vermessung des Gewebes. Der Kraftsensor ist bevorzugterweise am oberen Arm angebracht, d.h. an denjenigem Arm, welcher das Gewebe in der Reaktorkammer von oben hält und an welchem das Gewebe dann sozusagen in Längsrichtung der Reaktorkammer herunterhängt. Der Kraftsensor misst eine aktive oder passive Kraft des Weichgewebes oder beide. Dies wird auch als „mechanische Vermessung“, genauer als „biomechanische Vermessung“ bezeichnet und ist besonders relevant für Muskelgewebe. Der Kraftsensor wird vorzugsweise verwendet, um die Linearmotoren zu steuern oder zu regeln und auf diese Weise eine definierte Kraft (z.B. für eine bestimmte mechanische Spannung) einzustellen und/oder eine bestimmte Kraft (z.B. Kontraktionskraft) während des Wachstums des Gewebes zu erhalten.
• Durch die Arme in Kombination mit dem Kraftsensor ist vorteilhaft eine kombinierte Konditionierung und Analytik realisiert, denn das Gewebe wird einerseits mit dem Kraftsensor analysiert (durch mechanische Vermessung) und mit den Armen konditioniert, insbesondere abhängig von der mechanischen Vermessung durch den Kraftsensor. Dabei wird beispielsweise ein Prozessparameter „Kraft (ausgeübt von den Armen)“ mit einem Gewebeparameter „aktive und/oder passive Kraft (des Gewebes)“ verknüpft. Aufgrund der bevorzugterweise vertikalen Anordnung der Arme wird dies auch als „vertikale Analytik und Konditionierung“ bezeichnet.
• Im Gegensatz zur vertikalen Anordnung erschwert eine horizontale, d.h. um 90°gedrehte, Anordnung nachteilig eine biomechanische Vermessung auf passive und aktive Kräfte. Bei einer De- und Rezellularisierung verändert sich das Gewebe sowohl in seinem Volumen als auch in seiner Masse. Eine biomechanische Vermessung der aktiven oder passiven Kräfte unterliegt dementsprechend einer variierenden resultierenden Masse. Die gemessene Kraft wird demnach bei veränderter Masse durch einen sich verändernden systematischen Fehler verfälscht. Eine vertikale, aufrechte Messung, wie hier bevorzugt wird, unterliegt dagegen nicht diesem systematischen Fehler, da die Masse des Gewebes in Richtung der Konditionierung (z.B. Streckung oder Stauchung) wirkt. Beim Start der Messung wird zweckmäßigerweise zunächst eine Nullpunkt-Kalibrierung durchgeführt, wodurch die nachfolgende Messung unabhängig von der Masse des Gewebes durchgeführt werden kann und auch durchgeführt wird.
• Zum Eintauchen und Entnehmen eines Gewebes aus der Reaktorkammer ist diese relativ zu den Armen zweckmäßigerweise höhenverstellbar, z.B. indem die Linearmotoren und die daran angebrachten Arme an einem Positioniertisch angebracht sind, z.B. einem z-Achsen-Positioniertisch.
• Zweckmäßigerweise ist zur Entnahme und zum Transport der Reaktorkammer aus dem Bioreaktor eine Transportsicherung an der Reaktorkammer anbringbar. Die Transportsicherung weist insbesondere eine Transportklemme auf, welche mit einem Befestigungselement, z.B. Schraube, an den Armen befestigbar ist. Zunächst wird dann die Transportsicherung angebracht, danach werden die Arme vom restlichen Bioreaktor gelöst und die Reaktorkammer mit Armen und Transportsicherung kann sicher aus dem übrigen Bioreaktor entnommen werden, ohne dass das Gewebe in der Reaktorkammer verrutscht.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Konditionierungseinheit zur elektrischen Stimulation (d.h. Konditionierung) des Weichgewebes zwei Elektroden auf, welche jeweils als ein Draht ausgebildet sind. Ein jeweiliger Draht verläuft entlang einem der beiden Arme in die Reaktorkammer hinein, zur direkten elektrischen Anbindung und Stimulation des Weichgewebes. Auf diese Weise ist eine Direktstimulation des Gewebes realisiert. Insgesamt ist die Konditionierungseinheit somit zur elektrischen Konditionierung des Gewebes ausgebildet. In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung weisen die beiden Arme jeweils einen Kanal auf, z.B. eine Einkerbung oder einen Hohlraum, in welche der jeweilige Draht eingesetzt ist, sodass dieser insgesamt innerhalb eines Querschnittprofils des Arms liegt und besonders geschützt und platzsparend in die Reaktorkammer geführt wird. Beispielsweise weist ein Arm aus Kunststoff eine seitliche Einkerbung auf, in welche der Draht eingelegt ist. In einer anderen Ausgestaltung ist ein Arm als Rohr oder Hohlzylinder aus Metall, z.B. Edelstahl, ausgebildet und innenseitig mit einem isolierenden Material beschichtet, sodass ein gegenüber dem Metall elektrisch isolierter Hohlraum gebildet ist, durch welchen der Draht geführt ist. Der Draht ist geeigneterweise ein Platindraht.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Konditionierungseinheit zur elektrischen Stimulation (d.h. Konditionierung) des Weichgewebes zwei Elektroden (eine Anode und eine Kathode) auf, welche entlang einer Wandung der Reaktorkammer angeordnet sind. Dabei sind die Elektroden vorzugsweise innerhalb der Reaktorkammer angeordnet und mit dem Medium innerhalb der Reaktorkammer in Kontakt, sodass zwischen den Elektroden und durch das Medium ein Strom fließt, zur elektrischen Stimulation des Gewebes. Die Elektroden sind vorzugsweise flächige Elektroden. Die Elektroden folgen insbesondere dem Verlauf der Wandung und sind vorzugsweise innenseitig an der Wandung angebracht. Die Elektroden dienen zur Erzeugung eines vorteilhaft (zumindest im Bereich des Gewebes) homogenen elektrischen Feldes innerhalb der Reaktorkammer. Auf diese Weise ist eine Feldstimulation des Gewebes realisiert. Insgesamt ist die Konditionierungseinheit somit zur elektrischen Konditionierung des Gewebes ausgebildet. Geeigneterweise weist die Reaktorkammer eine Höhe auf, und die Elektroden erstrecken sich im Wesentlichen (d.h. insbesondere wenigstens 90%) über die gesamte Höhe und/oder vorzugsweise jedenfalls über die gesamte Länge des Weichgewebes, in gleicher Richtung wie die Höhe gemessen. In einer geeigneten Ausgestaltung sind die beiden Elektroden aus einem elektrisch leitenden Polymer gefertigt.
• Die beiden Elektroden sind zweckmäßigerweise als flächige Halbkreiselektroden ausgebildet, d.h. im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung halbkreisförmig, wobei ein schmaler Spalt zwischen den beiden Elektroden verbleibt, um eine elektrische Trennung zu erzielen. Bevorzugterweise ist die Reaktorkammer zylinderförmig und weist dadurch eine Mantelfläche auf, welche die Wandung bildet und entlang welcher die beiden Elektroden verlaufen. Die Wandung definiert auch die Breite der Reaktorkammer, welche hier dann einem Durchmesser der Reaktorkammer entspricht. Somit sind die beiden Elektroden insgesamt vorteilhaft derart angeordnet, dass das elektrische Feld zwischen den beiden Elektroden in horizontaler Richtung (d.h. senkrecht zur Schwerkraft) ausgebildet ist.
• Speziell bei Muskelgewebe ist eine Direktstimulation nicht unbedingt von Vorteil, da der Verlauf des elektrischen Feldes entlang der Muskelfasern hierbei zu einem linear abnehmenden elektrischen Feld entlang der Muskelzellmembranen führt und daher die Zellen inhomogen stimuliert werden. Dies kann die Reifung des Gewebes und somit dessen Qualität maßgeblich negativ beeinflussen. Dies ist bei einer Feldstimulation, speziell senkrecht zur beschriebenen Direktstimulation, d.h. in Richtung einer Breite der Reaktorkammer (d.h. radial verlaufend), vorteilhaft nicht der Fall.
• Zweckmäßigerweise weist zumindest eine der Elektroden (vorzugsweise jede der beiden Elektroden) ein Fenster auf, durch welches hindurch mit der Analyseeinheit von außerhalb der Reaktorkammer aus einer oder mehrere der Gewebeparameter messbar sind, insbesondere aus unterschiedlichen Winkeln um die Längsrichtung herum. Die Elektroden bedecken die Reaktorkammer somit nicht zwingend vollständig, vielmehr ist ein Fenster ausgelassen, über welches die Analyseeinheit einen optischen Zugang in die Reaktorkammer hinein erhält. Abseits des Fensters überdecken die Elektroden dann jedoch die Wandung vorzugsweise vollständig. Vorzugsweise erstreckt sich das Fenster in Umfangsrichtung vollständig entlang der Wandung, d.h. um über den gesamten Umfang der Reaktorkammer (abgesehen von einem gegebenenfalls vorhandenen Kontaktsteg, siehe nachfolgend). Durch das Fenster sind die beiden Elektroden jeweils insbesondere in zwei Teilelektroden unterteilt, nämlich in Längsrichtung betrachtet eine obere Teilelektrode oberhalb des Fensters und eine untere Teilelektrode unterhalb des Fensters. Die beiden Teilelektroden einer einzelnen Elektrode sind zweckmäßigerweise über einen möglichst dünnen Kontaktsteg miteinander verbunden, sodass beide Teilelektroden ein gemeinsames Potential aufweisen.
• Die Größe der Elektroden und des Fensters ist insbesondere abhängig von der Größe des Gewebes. Zweckmäßigerweise sind die Elektroden derart dimensioniert und in der Reaktorkammer angeordnet, dass das Fenster mittig bezüglich des Gewebes ausgerichtet ist und dennoch ein Großteil (d.h. insbesondere wenigstens 30%) des Gewebes von den Elektroden überdeckt wird. Dadurch ist einerseits sichergestellt, dass das Gewebe ausreichend elektrisch konditioniert wird und andererseits, dass eine optimale Analyse möglich ist. Dabei eignet sich besonders ein mittiger Bereich des Gewebes für eine Analyse, da hier die Regeneration und/oder Reifung gegenüber den Enden des Gewebes hinterherläuft.
• Durch die beiden Elektroden in Kombination mit dem Fenster zur Analyse von außen ist vorteilhaft eine weitere kombinierte Konditionierung und Analytik realisiert, denn das Gewebe wird einerseits insbesondere mit einem optischen Sensor durch das Fenster hindurch analysiert und mit den Elektroden konditioniert, insbesondere abhängig von der Messung, welche von der Analyseeinheit durch das Fenster hindurch durchgeführt wird. Dabei wird beispielsweise ein Prozessparameter „elektrisches Feld (zwischen den Elektroden)“ mit einem Gewebeparameter „Transparenz“, „Oberflächentextur“, oder anderem (siehe z.B. weiter oben) verknüpft. Aufgrund der bevorzugten horizontalen Anordnung der Elektroden und insbesondere auch der Messung senkrecht zur Längsrichtung wird dies auch als „horizontale Analytik und Konditionierung“ bezeichnet.
• Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher die vertikale Analytik und Konditionierung mit der horizontalen Analytik und Konditionierung kombiniert sind. Vorteilhaft ist auch eine Kombination derart, dass die vertikale Analytik mit der horizontalen Konditionierung verknüpft ist und/oder umgekehrt die horizontale Analytik mit der vertikalen Konditionierung. Grundsätzlich sind die Gewebeparameter und die Prozessparameter je nach Bedarf und je nach Anforderung miteinander verknüpfbar.
• Vorzugsweise ist der Bioreaktor einerseits zur Dezellularisierung insbesondere eines Spendergewebes ausgebildet und andererseits auch zur Rezellularisierung eines Gewebegerüsts, welches zuvor insbesondere aus dem Spendergewebe durch die Dezellularisierung gewonnen wurde. Hierzu ist der Bioreaktor zweckmäßigerweise umschaltbar zwischen einem entsprechenden Dezellularisierungs-Betrieb, in welchem eine Dezellularisierung erfolgt, und einem Rezellularisierungs-Betrieb, in welchem eine Rezellularisierung erfolgt. Vorteilhafterweise verbleibt beim Umschalten das Gewebe (genauer das Gewebegerüst) in der Reaktorkammer, eine Entnahme ist nicht erforderlich. In einer geeigneten Ausgestaltung hierfür weist der Bioreaktor ein erstes Umschaltelement auf, beispielsweise ein 3-Wegeventil. Das erste Umschaltelement verbindet die Reaktorkammer wahlweise mit einem ersten Reservoir oder einem zweiten Reservoir, welche beide Teile des Bioreaktors sind. Das erste Reservoir enthält ein erstes, zellzerstörendes Medium zur Dezellularisierung und das zweite Reservoir enthält ein zweites, physiologisches Medium für eine Rezellularisierung, sodass mittels des ersten Umschaltelements einstellbar ist, welches der beiden Medien in die Reaktorkammer einströmt. Für die Dezellularisierung wird das erste Reservoir mit der Reaktorkammer fluidisch verbunden, für die Rezellularisierung analog das zweite Reservoir. Beide Reservoirs sind dabei insbesondere an denselben Medieneingang der Reaktorkammer angeschlossen, das erste Umschaltelement ist dann diesem Medieneingang vorgeschaltet. Zweckmäßigerweise weist der Bioreaktor noch eine Pumpe auf, zur Förderung des jeweiligen Mediums. Die Pumpe ist geeigneterweise zwischen dem ersten Umschaltelement und dem Medieneingang angeordnet.
• Das erste Umschaltelement wird von der Steuereinheit zweckmäßigerweise abhängig von den Gewebeparametern und/oder Prozessparametern gesteuert. Denn durch die Gewebeparameter und/oder die Prozessparameter ist es möglich, den Fortschritt der Dezellularisierung zu erkennen und dann im geeignetsten Zeitpunkt die Dezellularisierung zu beenden und die Rezellularisierung zu starten. Dazwischen erfolgt zweckmäßigerweise ein Spülschritt (d.h. ein Prozessschritt zum Spülen), in welchem das Gewebegerüst und die Reaktorkammer mit deionisiertem Wasser gespült werden. Insbesondere wird auch hier das erste Umschaltelement entsprechend gesteuert. Insgesamt ergibt sich somit ein vollständig automatisiertes Verfahren, bei welchem vollautomatisch und abhängig von den Gewebe- und/oder Prozessparametern zwischen den verschiedenen Prozessschritten der Dezellularisierung und Rezellularisierung und gegebenenfalls einem Spülschritt umgeschaltet wird. Durch die Berücksichtigung der Gewebe- und/oder Prozessparameter ist das Umschalten vorteilhaft adaptiv und erfolgt zum optimalen Zeitpunkt. Beispielsweise zeigen ein oder mehrere Gewebeparameter an, dass keine Zellen mehr vorhanden sind, woraus sich ergibt, dass die Dezellularisierung abgeschlossen ist und die Rezellularisierung beginnen kann.
• Der Medienausgang der Reaktorkammer ist geeigneterweise wieder mit dem ersten und dem zweiten Reservoir verbunden, sodass zwei Kreisläufe gebildet sind, einer für die Dezellularisierung und einer für die Rezellularisierung. Vorzugsweise weist der Bioreaktor stromab des Medienausgangs der Reaktorkammer analog ein zweites Umschaltelement, z.B. ein 3-Wegeventil auf, welches das Medium aus der Reaktorkammer wahlweise in das erste oder das zweite Reservoir zurückführt. Im Dezellularisierungsbetrieb wird das Medium vorzugsweise zum ersten Reservoir zurückgeführt, im Rezellularisierungs-Betrieb dann zum zweiten Reservoir. Zwischen Medienausgang und zweitem Umschaltelement ist geeigneterweise wiederum eine Pumpe zur Förderung des Mediums angeordnet. Auf dem Weg des Mediums von der Reaktorkammer zu dem jeweiligen Reservoir ist zusätzlich zweckmäßigerweise jeweils eine Entnahmestelle (oder auch Rückstand) angeordnet, zum Auslassen von Medium aus dem Bioreaktor und/oder zum Druckausgleich. Alternativ oder zusätzlich zweigt stromab des Medienausgangs und vorzugsweise noch vor der Pumpe ein Rückstandszweig ab, zur Ausgabe von Rückständen. Auf dem Rückstandszweig sind zweckmäßigerweise ebenfalls eine Pumpe sowie weiter ein Rückschlagventil angeordnet.
• Das erste, zellzerstörende Medium ist in einer geeigneten Ausgestaltung deionisiertes Wasser oder SDS (d.h. Natriumlaurylsulfat, z.B. 0,1-%iges SDS) oder eine Kombination hiervon. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher das erste Reservoir wahlweise mit deionisiertem Wasser oder mit SDS oder mit einer Mischung aus diesen beiden befüllbar ist.
• Besonders vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher der Bioreaktor ausgebildet ist zum Spülen der Reaktorkammer nach einer Dezellularisierung und vor einer Rezellularisierung, indem das erste Reservoir mit deionisiertem Wasser befüllt wird und dann die Reaktorkammer aus dem ersten Reservoir heraus gespült wird. Mit anderen Worten: in einem Spülschritt (siehe auch weiter oben) wird die Reaktorkammer speziell nach einer Dezellularisierung oder auch allgemein zur Reinigung mit deionisiertem Wasser gespült, um eventuelle Reste von SDS vor der Rezellularisierung aus der Reaktorkammer und insbesondere auch aus dem Gewebegerüst herauszuspülen. Hierzu wird in einem entsprechenden Prozessschritt (d.h. in dem Spülschritt) zweckmäßigerweise das erste Reservoir mit deionisiertem Wasser befüllt und dann die Reaktorkammer aus dem ersten Reservoir heraus gespült. Hierzu weist der Bioreaktor entsprechen ein oder mehrere Umschaltelemente (z.B. Ventile) auf, welche entsprechend geeignet von der Steuereinheit angesteuert werden. Auch das Spülen im Spülschritt erfolgt vorteilhaft automatisiert, ohne dass die Reaktorkammer geöffnet werden muss oder das Gewebe entnommen werden muss. Der Spülschritt wird auch am Ende der Dezellularisierung automatisch eingeleitet, da das Ende der Dezellularisierung durch Messung der Gewebeparameter erkannt wird.
• Geeigneterweise wird das deionisierte Wasser aus einer Wasserzufuhr zugeführt, welche bezüglich der Schwerkraft höher liegt als die Reaktorkammer, sodass das deionisierte Wasser rein gravitativ zugeführt wird und zu dessen Förderung keine Pumpe benötigt wird, sodass auf eine solche auch verzichtet wird.
• Das zweite, physiologische Medium dient insbesondere zur Stabilisierung und Nährstoffversorgung der Zellen im Rezellularisierungs-Betrieb. In einer geeigneten Ausgestaltung ist das zweite Medium eine Ringerlösung. Die genauen Details des physiologischen Mediums sind vorliegend jedoch von untergeordneter Bedeutung und zudem abhängig von dem Gewebe, welches mit dem Bioreaktor hergestellt werden soll.
• Die eigentlichen Zellen zur Rezellularisierung werden insbesondere separat zugeführt, d.h. separat zu den Medien, welche aus dem ersten und zweiten Reservoir zugeführt werden. Die Zellen werden damit gerade nicht über den Medieneingang der Reaktorkammer zugeführt, sondern vorzugsweise über einen arteriellen Zugang direkt in das Gewebe (genauer: Gewebegerüst). Hierzu weist die Reaktorkammer geeigneterweise einen entsprechenden arteriellen Zugang auf, über welchen ein Zellkulturmedium aus einem dritten Reservoir gemeinsam mit Zellen dem Weichgewebe zur Rezellularisierung zuführbar ist. Die Zellen werden somit zunächst einem Zellkulturmedium zugegeben und diese Mischung wird dann über den arteriellen Zugang in die Reaktorkammer geführt. Der arterielle Zugang ist z.B. eine Leitung, welche in das Gewebe führt. Das Zellkulturmedium wird auch als Nährlösung bezeichnet und ist insbesondere eine Flüssigkeit. Der Bioreaktor weist entsprechend eine Zufuhr für das Zellkulturmedium auf, welche in das dritte Reservoir führt. Auf dem Weg zur Reaktorkammer werden dem Zellkulturmedium dann die Zellen aus einer Zellzufuhr beigemischt, wobei unter „beimischen“ nicht zwingend „vermischen“ verstanden wird, sondern allgemeiner, dass über den arteriellen Zugang das Zellkulturmedium und die Zellen entweder zusammen oder nacheinander und vorteilhaft über dieselbe Leitung in die Reaktorkammer geführt werden.
• Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei welcher das dritte Reservoir über eine Leitung mit der Reaktorkammer verbunden ist, wobei entlang der Leitung ein Beladungsventil, insbesondere „HPLC“-Ventil (HPLC = Hochleistungsflüssigkeitschromatographie), angeordnet ist, zur Zufuhr der Zellen. Dabei ist das Beladungsventil derart ausgebildet, dass durch Umschalten desselben ein Fluidabschnitt aus Zellen zwischen zwei Fluidabschnitten aus Zellkulturmedium eingesetzt wird. Mit anderen Worten: mit dem Beladungsventil werden zwei Ströme sozusagen miteinander verwoben, nämlich ein erster Strom aus Zellkulturmedium und ein zweiter Strom aus Zellen. Entlang der Leitung ergeben sich dann mehrere in Strömungsrichtung aufeinanderfolgende Fluidabschnitte aus unterschiedlichen Medien, nämlich Zellkulturmedium einerseits und Zellen andererseits. Geeigneterweise ist das Beladungsventil ein 6-Wegeventil und weist entsprechend sechs Anschlüsse auf, welche paarweise miteinander verbunden sind, sodass sich drei Paare ergeben, wobei je zwei benachbarte Anschlüsse miteinander verbunden sind, sodass einer als Eingang und der andere als Ausgang nutzbar ist. Ebenfalls geeignet sind auch andere Anzahlen von Eingängen, z.B. acht, vorzugsweise jedoch wenigstens sechs. Mit steigender Anzahl an Eingängen ergibt sich insbesondere die Möglichkeit, Zellen aus verschiedenen Quellen zuzuführen, ohne den Bioreaktor und speziell die Zellzufuhr umbauen zu müssen.
• Das Beladungsventil wird allgemein genutzt, um Zellen von außen in das Weichgewebe einzubringen. Dabei werden in einer ersten Schaltstellung des Beladungsventils die Zellen von außen hinzugegeben und durch das Beladungsventil hindurchgeströmt, jedoch noch nicht in die Leitung hinein, bis dann in einem Rückstand stromab des Beladungsventils ein Strom an Zellen sichtbar ist. Daraufhin wird das Beladungsventil in eine zweite Schaltstellung umgeschaltet, zur Zufuhr der Zellen in die Leitung. Dadurch werden die Zellen direkt in das Gewebe geführt, während nun das Zellmedium direkt in den Rückstand fließt, ohne den Strom an Zellkulturmedium zu stoppen. Nach fertiger Zufuhr der Zellen wird das Beladungsventil wieder umgeschaltet, insbesondere in die erste Schaltstellung sodass wieder Zellkulturmedium in die Reaktorkammer strömt, jedoch keine Zellen mehr, die Zellzufuhr ist vielmehr wieder mit dem Rückstand verbunden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Zellen bei deren Zufuhr keinen Scherkräften unterliegen, denn die beiden Ströme aus Zellkulturmedium einerseits und Zellen andererseits werden nicht miteinander vermischt, sondern partiell ausgetauscht, d.h. ein Fluidabschnitt des Zellkulturmediums wird verworfen (d.h. in den Rückstand gefördert) und durch einen Fluidabschnitt aus Zellen ersetzt, sodass sich entlang der Leitung betrachtet drei Fluidabschnitt ergeben, nämlich ein Fluidabschnitt aus Zellen, welcher zwischen zwei Fluidabschnitten aus Zellkulturmedium angeordnet ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass auch ein besonders geeigneter Teil der Zellen zugeführt wird, denn durch das Beladungsventil wird verhindert, dass ein Kopfstrom mit etwaigen Luftblasen oder ein Reststrom mit etwaigen Zelltrümmern oder totem Zellmaterial beigemischt werden, diese werden vielmehr in den Rückstand verworfen. Lediglich ein Mittenabschnitt wird letztendlich in die Reaktorkammer eingeströmt.
• Zweckmäßigerweise weist das Beladungsventil einen Temperatursensor auf, welcher mit einem Temperierungselement z.B. ebenfalls im Beladungsventil und/oder im dritten Reservoir verbunden ist. Mit dem Temperatursensor wird eine Temperatur der Zellen und/oder des Zellkulturmediums gemessen und somit überwacht und abhängig davon das Temperierungselement gesteuert, um etwaige Temperaturschwankungen auszugleichen. Eine Temperaturschwankung ergibt sich beispielsweise dadurch, dass die Zellen eine andere Temperatur aufweisen als das Zellmedium. Durch die Steuerung des Temperierungselements wird dann ein für die Zellen nachteiliger Temperaturschock verhindert.
• Die Verwendung des Beladungsventils ist grundsätzlich unabhängig von der Zufuhr über den arteriellen Zugang und auch generell zur Zufuhr der Zellen zweckmäßig.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind auch das erste und das zweite Medium über den arteriellen Zugang in die Reaktorkammer einströmbar. Dies hat den Vorteil, dass in einem entsprechenden Prozessschritt auch das Gewebe direkt mit dem ersten und dem zweiten Medium spülbar ist. In einer geeigneten Ausgestaltung ist stromab des dritten Reservoirs ein drittes Umschaltelement, z.B. 3-Wegeventil, angeordnet, welches derart umschaltbar ist, dass wahlweise das Zellkulturmedium oder eines der beiden Medien aus dem ersten und zweiten Reservoir zum arteriellen Zugang gelangt. Eine Auswahl von erstem oder zweiten Medium erfolgt geeigneterweise mittels eines weiteren, vierten Umschaltelements, z.B. wiederum ein 3-Wegeventil, welches stromauf des zuvor genannten dritten Umschaltventils angeordnet ist und dieses wahlweise mit dem ersten oder zweiten Reservoir verbindet. Auf diese Weise lässt sich insbesondere auch automatisiert eine umfangreiche Spülung wahlweise mit physiologischem Medium oder zellzerstörendem Medium vornehmen, ohne den Bioreaktor umbauen zu müssen. Hierzu werden die Umschaltelemente entsprechend der Prozessführung des Bioreaktors von der Steuereinheit geeignet angesteuert.
• In einer geeigneten Ausgestaltung ist einer der Prozessparameter ein partieller Sauerstoffdruck, d.h. pO₂-Wert, z.B. in der Reaktorkammer oder des Mediums auf dem Weg dorthin. Die Konditionierungseinheit weist hierbei eine Gaszufuhr auf, zur Zufuhr von Sauerstoff in das zweite Reservoir, d.h. zum physiologischen Medium. Die Gaszufuhr liefert beispielsweise Luft, welche Sauerstoff enthält, oder ein Gasgemisch mit Sauerstoff und wenigstens einem anderen Gas, wobei allgemein der Anteil an Sauerstoff vorzugsweise einstellbar ist. Die Steuereinheit steuert dann die Gaszufuhr (d.h. die Zufuhr von Gas insgesamt und/oder den Anteil an Sauerstoff, sofern dieser einstellbar ist) abhängig von dem partiellen Sauerstoffdruck. Die Konditionierungseinheit ist somit ausgebildet, zur Konditionierung des Gewebes mit einem bestimmen pO₂-Wert. Die Gaszufuhr ermöglicht eine Zufuhr von Sauerstoff. Durch die Zufuhr von Sauerstoff in das zweite Reservoir wird dann der pO₂-Wert eingestellt. Geeigneterweise ist entlang des Weges des zweiten Mediums vom zweiten Reservoir zur Reaktorkammer ein Sauerstoffsensor angeordnet, zur Messung des pO₂-Wertes des Mediums zwecks Steuerung der Gaszufuhr.
• Alternativ oder zusätzlich ist in einer geeigneten Ausgestaltung einer der Prozessparameter ein pH-Wert, z.B. in der Reaktorkammer oder des Mediums auf dem Weg dorthin. Die Konditionierungseinheit weist hierbei eine CO₂-Zufuhr auf, zur Zufuhr von CO₂ in das zweite Reservoir und die Steuereinheit steuert die CO₂-Zufuhr abhängig von dem pH-Wert. Die Konditionierungseinheit ist somit ausgebildet, zur Konditionierung des Gewebes mit einem bestimmen pH-Wert. Geeigneterweise ist entlang des Weges des zweiten Mediums vom zweiten Reservoir zur Reaktorkammer ein pH-Sensor angeordnet, zur Messung des pH-Wertes des Mediums zwecks Steuerung der CO₂-Zufuhr. Zudem gelten die Ausführungen zum pO₂-Wert analog auch für den pH-Wert.
• Eine Steuerung des pH-Werts und/oder des pO₂-Werts wie oben für das zweite Medium beschrieben ist alternativ oder zusätzlich auch vorteilhaft für das Zellkulturmedium aus dem dritten Reservoir und in einer geeigneten Ausgestaltung analog umgesetzt.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist einer der Prozessparameter eine Temperatur, z.B. in der Reaktorkammer oder des Mediums auf dem Weg dorthin. Die Konditionierungseinheit weist hierbei ein Temperierungselement, z.B. eine Heizung, auf, zur Temperierung des jeweiligen Mediums. Geeigneterweise ist in dem ersten Reservoir, in dem zweiten Reservoir und/oder in dem dritten Reservoir ein jeweiliges Temperierungselement angeordnet, zur Temperierung des entsprechenden Mediums. Ein oder mehrere Temperatursensoren messen dann die Temperatur des jeweiligen Mediums und die Steuereinheit steuert dann entsprechend die Temperierungselemente an, um in der Reaktorkammer eine bestimmte Temperatur einzustellen. Beispielsweise misst ein erster Temperatursensor die Temperatur in der Reaktorkammer und abhängig davon steuert die Steuereinheit die Temperierungselemente im ersten und zweiten Reservoir, während ein zweiter Temperatursensor die Temperatur des Zellkulturmediums auf dem Weg vom dritten Reservoir zur Reaktorkammer misst und die Steuereinheit abhängig hiervon das Temperierungselement im dritten Reservoir steuert.
• Vorstehend wurden zunächst hauptsächlich die elektrische und mechanische Konditionierung des Gewebes sowie die Messung und Steuerung von Prozessparametern (pH-Wert, pO₂-Wert, Temperatur) beschrieben. Ein besonderer Vorteil des hier beschriebenen Bioreaktors ist aber gerade auch die Analyseeinheit, welche die Gewebeparameter misst und damit eine konkrete Beurteilung der Qualität des Gewebes und des Fortschritts der Herstellung ermöglicht und somit auch ein unmittelbares Eingreifen in die Herstellung in Form einer Steuerung der Prozessparameter in Abhängigkeit der Gewebeparameter. Nachfolgend soll daher noch kurz auf die Analyseeinheit und die Messung von Gewebeparametern eingegangen werden.
• Bevorzugterweise weist die Analyseeinheit einen optischen Sensor auf, zur nichtinvasiven Messung zumindest eines Gewebeparameters während der Herstellung. Eine optische Messung hat den Vorteil, dass diese nichtinvasiv ist, d.h. von außerhalb der Reaktorkammer erfolgt, sodass zur Messung eine Unterbrechung der Herstellung oder eine Entnahme oder Umbettung des Gewebes aus der Reaktorkammer nicht erforderlich sind. Zudem erfolgt die Messung vorteilhaft online. Der optische Sensor ist geeigneterweise eine Auflichtkamera oder ein Spektroskop oder Vergleichbares oder eine Kombination hiervon. Auch eine Kombination mehrerer optischer Sensoren ist vorteilhaft. Die Wandung der Reaktorkammer ist insbesondere transparent für Licht, welches mit dem optischen Sensor dann erfasst wird. Möglich und geeignet ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher Licht zur Messung in die Reaktorkammer eingestrahlt wird, um dann z.B. dessen Streuung, Reflexion oder Transmission am Gewebe zu messen. Falls, wie oben beschrieben, der Bioreaktor zwei Elektroden zur Feldstimulation aufweist, erfolgt die Messung zweckmäßigerweise durch das bereits beschriebene Fenster, welches hierfür entsprechend geeignet dimensioniert ist. Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher das Gewebe relativ zum optischen Sensor verfahrbar ist (z.B. mittels der genannten Arme oder eines Positioniertisches), sodass das Gewebe aus unterschiedlichen Positionen untersuchbar ist.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der optische Sensor einen optischen Eingang auf, zur Aufnahme von Licht aus der Reaktorkammer, und der optische Eingang ist um die Reaktorkammer herum drehbar, zur optischen Messung aus unterschiedlichen Richtungen. Damit ist eine winkelabhängige Messung der Gewebeparameter realisiert. Vorzugsweise ist der optische Eingang vollständig um die Reaktorkammer herum drehbar, sodass eine 360° Rundummessung möglich ist und vorzugsweise auch realisiert ist. Geeigneterweise ist hierzu der optische Eingang auf einem Drehtisch montiert, welcher insbesondere ringförmig ausgebildet ist und die Reaktorkammer umläuft. Der Drehtisch wird insbesondere von einem Motor angetrieben, sodass der optische Eingang relativ zur Reaktorkammer drehbar ist, insbesondere um eine sich in Längsrichtung erstreckende Längsachse der Reaktorkammer herum. Alternativ oder zusätzlich ist der optische Eingang höhenverstellbar, zum Verfahren in Längsrichtung. Vorteilhafterweise wird der optische Eingang wiederkehrend um die Reaktorkammer herum gedreht, um entsprechend wiederkehrend eine 360° Rundummessung durchzuführen.
• Welche Gewebeparameter konkret mit der Analyseeinheit unter Anwendung des optischen Sensors gemessen werden, ist von untergeordneter Bedeutung, wichtiger ist vielmehr, dass dies online und nichtinvasiv erfolgt und dass eine direkte Rückkopplung zu den Prozessparametern erfolgt, um eine optimale Herstellung zu erzielen.
• Zweckmäßigerweise weist der Bioreaktor ein Gehäuse auf, um speziell die Reaktorkammer und den optischen Eingang vor Streulicht zu schützen. Innerhalb des Gehäuses ist geeigneterweise eine Beleuchtung zur Wartung installiert sowie alternativ oder zusätzlich eine UV-Beleuchtung zur Sterilisation. Die beschriebenen Umschaltelemente, Pumpen, Sensoren und Reservoirs sind vorzugsweise außerhalb des Gehäuses angeordnet, mit Ausnahme des Sauerstoffsensors und des pH-Sensors, welche bevorzugterweise jeweils als optische Sensoren ausgebildet sind und dann geeigneterweise innerhalb des Gehäuses platziert sind. Die Umschaltelemente, Pumpen, Reservoirs und entsprechende Leitungen für die Medien bilden insgesamt ein Fluidiksystem des Bioreaktors. Die Leitungen sind geeigneterweise aus einem Kunststoff mit einem möglichst niedrigen Shore-Wert von z.B. 40 hergestellt. Das Fluidiksystem ist somit weitestgehend außerhalb des Gehäuses angeordnet.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum insbesondere automatisierten Betrieb eines Bioreaktors, weist der Bioreaktor eine Reaktorkammer auf, in welcher ein Weichgewebe hergestellt wird. Der Bioreaktor weist weiter eine Analyseeinheit auf, zur Messung einer Anzahl von Gewebeparametern des Weichgewebes, eine Konditionierungseinheit, zur Konditionierung des Weichgewebes gemäß einer Anzahl an Prozessparametern, und eine Steuereinheit, welche die Analyseeinheit und die Konditionierungseinheit derart steuert, dass während der Herstellung die Gewebeparameter gemessen werden und die Prozessparameter abhängig von den Gewebeparametern eingestellt werden, sodass das Weichgewebe abhängig von den Gewebeparametern konditioniert wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich sinngemäß aus dem bereits Gesagten.
• Sofern vorstehend Teile, Bauteile, Vorrichtungen und Elemente beschrieben wurden, welche nicht explizit als Teile des Bioreaktors gekennzeichnet wurden, sind diese Teile, Bauteile, Vorrichtungen und Elemente bevorzugterweise Teile des Bioreaktors.
• Vorstehend wurde in verschiedenen Zusammenhängen von „steuern“, „gesteuert“ oder einer „Steuerung“ gesprochen. Vorteilhafte Varianten ergeben sich dadurch, dass darüber hinaus sogar eine Regelung erfolgt, also ein jeweiliges Teil oder ein jeweiliger Parameter regelt oder geregelt wird.
• Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:
• 1 einen Bioreaktor,
• 2 teilweise den Bioreaktor aus 1 in einer perspektivischen Ansicht,
• 3 den Bioreaktor aus 2 in einer Seitenansicht,
• 4 eine Reaktorkammer und Arme des Bioreaktors aus 1,
• 5 eine Transportsicherung für den Bioreaktor aus 1,
• 6 eine Reaktorkammer und Elektroden des Bioreaktors aus 1 in einer Ansicht von oben,
• 7 die Reaktorkammer und Elektroden aus 6 in einer perspektivischen Ansicht von der Seite,
• 8 den Bioreaktor aus 1 als Fluidikschaltbild,
• 9 einen Ausschnitt einer Leitung des Bioreaktors aus 1.
• In 1 ist stark vereinfacht ein erfindungsgemäßer Bioreaktor 2 mit dessen funktionalen Teilen gezeigt. Zur Illustration zeigen 2 und 3 dann einige mechanische und elektrische Teile des Bioreaktors 2. Die 4 bis 7 zeigen verschiedene Details des Bioreaktors 2 aus unterschiedlichen Ansichten. 8 zeigt schließlich als Fluidikschaltbild ein Fluidiksystem des Bioreaktors 2. Dabei sind der Übersichtlichkeit halber nicht notwendigerweise alle Steuer-/Regelstrecken explizit eingezeichnet.
• Der Bioreaktor 2 weist eine Reaktorkammer 4 auf, zur Herstellung eines Weichgewebes 6, welches hierzu in der Reaktorkammer 4 untergebracht ist, hier ein Glaszylinder. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Herstellung eine Regeneration und Reifung mit Dezellularisierung und anschließender Rezellularisierung. Das Weichgewebe 6 wird nachfolgend auch lediglich als Gewebe 6 bezeichnet.
• Weiter weist der Bioreaktor 2 eine Analyseeinheit 8 auf, zum Messen einer Anzahl von Gewebeparametern G des Weichgewebes 6. Die Gewebeparameter G geben den aktuellen Zustand oder auch Ist-Zustand des Weichgewebes 6 an. Zusätzlich weist der Bioreaktor 2 eine Konditionierungseinheit 10 auf, zur Konditionierung des Weichgewebes 6 gemäß einer Anzahl an Prozessparametern P. Unter „eine Anzahl von“ wird hier und auch allgemein „ein oder mehrere“ oder „wenigstens ein“ verstanden. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel werden ohne Beschränkung der Allgemeinheit mehrere Gewebeparameter G gemessen und mehrere Prozessparameter P eingestellt.
• Die Prozessparameter P steuern die Herstellung und beeinflussen somit letztendlich auch die Gewebeparameter G. Entsprechend wird vorliegend durch eine Änderung der Prozessparameter P die Herstellung beeinflusst. Hierzu weist der Bioreaktor 2 eine Steuereinheit 12 auf, welche entsprechend die Analyseeinheit 8 und die Konditionierungseinheit 10 derart steuert, dass während der Herstellung wiederkehrend und/oder fortlaufend die Gewebeparameter G gemessen werden und die Prozessparameter P in Echtzeit abhängig von den Gewebeparametern G eingestellt werden, sodass das Weichgewebe 6 abhängig von den Gewebeparametern G konditioniert wird. Auf diese Weise wird die Herstellung des Weichgewebes 6 online abhängig von den tatsächlichen Gewebeparametern G (d.h. dem Ist-Zustand) gesteuert, wodurch wiederum die Prozessparameter P fortlaufend und automatisch derart angepasst werden, dass ausgehend von dem Ist-Zustand ein vorgegebener Soll-Zustand erreicht wird
• Der hier gezeigte Bioreaktor 2 ist geeignet speziell zur Regeneration von Weichgewebe 6, speziell Muskelgewebe, in „top-down“-Technik mit einer multimodalen Umgebungs- und Probenparametrik. Zunächst wird dabei ein Spendergewebe mit einem Gewebegerüst als Ausgangspunkt verwendet und je nach Bedarf behandelt und gereift. Das Spendergewebe wird zunächst dezellularisiert, um das Gewebegerüst freizulegen und dieses wird dann anschließend wieder rezellularisiert (und somit insgesamt regeneriert). Dabei wird das Gewebe 6 in der Reaktorkammer 4 von einem Medium umspült, welches durch einen oder mehrere Prozessparameter P charakterisiert ist. Das Medium stabilisiert allgemein die Reifung des Gewebes 6 während der Rezellularisierung bezüglich osmotischem Druck, chemischem Milieu und Nährstoffversorgung. Während der Herstellung werden verschiedene Medien nacheinander in die Reaktorkammer 4 eingeströmt, je nach Anforderungen des aktuellen Prozessschritts, wie weiter unten speziell im Zusammenhang mit 8 noch genauer erläutert wird. Das jeweilige Medium wird über einen Medieneingang 14 der Reaktorkammer 4 in diese eingeströmt und strömt über einen Medienausgang 16 wieder aus der Reaktorkammer 4 aus. Vorliegend weist die Reaktorkammer 4 eine Unterseite 18 auf, mit einem Medieneingang 14, und eine Oberseite 20, mit einem Medienausgang 16, sodass das Weichgewebe 6 entgegen der Schwerkraft von dem Medium umspülbar ist.
• Bei dem vorliegenden Bioreaktor 2 und dem zugehörigen Verfahren zu dessen Betrieb wird die Qualität des Gewebes 6 in Echtzeit und auch kontaktlos überwacht, um mittels Umgebungs- und Probenparametrik dann Rückschlüsse über die „Zellfreiheit“ (das Maß der Entvölkerung während der Dezellularisierung) und die „Regenerationsreife“ (das Maß für die Fertigstellung des Gewebes 6 bei der Rezellularisierung) des Gewebes 6 zu ziehen. Mit anderen Worten: die Herstellung des Gewebes 6 im Bioreaktor 2 wird online überwacht, indem eine Anzahl an Gewebeparametern G gemessen wird und hiervon abhängig dann eine Anzahl an Prozessparametern P gesteuert wird, mit dem Ziel, die Herstellung zu optimieren. Die Gewebeparameter G geben dabei den aktuellen Zustand des Gewebes 6 an und damit auch den Fortschritt und die Qualität der Herstellung. Die Gewebeparameter G werden hier auch als „morphologische und strukturelle Parameter“ bezeichnet und umfassen beispielsweise Masse, Volumen, Durchmesser oder andere Abmessungen, CIELAB Farbmetrik oder Vergleichbares, Gewebesteifigkeit, Gefäßdruck, vaskulärer Druck und/oder Transparenz und Oberflächentextur des Gewebes 6. Die Prozessparameter P hingegen geben die Umgebungsmodalitäten der Herstellung an, d.h. den aktuellen Zustand des Bioreaktors 2, und charakterisieren somit die Umgebung des Gewebes 6 innerhalb der Reaktorkammer 4, d.h. die Umweltbedingungen, welche der Bioreaktor 2 bereitstellt. Die Prozessparameter P umfassen beispielsweise pH-Wert, pO2-Wert und/oder Temperatur.
• Die Gewebeparameter G bilden zusammen mit den Prozessparametern P dann die Umgebungs- und Probenparametrik, welche insgesamt ein besonders detailliertes Bild über die Qualität des Gewebes 6 liefert und entsprechend eine Rückkopplung ermöglicht, welche hier in zweierlei Hinsicht erfolgt: erstens werden die Prozessparameter P abhängig von den Gewebeparametern G angepasst, um eine optimale Herstellung zu erzielen. Zweitens werden die Prozessparameter P selbst auch gesteuert oder geregelt, um mit hoher Zuverlässigkeit eine definierte Umgebung während der Herstellung zu erhalten und eine ungewollte Veränderung der Prozessparameter P zu verhindern.
• Der hier vorgestellte Bioreaktor 2 vereint somit eine automatisierte Herstellung von Gewebe 6 in „top-down“-Technik mit einer Echtzeit-Parametrik, welche durch umfangreiche Messungen gesteuert wird. Mit anderen Worten: die Analyseeinheit 8 erzeugt ein Feedback bezüglich des Verlaufs der Herstellung, sodass diese Herstellung dynamisch und automatisch durch geeignete Steuerung der Prozessparameter P je nach Bedarf angepasst wird. Hierzu setzt die Steuereinheit 12 die Gewebeparameter G und die Prozessparameter P in Verbindung zueinander und somit auch in einen physiologischen Kontext, welcher eine geordnete Gewebereifung ermöglicht sowie auch eine Optimierung der Herstellung auf die Qualität des Gewebes 6.
• Wie besonders in 2 und 3 erkennbar ist, weist die Konditionierungseinheit 10 in der hier gezeigten Ausgestaltung zwei Arme 22 auf, zur Halterung des Weichgewebes 6 in der Reaktorkammer 4. Ein jeweiliger Arm 22 ist hier als Kunststoffstab ausgebildet. Die zwei Arme 22 ragen von außerhalb der Reaktorkammer 4 in diese hinein und sind relativ zueinander beweglich, um zur mechanischen Stimulation eine Kraft auf das Weichgewebe 6 auszuüben. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein jeweiliger Arm 22 hierzu mit einem Linearmotor 24 verbunden, sodass der Arm 22 in einer Richtung vor- und zurückfahrbar ist, welche hier die Richtung der Schwerkraft ist, das entspricht einer Längsrichtung L der Reaktorkammer 4. Die Arme 22 sind hier zudem vertikal angeordnet, zur Halterung des Weichgewebes 6 in Richtung der Schwerkraft. Weiter weist die Analyseeinheit 8 hier zumindest einen Kraftsensor 26 auf, welcher an einem der Arme 22 angebracht ist und eine aktive oder passive Kraft des Weichgewebes 6 misst oder beide. Der Kraftsensor 26 wird z.B. auch verwendet, um die Linearmotoren 24 zu steuern oder zu regeln und auf diese Weise eine definierte Kraft (z.B. für eine bestimmte mechanische Spannung) einzustellen und/oder eine bestimmte Kraft während des Wachstums des Gewebes 6 zu erhalten.
• Weiter sind im gezeigten Ausführungsbeispiel die beiden Arme 22 ausgebildet zur automatischen Zentrierung des Weichgewebes 6. Darunter wird verstanden, dass die Arme 22 derart ausgebildet sind, dass das Gewebe 6 in der Reaktorkammer 4 automatisch in Längsrichtung L ausgerichtet wird. Dies ist im Detail in 4 gezeigt, welche die Reaktorkammer 4 und die Arme 22 zeigt. Zur automatischen Zentrierung weist der obere Arm 22 ein Halteelement 25 auf (hier eine Bulldogklemme), welches um eine Schwenkachse senkrecht zur Längsrichtung L schwenkbar ist, um eine horizontale Bewegung des Gewebes 6 zu kompensieren, dies ist in 4 durch einen horizontalen Doppelpfeil illustriert. Der untere Arm 22 weist dagegen ein Halteelement 27 auf, welches als ein Haken ausgebildet ist, mit einem geschwungenen Verlauf derart, dass eine Spitze 29 gebildet ist, welche in Längsrichtung L unterhalb des Halteelements 25 des oberen Arms 22 angeordnet ist. Das Gewebe 6 wird dann an einem unteren Ende mit einer Halteschlaufe 31 präpariert, welche in den Haken eingehängt wird. Die Arme 22 werden dann auseinandergezogen, sodass die Halteschlaufe 31 dann aufgrund des geschwungenen Verlaufs automatisch in die Spitze 29 rutscht und dadurch dann das Gewebe 6 automatisch zentriert ist. Dies ist in 4 durch zwei schräge Pfeile illustriert, welche zur Spitze 29 hin zeigen. Die Spitze 29 bildet hierbei ein lokales Minimum für die Bewegung der Halteschlaufe 31.
• Zum Eintauchen und Entnehmen eines Gewebes 6 aus der Reaktorkammer 4 ist diese relativ zu den Armen 22 höhenverstellbar, hier indem die Linearmotoren 24 und die daran angebrachten Arme 22 an einem Positioniertisch 28 angebracht sind. Zur Entnahme und zum Transport der Reaktorkammer 4 aus dem Bioreaktor 2 ist eine Transportsicherung an der Reaktorkammer 4 anbringbar, welche in 5 in einer Ansicht von oben gezeigt ist. Die Transportsicherung weist eine Transportklemme 30 auf, welche mit einem Befestigungselement 32 an den Armen 22 befestigbar ist. Zunächst wird dann die Transportsicherung angebracht, danach werden die Arme 22 vom restlichen Bioreaktor 2 gelöst und die Reaktorkammer 4 mit Armen 22 und Transportsicherung kann aus dem Bioteaktor 2 entnommen werden.
• In einer nicht explizit gezeigten Ausgestaltung weist die Konditionierungseinheit 10 zur elektrischen Stimulation des Weichgewebes 6 zwei Elektroden auf, welche jeweils als ein Draht ausgebildet sind, wobei ein jeweiliger Draht entlang (z.B. innerhalb) der beiden Arme 22 in die Reaktorkammer 4 hinein verläuft, zur direkten elektrischen Anbindung und Stimulation des Weichgewebes 6. Beispielsweise weisen die beiden Arme 22 jeweils einen Kanal auf, z.B. eine Einkerbung, in welche der jeweilige Draht eingesetzt ist, sodass dieser insgesamt innerhalb eines Querschnittprofils des Arms 22 liegt und besonders geschützt und platzsparend in die Reaktorkammer 4 geführt wird.
• In der hier gezeigten Ausgestaltung weist die Konditionierungseinheit 10 zur elektrischen Stimulation des Weichgewebes 6 zwei flächige Elektroden 34 auf, welche entlang einer Wandung 36 der Reaktorkammer 4 angeordnet sind und dabei innerhalb derselben angeordnet sind. Dabei sind die beiden Elektroden 34 jeweils als Halbkreiselektroden ausgebildet. Zwischen den Elektroden 34 erstreckt sich in Längsrichtung L ein Spalt, um einen direkten Kontakt der Elektroden 34 miteinander zu verhindern. Dies ist besonders gut erkennbar in 6 erkennbar, welche in einer Ansicht von oben wie in 5 die die Reaktorkammer 4 und die beiden Elektroden 34 zeigt. 7 zeigt dann eine andere Ansicht von der Seite her. Die Elektroden 34 dienen zur Erzeugung eines elektrischen Feldes innerhalb der Reaktorkammer 4. Die Reaktorkammer 4 weist eine Höhe H auf, und die Elektroden 34 erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Höhe H und/oder jedenfalls über die gesamte Länge des Weichgewebes 6, in gleicher Richtung wie die Höhe H gemessen. Die beiden Elektroden 34 sind z.B. aus einem elektrisch leitenden Polymer gefertigt. Wie aus den Figuren erkennbar ist, ist die hier gezeigte Reaktorkammer 4 zylinderförmig und weist dadurch eine Mantelfläche auf, welche die Wandung 36 bildet und entlang welcher die beiden Elektroden 34 verlaufen. Die Wandung 36 definiert auch eine Breite B der Reaktorkammer 4, welche hier dann einem Durchmesser der Reaktorkammer 4 entspricht.
• Vorliegend weist zumindest eine der Elektroden 34 ein Fenster 38 auf, durch welches hindurch mit der Analyseeinheit 8 von außerhalb der Reaktorkammer 4 aus einer oder mehrere der Gewebeparameter G messbar sind. Die Elektroden 34 bedecken die Reaktorkammer 4 somit nicht zwingend vollständig, vielmehr ist ein Fenster 38 ausgelassen, über welches die Analyseeinheit 8 einen optischen Zugang in die Reaktorkammer 4 hinein erhält. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Fenster 38 in Umfangsrichtung U vollständig entlang der Wandung 36. Durch das Fenster 38 sind die beiden Elektroden 34 jeweils in zwei Teilelektroden unterteilt, nämlich in Längsrichtung L betrachtet eine obere Teilelektrode oberhalb des Fensters 38 und eine untere Teilelektrode unterhalb des Fensters 38. Dies ist besonders in 7 erkennbar, in welcher eine der beiden Elektroden 34 sichtbar ist und durch das Fenster 38 in obere und untere Teilelektrode zerteilt wird. Die beiden Teilelektroden einer einzelnen Elektrode 34 sind dann über einen möglichst dünnen Kontaktsteg 39 miteinander verbunden, sodass beide Teilelektroden ein gemeinsames Potential aufweisen.
• Der hier gezeigte Bioreaktor 2 ist einerseits zur Dezellularisierung eines Spendergewebes ausgebildet und andererseits auch zur Rezellularisierung eines Gewebegerüsts, welches zuvor aus dem Spendergewebe durch die Dezellularisierung gewonnen wurde. Wie aus 6 erkennbar ist, ist hierzu der Bioreaktor 2 umschaltbar zwischen einem entsprechenden Dezellularisierungs-Betrieb und einem Rezellularisierungs-Betrieb. Beim Umschalten verbleibt das Gewebe 6 in der Reaktorkammer 4, eine Entnahme ist nicht erforderlich. Hierfür weist der Bioreaktor 2 ein erstes Umschaltelement 40 auf, hier ein 3-Wegeventil, welches die Reaktorkammer 4 wahlweise mit einem ersten Reservoir 42 oder einem zweiten Reservoir 44 verbindet. Das erste Reservoir 42 enthält ein erstes, zellzerstörendes Medium 46 zur Dezellularisierung und das zweite Reservoir 44 enthält ein zweites, physiologisches Medium 48 für die Rezellularisierung, sodass mittels des ersten Umschaltelements 40 einstellbar ist, welches der beiden Medien 46, 48 in die Reaktorkammer 4 einströmt. Für die Dezellularisierung wird das erste Reservoir 42 mit der Reaktorkammer 4 fluidisch verbunden, für die Rezellularisierung analog das zweite Reservoir 44. Beide Reservoirs 42, 44 sind dabei an denselben Medieneingang 14 angeschlossen, das erste Umschaltelement 40 ist dann diesem Medieneingang 14 vorgeschaltet. Weiter weist der Bioreaktor 2 noch eine Pumpe 50 auf, zur Förderung des jeweiligen Mediums 46, 48.
• Der Medienausgang 16 ist vorliegend wieder mit dem ersten und dem zweiten Reservoir 42, 44 verbunden, sodass zwei Kreisläufe gebildet sind, einer für die Dezellularisierung und einer für die Rezellularisierung. Stromab des Medienausgangs 16 weist der Bioreaktor 2 analog ein zweites Umschaltelement 52, wiederum ein 3-Wegeventil, auf, welches das Medium aus der Reaktorkammer 4 wahlweise in das erste oder das zweite Reservoir 42, 44 zurückführt. Zwischen Medienausgang 16 und zweitem Umschaltelement 52 ist wiederum eine Pumpe 54 zur Förderung des Mediums angeordnet. Auf dem Weg des Mediums von der Reaktorkammer 4 zu dem jeweiligen Reservoir 42, 44 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich jeweils eine Entnahmestelle 56 angeordnet, zum Auslassen von Medium aus dem Bioreaktor 2 und/oder zum Druckausgleich. Zusätzlich zweigt stromab des Medienausgangs 16 und noch vor der Pumpe 54 ein Rückstandszweig 58 ab, zur Ausgabe von Rückständen. Auf dem Rückstandszweig 58 sind ebenfalls eine Pumpe 60 sowie ein Rückschlagventil 62 angeordnet.
• Das erste, zellzerstörende Medium 46 ist vorliegend deionisiertes Wasser oder SDS (d.h. Natriumlaurylsulfat, z.B. 0,1-%iges SDS) oder eine Kombination hiervon. Hierzu ist das erste Reservoir 42 wahlweise mit deionisiertem Wasser oder mit SDS oder mit einer Mischung aus diesen beiden befüllbar.
• Das zweite, physiologische Medium 48 dient zur Stabilisierung und Nährstoffversorgung der Zellen im Rezellularisierungs-Betrieb. Das zweite Medium 48 ist beispielsweise eine Ringerlösung.
• Die eigentlichen Zellen zur Rezellularisierung werden separat zu den Medien 46, 48 zugeführt, d.h. nicht über den Medieneingang 14 der Reaktorkammer 4, sondern über einen arteriellen Zugang 64 direkt in das Gewebe 6 (genauer: Gewebegerüst). Hierzu weist die Reaktorkammer 4 einen entsprechenden arteriellen Zugang 64 auf, über welchen ein Zellkulturmedium 66 aus einem dritten Reservoir 68 gemeinsam mit Zellen dem Weichgewebe 6 zur Rezellularisierung zuführbar ist. Die Zellen werden somit zunächst einem Zellkulturmedium 66 zugegeben und diese Mischung wird dann über den arteriellen Zugang 64 in die Reaktorkammer 4 geführt. Der Bioreaktor 2 weist entsprechend eine Zufuhr 70 für das Zellkulturmedium 66 auf, welche in das dritte Reservoir 68 führt. Auf dem Weg zur Reaktorkammer 4 werden dem Zellkulturmedium 66 dann die Zellen aus einer Zellzufuhr 72 beigemischt.
• In der hier gezeigten Ausgestaltung ist die Reaktorkammer 4 zudem auch speziell nach der Dezellularisierung oder auch allgemein zur Reinigung mit deionisiertem Wasser spülbar, um eventuelle Reste von SDS vor der Rezellularisierung aus der Reaktorkammer 4 und auch aus dem Gewebegerüst herauszuspülen. Hierzu wird das erste Reservoir 42 mit deionisiertem Wasser befüllt und dann die Reaktorkammer 4 aus dem ersten Reservoir 42 heraus gespült. Hierzu wird von der Steuereinheit das erste Umschaltelement 40 entsprechend angesteuert und gegebenenfalls auch die Umschaltventile 74, 76, falls alternativ oder zusätzlich über den arteriellen Zugang 64 gespült werden soll.
• In der hier gezeigten Ausgestaltung ist das dritte Reservoir 68 über eine Leitung 65 mit der Reaktorkammer 4 verbunden, wobei entlang der Leitung 65 ein Beladungsventil 67, hier ein „HPLC“-Ventil (HPLC = Hochleistungsflüssigkeitschromatographie), angeordnet ist, zur Zufuhr der Zellen. Das Beladungsventil 67 weist hier sechs Anschlüsse auf, welche paarweise miteinander verbunden sind, sodass sich drei Paare ergeben, wobei je zwei benachbarte Anschlüsse miteinander verbunden sind, sodass einer als Eingang und der andere als Ausgang nutzbar ist. Dabei ist das Beladungsventil 67 derart ausgebildet, dass durch Umschalten desselben ein Fluidabschnitt F1 aus Zellen zwischen zwei Fluidabschnitten F2 aus Zellkulturmedium 66 eingesetzt wird. Mit anderen Worten: mit dem Beladungsventil 67 werden zwei Ströme sozusagen miteinander verwoben, nämlich ein erster Strom aus Zellkulturmedium 66 und ein zweiter Strom aus Zellen. Entlang der Leitung 65 ergeben sich dann mehrere in Strömungsrichtung aufeinanderfolgende Fluidabschnitte F1, F2 aus unterschiedlichen Medien, nämlich Zellkulturmedium 66 einerseits und Zellen andererseits. Dies ist in 9 gezeigt, welche einen Ausschnitt der Leitung 65 zeigt, mit Fluidabschnitten F1, F2 wie beschrieben. Das Beladungsventil 67 wird allgemein genutzt, um Zellen von außen in das Weichgewebe 6 einzubringen. Dabei werden in einer ersten Schaltstellung des Beladungsventils 67 die Zellen von außen hinzugegeben und durch das Beladungsventil 67 hindurchgeströmt, jedoch noch nicht in die Leitung 65 hinein, bis dann in einem Rückstand 69 stromab des Beladungsventils 67 ein Strom an Zellen sichtbar ist. Daraufhin wird das Beladungsventil 67 in eine zweite Schaltstellung umgeschaltet, zur Zufuhr der Zellen in die Leitung 65. Dadurch werden die Zellen direkt in das Gewebe 4 gepumpt, während nun das Zellmedium 66 direkt in den Rückstand 69 fließt, ohne den Strom an Zellkulturmedium 66 zu stoppen. Nach fertiger Zufuhr der Zellen wird das Beladungsventil 67 wieder umgeschaltet, sodass wieder Zellkulturmedium 66 in die Reaktorkammer 4 strömt, jedoch keine Zellen mehr, die Zellzufuhr 72 ist vielmehr wieder mit dem Rückstand 69 verbunden.
• Vorliegend weist das Beladungsventil 67 einen Temperatursensor 71 auf, welcher mit einem Temperierungselement 86 hier im dritten Reservoir 68 verbunden ist. Mit dem Temperatursensor 71 wird eine Temperatur der Zellen und/oder des Zellkulturmediums 66 gemessen und somit überwacht und abhängig davon das Temperierungselement 86 gesteuert, um etwaige Temperaturschwankungen auszugleichen.
• In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind auch das erste und das zweite Medium 46, 48 über den arteriellen Zugang 64 in die Reaktorkammer 4 einströmbar. In einem entsprechenden Prozessschritt ist damit auch das Gewebe 6 direkt mit dem ersten und dem zweiten Medium 46, 48 spülbar. Hierzu ist stromab des dritten Reservoirs 68 ein drittes Umschaltelement 74, hier ein 3-Wegeventil, angeordnet, welches derart umschaltbar ist, dass wahlweise das Zellkulturmedium 66 oder eines der beiden Medien 46, 48 aus dem ersten und zweiten Reservoir 42, 44 zum arteriellen Zugang 64 gelangt. Eine Auswahl von erstem oder zweiten Medium 46, 48 erfolgt mittels eines weiteren, vierten Umschaltelements 76, hier wiederum ein 3-Wegeventil, welches stromauf des zuvor genannten dritten Umschaltventils 74 angeordnet ist und dieses wahlweise mit dem ersten oder zweiten Reservoir 42, 44 verbindet. Auf diese Weise lässt sich auch automatisiert eine umfangreiche Spülung wahlweise mit physiologischem Medium 48 oder zellzerstörendem Medium 46 vornehmen, ohne den Bioreaktor 2 umbauen zu müssen. Hierzu werden die Umschaltelemente 74, 76 entsprechend der Prozessführung des Bioreaktors 2 von der Steuereinheit 12 geeignet angesteuert.
• In der hier gezeigten Ausgestaltung ist einer der Prozessparameter P ein partieller Sauerstoffdruck, d.h. pO₂-Wert. Die Konditionierungseinheit 12 weist hierbei eine Gaszufuhr 78 auf, zur Zufuhr von Sauerstoff in das zweite Reservoir 44. Vorliegend wird über die Gaszufuhr beispielhaft Luft zugeführt, welche Sauerstoff enthält, optional sogar mit einstellbarem Anteil an Sauerstoff. Die Steuereinheit 12 steuert dann die Gaszufuhr 78 abhängig von dem partiellen Sauerstoffdruck. Die Konditionierungseinheit 10 ist somit ausgebildet, zur Konditionierung des Gewebes 6 mit einem bestimmen pO₂-Wert. Die Gaszufuhr 78 ermöglicht eine Zufuhr von Sauerstoff, durch Zufuhr von Luft in das zweite Reservoir 44 wird dann der pO₂-Wert eingestellt. Entlang des Weges des zweiten Mediums 48 vom zweiten Reservoir 44 zur Reaktorkammer 4 ist hier noch ein Sauerstoffsensor 80 angeordnet, zur Messung des pO₂-Wertes des Mediums zwecks Steuerung der Gaszufuhr 78.
• Zusätzlich ist einer der Prozessparameter P ein pH-Wert. Die Konditionierungseinheit 10 weist hierbei eine CO₂-Zufuhr 82 auf, zur Zufuhr von CO₂ in das zweite Reservoir 44 und die Steuereinheit 12 steuert die CO₂-Zufuhr 82 abhängig von dem pH-Wert. Die Konditionierungseinheit 10 ist somit ausgebildet, zur Konditionierung des Gewebes 6 mit einem bestimmen pH-Wert. Entlang des Weges des zweiten Mediums 48 vom zweiten Reservoir 44 zur Reaktorkammer 4 ist ein pH-Sensor 84 angeordnet, zur Messung des pH-Wertes des Mediums zwecks Steuerung der CO₂-Zufuhr 82. Zudem gelten die Ausführungen zum pO₂-Wert analog auch für den pH-Wert.
• In einer nicht explizit gezeigten Variante ist eine Steuerung des pH-Werts und/oder des pO₂-Werts wie oben für das zweite Medium beschrieben alternativ oder zusätzlich für das Zellkulturmedium 66 aus dem dritten Reservoir 68 analog umgesetzt.
• Ein weiterer Prozessparameter P ist eine Temperatur. Die Konditionierungseinheit 10 weist hierbei ein Temperierungselement 86 auf, zur Temperierung des jeweiligen Mediums 46, 48, 66. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist in dem ersten Reservoir 42, in dem zweiten Reservoir 44 und in dem dritten Reservoir 68 ein jeweiliges Temperierungselement 86 angeordnet, zur Temperierung des entsprechenden Mediums 46, 48, 66. Mehrere Temperatursensoren 88 messen dann die Temperatur des jeweiligen Mediums 46, 48, 66 und die Steuereinheit 12 steuert entsprechend die Temperierungselemente 86 an, um in der Reaktorkammer 4 eine bestimmte Temperatur einzustellen. Vorliegend misst ein erster Temperatursensor 88 die Temperatur in der Reaktorkammer 4 und abhängig davon steuert die Steuereinheit 12 die Temperierungselemente 86 im ersten und zweiten Reservoir 42, 44, während ein zweiter Temperatursensor 88 die Temperatur des Zellkulturmediums 66 auf dem Weg vom dritten Reservoir 68 zur Reaktorkammer 4 misst und die Steuereinheit 12 abhängig hiervon das Temperierungselement 86 im dritten Reservoir 68 steuert.
• Bei dem hier gezeigten Bioreaktor 2 weist die Analyseeinheit 8 einen optischen Sensor 90 auf, zur nichtinvasiven Messung zumindest eines Gewebeparameters G. Der optische Sensor 90 ist beispielsweise eine Auflichtkamera oder ein Spektroskop oder Vergleichbares. Auch eine Kombination mehrerer optischer Sensoren 90 ist möglich. Die Wandung 36 der Reaktorkammer 4 ist transparent für Licht, welches mit dem optischen Sensor 90 dann erfasst wird. Möglich ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher Licht zur Messung in die Reaktorkammer 4 eingestrahlt wird, um dann z.B. dessen Streuung, Reflexion oder Transmission am Gewebe 6 zu messen. Falls, wie oben beschrieben, der Bioreaktor 2 zwei Elektroden 34 zur Feldstimulation aufweist, erfolgt die Messung durch das bereits beschriebene Fenster 38, welches hierfür entsprechend geeignet dimensioniert ist. Möglich ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher das Gewebe 6 relativ zum optischen Sensor 90 verfahrbar ist (z.B. mittels der genannten Arme 22 oder des Positioniertisches 28), sodass das Gewebe 6 aus unterschiedlichen Positionen untersuchbar ist. Das Fenster 38 ist dann dementsprechend höher oder mehrere Teilfenster sind in Längsrichtung L übereinander eingebracht und bilden Unterbrechungen in den Elektroden 34.
• Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Bioreaktor 2 zwei optische Sensoren 90 auf, nämlich eine Auflichtkamera und ein Spektroskop (in 1 ist der Einfachheit halber nur ein Sensor 90 gezeigt). Das Spektroskop weist einen optischen Eingang 92 auf, zur Aufnahme von Licht aus der Reaktorkammer 4, und der optische Eingang 92 ist um die Reaktorkammer 4 herum drehbar, zur optischen Messung aus unterschiedlichen Richtungen. Ebenso weist auch die Auflichtkamera einen optischen Eingang 92 auf und ist jedoch im Gegensatz zum Spektroskop insgesamt drehbar. Damit ist eine winkelabhängige Messung der Gewebeparameter G realisiert. Der optische Eingang 92 und die Auflichtkamera sind hier sogar vollständig um die Reaktorkammer 4 herum drehbar, sodass eine 360° Rundummessung möglich ist. Hierzu sind der optische Eingang 92 einerseits und die Auflichtkamera andererseits auf einem Drehtisch 94 montiert, welcher hier beispielhaft ringförmig ausgebildet ist und die Reaktorkammer 4 umläuft. Der Drehtisch 94 wird von einem nicht explizit dargestellten Motor angetrieben, sodass der optische Eingang 92 und die Auflichtkamera relativ zur Reaktorkammer 4 drehbar sind, nämlich um eine sich in Längsrichtung L erstreckende Längsachse der Reaktorkammer 4 herum.
• Bezugszeichenliste

2

Bioreaktor

4

Reaktorkammer

6

Weichgewebe, Gewebe

8

Analyseeinheit

10

Konditionierungseinheit

12

Steuereinheit

14

Medieneingang

16

Medienausgang

18

Unterseite

20

Oberseite

22

Arm

24

Linearmotor

25

Halteelement (oberer Arm)

26

Kraftsensor

27

Halteelement (unterer Arm)

28

Positioniertisch

29

Spitze

30

Transportklemme

31

Halteschlaufe

32

Befestigungselement

34

Elektrode

36

Wandung

38

Fenster

39

Kontaktsteg

40

erstes Umschaltelement

42

erstes Reservoir

44

zweites Reservoir

46

erstes, zellzerstörendes Medium

48

zweites, physiologisches Medium

50

Pumpe

52

zweites Umschaltelement

54

Pumpe

56

Entnahmestelle

58

Rückstandszweig

60

Pumpe

62

Rückschlagventil

64

arterieller Zugang

65

Leitung

66

Zellkulturmedium

67

Beladungsventil

68

drittes Reservoir

69

Rückstand

70

Zufuhr (für Zellkulturmedium)

71

Temperatursensor

72

Zellzufuhr

74

drittes Umschaltelement

76

viertes Umschaltelement

78

Luftzufuhr

80

Sauerstoffsensor

82

CO₂-Zufuhr

84

pH-Sensor

86

Temperierungselement

88

Temperatursensor

90

optischer Sensor

92

optischer Eingang

94

Drehtisch

B

Breite

F1

Fluidabschnitt (aus Zellen)

F2

Fluidabschnitt (aus Zellkulturmedium)

G

Gewebeparameter

H

Höhe

L

Längsrichtung

P

Prozessparameter

U

Umfangsrichtung

Claims (16)

1. Bioreaktor (2), - wobei dieser eine Reaktorkammer (4) aufweist, zur Herstellung eines Weichgewebes (6), - wobei dieser eine Analyseeinheit (8) aufweist, zum Messen einer Anzahl von Gewebeparametern (G) des Weichgewebes (6), - wobei dieser eine Konditionierungseinheit (10) aufweist, zur Konditionierung des Weichgewebes (6) gemäß einer Anzahl an Prozessparametern (P), - wobei dieser eine Steuereinheit (12) aufweist, welche die Analyseeinheit (8) und die Konditionierungseinheit (10) derart steuert, dass während der Herstellung die Gewebeparameter (G) gemessen werden und die Prozessparameter (P) abhängig von den Gewebeparametern (G) eingestellt werden, sodass das Weichgewebe (6) abhängig von den Gewebeparametern (G) konditioniert wird.
2. Bioreaktor (2) nach Anspruch 1, wobei die Konditionierungseinheit (10) zwei Arme (22) aufweist, zur Halterung des Weichgewebes (6) in der Reaktorkammer (4), wobei die zwei Arme (22) von außerhalb der Reaktorkammer (4) in diese hineinragen und relativ zueinander beweglich sind, um zur mechanischen Stimulation eine Kraft auf das Weichgewebe (6) auszuüben, wobei die Analyseeinheit (8) zumindest einen Kraftsensor (22) aufweist, welcher an einem der Arme (22) angebracht ist, zur mechanischen Vermessung des Gewebes.
3. Bioreaktor (2) nach Anspruch 2, wobei die beiden Arme (22) ausgebildet sind zur automatischen Zentrierung des Weichgewebes (6).
4. Bioreaktor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Konditionierungseinheit (10) zur elektrischen Stimulation des Weichgewebes (6) zwei Elektroden (34) aufweist, welche entlang einer Wandung (36) der Reaktorkammer (4) angeordnet sind, zur Erzeugung eines elektrischen Feldes innerhalb der Reaktorkammer (4).
5. Bioreaktor (2) nach Anspruch 4, wobei zumindest eine der Elektroden (34) ein Fenster (38) aufweist, durch welches hindurch mit der Analyseeinheit (8) von außerhalb der Reaktorkammer (4) aus einer oder mehrere der Gewebeparameter (G) messbar sind.
6. Bioreaktor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Analyseeinheit (8) einen optischen Sensor (90) aufweist, zur nichtinvasiven Messung zumindest eines Gewebeparameters (G) während der Herstellung.
7. Bioreaktor (2) nach Anspruch 6, wobei der optische Sensor (90) einen optischen Eingang (92) aufweist, zur Aufnahme von Licht aus der Reaktorkammer (4), wobei der optische Eingang (92) um die Reaktorkammer (4) herum drehbar ist, zur optischen Messung aus unterschiedlichen Richtungen.
8. Bioreaktor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei dieser ein erstes Umschaltelement (50) aufweist, welches die Reaktorkammer (4) wahlweise mit einem ersten Reservoir (42) oder einem zweiten Reservoir (44) verbindet, wobei das erste Reservoir (42) ein erstes, zellzerstörendes Medium (46) zur Dezellularisierung enthält und das zweite Reservoir (44) ein zweites, physiologisches Medium (48) für eine Rezellularisierung, sodass mittels des ersten Umschaltelements (50) einstellbar ist, welches der beiden Medien (46, 48) in die Reaktorkammer (4) einströmt.
9. Bioreaktor (2) nach Anspruch 8, wobei dieser derart ausgebildet zum Spülen der Reaktorkammer nach einer Dezellularisierung und vor einer Rezellularisierung, indem das erste Reservoir mit deionisiertem Wasser befüllt wird und dann die Reaktorkammer aus dem ersten Reservoir heraus gespült wird.
10. Bioreaktor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei einer der Prozessparameter (P) ein partieller Sauerstoffdruck ist, wobei die Konditionierungseinheit (10) eine Gaszufuhr (78) aufweist, zur Zufuhr von Sauerstoff in das zweite Reservoir (44), wobei die Steuereinheit (12) die Gaszufuhr (78) abhängig von dem partiellen Sauerstoffdruck steuert.
11. Bioreaktor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei einer der Prozessparameter (P) ein pH-Wert ist, wobei die Konditionierungseinheit (10) eine CO₂-Zufuhr (82) aufweist, zur Zufuhr von CO₂ in das zweite Reservoir (44), wobei die Steuereinheit (12) die CO₂-Zufuhr (82) abhängig von dem pH-Wert steuert.
12. Bioreaktor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Reaktorkammer (4) einen arteriellen Zugang (64) aufweist, über welchen ein Zellkulturmedium (66) aus einem dritten Reservoir (68) gemeinsam mit Zellen dem Weichgewebe (6) zur Rezellularisierung zuführbar ist.
13. Bioreaktor nach Anspruch 12, wobei das dritte Reservoir (68) über eine Leitung (65) mit der Reaktorkammer (4) verbunden ist, wobei entlang der Leitung (65) ein Beladungsventil (67) angeordnet ist, zur Zufuhr der Zellen, wobei das Beladungsventil (67) derart ausgebildet ist, dass durch Umschalten desselben ein Fluidabschnitt (F1) aus Zellen zwischen zwei Fluidabschnitten (F2) aus Zellkulturmedium (66) eingesetzt wird.
14. Bioreaktor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Reaktorkammer (4) eine Unterseite (18) aufweist, mit einem Medieneingang (14) für ein Medium, und eine Oberseite (20), mit einem Medienausgang (20) für das Medium, sodass das Weichgewebe (6) entgegen der Schwerkraft von dem Medium umspülbar ist.
15. Bioreaktor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Konditionierungseinheit (10) zur elektrischen Stimulation des Weichgewebes (6) zwei Elektroden aufweist, welche jeweils als ein Draht ausgebildet sind, wobei ein jeweiliger Draht entlang einem der beiden Arme (22) in die Reaktorkammer (4) hinein verläuft, zur direkten elektrischen Anbindung und Stimulation des Weichgewebes (6).
16. Verfahren zum Betrieb eines Bioreaktors (2), a. wobei der Bioreaktor (2) eine Reaktorkammer (4) aufweist, in welcher ein Weichgewebe (6) hergestellt wird, b. wobei der Bioreaktor (2) eine Analyseeinheit (8) aufweist, zur Messung einer Anzahl von Gewebeparametern (G) des Weichgewebes (6), c. wobei der Bioreaktor (2) eine Konditionierungseinheit (10) aufweist, zur Konditionierung des Weichgewebes (6) gemäß einer Anzahl an Prozessparametern (P), d. wobei der Bioreaktor (2) eine Steuereinheit (12) aufweist, welche die Analyseeinheit (8) und die Konditionierungseinheit (10) derart steuert, dass während der Herstellung die Gewebeparameter (G) gemessen werden und die Prozessparameter (P) abhängig von den Gewebeparametern (G) eingestellt werden, sodass das Weichgewebe (6) abhängig von den Gewebeparametern (G) konditioniert wird.

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