DE60313263T2

DE60313263T2 - Rollflasche

Info

Publication number: DE60313263T2
Application number: DE60313263T
Authority: DE
Inventors: Kenneth W. Raleigh Whitley
Original assignee: Becton Dickinson and Co
Current assignee: Becton Dickinson and Co
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: EP1400584B1; EP1400584A2; EP1400584A3; JP4469586B2; DE60313263D1; JP2004154130A; ATE360057T1; US20040101955A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Sachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter für die Erzeugung einer Zellkultur und insbesondere eine Rollflasche mit einem Ausnehmungsteil an ihrem unteren Ende zum Aufnehmen einer benachbart gestapelten Rollflasche derart, dass Gase eine gasdurchlässige Kappe der gestapelten Flaschen durchdringen können.
2. Beschreibung des einschlägigen Stands der Technik
Ein üblicherweise im Labor zum Kultivieren von Zellen verwendeter Behälter ist als "Rollflasche" bekannt. Rollflaschen sind generell zylindrisch ausgebildet und drehen sich um ihre Achsen. Die Innenflächen solcher Rollflaschen bilden aktive Flächen für Zellen. Ein flüssiges Wachstumsmedium wird in die Rollflasche eingeleitet. Aufgrund der Drehbewegung der Flasche sind die Innenflächen ständig mit einem flüssigen Medium benetzt, wodurch das Wachstum von Zellen gefördert wird. Sich drehende Rollen einer geeigneten Vorrichtung dienen zum Drehen dieser Rollflaschen. Die Rollflaschen sind typischerweise Ende-an-Ende gestapelt auf den Rollen der Vorrichtung angeordnet, wobei ein Ende einer Rolle an dem entgegengesetzten Ende einer benachbarten Flasche anliegt. In EP 0614967 A sind solche Rollenflaschen beschrieben.
Es ist wünschenswert, große Mengen vom Zellen wachsen zu lassen, größtenteils im Hinblick auf Zellennebenprodukte, wie z.B. pharmazeutische Substanzen, die von Zellen abgeschieden werden. Die Standard-Rollflaschen sind hinsichtlich der Erhöhung des Ertrags des Zellwachstums dahingehend erfolgreich, dass der gesamte innere Umfangsflächenbereich für die Zellkultivierung genutzt werden kann. Generell können die Zellerträge durch Aufrechterhaltung idealer Bedingungen für das Zellwachstum erhöht werden.
Bei typischen Kultursystemen wird der pH-Wert nahe physiologischen Werten gehalten, und zwar durch Verwendung eines Puffersystems in den Gewebekulturfluid in Zusammenhang mit einem Inkubator, in den Kohlendioxid (CO₂) mit einer Rate eingeleitet wird, die ausreicht, um eine Konzentration in der Inkubatoratmosphäre von ungefähr 5–7 Volumenprozent aufrechtzuerhalten. Das CO₂ reagiert mit Wasser zur Bildung einer schwachen Säure und einer Kohlensäure, die wiederum mit dem Puffersystem reagiert, um den pH-Wert nahe physiologischen Werten zu halten. Das Eintreten von CO₂ aus dem Inkubator in das Gewebekulturgefäß erfolgt generell durch Verwendung eines Verschlusses auf dem Gefäß, wie z.B. einer lose aufliegenden Kappe, eines Stopfens oder einer Kappe mit einer durchlässigen Membran. Das Gleichgewicht in dem Gefäß wird dadurch aufrechterhalten, dass ein Gasaustausch mit dem Inneren des Gefäßes und der Atmosphäre des Inkubators stattfinden kann, wobei die Sterilität beibehalten wird und eine Austreten der Flüssigkeit verhindert wird.
Eines der Probleme, das in Zusammenhang mit Rollflaschen auftritt, die mit gasdurchlässigen Membranen versehene Kappen aufweisen, besteht darin, dass die Kappe eine Abdichtung gegen den unteren Teil einer benachbart gestapelten Flasche bilden kann, wenn die beiden Ende an Ende gestapelt sind. Dies kann zu einer gasdichten Abdichtung führen, welche verhindert, dass Gase durch die durchlässige Membran ein- und ausströmen, wodurch das Zellwachstum in der Flasche beeinträchtigt wird.
Es besteht daher Bedarf an einer verbesserten Rollflasche mit einer Einrichtung, die einen Gasaustausch mit dem Inneren einer im Wesentlichen gleichen Rollflasche, benachbart zu der sie gestapelt ist, ermöglicht. Durch Verhindern der Bildung einer gasdichten Abdichtung zwischen den beiden gestapelten Rollflaschen wird verhindert, dass die Zellkulturen unerwünschten Veränderungen im pH-Wert des Systems ausgesetzt sind.
ZUSAMMENFASSENDER ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter für Zellwachstum, wie z.B. eine Rollflasche. Der Behälter weist eine längliche zylindrische Wand mit einem geschlossenen unteren Ende und einem entgegengesetzten vorstehenden Halsteil auf, der eine Flüssigkeitsöffnung bildet. Das geschlossene untere Ende weist einen nach innen gerichteten Ausnehmungsteil mit einer planaren Fläche auf. Der Ausnehmungsteil nimmt einen Halsteil eines benachbart gestapelten im Wesentlichen gleichen Behälters auf. Der Ausnehmungsteil weist mehrere davon vorstehenden Rippen auf, die den Halsteil des im Wesentlichen gleichen Behälters von der planaren Wand beabstanden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Behältervorrichtung mit dem oben beschriebenen Behälter und eine Entlüftungskappe mit einer gasdurchlässigen Membran zum Verschließen der Flüssigkeitsöffnung.
Die Erfindung löst das beim Stand der Technik bestehende Problem durch Vorsehen von Rippen auf dem unteren Teil des Behälters, die verhindern, dass der untere Teil der Flasche eine Abdichtung gegen den oberen Teil einer im Wesentlichen gleichen Flasche bildet, wenn die beiden Ende an Ende gestapelt sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt einen in Längsrichtung verlaufenden Querschnitt der erfindungsgemäßen Flasche.
1A zeigt eine Teilschnittansicht des Halsteils der in 1 gezeigten Rollflasche.
1B zeigt eine Teilschnittansicht einer Kappe als Verschluss der Flüssigkeitsöffnung der in 1 gezeigten Rollflasche.
2 zeigt planare Boden- und Seitenansichten der in 1 gezeigten Rollflasche.
3 zeigt einen Querschnitt der in 1 gezeigten Rollflasche, der mit einer im Wesentlichen gleichen, eine gasdurchlässige Kappe aufweisenden Flasche gestapelt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche Teile bezeichnen, zeigt 1 einen erfindungsgemäßen Behälter für das Zellwachstum. Insbesondere zeigt 1 eine Rollflasche 10. Gemäß 1 weist die Rollflasche 10 eine zylindrische Wand 12 auf, die von einem geschlossenen unteren Ende 14 zu einem oberen Teil 16 verläuft. Ein vorstehender Halsteil 18, der eine Flüssigkeitsöffnung 20 an dem dem geschlossenen Ende 14 entgegengesetzten Ende bildet, steht von dem oberen Teil 16 ab und ist einstückig mit diesem ausgebildet. Der Halsteil 18 ist einstückig mit der Flasche 10 ausgebildet und bildet einen zylindrischen Kanal, dessen eines Ende einstückig mit dem Behälter ausgebildet ist und dessen anderes Ende eine Öffnung bildet, durch die die Zellen und Kultivierfluide in den Körper des Behälters eingeleitet werden können. Das geschlossene Ende 14 der Flasche 10 weist einen nach innen gerichteten Ausnehmungsteil 22 auf, der generell kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Der kegelstumpfförmige Teil ist derart geformt und proportioniert, dass er einem vorstehenden Halsteil einer im Wesentlichen gleichen zweiten Flasche entspricht, um den Halsteil der zweiten Flasche aufzunehmen, wenn die beiden Ende an Ende gestapelt sind.
Gemäß 1A kann der Halsteil 18 der in 1 gezeigten Rollflasche 10 Außengewindegänge 27 zum Aufnehmen einer Kappe mit Innengewinde aufweisen, wie nachstehend beschrieben wird. Es sei angemerkt, dass andere Kappenverbindungen, wie z.B. Bajonettverbindungen, ebenfalls verwendet werden können. Es sei darauf hingewiesen, dass der Halsteil 18 eine Verriegelungsanordnung 28 zum Halten einer Kappe in einer verriegelten offenen Position an der Rollflasche aufweisen kann, um die Rollflasche gegen ihre Umgebung offen zu halten.
Gemäß 1B kann eine erfindungsgemäße Rollflasche mit einer Kappe 30 für den länglichen Halsteil 18 versehen sein. Die Kappe 30 weist eine obere Fläche 32 und eine ringförmige Außeneinfassung 36 auf, die von der oberen Fläche zu einer unteren Anschlagleiste 34 verläuft. Die Kappe 30 weist ferner eine zentrale Öffnung 38 auf, die durch die obere Fläche 32 verläuft. Eine gasdurchlässige Membran 40 ist zum Verschließen der Öffnung 38 an der Innenseite der Fläche 32 befestigt.
Die gasdurchlässige Membran 40 kann aus einem beliebigen geeigneten gasdurchlässigen Material gefertigt sein, so lange dieses einen freien Durchgang von Gasen, wie z.B. Sauerstoff und Kohlendioxid, in die von der zylindrischen Wand des erfindungsgemäßen Behälters begrenzte Hohlkammer ermöglicht, wobei ein Durchtritt von Bakterien und Pilzen verhindert wird. Membranmaterialien ermöglichen eine adäquate Rate der Kohlendioxid- und Sauerstoffdurchlässigkeit und verhindern den Durchtritt von Mikroorganismen. Geeignete gasdurchlässige Materialien umfassen Polyethylen, Polycarbonat, Acrylcopolymere und Polytetrafluorethylen.
Ein Problem, das bei dem Stand der Technik entsprechenden Rollflaschen auftritt, besteht darin, dass die planare Wand 24 des Ausnehmungsteils 22 am unteren Ende 14 dazu neigt, eine Abdichtung gegen den Halsteil 18 einer im Wesentlichen gleichen Flasche zu bilden, wenn die beiden einander benachbart gestapelt sind. Bei Verwendung einer Entlüftungskappe muss eine solche Abdichtung verhindert werden, um ein schnelles und gleichförmiges Gleichgewicht zwischen den Gasen in dem Inkubator und der Flasche zu ermöglichen, wodurch das Zellwachstum in der Flasche gefördert wird. Bei Vorhandensein einer Abdichtung zwischen dem unteren Teil einer Flasche und dem oberen Teil einer weiteren Flasche können keine Gase in die und aus der Flasche strömen. Dies kann zu einem niedrigen Zellertrag und wahrscheinlich zu einem Zelltod aufgrund des Nichtvorhandenseins einer kontrollierten Zellkultivierumgebung führen. Beispielsweise wird, wie oben beschrieben, bei Nichtdurchführung einer adäquaten Einleitung von Kohlendioxid in die Flasche der pH-Wert des Kultursystems nicht nahe gewünschten physiologischen Werten gehalten.
Die vorliegende Erfindung löst das beim Stand der Technik bestehende Problem durch Versehen des Ausnehmungsteils 22 mit mehreren vorstehenden Rippen 26 auf einer planaren Fläche 24. Die Rippen 26 sind einstückig mit der planaren Fläche 24 ausgebildet und stehen von dieser ab, um eine Beabstandung des Halsteils 18 einer im Wesentlichen gleichen Flasche von der planaren Wand 24 zu ermöglichen. Die Rippen 26 verhindern, dass die planare Fläche den oberen Teil einer weiteren Flasche abdichtet, wenn die beiden einander benachbart gestapelt sind. Die Rippen können in ihrer Form und in dem Maße, in dem sie von der planaren Fläche 24 vorstehen, variieren. Generell gilt: je mehr Rippen von der planaren Fläche vorstehen, desto größer ist der zwischen dem Halsteil der benachbart gestapelten im Wesentlichen gleichen Flasche und der planaren Wand des Ausnehmungsteils des erfindungsgemäßen Behälters entstandene Zwischenraum.
2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die von der planaren Fläche 24 vorstehenden Rippen 26 von einer proximal zu der Längsachse des erfindungsgemäßen Behälters befindlichen Stelle 28 in Richtung auf die Ausnehmungswand 22 verlaufen, an der sie enden, wobei die Rippen ungefähr gleichmäßig um die Längsachse des Behälters beabstandet angeordnet sind.
Gemäß 3 wird dann, wenn ein Behälter 10 auf einem im Wesentlichen gleichen Behälter 10a gestapelt ist, von den von der planaren Fläche 24 abstehenden Rippen 26 der Flasche 10 ein Zwischenraum zwischen der Fläche 24 der Flasche 10 und dem Halsteil 18a der Flasche 10a geschaffen. Insbesondere liegt eine Kappe 30a der Flasche 10a an den Rippen 26 der Flasche 10 an. Dadurch kann ein ausreichender Zwischenraum 42 zwischen dem oberen Teil der Kappe 30a der Flasche 10a und der Fläche 24 der Flasche 10 geschaffen werden, damit Gase 44 in eine und aus einer Öffnung 38a der Kappe 30a strömen können. Bei einer Ausführungsform ist die Kappe 30a mit einer gasdurchlässigen Membran 40a versehen, die ein schnelles Gasgleichgewicht zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Flasche 10a ermöglicht.
Obwohl der erfindungsgemäße Behälter in den Zeichnungen mit einer glatten zylindrischen Wand dargestellt ist, fällt ein Behälter mit geriffelten oder gewellten Flächen, die längs oder axial um die Rollflasche verlaufen, ebenfalls in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise ist bekannt, dass in den Wänden der Rollflasche ausgebildete Riffelungen den Wirkflächenbereich für das Zellwachstum vergrößern.
Der erfindungsgemäße Behälter kann durch Anwendung einer einfachen Blasformtechnik als einzelne einstückige oder unitäre Struktur ausgebildet werden. Daher kann die erfindungsgemäße Rollflasche kostengünstig in großen Mengen hergestellt werden. Ferner ist die erfindungsgemäße Rollflasche derart konfiguriert, dass sie in einer herkömmlichen Labor-Rollflaschenvorrichtung verwendet werden kann.
Angesichts der Bedingungen zum Herstellen von erfindungsgemäßen Rollflaschen kann eine Vielzahl von thermoplastischen Materialien verwendet werden, einschließlich beispielsweise Polystyrol, Polyethylenterephthalat, die Polyolefine und Polyvinylchlorid. Polystyrol ist besonders wünschenswert, da sich herausgestellt hat, dass Zellen besser und in größerer Anzahl auf diesem Material wachsen.
Bei der hier beschriebenen Konstruktion des erfindungsgemäßen Behälters ist ein Stapeln mit Behältern gleicher Größe und Form möglich. Insbesondere können, wie in 3 gezeigt, Behälter, wie z.B. die erfindungsgemäßen Rollflaschen, derart einander benachbart angeordnet sein, wie in 3 dargestellt, dass kein verlorener Raum zwischen aneinandergrenzenden Behältern entsteht, wobei gleichzeitig die Möglichkeit der Bildung einer luftdichten Abdichtung zwischen der planaren Wand der Ausnehmung des unteren Teils eines erfindungsgemäßen Behälters und dem Halsteil eines im Wesentlichen gleichen zweiten Behälters eliminiert wird.

Claims

Behälter für das Zellenwachstum, mit: einer länglichen zylindrischen Wand mit einem geschlossenen unteren Ende und einem entgegengesetzten vorstehenden Halsteilende, das eine Flüssigkeitsöffnung bildet, wobei das geschlossene untere Ende einen nach innen gerichteten Ausnehmungsteil zum Aufnehmen eines Halsteilendes eines benachbarten gestapelten im Wesentlichen gleichen Behälters aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausnehmungsteil eine planare Fläche mit mindestens einer davon vorstehenden Rippe aufweist, die einen Zwischenraum zwischen dem Halsteil des im Wesentlichen gleichen Behälters und der planaren Fläche verursacht.
Behälter nach Anspruch 1, bei dem es der Zwischenraum ermöglicht, dass Gase in eine Flüssigkeitsöffnung des benachbarten gestapelten im Wesentlichen gleichen Behälters eintreten und aus dieser austreten.
Behälter nach Anspruch 1, wobei der Behälter eine stapelbare Rollflasche ist.
Behälter nach Anspruch 1, bei dem die Rippe einstückig mit der planaren Fläche ausgebildet ist.
Behälter nach Anspruch 1, bei dem der Ausnehmungsteil ferner eine Seitenwand aufweist.
Behälter nach Anspruch 5, bei dem die Rippe von einer proximal zu der Längsachse des Behälters liegenden Stelle zu der Seitenwand des Ausnehmungsteil, an der die Rippe endet, verläuft.
Behälter nach Anspruch 6, bei dem mehrere Rippen vorgesehen sind, die in ungefähr gleichem Abstand um die Längsachse des Behälters angeordnet sind.
Behälter nach Anspruch 1, bei dem der Ausnehmungsteil im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
Verfahren zum Stapeln von Behältern für das Zellenwachstum, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines ersten Behälters mit einem geschlossenen unteren Ende und einem entgegengesetzten vorstehenden Halsteilende, das eine Flüssigkeitsöffnung bildet, wobei das geschlossene untere Ende einen nach innen verlaufenden Ausnehmungsteil aufweist, der eine planare Fläche mit mindestens einer von dieser vorstehenden Rippe aufweist; Bereitstellen eines zweiten Behälters; und Stapeln des ersten Behälters und des zweiten Behälters, wobei der Halsteil des zweiten Behälters in den Ausnehmungsteil des ersten Behälters eingefügt wird, wobei die Rippe den Halsteil des zweiten Behälters von der planaren Fläche des ersten Behälters beabstandet.