[go: up one dir, main page]

WO2002040076A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung biologischer prothesen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung biologischer prothesen Download PDF

Info

Publication number
WO2002040076A1
WO2002040076A1 PCT/DE2001/003632 DE0103632W WO0240076A1 WO 2002040076 A1 WO2002040076 A1 WO 2002040076A1 DE 0103632 W DE0103632 W DE 0103632W WO 0240076 A1 WO0240076 A1 WO 0240076A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell
cells
flow
bioreactor
ring line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2001/003632
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Konertz
Pascal Dochmen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AutoTissue GmbH
Original Assignee
AutoTissue GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AutoTissue GmbH filed Critical AutoTissue GmbH
Priority to DE10194891T priority Critical patent/DE10194891D2/de
Priority to AU2002210367A priority patent/AU2002210367A1/en
Publication of WO2002040076A1 publication Critical patent/WO2002040076A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • A61L27/3839Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells characterised by the site of application in the body
    • A61L27/3843Connective tissue
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/04Hollow or tubular parts of organs, e.g. bladders, tracheae, bronchi or bile ducts
    • A61F2/06Blood vessels
    • A61F2/062Apparatus for the production of blood vessels made from natural tissue or with layers of living cells
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/24Heart valves ; Vascular valves, e.g. venous valves; Heart implants, e.g. passive devices for improving the function of the native valve or the heart muscle; Transmyocardial revascularisation [TMR] devices; Valves implantable in the body
    • A61F2/2412Heart valves ; Vascular valves, e.g. venous valves; Heart implants, e.g. passive devices for improving the function of the native valve or the heart muscle; Transmyocardial revascularisation [TMR] devices; Valves implantable in the body with soft flexible valve members, e.g. tissue valves shaped like natural valves
    • A61F2/2415Manufacturing methods

Definitions

  • Rinderperi ardi m manufactured prostheses that have a similarly favorable hemodynamics as the homografts and are also available in any size and number.
  • these bioprostheses do not contain living tissue and cell growth is practically impossible. Such heart valves are therefore not capable of regeneration, not capable of growth and, moreover, are subject to gradual wear. In addition, these prostheses are classified as "foreign" by the immune system of the recipient organism and are combated by immune-competent cells.
  • DE 198 28 276 already describes a process for the production of bioartificial grafts, in which a cell-free, loosened collagen matrix has been populated with autologous cells of the transplant recipient or genetically modified cells which are compatible with the recipient ,
  • this method it is difficult to coat the collagen matrix with the body's own cells of the recipient, which is as smooth as possible, and is necessary for a trouble-free blood flow through the heart valves and in the blood vessels or bypass vessels. Trouble-free function and a long lifespan of the implant are therefore not guaranteed.
  • an acellularized bioprosthesis is located in a container which can be rotated about its longitudinal axis and / or its transverse axis and which is filled with a nutrient solution which contains the body's own or genetically identical cells of the recipient is.
  • a nutrient solution which contains the body's own or genetically identical cells of the recipient is.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method of the type mentioned at the outset for producing biological prostheses which approximate the natural conditions with regard to cell coating, in particular heart valves and blood vessels, which improves the durability and functionality of the implant in question and the quality of life of the implant Receiver increased, as well as to develop a device for performing the method.
  • the object is achieved with a method according to the features of patent claim 1 and a device for carrying out the method characterized by the features of patent claim 8.
  • an acellularized allogeneic or xenogeneic starting product for example the collagen / elastin matrix of an aortic valve from
  • Pig by rotating in a cell suspension formed from cells of the recipient of the prosthesis, is colonized with the body's own cells
  • the basic idea of the invention is that the coating of the matrix in a cell line approximating the natural flow conditions in the organs, organ parts or vessels concerned suspension current takes place.
  • the cells to be applied already learn in the coating and first growth phase to adapt to the natural conditions during the later function of the organ (in part), such as flow conditions and wall movements or strains, with regard to their arrangement, shape and adhesion, so that a complete, all-round and fast and safely growing colonization can be achieved and the new body's own cell layer creates resistance and low-friction flow conditions in the later blood-flowed areas.
  • the process is actually characterized by three settlement steps:
  • the conditioning and resting phase can be carried out in two or more substeps, each with an increased flow rate compared to the previous phase.
  • the device according to the invention for carrying out the method comprises a bioreactor that can be handled separately, rotatable in the longitudinal and transverse directions by hand or by motor, which is filled with the cell suspension and in which the implant to be coated is fixed tightly axially to the flow direction.
  • the bioreactor is integrated in a ring line which is connected to a diaphragm pump in order to generate a pulsating, variable-speed liquid flow.
  • Fig. 1 is a schematic view of a device according to the invention for coating an acellularized porcine aortic valve in a flow circuit from a body with endothelial cells of the intended recipient
  • tr rt d ⁇ ⁇ 0 tr 3 LQ rt tr ⁇ CQ Cb tr ⁇ ⁇ dt 0 et 3 ⁇ tr ⁇ ⁇ 3 d ⁇ tr ⁇ . ⁇ • ⁇ tr o rt ⁇ ⁇ Cb ⁇ 3 H o ⁇ ⁇ - ⁇ tr & tr d ⁇ - ⁇ ⁇ 3 ⁇ tö ⁇ TJ ⁇ - P ⁇ - tr CQ N ⁇ - ⁇ 3 ⁇ ⁇ - Hi ⁇ - 3 H ⁇ ) ti rt 3 3 3
  • a second seal 19 is provided for liquid-tight fastening.
  • the aortic valve 8 is introduced into the hollow cylinder 9 in such a way that the direction of flow in the device corresponds to the natural direction of flow through the implant in the human body. Due to the fact that two quasi-identical valves are connected in series with the outlet valve 6 and the aortic valve 8, the outlet valve 6 of the diaphragm pump 3 could be dispensed with in this case. However, if blood vessels are coated with body cells in the same way, the outlet valve 6 in the diaphragm pump 3 is still required.
  • the endothelial cells proven to be viable are available from the cell cultivation described above in a number of at least 8 million in the medium also used in cell cultivation, which is 20% from the serum of the recipient commercially available cell growth agents DMEM and bFGF as well as antibiotics, L-glutamine and possibly a HEPES buffer.
  • This cell suspension is filled into the bioreactor 2 via one of the connecting pieces 12, 13 detached from the ring line 1 or a fill and drain valve 24, 25.
  • the bioreactor 2 held in a rotating device is rotated both around its longitudinal axis and around as a first step of the settlement its transverse axis and intermediate settling phases distribute the endothelial cells on the surfaces of the aortic valve 8, both under the effect of gravity and centrifugal forces.
  • the turning can preferably also be carried out manually with simultaneous visual observation.
  • a first cell conditioning step then takes place in that a pulsating cell suspension flow is generated via the membrane pump 3 at a flow rate of 11 / min in the direction of the arrow.
  • the direction of flow of the cell suspension corresponds to the direction of flow of the blood in the implanted state of the bioprosthesis.
  • Inner surfaces (flow surfaces) of the aortic valve 8 are gradually adapted in shape and orientation of the endothelial cells in shape and orientation to the flow direction and forces as well as the movements of the implant walls, ie the cells are conditioned and learn, at initially low flow velocity to be designed and arranged in such a way that in the growth phase a smooth, single-layer endothelial cell surface which opposes the flow as little as possible arises. That is, in the resting phase following the first cell conditioning step phase, which can be connected with a discontinuous rotation of the bioreactor 2, the endothelial cells have the opportunity to grow on the collagen matrix in the shape and direction learned by the previously entered flow stimuli. Cells that may have been detached when flowing through are resettled in this phase.
  • Information stimuli are provided to develop and grow in accordance with these changing flow conditions.
  • the entire previously described process of cell coating in the bioreactor 2 takes place in an incubator (not shown) in which the temperature is constantly 37 ° C. and an air humidity of 98% and a CO 2 content of 5% are maintained ,
  • the access of this atmosphere or the corresponding media to the bioreactor 2 is realized via at least one semi-permeable membrane valve 26 which is gas-permeable from the outside, but is not liquid-permeable in the opposite direction.
  • the membrane valves 26 can be arranged at a suitable point on the bioreactor 2, for example in the inserts 10, 11 or also in the ring line 1.
  • Growth phases are created under physiological flow conditions corresponding to the functions of the human heart on the collagen matrix of the bioprosthesis (aortic valve 8) provided with a submatrix of fibronectin -Recipient largely corresponds to the shape, size and location of the cells and the strength and flatness of the cell layer.
  • Implants for cardiac and vascular surgery are thus provided, the use of which is not associated with the risk of immune reactions and viral infections.
  • the cell layer applied to the implant is largely designed to approximate the physiological processes in the human organism, here the specific dynamics in the area of the heart and vessels.
  • the formation of the endothelial cell layer achieved with the method according to the invention and the corresponding device ensures, in the implanted state of the bioprosthesis, flow conditions which correspond to the natural conditions, so that the signs of wear are significantly minimized and the life of the implant can thus be increased.
  • porcine aortic valve treated as an example pulmonary or mitral valves or vessels, generally from allogeneic, xenogeneic or artificial starting material, can also be produced in the manner described.
  • Aortic valve (bioprosthesis)

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

In einem Verfahren zur Beschichtung von biologischen Implantaten mit körpereignen Zellen des Empfängers erfolgt die Besiedlung des zellfreien allogenen oder xenogenen Fremdmaterials in einem den natürlichen Verhältnissen in dem betreffenden Organ oder Organteil nahekommenden geschwindigkeitsvariablen pulsierenden Zellsuspensionsstrom. Die dadurch bewirkte Zellkonditionierung gewährleistet eine vollständige, schnelle und sichere Zellbeschichtung, deren Ausbildung den natürlichen Verhältnissen nahe kommt und eine störungsfreie Funktion sowie eine lange Lebensdauer des Implantats sichert. die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst einen in eine Ringleitung (1) eingebundenen, mit der Zellsuspension gefüllten Bioreaktor (2), in dem das Implantat (8) in Strömungsrichtung axial und zentrisch fixiert ist. Die Ringleitung (1) ist an eine Pumpe (3) zur Erzeugung eines durch das Implantat (8) fliessenden, pulsierenden Medienstroms angeschlossen. Die erfindungsgemässe Beschichtung mit körpereigenen Zellen kann auch bei künstlichen Prothesen durchgeführt werden.

Description

t φ
CQ Ω tr μ Φ μ tr C
P Q
Figure imgf000002_0001
Rinderperi ardi m gefertigte Prothesen, die eine ähnlich günstige Hämodynamik wie die Homografts aufweisen und zudem in jeder Größe und Anzahl verfügbar sind.
Aufgrund der erforderlichen Konservierung enthalten diese Bioprothesen kein lebendes Gewebe und ein Zellwachstum ist praktisch nicht möglich. Auch solche Herzklappen sind daher nicht regenerationsfähig, nicht wachstumsfähig und zudem einem allmählichen Verschleiß unterworfen. Außerdem werden diese Prothesen vom Immunsystem des Empfängerorganismus als „fremd" eingestuft und durch immunkompetente Zellen bekämpft .
Zur Lösung dieses Problems wird in der DE 198 28 276 be- reits ein Verfahren zur Herstellung bioartifizieller Transplantate beschrieben, bei dem eine zellfrei gemachte, aufgelockerte Kollagen-Matrix mit autologen Zellen des Transplantat-Empfängers oder genetisch veränderten, für den Empfänger verträglichen Zellen besiedelt wurde. Bei diesem Verfahren bereitet jedoch die vollständige und für einen störungsfreien Blutstrom über die Herzklappen und in den Blutgefäßen bzw. Umgehungsgefäßen notwendige, möglichst glatte, feste Beschichtung der Kollagen-Matrix mit körpereigenen Zellen des Empfängers Schwierigkeiten. Eine störungsfreie Funktion und eine lange Lebensdauer des Implantats ist daher nicht gewährleistet .
Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde bereits ein Ver- fahren nebst zugehöriger Vorrichtung vorgeschlagen, bei dem sich eine azellularisierte Bioprothese in einem um seine Längsachse und/oder seine Querachse drehbaren Behälter befindet, der mit einer körpereigene oder genetisch identische Zellen des Empfängers aufnehmenden Nähr- lösung gefüllt ist. Durch schrittweises Drehen mit Sedimentationspausen oder durch kontinuierliche Rotation und die dabei auf die Zellen wirkenden Zentrifugalkräfte soll eine flächendeckende Beschichtung mit möglichst vielen lebenden Zellen gewährleistet werden.
Mit den bekannten Verfahren bzw. den entsprechenden Vorrichtungen ist es jedoch noch nicht möglich, eine gleichmäßige, ebenflächige und an die tatsächlichen Verhältnisse im menschlichen Körper weitgehend angepaßte vollständige Besiedlung der Kollagen-Matrix mit körpereigenen Zellen zu bewirken.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zur Herstellung von biologischen, den natürlichen Verhältnissen hinsichtlich der Zellbeschichtung nahekommenden Prothesen, insbesondere von Herzklappen und Blutgefäßen, anzugeben, das die Haltbarkeit und die Funktionsfähigkeit des betreffenden Implantats verbessert und die Lebensqualität des Empfängers erhöht, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 und einer durch die Merkmale des Patentanspruches 8 gekennzeichne- ten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gelöst.
Ausgehend von den bekannten Lösungen zur Herstellung von biologischen Prothesen, wonach ein azellularisiertes allogenes oder xenogenes Ausgangsprodukt, beispielsweise die Kollagen/Elastin-Matrix einer Aortenklappe vom
Schwein, durch Drehen in einer aus Zellen des Empfängers der Prothese gebildeten Zellsuspension mit körpereigenen Zellen besiedelt wird, besteht der Grundgedanke der Erfindung darin, daß die Beschichtung der Matrix in einem an die natürlichen Strömungsbedingungen in den betreffenden Organen, Organteilen oder Gefäßen angenäherten Zeil- suspensionsstrom erfolgt . Durch eine solche dynamische Beschichtung lernen die aufzutragenden Zellen bereits in der Beschichtungs- und ersten Wachstumsphase, sich an die natürlichen Zustände während der späteren Funktion des Organ (teils) , z.B. Strömungsbedingungen und Wandbewegungen oder -dehnungen, bezüglich ihrer Anordnung, Form und Haftung anzupassen, so daß eine vollständige, allseitige und schnelle sowie sicher wachsende Besiedlung erreicht werden kann und die neue körpereigene Zellschicht in den später blutdurchströmten Bereichen Widerstands- und reibungsarme Strömungsbedingungen schafft. Tatsächlich ist das Verfahren durch drei Besiedlungsschritte gekennzeichnet :
1. Verteilen der Zellen auf dem in einem die
Zellsuspension enthaltenden Bioreaktor zentrisch fixierten azellularen und mit Kleber behandelten Implantat durch Drehen des Bioreaktors mit anschließender Sedimentationsphase;
2. Überströmen der Implantatflächen mit einem den natürlichen Verhältnissen in dem betreffenden Organteil weitestgehend nachempfundenen Zellsuspensions- strom zur Konditionierung und weiteren Anlagerung der Zellen; und
3. Erholen und Wachsen der konditionierten Zellen in einer an die ÜberStrömungsphase anschließenden Ruhephase .
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Kondi- tionierungs- und Ruhephase mit jeweils gegenüber der vorhergehenden Phase erhöhter Strömungsgeschwindigkeit in zwei oder mehreren Teilschritten durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt einen separat handhabbaren, in Längsund Querrichtung von Hand oder motorisch drehbaren Bioreaktor, der mit der Zellsuspension gefüllt wird und in dem das zu beschichtende Implantat axial zur Durchströmungs- richtung straff fixiert wird. Für den Durchströmungs- oder Zellkonditionierungsvorgang ist der Bioreaktor in eine Ringleitung eingebunden, die zur Erzeugung eines pulsierenden, in der Geschwindigkeit veränderlichen Flüs- sigkeitsstromes an eine Membranpumpe angeschlossen ist.
Aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles ergeben sich weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung ist es möglich, mit körpereigenen Zellen beschichtete Implantate aus xenogenem oder allogenem oder künstlichem Fremdmaterial herzustellen, die über die bekannten Vorteile der Verwendung körpereigener Zellen hinaus auch in ihrer dynamischen Wirkung den natürlichen Verhältnissen weitestgehend entsprechen, eine lange Lebensdauer aufweisen sowie einen hohen Lebenskomfort gewährleisten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird für die Herstellung einer gerüstfreien Aortenklappe anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beschichtung einer azellularisierten porcinen Aortenklappe in einem Strömungskreislauf aus einer mit körpereigenen Endothelzellen des vorgesehenen Empfängers versetzten
Nährlösung; und
Figure imgf000007_0001
φ N Cb α Cb tr CQ TJ μ- π U Φ So CQ Q Φ rt *ϋ S Cb I r LQ φ rt P. IS! •TJ d O 0= μ- Φ Φ rt 0 0 Φ μ- 3 Ω φ μ- φ so μ- So $ φ Φ μ- Φ Φ d μ-
3 ii μ φ μ μ- 0 μ CQ 3 CQ tr ^ 3 3 μ H1 Λ et o\° μ- 3 μ μ d LQ
Φ tr LQ TJ Φ Hi Ω H 0 φ Ω 3 φ φ X so j μ- 0 φ μ- PJ= •
Φ φ φ Φ P Cb Hi μ- ) X μ tr μ- tr μ- CQ tr μ- ) 3 3 Φ tö Ω
3 tr CQ μ μ Φ - 3 LQ rt Φ > PJ 0 Ω μ- 3 ~j 3 μ- tr co
Φ PJ rt φ Hi > μ Φ Φ Ω 0 μ- et 0 TJ Φ 3 tr 0 o Φ σ 0 CQ
3 3 Φ μ- μ- 0. tr 3 3 tr tr Φ Φ Φ μ J Φ rt Φ O 3 d φ TJ et t Cb LQ 3 tr ö μ- -"-«^ o 0 CΛ P 3 rt Φ 3 μ- μ- μ- • μ ^ μ μ Φ φ Cb O' Φ φ Q φ rt Φ N φ X 3 d Ω 0 ≤ o rt 3 d CQ CQ μ 0 CQ TJ 3 s; Hl 3 3 d tΛ So φ U3 3 tr O rt Φ
3 3 Φ 3 μ- μ- μ PJ S -. tr d Φ s Φ μ 0= μ - 3 00 b CQ So tr μ
TJ C d 3 LQ 0 Φ TJ rt CQ d So μ μ \-> 3 μ μ- rt CQ Φ Cb d φ a CQ tJ Cb μ φ rt μ et 3 P. 3 SO CQ ESI TJ Ω f N o\° 3 μ Q Φ
3 Cb tSi LQ 0 3 μ- Φ TJ μ- Φ rt TJ Ω d= φ tr d μ- 0= tr Φ 3
TJ Φ Φ o d 3 3 d rt •> TJ tr Ω μ Ω Ω tr rt 3 Φ Hi μ- 3 φ
Φ o d 3 3 3 φ μ Hi d Φ t φ φ tr d d μ- <! J μ- 3 d μ- μ 3 H PJ= LQ Ω P) S Φ Hi TJ μ- 3 μ- rt μ- μ- d rt Hl d= 3 tfi 0 d X 3 3 ω rt Hi Φ P. rt J P> Q φ tr 3 P. <! Ω d LQ 3 rt 3 rt tr LQ et 3 CQ μ- P- LQ φ
Φ PJ d Φ Φ b μ- TJ rt et μ ^ O tr 3 φ φ pι Φ Hi CQ ^ Φ φ CQ d P CΛ μ Φ 3 Φ μ H1 Q α Cb 3 Φ LQ P 3 Cb φ μ- <! φ - μ 3 Ps CO
P W et μ- < μ μ- o 0= μ- φ μ- 3 φ tsi μ- μ- P Ω φ σ μ- φ rt μ Ω
Cb CQ 0 s + s: X CQ CQ 0 CQ Φ to i P Φ P d Ω tr μ Φ 3 3 Cb Φ tr
PJ Φ rt μ P> s μ- d 0 Ω O Φ 3 tr Φ Hi CQ Φ μ- μ- μ- P
Φ TJ μ- μ rt S tr μ P. φ P 0 X ) tr P. μ N d rt 3 PJ 0 μ w CQ Φ CQ μ- μ- TJ P μ- μ- μ et Cb φ ti LQ LQ ^ d « φ Φ CQ P P) μ- tr d f rt rt
3 Φ Φ 3 Ω μ- μ t-1 μ rt μ- Ω Hi Φ μ tsi d d LQ < μ Cb Ω μ • N J rt
Φ tr X μ- S 3 Hi CQ Q tr μ- Φ CQ CQ Φ φ Φ Φ TJ P d PJ c !« Cb rt 0 X 3 μ- d Φ O Ω 0 Φ 3 rt Φ TJ tö Φ μ 3 μ Hi Φ Hi P σ
C μ- Φ d tr μ- rt μ μ > tr μ- μ- 3 φ M α μ- Hi CQ PJ= μ tr CQ
Φ p) 3 d 3 Φ 3 3 Q 3 P» φ Q 3 φ Φ 3 Tl s rt P» 3 » Φ Φ μ-
3 d LQ LQ μ μ- μ- φ TJ rt P μ S ' φ <! μ 3 N CQ M t tr μ- LQ μ- Cb CQ μ- Ω
Hi •r) Hi rt 3 μ- μ LQ d 0 μ- d μ- CD s d μ rt 3 Φ Ω U tr tö 3 φ μ- N 3 d= μ- φ « μ r 3 CQ $. μ 0 3 φ PJ 3 CQ tr LQ rt μ- Φ μ- LQ d PJ= P? φ 3 CQ 0 Φ φ Ω μ- 3 TI P. 3 O et Φ μ- φ
0 tr rt d μ Ω 0= tr 3 LQ rt tr Ω CQ Cb tr μ < d t 0 et 3 Ω tr Φ μ 3 d μ tr μ. Φ • Φ tr o rt Φ φ Cb Φ 3 H o Φ μ- Φ tr & tr d μ- φ Φ 3 Φ tö Φ TJ μ- P μ- tr CQ N μ- μ 3 μ μ- Hi μ- 3 H< ) ti rt 3 3
PJ 3 LQ 3 Φ Φ o Ω ö o So Φ 3 Φ Hi rt Φ o\° 3 PJ Cd d Hi Φ Cb φ p? Cb Q N μ > et t μ- P 3 P= C μ- d= μ φ Φ LQ 3 rt et 3 Φ CQ rt Φ μ> H μ- d Φ -j d= Φ p. N rt tr μ 3 LQ 3 to 3 μ- Φ b μ- Cb 3
0 μ - Φ μ- 0 μ φ Φ d Φ Φ Q Φ d μ- LQ Φ 3 3 0 <! LQ Φ Φ μ- μ d α LQ Ω -> μ- CQ 0= H μ J P 3 Φ μ O φ PJ rt Φ Φ 3 3 tö μ- 3 μ φ μ- 3 O rt CQ P) tr CQ μ LQ LQ N d O 3 CQ tr 3 3 to μ- 3 b d tr 3 tr Ω LQ - d μ O' Ω d φ φ d= 3 t Φ Φ 0= 0 ö Cb
0 3 0= φ Φ tr Φ LQ 3 μ- 3 tr 3 Φ CQ CQ Ω 1 H M CQ td μ μ- Φ d μ Cb t LQ tr 3 tr Φ CQ Φ tr LQ CQ LQ d-- LQ μ- rt rt tr Ω 3 TI N Φ 3 rt 0 3
3 Φ μ- Φ o 3 φ £ μ- μ- Φ CQ CQ LQ φ Φ et tr Φ X Φ TJ φ μ
3 o φ 3 P to ti rt O 03 o Φ CQ -»
• P tr 3 φ ^ tr d O Hl ti Φ CO μ- ? μ- Φ Cb ^ N 3 p. μ N μ- Φ et CQ rt Ω o tr . P. PJ= Ps J rt rt et Φ rt φ h-1 rt 3 Cb Φ rt d LQ tr rt . - *τ] i O Φ φ 3 Ps μ rt 0 μ- μj Φ Φ Φ μ- μ LQ φ μ- Φ rxi rt et 3 μ LQ J et 0=
Φ μ 3 Φ rt tr 3 3 φ d φ CQ Φ CQ 0 o\° Φ TJ 0
H> 3 ι Φ 3 μ 0 μ μ- μ- PJ μ J μ tr tυ Cb Cb O 0 LQ 3 μ CQ φ CQ
PJ -• μ- d μ 3 *• μ Φ 3
Figure imgf000008_0001
Cb Φ tö μ CQ M φ μ- Φ tö £> Cb 0 t CQ > td 0 Φ TJ t ö Φ l-J. Φ Pd ) Φ ö Cb M J 3 d φ μ- μ- μ- rt a μ- d d Φ o-- Φ μ Φ μ- ti μ- Hi μ- 0 Φ J μ φ d Φ μ- P μ- μ- Φ μ d Φ PJ μ d d d Φ a d rt Hi ti μ Cb Hl d CQ d Hi d μ μ CQ rt d d d φ d N CQ 3 Ω
CQ Φ CQ LQ LQ Φ φ CO Q Φ Cb d Φ P. Ω CQ φ Φ Ω CQ PJ= o CQ rt LQ Cb Φ Φ Φ LQ - tr
P PJ φ Φ a a rt TJ CQ Φ > Φ CQ tr J d 3 μ- rt « d Ω TJ μ- μ- 3 ts d Φ μ LQ
<Ώ rt CQ CQ CQ μ μ rt μ 0 rt rt d rt φ d Φ Φ rt tr μ φ Φ > φ LQ tr PJ Φ ö N φ t 0= μ- μ- d μ Φ μ- d d N d rt Φ μ Φ μ- μ- d ^ d μ- d CQ
N d CQ t NJ μ- d 3 Ω LQ rt d LQ P- tFÖ CQ μ d μ d μ tr Ω ι rt tr rt tr 3 d J Ω d d rt μ» O rr d d tr d PJ φ d CQ rt CO J d CQ rt Φ tr - d Φ μ μ Φ LQ P. d tr μ P- d= - Φ Cb d et d d d td d l_l. rt d-- rt d > d rt μ- rt d μ- μ- J 0 Φ 3 PJ
Ω < Q LQ LQ Hi Ps1 Φ LQ φ d Ω μ- CQ 0 LQ d= - P* LQ Cb Φ d tr φ rt TJ H
> to Pf Φ Φ rt CQ Φ CQ * Hi CQ s; rt pr μ TJ μ Ω J Cb Φ φ tr TJ PJ μ- Φ rt ti t Φ μ μ- φ μ rt J Φ J φ PJ Φ N Φ d J rt tr ?r d Φ μ- μ H d Q d d a φ
H CQ CQ d LQ μ- s: tr μ- TJ CQ tr μ- Φ d ß μ φ N Ω μ d Φ φ 3 μ- Φ u> rt J J H1 CQ J φ Ω PJ CQ CQ TJ rt CQ d φ φ d ≤: Cb tr rt d CQ > μ- TJ CQ CQ μ- Φ Q d Φ J CQ μ> tr Ω φ φ μ- Ω CQ H μ- d Pf Φ tö φ μ- d d φ Ω φ μ-
Φ Hl Φ P 3 03 rt b tr 3 LQ tr μ> rt rt μ < φ LQ »TJ d CQ tr tr CQ
^ > μ- d 3 d Φ ti • ca d ti φ t φ Φ PJ tö Φ Q μ d Cb Ω Φ > Φ Q rt d
P? d H tr μ- P d 3 μ- d μ- μ- - d d d TJ φ < μ Ω μ- d tr μ- Φ 3 μ- CQ
O P. LQ d PJ rt d LQ rt α d LQ rt d d TJ tr 0 N tr Φ ^ Φ rt μ- μ φ μ- LQ
3 φ μ 3 μ b σ rt Φ d CQ rt φ * Cb N tö φ Ui μ μ- μ- μ rt μ- d= CQ N d d H1
3 μ Φ φ Cb tr d Φ μ rt H> d ω Φ 0 ti μ Ω Ω rt μ- d CQ ^-^ rt Φ J J Φ rt μ- d Φ Φ μ- μ Φ 0= μ> H d tr co p. μ- tr tr . 0 CQ d d rt d tr μ-
PJ Hl LQ d 3 μ- d Ω μ> μ Ω ( μ- 3 1 rt H Ω rt rt d Φ μ- d-- LQ P= Ω Φ Ω d a rt φ a d rt tr tu- d tr - d μ- μ N d tr Φ d d Ω tr rt μ tr ** tr d . 2 α tö Φ Φ 3 C*> CO Φ rt J μ- ^ σ d rt rt d d Φ CQ Cb tr Φ Φ PJ CQ
Cb Cb μ- 0 μ φ Φ TJ μ μ> P- d Q H1 Φ LQ d LQ Hl rt φ rt μ P μ- tr d "
Φ O d N tr Φ Φ Q μ1 d PJ d ui Φ P. CQ Ω μ- μ d S PJ μ Ω μ- d PJ
3 μ J P. % μ CQ ui P. 3 d Φ tr d Φ LQ Φ < P PJ CΛ Cb Φ tö tr rr 3 μ- CQ Φ So N CQ Φ d d H 3 μ μ Cb tö μ- μ 0 PJ < 3 J μ- » Φ Hi Φ 3 rt CO μ et μ- μ Cb μ d σ\ μ- ö φ d φ μ- d μ- Cb d CQ b Φ Φ μ d d d CQ μ φ rt td μ- -> Φ d φ Ω d ^ rt 0 tö Hi d μ 0 φ CQ Φ φ d LQ Φ rt $ μ
Cb μ- μ- d 3 μ- CQ Cb μ t LQ tr μ- P. μ μ rt d K μ rt Φ CQ tö Φ ≤ μ- μ P μ- d ö PJ φ 3 μ» μ a 0 vo Φ • Φ d μ- μ CQ to rt μ- Φ > φ d CQ Φ rt P. μ- rt μ td Φ J -j PJ N Q d PJ PJ td P. μ CQ Φ H1 J rt Ω l d CQ μ-
CQ Hl PJ μ- φ Ω N μ- CQ d b ^ tr J Pf μ- φ N μ- d Φ tr 0 rt φ Q φ φ μ» rt d W μ tr CQ > d Q N μ- Φ P- d et 0 μ Pf PJ d O TJ μ» μ» 3 Q φ μ- μ PJ= N μ- rt rt 0 CQ Φ Cb d PJ μ- μ- Cb μ- CQ 0 TJ CΛ φ d PJ CQ rt tr d
Ω CQ LO d d= μ J li Φ 3 H d rt μ- Ω μ μ tö PJ <! μ d 3 rt d μ φ J LQ d tr rt d Hl P Ω et et μ P. d φ tr T) 0 μ- J Φ d J — Ω φ 0 μ- H Φ d Φ d= tΛ φ < LQ Pf φ N b φ CQ PJ Φ d et μ- to et 0 TJ d t Cb Φ tr μ- 3 3 CQ tr rt Ω Φ φ d CQ φ a rt 3 μ LQ d= φ J tr μ φ rt Φ PJ μ» d d
Φ Cb f d Φ μ to μ> ?r rt μ μ tr d Ω tr Φ Φ d μ- μ Φ ω d φ LQ d 2 φ d μ Φ LQ μ- tr j H H C' CQ So o H φ μ Φ CQ PJ M N μ- LQ μ- Φ J φ μ- Cb
CQ H Φ d d PJ Ω tr rt Hi 3 μ ; CQ Φ Pf Pf d PJ Φ rt CQ Ω d d φ
< o £, φ d PJ μ- TJ pf φ μ- Hi Hi μ <J Hi rt - et z σι d CQ d φ tr CQ Φ d
Φ tö μ- CQ Cb d CQ TJ Φ μ- μ φ PJ J Φ μ- φ 0 μ- J ö Ω d rt Φ Ω μ o Ξ 3 Φ rt φ P. d d d LQ μ X 3 tr tr μ φ f TJ μ- Cb tr LQ tsi tr t CQ
≤ tr φ P. CO d b μ> φ CQ LQ Φ tr μ- μ- et μ- PJ TJ P μ- rt J Φ -> μ-
Φ μ» μ- Φ o Φ φ d= CO o d φ t 3 P φ rt φ to d d φ Φ o in Hl d P d d N CQ tr d μ tr - μ- J PJ Cb d μ PJ μ d d PJ CQ ξ d rt C
Cb ^ rt PJ μ Φ et μ-1 d Φ Cb rt PJ d N rt CΛ CQ J μ- d N J d H" 3 PJ t« μ σ H μ- rt LQ d Φ Φ d CQ Φ d Φ 1 Φ d μ 1 d d a μ- d μ- PJ 1 LQ Φ Φ d d μ- μ d d Cb μ 3 α Q d tr d Q Φ d 1 Cb d TJ μ-
1 1 LQ d Φ φ Φ φ
1 d μ
einer Schraubkappe 23 mit Innengewinde, das in ein Außengewinde am Hohlzylinder 9 eingreift, verspannbar ist. Zur flüssigkeitsdichten Befestigung ist eine zweite Dichtung 19 vorgesehen. Das dem Bioreaktor nachgeschaltete Schlauchstück der Ringleitung 1 besteht aus flexiblem
Material (Silikon) , so daß die Durchströmung aufgrund der pulsierenden Pumpwirkung gewährleistet ist. Sämtliche Teile der Vorrichtung, die mit dem Zellmaterial während der Beschichtung in Berührung kommen, bestehen aus biolo- gisch abstoßendem Material, an dem die Zellen nicht haften können.
Aufgrund der zuvor beschriebenen Ausbildung und Anordnung der Einsatzstücke 10, 11 kann außerhalb des Hohlzylinders 9 eine entsprechend vorbereitete, das heißt, dezellulari- sierte, mit dem natürlichen Kleber Pronectin + L-Laminin behandelte und zugeschnittene Aortenklappe 8 an den gegenüberliegenden Befestigungsabschnitten 14, 15 der Einsatzstücke 10, 11 angenäht werden. In dieser Form wird die Aortenklappe 8 in den Hohlzylinder 9 eingebracht, und zwar so, daß die Strömungsrichtung in der Vorrichtung mit der natürlichen Strömungsrichtung durch das Implantat im menschlichen Körper übereinstimmt. Aufgrund dessen, daß mit dem Auslaßventil 6 und der Aortenklappe 8 zwei quasi gleichartige Ventile hintereinander geschaltet sind, könnte in diesem Fall auf das Auslaßventil 6 der Membranpumpe 3 verzichtet werden. Wenn aber Blutgefäße in der gleichen Weise mit Körperzellen beschichtet werden, ist das Auslaßventil 6 in der Membranpumpe 3 weiterhin erfor- derlich.
Für die Besiedelung der Aortenklappe liegen aus der oben beschriebenen Zellzüchtung die als lebensfähig nachgewiesenen Endothel-Zellen in einer Anzahl von mindestens 8 Millionen in dem auch bei der Zellzüchtung verwendeten Medium vor, das zu 20 % aus Serum des Empfängers, den handelsüblichen Zellwachstumsmitteln DMEM und bFGF sowie Antibiotika, L-Glutamin und gegebenenfalls einem HEPES- Puffer besteht. Diese Zellsuspension wird über einen der von der Ringleitung 1 gelösten Anschlußstutzen 12, 13 oder ein Füll- und Ablaßventil 24, 25 in den Bioreaktor 2 gefüllt. Nach dem Schließen des von der Ringleitung 1 gelösten Bioreaktors 2 an den Anschlußstutzen 12, 13 mit Stopfen oder Abdeckkappen (nicht dargestellt) wird als erster Besiedlungsschritt durch wiederholtes Drehen des in einer Drehvorrichtung (nicht dargestellt) gehaltenen Bioreaktors 2 sowohl um seine Längsachse als auch um seine Querachse und dazwischenliegende Absetzphasen eine Verteilung der Endothelzellen auf den Flächen der Aortenklappe 8, und zwar sowohl unter der Wirkung der Schwer- kraft als auch von Zentrifugalkräften, vorgenommen. Das Drehen kann vorzugsweise auch manuell unter gleichzeitiger visueller Beobachtung durchgeführt werden. Bei an den Bioreaktor 2 angeschlossener Ringleitung 1 erfolgt anschließend ein erster Zellkonditionierungsschritt , indem über die Membranpumpe 3 ein pulsierender Zellsus- pensionsstrom mit einer Fließgeschwindigkeit von 1 1/min in Richtung des Pfeils erzeugt wird. Die Strδmungsrich- tung der Zellsuspension entspricht der Strömungsrichtung des Blutes in implantiertem Zustand der Bioprothese. Bei der impulsartigen Strömung der Zellsuspension über die
Innenflächen (Strömungsflächen) der Aortenklappe 8 werden bei zunächst geringer Strömungsgeschwindigkeit allmählich die Endothelzellen durch den ständig wiederholten Strömungsreiz in ihrer Form und Ausrichtung an die Strömungs- richtung und -kräfte sowie die Bewegungen der Implantat - wände angepaßt, d.h. die Zellen werden konditioniert und lernen, sich so auszubilden und anzuordnen, daß in der Wachstumsphase eine glatte, der Strömung einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzende einschichtige Endo- thelzellenflache entsteht. Das heißt, in der sich an den ersten Zellkonditionierungsschritt anschließenden Ruhe- phase, die mit einem diskontinuierlichen Drehen des Bioreaktors 2 verbunden sein kann, haben die Endothelzellen Gelegenheit, in der durch die zuvor eingegebene Strömungsreize erlernten Form und Richtung an der Kollagen- Matrix zu wachsen. Beim Durchströmen gegebenenfalls abgelöste Zellen werden in dieser Phase wieder angesiedelt.
In dem darauffolgenden zweiten Zellkonditionierungsschritt mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2 1/min werden die Endothelzellen mit entsprechend stärkeren
Informationsreizen versorgt, um sich entsprechend diesen veränderten Strömungsbedingungen auszubilden und zu wachsen.
Nach einer weiteren Ruhe- und Wachstumsphase (Zwischeninkubation) ohne Strömungsbewegung der Zellsuspension, jedoch wahlweise bei einer Drehbewegung des Bioreaktors 2, folgt ein dritter Zellkonditionierungsschritt mit einer Fließgeschwindigkeit von 4 1/min, an den sich wie- der eine Nachinkubationsphase (Erholungs- und Wachstums- phase) anschließt.
Der gesamte zuvor beschriebene Vorgang der Zellbeschich- tung in dem Bioreaktor 2 findet in einem Inkubator (nicht dargestellt) statt, in dem ständig eine Temperatur von 37°C herrscht und eine Luftfeuchtigkeit von 98 % sowie ein C02-Gehalt von 5 % aufrechterhalten werden. Der Zugang dieser Atmosphäre bzw. der entsprechenden Medien zum Bioreaktor 2 wird über mindestens ein semipermeables Membranventil 26 realisiert, das von außen gasdurchlässig ist, aber in umgekehrter Richtung nicht flüssigkeitsdurchlässig ist. Die Membranventile 26 können an einer geeigneten Stelle des Bioreaktors 2, z.B. in den Einsatzstücken 10, 11 oder auch in der Ringleitung 1 angeordnet sein. Im Ergebnis dieses Prozesses der allmählichen Besiedlung und Ausbildung der Endothelzellen bei sich stufenweise erhöhender und dabei schonend und mit Lernfunktion auf die Zellen wirkender pulsierender Strömungsgeschwindig- keit mit zwischen- und nachgeschalteten Erholungs- und
Wachstumsphasen wird unter physiologischen, den Funktionen des menschlichen Herzens entsprechenden Fließbedingungen auf der mit einer Submatrix aus Fibronectin versehenen Kollagen-Matrix der Bioprothese (Aortenklappe 8) eine geschlossene, einschichtige Endothelflache aus körpereigenen Zellen gebildet, die der Endothelschicht an den Gefäß- und Klappenwänden des Prothesen-Empfängers hinsichtlich Form, Größe und Ansiedlung der Zellen sowie Stärke und Ebenflächigkeit der Zellschicht weitestgehend entspricht.
Es werden somit Implantate für die Herz- und Gefäßchirurgie bereitgestellt, deren Anwendung nicht mit der Gefahr von Immunreaktionen und viralen Infektionen verbunden ist. Von wesentlicher Bedeutung gegenüber dem nächstlie- genden Stand der Technik ist hier die Tatsache, daß die auf das Implantat aufgebrachte Zellschicht weitestgehend annähernd den physiologischen Vorgängen im menschlichen Organismus, hier der spezifischen Dynamik im Bereich des Herzens und der Gefäße, ausgebildet ist. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung erreichte Ausbildung der EndothelZellenschicht gewährleistet im implantierten Zustand der Bioprothese mit den natürlichen Verhältnissen übereinstimmende Strö- mungsverhältnisse, so daß die Verschleißerscheinungen deutlich minimiert und damit die Lebensdauer des Implantats erhöht werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf das zuvor beschriebene Aus- führungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind im Schutzbereich der Patentansprüche vielfältige Modifikationen des Verfahrens und der Vorrichtung denkbar. Anstelle der beispielhaft behandelten porcinen Aortenklappe können auch Pulmonal- oder Mitralklappen oder Gefäße, und zwar allgemein aus allogenem, xenogenem oder künstlichem Ausgangs- material, in der beschriebenen Weise hergestellt werden.
Bezugszeichenliste
Ringleitung
Bioreaktor
Membranpumpe
Ausgleichskammer
Schlauchleitung (für 3)
Auslaßventil
Einlaßventil
Aortenklappe (Bioprothese)
Hohlzylinder erstes Einsatzstück (in St ömungsrichtung vorn) zweites Einsatzstück (in Strömungsrichtung hinten)
Anschlußstutzen
Anschlußstutzen
Befestigungsabschnitt
Befestigungsabschnitt
Befestigungslöcher
Befe tigungslδcher
BundSteg von 11 erste Dichtung
Ringsteg von 9
Schraubring
Bund von 10
Schraubklappe
Füll- und Ablaßventil
Füll- und Ablaßventil
Me branventi1
Zweite Dichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von biologischen Prothesen, insbesondere von Implantaten für die Herz- und Gefäßchirurgie, bei dem von einem allogenen oder xenogenen Fremdmaterial durch Entfernen der Zellen eine Kollagen/Elastin-Matrix hergestellt und mit einem Kleber vorbehandelt wird, und anschließend in einem Behälter mit vom jeweiligen Empfänger des Implantats gewonnenen, in einer Zellsuspension befindlichen Zellen besiedelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbehandelte Kollagen/Elastin-Matrix des Implantats zur Konditionierung der Empfängerzellen in der natürli- chen Fließrichtung von einem hinsichtlich Frequenz und Geschwindigkeit an die natürlichen Strömungsverhältnisse im menschlichen Körper angepaßten pulsierenden Zellsuspensionsstrom durchströmt wird, an den sich eine Zell-Erholungs- und Wachstumsphase anschließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Zeilsuspensionsstroms zwischen 0,5 1/min und 5 1/min liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Durchströmungsphasen mit gegenüber der vorhergehenden jeweils erhöhter Fließgeschwindigkeit durchgeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellkonditionierung ein erster Schritt zur Zellverteilung auf der Kollagen-Matrix durch Drehen des Behälters mit zwischen- und nachgeschalteten Ruhe- und Absetzphasen vorgeschaltet ist.
13
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellverteilung und -konditio- nierung und das Zellwachstum bei 37 °C und bei 98 % Luftfeuchte sowie einem C02-Gehalt von 5 % durchge- führt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellsuspension etwa 8 Millionen Zellen und einen Serumanteil des Empfängers von 20 % enthält sowie aus Zeilwachstumsmitteln, Antibiotika, L-Glutamin und einem Hepes-Puffer besteht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsprodukt für die Zell- beschichtung eine künstliche Prothese eingesetzt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ringleitung (1) mit an diese zur Erzeugung eines pulsierenden Flüssigkeitsstromes veränderlicher Geschwindigkeit angeschlossener Membranpumpe (3) und einen in die Ringleitung (1) lösbar eingebundenen Bioreaktor (2) , in dem das zu behandelnde allogene oder xenogene Implan- tatmaterial (8) in Durchströmungsrichtung der Zellsuspension axial angeordnet und unter Vorspannung fixierbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bioreaktor (2) aus einem Hohlzylinder (9) mit an dessen gegenüberliegenden Stirnseiten lösbar und abdichtend gehaltenen Einsatzstücken (10, 11) gebildet ist, wobei die Einsatzstücke (10, 11) jeweils einen verschließbaren oder an die Ringleitung (1) anschließbaren Anschußstutzen (12, 13) sowie einen
Befestigungsabschnitt (14, 15) zum beidseitigen zent- rischen Fixieren der Bioprothese (8) im Hohlzylinder (9) aufweisen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsabschnitte (14, 15) kreisringförmig ausgebildet und mit am Umfang verteilten Befestigungslöchern (16, 17) zum Annähen der zu beschichtenden Bioprothese (8) versehen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einsatzstück (10) von innen und das andere Einsatzstück (11) von außen mit einem Befestigungsmittel (21, 23) an dem Hohlzylinder (9) gehalten ist und beide Einsatzstücke (10, 11) in der gleichen Richtung in den Hohlzylinder (9) einführbar bzw. aus diesem entnehmbar sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel als Schraubring (21) , des- sen Innengewinde mit einem am Einsatzstück (10) vorgesehenen Außengewinde in Eingriff steht, bzw. als am Umfang des Hohlzylinders (9) verschraubbare Schraubkappe (23) ausgeführt sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ringleitung (1) Füll- und Ablaßventile (24, 25) zum Zuführen der Zellsuspension in den Bioreaktor (2) für die Beschichtung der Kollagen- Matrix mit körpereigenen Zellen des Empfängers bzw. zum Abziehen des Mediums aus dem Bioreaktor (2) und der Ringleitung (1) eingebunden sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, gekennzeichnet durch deren Anordnung in einem Inkuba- tor, wobei in dem Bioreaktor (2) und/oder der Ringleitung (1) ein von außen gasdurchlässiges und von innen für Flüssigkeiten undurchlässiges semipermeab- les Membranventil (26) bzw. eine Membran zum Gasaustausch mit der Atmosphäre im Inkubator vorgesehen ist .
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hinter dem Bioreaktor (2) in die Ringleitung (1) eine Ausgleichskammer (4) zum Ausgleich der Druckspitzen des pulsierenden Flüssigkeitsstroms eingebunden ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (3) eine Membranpumpe ist und ein Auslaß- und ein Einlaßventil (6, 7) aufweist, wobei das Auslaßventil (6) bei der Herstellung von Herzklappenprothesen entfällt.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den körpereigenen Zellen in Berührung kommenden Bauteile aus einem der Zellhaftung entgegenstehenden, biologisch abstoßenden Material bestehen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzstücke (10, 11) aus Teflon bestehen und der Hohlzylinder (9) aus Piacryl gebildet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringleitung (1) aus flexiblem Material, bei- spielsweise Silikon, besteht.
PCT/DE2001/003632 2000-11-17 2001-09-19 Verfahren und vorrichtung zur herstellung biologischer prothesen Ceased WO2002040076A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10194891T DE10194891D2 (de) 2000-11-17 2001-09-19 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung biologischer Prothesen
AU2002210367A AU2002210367A1 (en) 2000-11-17 2001-09-19 Method and device for producing biological prostheses

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10058240.0 2000-11-17
DE10058240A DE10058240A1 (de) 2000-11-17 2000-11-17 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung biologischer Prothesen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2002040076A1 true WO2002040076A1 (de) 2002-05-23

Family

ID=7664431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2001/003632 Ceased WO2002040076A1 (de) 2000-11-17 2001-09-19 Verfahren und vorrichtung zur herstellung biologischer prothesen

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2002210367A1 (de)
DE (2) DE10058240A1 (de)
WO (1) WO2002040076A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004052417A1 (de) * 2002-12-06 2004-06-24 Auto Tissue Gmbh Verfahren zur herstellung von bioprothesen
US8399243B2 (en) 2005-02-17 2013-03-19 Universitaet Zuerich Method of manufacturing a tissue-engineered prosthesis

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10130512B4 (de) 2001-06-25 2007-08-16 Bionethos Holding Gmbh Vorrichtung zur Druckperfusion für das Züchten und/oder für das Behandeln von Zellen
DE10211106B4 (de) * 2002-03-12 2004-12-09 Bio-Energie-Consult Innovations- Und Technologie Gmbh Verfahren zur Verbesserung der Sauerstoffzufuhr für Zellkulturen in Bioreaktoren
DE20207617U1 (de) 2002-05-15 2002-08-22 Bionicor GmbH, 72379 Hechingen Bioreaktor
GB0410177D0 (en) * 2004-05-07 2004-06-09 Univ Wales Medicine Engineered tubular tissue structures
DE102009008923B4 (de) * 2009-02-13 2011-05-05 Hennig, Jörn, Dipl.-Ing. Zellbesiedelungskammer

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0320441A1 (de) * 1987-12-07 1989-06-14 GebràœDer Sulzer Aktiengesellschaft Verfahren und Anlage zum Konditionieren von mit lebenden Zellen beschichteten Kunststoffträgern
WO1996008213A1 (en) * 1994-09-12 1996-03-21 Advanced Tissue Sciences, Inc. Three-dimensional human cell cultures on cardiac valve frameworks and their uses
US5846828A (en) * 1995-06-07 1998-12-08 Advanced Tissue Sciences Apparatus and method for sterilizing, seeding, culturing, storing, shipping, and testing tissue, synthetic, or mechanical heart valves orvalve segments
DE19828726A1 (de) * 1997-06-27 1999-01-07 Augustinus Dr Bader Bioartifizielles Transplantat und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2000037123A1 (de) * 1998-12-21 2000-06-29 Cell-Lining Gesellschaft Für Zellkultivierung Mbh Kardiovaskuläre prothesen mit stabiler endothelzell-oberfläche
DE19915610A1 (de) * 1999-04-07 2000-10-19 Augustinus Bader Verfahren zur Besiedlung von Substraten mit biologischen Zellen und dafür verwendbare Besiedlungsvorrichtungen
DE19938518A1 (de) * 1999-04-23 2000-10-26 Vascular Biotech Gmbh Gewebekultursystem zur Epithelialisierung bzw. Endothelialisierung und zur funktionellen Untersuchung und Anlieferung natürlichen oder künstlicher Hohlorgane bzw. Gefäße unter kontrollierbaren Sterilbedingungen für chirurgische Implantationszwecke

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0871414B1 (de) * 1994-03-14 2004-04-28 Cryolife, Inc Herstellungsverfahren von gewebe zur implantation
DE19919625C2 (de) * 1999-04-29 2002-10-31 Symetis Ag Zuerich In-vitro-Verfahren zum Herstellen einer homologen Herzklappe und durch dieses Verfahren herstellbare Klappe

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0320441A1 (de) * 1987-12-07 1989-06-14 GebràœDer Sulzer Aktiengesellschaft Verfahren und Anlage zum Konditionieren von mit lebenden Zellen beschichteten Kunststoffträgern
WO1996008213A1 (en) * 1994-09-12 1996-03-21 Advanced Tissue Sciences, Inc. Three-dimensional human cell cultures on cardiac valve frameworks and their uses
US5846828A (en) * 1995-06-07 1998-12-08 Advanced Tissue Sciences Apparatus and method for sterilizing, seeding, culturing, storing, shipping, and testing tissue, synthetic, or mechanical heart valves orvalve segments
DE19828726A1 (de) * 1997-06-27 1999-01-07 Augustinus Dr Bader Bioartifizielles Transplantat und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2000037123A1 (de) * 1998-12-21 2000-06-29 Cell-Lining Gesellschaft Für Zellkultivierung Mbh Kardiovaskuläre prothesen mit stabiler endothelzell-oberfläche
DE19915610A1 (de) * 1999-04-07 2000-10-19 Augustinus Bader Verfahren zur Besiedlung von Substraten mit biologischen Zellen und dafür verwendbare Besiedlungsvorrichtungen
DE19938518A1 (de) * 1999-04-23 2000-10-26 Vascular Biotech Gmbh Gewebekultursystem zur Epithelialisierung bzw. Endothelialisierung und zur funktionellen Untersuchung und Anlieferung natürlichen oder künstlicher Hohlorgane bzw. Gefäße unter kontrollierbaren Sterilbedingungen für chirurgische Implantationszwecke

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004052417A1 (de) * 2002-12-06 2004-06-24 Auto Tissue Gmbh Verfahren zur herstellung von bioprothesen
US8399243B2 (en) 2005-02-17 2013-03-19 Universitaet Zuerich Method of manufacturing a tissue-engineered prosthesis

Also Published As

Publication number Publication date
DE10058240A1 (de) 2002-05-29
AU2002210367A1 (en) 2002-05-27
DE10194891D2 (de) 2004-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19919625C2 (de) In-vitro-Verfahren zum Herstellen einer homologen Herzklappe und durch dieses Verfahren herstellbare Klappe
EP0248246B1 (de) Künstliche Gefässwand
DE69014125T2 (de) Künstliche bauchspeicheldrüsenperfundierungsvorrichtung.
DE69626560T2 (de) Laminare Knochengrundlage für das Knorpelwachstum
EP1152053B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines vaskularisierten bioartifiziellen Gewebes
EP0248247B1 (de) Künstliche Gefässwand
DE69835011T2 (de) Unterschiedliche behandlung von prothesenteilen
DE69419859T2 (de) Synthetisches gewebe
DE69215960T2 (de) Herzklappenprothese, insbesondere zum Ersatz der Aortenklappe
DE19834396C2 (de) Verfahren zur Oberflächenbeschichtung medizinischer Implantate
DE69535324T2 (de) Mediumdurchdringender Zellkulturträger und seine Verwendungen in eine Kulturmethode und einem Apparat
AT506826B1 (de) Bioreaktor und verfahren zum kultivieren von zellen und geweben
EP1275405A1 (de) Implantat mit poröser Proteinmatrix und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2002049681A1 (de) Verfahren zur dezellularisierung von fremdmaterial zur herstellung von bioprothesen
EP1083984B1 (de) Verfahren zur mehrschichtigen besiedlung von substraten mit biologischen zellen und dafur verwendbare besiedlungsvorrichtungen
WO1991006324A1 (de) Wirkstoffkomplex für die herstellung von biologischen teilen, insbesondere von organen für lebewesen; verfahren zum herstellen desselben und seine verwendung
DE69211342T2 (de) Künstliche Bauchspeicheldrüsenperfundierungsvorrichtung mit wiederaufladbarer matrix
WO2002040076A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung biologischer prothesen
DE102006007412B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines langgestreckten Cellulosehohlkörpers
DE102011122227A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines bioartifiziellen Gewebekonstrukts
DE20019928U1 (de) Vorrichtung zur Herstellung biologischer Prothesen
DE10258121B3 (de) Verfahren zur Herstellung von Bioprothesen
EP1140241B1 (de) Kardiovaskuläre prothesen mit stabiler endothelzell-oberfläche
EP1905464B1 (de) Implantat und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3939648C2 (de) Intraokulare künstliche Augenlinse

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ PH PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
REF Corresponds to

Ref document number: 10194891

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20040115

Kind code of ref document: P

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10194891

Country of ref document: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP