專利名稱：用于對具有三維形狀、活性和機械抗力的細胞移植體進行培養和刺激的方法和生物反應器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種對具有三維形狀、活性和機械抗力的細胞培養物進行培養的方法和裝置，所述細胞培養物優選為可以同時、連續地在鎖定的微型生物反應器中或者在依據產品生產質量管理規范(GMP)導則的受時間控制的方法中進行培養和刺激的軟骨細胞構造物。這些按照這種方式培養的移植體可作為替代組織材料，用于進行例如連接和支承組織損壞處、直接關節損傷、風濕病以及關節變性疾病的治療，并且可以提供常規(手術)治療，例如膝關節病的微壓裂法或穿孔術的替代方法。
運用上述稱作自體細胞材料的內源體外復制的組織工程學，可以嘗試培養可以在移植期植入受損組織中的功能替代細胞和組織結構。
為此目的，在實驗室中對細胞培養物(例如關節軟骨細胞)進行常規復制。這些細胞(例如軟骨細胞)的實際復制發生于一個依照標準協議覆蓋的細胞培養物的燒瓶或培養皿底部上面的單層培養物上，還包括與組織相關的成長因子、介體和誘導物的添加。
這些添加因子的作用是，例如，對軟骨細胞具有合成一個足夠數量的胞外基質成分的這種特殊能力的刺激，以達到在體外復制中質量比為1％的軟骨細胞至99％的胞外基質成分的比例，即存在于功能關節軟骨中的比例(Stockwell RAThe cell density of human articularand costal cartilage.J Anat.1967；101(4)753-763；Hamerman D，Schubert MDiarthrodial joints，an essay.Amer JMed.1962；33555-590)。
由于不能通過簡單的添加培養基達到要求，因此嘗試通過提供多種方法和手段來影響或刺激這些軟骨細胞，從而可以在實驗室中培養出合適的具有高的分化度的替代自體(玻璃狀)軟骨。
所述的細胞培養物的復制以及替代組織結構的培養具有很多缺點。
在一個覆蓋有培養基的簡單培養皿的二維表面培養物上進行的軟骨細胞培養物的被動培養，不能產生具有分化能力軟骨細胞的有效刺激。
從Minuth，W.W.，Kloth S.，Aigner J.，Steiner P.MINUSHEET-PerfusionskulturStimulierung eines gewebetypischen Milieus.Bioscope 1995；420-25中得知一個概念，即嘗試在人造載體結構中來自患者的細胞材料中避免此缺點，此人造載體結構具有生物物理性能，即類似于那些軟骨組織的性能以及允許在多層排列細胞間的網狀接合性能，以及在合適的生物反應器中進行灌注培養的性能。很多實驗表現了一個做為合成ECM中繁殖結果的繁殖細胞分化性能，合成ECM通過在最大分化生物相容性和生物可吸收性的基質中軟骨細胞的三維形狀培養得到，這些基質包括，例如，不同濃度的水凝膠、藻朊酸鹽、瓊脂糖(Benya和ShafferDedifferentiated chondrocytes reexpress thedifferentiated collagen phenotype when cultured in agarose gels.Cell.1982；30215-224.)。
因此而構造的空間維結構刺激了活體組織如膝蓋和髖關節中軟骨細胞的原始比例，例如因此表現出體內位置的有益的適應作用。
通過細胞的附著表面培養，培養基的充分供給比這些單獨直接位于細胞上或下的培養物要相對簡單，因此允許通過擴散進行未受損材料的交換。
相對于此，當使用通過靜置培養法培養的包埋有細胞的三維形狀基質時，形成濃縮斜面或梯度的結構，這種結構限制了在醫用構造物中材料的傳輸，從而對細胞層的最佳培養要求起到不利的影響。
這種在立體載體基質中細胞材料的培養過程中的損害通過在構造物中灌注或輸入培養基的誘導作用進行抵消。
通過這種載體結構的有效方法確保了細胞內的同源營養供應，并使得軟骨細胞可以連續代謝排除。另外，動態培養法確保了一個高的氣體通過性，并且機械的刺激受到選擇培養基灌注流動從而具有μPa剪力的細胞層。(Raimondi，M.T.，F.Boschetti等Mechanobiology ofengineered cartilage cultured under a quantified fluid-dynamicenvironment.Biomechan Model Mechanobiol.2002；169-82)沒有充分的消毒是在“細胞培養瓶”中進行細胞繁殖和移植的另一個缺點。由于對應的培養通道必須打開，并且在確保“世界衛生組織有關藥品制造及其質量保證的基本規定”(優質生產規范-WHO指導)的工作環境下的層流工作臺也不能夠100％的消毒，因此甚至常規的操作例如培養基的更換，種入細胞以及甚至得到它的操作都會被污染。
此外，這種不利的系統不能夠提供一個通過擴散滲透膜以及在培養介質和底部細胞層之間的最大氣體交換。為了避免培養瓶的這些缺陷，最近這些年加快了用于替代組織結構物形成的自動自備生物反應器系統的發展。它們具有(Freed和Vunjak-NovakovicMicrogravitytissue engineering.In Vitro Cell Dev Biol Anim.1997；33381-385)消毒，可控培養和三維移植刺激的優點。通過結合可由加工方法學和生物工程學得到的組織工程學，在生物反應器系統中能夠提供所選培養參數例如二氧化碳和氧氣單獨的排氣量的操控和控制，溫度控制，培養介質的更換，樣本的獲取等。(Obradovic，Carrier，Vunjak-Novakovic和FreedGas exchange is essential for bioreactorcultivation of tissue engineered cartilage.BiotechnolBioeng.1999；63197-205)。
當設計生物反應器時，總是要制造一個好的慎重考慮后的系統，其可以通過人工方法控制方法。當它用于培養特殊組織時，生物反應器系統必須能夠復制生理機能且在體內盡可能準確的發生作用。所有作用于培養物的生物反應器系統具有至少一種機械刺激。
在具有培養介質的灌注刺激下，生命基質中的自體替代組織物質的受控生物反應器培養的積極特征的排列表示了用于培養活性軟骨細胞例如具有增加的ECM-合成性能的可符合自動消毒或GMP規定的移植培養的合理結果。
由DE4306661A1和Sittinger M，Bujia J，Minuth WW，HammerC，Burmester GREngineering of cartilage tissue usingbioresorbable polymer carriers in perfusion culture.Biomaterials.1994；15(6)451-456公開的灌注反應器，其中細胞包埋入聚合物層中并另外包入膠囊中。一種人造培養介質以0.016ml/min的流速流過圓柱形玻璃反應器。反應器本身位于具有標準條件的相應組織培養器中。位于培養介質貯存處的消毒過濾器可以允許氣體與外界環境發生交換。使用Bujia J，Rotter N，Minuth W，Burmester G，Hammer C，Sittinger MCultivation of human cartilage tissue in a 3-dimensional perfusion culture chambercharacterization ofcollagen synthesis.Laryngorhinootologie.1995；74(9)559-563和Kreklau B，Sittinger M，Mensing MB，Voigt C，Berger G，BurmesterGR，Rahmanzadeh R，Gross UTissue engineering of biphasic jointcartilage transplants.Biomaterials.1999；20(18)1743-1749所述型號反應器進行的繼續實驗使用已被浸入聚-L-賴氨酸或II型膠原纖維中的vicryldiaxonon層和聚二惡烷(polydioxanon)層的共聚物組織。人體軟骨細胞被埋入這些層中并且在灌注條件下培養兩周。通過共聚物兩相模型的使用，即把聚羥基乙酸和聚L乳酸(Ethicon)共聚物加到碳酸鈣產物上，培養時間延長到70天。
Mizuno S，Allemann F，Glowacki JEffects of medium perfusionon matrix production by bovine chondrocytes in three-dimensionalcollagen sponges.J Biomed Mater Res.2001；56(3)368-375中構造了另外一個十分相似于上述的灌注生物反應器系統。與已經描述的反應器相反的，這個反應器具有一個用于人造培養介質的封閉空間。培養物質的主體位于一個1厘米寬10厘米長的圓柱形玻璃柱中。柱中填滿了很多細胞/聚合物構架組織，每一個構架組織的尺寸是7×15mm，這些物質并不另外進行膠囊密封。從貯存室流出的人造培養介質以300μl/min的速度通過柱體和整個系統。這個系統用于測試膠原海綿中的牛軟骨細胞結構在15天的培養期內對于灌注的反應。
根據美國專利5,928,945公開的生物反應器裝置中，粘著軟骨細胞被用于定義進行增后II型膠原合成測試的生長室中的流量或剪力。
相比灌注生物反應器的發展，研究者開始關注在移植體，細胞樣品或細胞/聚合物結構中進行不同機械施壓方法的生物反應器的設計。當構造用于軟骨細胞刺激的反應器時，它們的設計使反應器本身適應于機械塞的使用，等，如這些機械塞把單軸壓力施加到軟骨移植體上以模仿填充入人體軟骨組織的最重要形態。大多數這類壓力系統具有很大的設計相似性。
Steinmeyer J，Torzilli PA，Burton-Wurster N，Lust GA newpressure chamber to study the biosynthetic response of articularcartilage to mechanical loading.Res Exp Med(Berl).1993，193(3)137-142中進一步公開的系統的壓力腔包括一個內側涂覆有聚乙烯涂層的鈦外殼。最大直徑10mm的實驗樣品被放置在腔的基底上，并且周圍覆蓋有7ml的人造培養介質。由于模型沒有一個人造培養介質灌注系統，因此只可能產生短培養時間的相內壓力。把相應壓力施加到實驗樣品上的載負系統包括一個位于通過腔鎖前部并且也可以依靠樣品質量移動的多孔壓力坩鍋，或者包括一個安裝在腔體上具有壓力柱的氣體柱缸。
Lee DA，Bader DLCompressive strains at physiologicalfrequencies influence the metabolism of chondrocytes seeded inagarose.J Orthop Res.1997；15(2)181-188公開的系統通過促動器進行發動，這個促動器能夠在24個測試樣品上同時施加壓力。這個促動器被安裝在框架上，此框架圍繞在培養器四周并且把壓力向下傳遞到消毒盒中的載荷板上。此鋼質載荷板具有24顆直徑11mm位于有機玻璃鋸齒缺口上的鋼螺栓。促動器依靠變形度提供不同的載荷。這個系統用于在兩天時間內對牛軟骨細胞/瓊脂糖結構進行培養。產生了具有最大張力幅度的靜態和附加循環載荷(0.3-3Hz)。
多數壓力刺激反應器的缺點在于在壓力載荷期間帶有培養介質的細胞培養物無法灌注，所以也就不能測試復合細胞刺激的效果。此外，最佳代謝交換和例如在軟骨細胞內的胞外基質的最大合成也阻礙了這種培養供給的缺乏。
例如那些在美國專利6,060,306和德國專利19808055中公開的壓力和灌注系統具有包括例如灌注量，結果誘導剪切力和單軸壓力載荷等參數的同時多重刺激。
能夠發生壓力刺激的反應器的首要缺點是它們需要借助壓力傳遞器，主活塞和活塞等進入的優先包含自體移植的生物反應器空間，這些壓力傳遞器和活塞通過伺服馬達或類似機器驅動，然后把已定義的壓力載荷施加到細胞構造物上。消毒系統中這些壓力施加裝置的加入表明了整套獨立的壓力應用發生器設計的十分困難，所以這些系統日益復雜。因此這些(可能非消毒)系統僅僅用于基礎研究，這些設備和方法應用于現有醫用制備技術方向的醫學部抵觸部。
因此所有用于替代自體組織結構的培養和刺激的生物反應器裝置都符合WHO優質生產規范指導(“世界衛生組織有關藥品制造及其質量保證的基本規定”)和德國藥品管理條例(Arzneimittelgesetz)(AMG)，“藥物檢驗協定”和GMP-Directive 91/356/EEC。由于感染的危險或者不可能完全確保系統的消毒，因此根據AMG第13節對于制造許可是無法通過的。
本發明的任務在于發明一種用于制造具有三維形狀、活性和機械抗力細胞培養物的方法和生物反應器，使得這些培養物可以在彼此很短的時間內或者同時被培養和刺激。所述生物反應器在確保無菌的條件下應允許進行符合GMP的移植培養。
本發明通過如權利要求1描述的方法和如權利要求13描述的生物反應器實現所述任務。在權利要求2-12中描述了所述方法的優選方式；在權利要求14-57中描述了其它形式的生物反應器。
發明的所述方法和發明的所述生物反應器將符合GMP制造的三維形狀、活性和機械抗力的細胞培養物，優選為軟骨細胞構造物，的培養和刺激結合到一個單獨的反應器中。由此，刺激和培養可以同時地、連續地或者依照一個受時間控制的方法進行。以這種方式培養出的移植物可作為用于連接和支持組織損傷例如直接關節損傷、風濕病以及變性關節疾病治療的替代組織材料。
發明的方法和發明的生物反應器的基本特征在于移植發生于一個整套獨立的反應室內，在很多情況下此反應室可以接受體內適應性刺激。這包括使用有條件培養介質構造的立體培養物的灌注，所述培養介質可以引起作用于細胞膜上的器官型剪切力并且還允許發生增長的代謝交換。作為細胞培養物載荷施加裝置的磁性類活塞式壓力沖壓機位于整套獨立的生物反應器內的移植物上。沖壓機以無接觸形式受到生物反應室的控制，組織移植物受到定向單軸壓力刺激。微型促動器的無接觸控制通過外置的控制磁體進行實施，這些磁體產生磁場導致了生物反應器內沖壓機位置的改變，從而分別產生器官型動態或靜態壓力刺激。
已進行描述的方法和生物反應器的優點在于在培養過程中也可以對細胞培養物進行刺激。連接和支持組織結構以及功能組織系統(例如軟骨、骨等)的培養或再生變得尤其可能。
當在無菌方法中使用時，所述設備能夠使細胞移植物進行培養，其特征在于，它們同時進行灌注和壓力加載，這樣就使基質組分(例如軟骨細胞培養物)的產物增加。鑒于其自動化程度，所述裝置使得步驟的數目減至最少，由此降低了細胞培養物受到污染的危險。移植物的自動化培養和刺激同樣保證了已確定和可再生的方法循環。由于發明的生物反應器的設計特征，確保了整套獨立的生物反應器的循環，并且因此能夠在確保GMP指令下得到嚴格自體培養或替代組織結構的刺激。
所述生物反應器的另一應用領域是用于特征化移植物上的增殖和分化相關成分或成分組合的藥學活性成分測試。
下面，通過以下實施例對本發明的方法和本發明的生物反應器進行說明，其中
圖1示出了用于制備移植物的方法；圖2是GMP-生物反應器系統的示意圖；圖3是單室生物反應器的示意圖；圖4是雙室生物反應器的示意圖；圖5示出了微型促動器執行機構的設計和造型；圖6示出了在生物反應器內進行構造物制備和構造物接種(seeding)的示意圖；圖7為用于在單室反應器內進行構造物灌注和培養基混合的技術設備的示意圖；圖8為用于在雙室反應器內進行構造物灌注和培養基混合的技術設備的示意圖；圖9為示出了移植物在生物反應器內的固定情況的示意圖；圖10示出了用于控制微型促動器的磁體系統；和圖11為示出了在雙室反應器內進行刺激的示意圖。
實例1用于制備移植物的方法圖1使用軟骨組織移植作為實例，示出了使用生物反應器用于對三維形狀的細胞移植物同步進行培養和刺激。
為此，首先(I)采用微創手段從患者身上獲得健康細胞材料(如關節軟骨)和血液。對獲得的這些細胞在酶消化的條件下進行分離和計數，然后采用標準組織工程學方法或者把它們播種到單層燒瓶(II)中，在所述單層燒瓶中它們以嚴格相似的方式進行繁殖，或者把它們立刻用于構造物(III)的制備中。由此，細胞被加到生物相容或可吸收的載體材料(例如水凝膠、瓊脂糖、膠原、羥磷灰石、聚合物配合物等)的三維形狀移植物結構的上面。懸浮細胞(例如軟骨細胞)與生物支持(biogenic support)結構(例如瓊脂糖)相混合，放置在接種活塞中并硬化成為例如圓柱形移植體(如軟骨-瓊脂糖-基質)。這種體內適應的三維形狀結構特別是會產生在連接和支持組織細胞(如軟骨細胞)中組織型物質和基質組分(如膠原，蛋白多糖)的(再)分化和結果合成。
把內部帶有立體細胞移植物的接種活塞插入生物反應器(IV)中，隨后移植物被壓出并且被定位在生物反應器內。在最新研發出的符合GMP規定的生物反應器裝置(V)中同時、連續或受時間控制地進行細胞構造物的符合GMP的培養和刺激。在這一階段，細胞移植物可通過這種多重體內類似的刺激獲得器官型標記(例如剪切力、灌注、形變、機械載荷等刺激)的增長分化和表達。
在較短的時間之后，在生物反應器內再生出高活性、富含基質的細胞培養構造物。這種自體移植物被去掉(VI)，如果需要則適合于組織受損處的幾何形狀，并且隨后移植進入受損的連接或支持組織內。
實例2生物反應器系統示意2示出了用于在整套獨立的反應器結構中使用符合GMP規定的工藝方法對細胞移植物進行自體培養和多重刺激的生物反應器系統(帶有雙室的生物反應器)的實施方式。
在這個實施例中，用于確保最佳溫度、空氣濕度和組成的整套設備被放入一個受溫控和受氣體調節的培養器(incubator)中。分開的設計也是有可能的，在其中生物反應器1和培養基位于培養器內，其它技術組成位于培養器外部。
生物反應器1自身以及其中使用的部件是生物惰性和化學惰性的，并且可以通過高壓釜進行處理。此外，生物反應器構架和外殼上螺釘是非磁性材料(如合成物質)或是弱磁性材料(如釩-4-鋼)。
培養介質從培養基貯器2中取出并且借助循環泵5經過帶有三通閥6和四通閥7的軟管系統4之后，進入到生物反應器1中。所述培養介質中可能會富集從添加物貯器3中由患者血液中獲得的自體添加因子(生長因子，傳遞質介體等)。培養基被加入到生物反應器1中并且因此在批量、流加或連續方法中被加入到移植物11中。
當循環關閉時，培養基經由軟管系統4進入培養基貯器2中，貯器中裝有用以控制物理化學參數，例如pH、pCO2和pO2的測量探針。如果培養基已被使用，它會經由軟管系統4排入外部的鎖定的廢料容器中而被排干。在兩種情況下，使得用于進行進一步分析的無菌培養基樣品經過閥裝置7從反應器循環到樣品采集段8發生偏離都是有可能的。
要進行培養和刺激的移植物11位于反應器底部上面的中間位置處。較小的第二室可被設置在移植物11的下面。培養基經過軟管系統4提供的流動空間可以被強多孔薄層燒結材料16所填滿。這個更低的室可以被一張透明玻璃薄片17封住，并且作為倒置顯微鏡的顯微鏡開口。
除了插入生物反應器外殼的生物傳感器9以外，生物反應器1的上部室還包括微型促動器14。這種設計作為磁性沖壓機的微型促動器14作為一種無接觸壓力施加裝置，并且受到控制磁體或線圈15的控制。
實例3單室生物反應器示意3示出了包括一個培養室的生物反應器1的一種可能的實施方式，所述培養室用于執行無接觸可控微型促動器14。
設計成單室生物反應器的生物反應器1包括構架和通過夾緊環20另外密封的生物反應器鎖定裝置21。生物傳感器9被整合到用于在線測量其中的葡萄糖和乳酸鹽濃度的罩蓋(cover)結構中。一個精確裝配整合的微型促動器14位于反應室中移植物11的上方，移植物和一個插入的透明玻璃板17被擱在專門的反應器底板上。
為了供給帶有培養基的移植物11，最少有一個進料和一個排料通道經由路厄連接器19穿透生物反應器1。樣品取得段8通過三通閥6整合至少一個排料通道19。
實例4雙室反應器示意4示出了包括兩個室的生物反應器1的另一種實施方式，其中上部包括壓力沖壓機14，下部用作在移植物11下面的相對流動。這種實施方式中的部件1，6，8，9，14，19-21的功能、特征和要求與實例3中描述的生物反應器1中的那些部件沒有什么不同。
至少一個進料和排料通道19被整合到上部和下部反應室中，以便實現相對于各個室和移植物11的受閥門控制的流動。
下部室的直徑尺寸要小于移植物11的直徑尺寸。這個室包括一塊多孔燒結材料16的精確匹配的平板，所述平板使得能夠通過平板玻璃17和膜18對移植物11實施無損的倒置顯微檢查。下部反應室中的燒結材料平板16在所述設備中具有另外一個重要功能。當移植物11經受壓力沖壓機14的機械載荷時，它可以避免所不希望的將膠狀細胞構造物11壓入室空間。依據使用者的支持基質和其粘度，計劃在燒結材料16和移植物11之間使用流體可滲膜18，以避免載體材料和燒結材料16相互混合。
實例5微型促動器14的設計和實施方式圖5示出了十分適宜放入反應室形成良好配合的微型促動器14的設計、幾何形狀和不同形式(圖中示出以雙室模型作為實例)，它給出了施加在放置于反應器底板上的移植物11上的軸向壓力。
磁性壓力施加裝置14借助根據本發明所述的外部安裝的控制磁體15被無接觸控制(參見圖5a)在生物反應器1中的垂直位置上。一方面可通過將移植物11定位生物反應器1的中間位置從而確保完全垂直壓縮。另一方面，還必須使得壓力沖壓機直徑D2與內部生物反應器D2的尺寸精確匹配。這樣就使得微型促動器14能夠在無沖壓阻塞或傾斜的情況下插入生物反應器1中。在所有的生物反應器模型中，直徑D2的尺寸要大于移植物11的外徑D1。
圖5b示出了所述壓力單元14的特征設計。所述壓力單元具有一塊在最弱磁場和電磁場存在的條件下沿對應場的方向進行移動時磁性很強的永久磁體2，優選為釹-鐵-硼化合物。所述永久磁體22是涂漆或電鍍形式，并且被封入生物惰性合成材料-包封體23中。這種具有完全配合外徑的優選呈圓柱形的包封體23以低摩擦方式且完全垂直地滑入生物反應器圓筒中。另外，這個塑料包封體23的底面是水平面，并且在其上有作為沖壓表面24的其它器官型負方式(organotypicalnegative forms)，從而復制體內適應的正方式(包括曲形、弓形等)。
這里提到的在包封體23中沒有任何流槽33的新型促動器幾何形狀同樣提供了由循環磁性場產生而出現的泵功能。由于生物反應器1中存在的壓力和閥配給，微型促動器14的向上移動能夠使得培養基被吸入反應室中。移植體11的向下移動或者壓力壓縮導致培養基被壓出生物反應器1。
圖5c示出了同樣包括強磁性的永久磁體22和具有獨立沖壓表面24的包封體23的微型促動器14的另一種實施方式。這個模型在其包封體23的邊緣具有用于優化流動性的所謂的流槽33。這使得能夠在生物反應室中實施微型促動器14的培養基流動，從而使得只需要更小的定位力以克服培養基阻力。包封體23必須具有至少三個具有精確匹配的外徑D2的引導凸出部，以確保整個微型促動器14在移植體11上的平面定位。
圖5d示出了基于附圖5b但是具有延伸旋座34’的一種改進型壓力沖壓機14，被設計用以在永久磁體22和細胞培養物結構11之間形成一定的空間距離。在上部圓筒頭中的永久磁體22與移植物11之間拉開距離的原因在于使得作用于細胞培養物11的任何場的影響最小化。
圖5e示出了基于附圖5d且具有至少三個流槽33和具有外徑D2的三個引導凸出部的微型促動器14。
實例6示意性地示出了生物反應器1內構造物的制備和構造物的接種。
圖6示出了用于制備和接種三維形狀，優選圓柱形細胞基質構造物的方法和設備。
在圖6a中(細胞基質接種)，繁殖(見附圖1，II)或新鮮隔離(見附圖1，III)和制備出的細胞12與生源體載體結構13相混合，均勻懸浮混合并且被注射進入接種活塞25。精確配合的接種活塞25具有對應于移植物11未來外徑的內徑D1，以及對應于生物反應器1內徑的外徑D2。
圖6b(沖壓插入物)示出了接種活塞25中的沖壓插入物。在反應活塞25中的對應細胞基質進行硬化或聚合的同時，具有外徑D1的精確配合平面的沖壓物26被插入到水平滑動平板27上的中空活塞圓筒中。
這種沖壓物26的底面可以壓印具有與微型促動器14的沖壓表面24相類似的器官型結構。
圖6c(沖壓應用)示出了施加到接種活塞25中移植物11上的沖壓物26的應用。沖壓物26被放置在細胞結構上且施加較輕的壓力，以防止移植物11基質上部側面形成半月形或彎曲，從而獲得圓柱形的移植物形式等。
如果移植物11上壓入了一個體內適應表面，這種沖壓物應用26必須在硬化或聚合過程中分別進行。
在圖6d中(移走滑動平板)，在移植物11成型以及優選為疏水性的位于接種活塞底部的滑動平板27被移走之后，所施加的沖壓物抬升。為了防止凝膠型細胞構造物11粘附到滑動平板27和接種活塞上，例如把惰性箔片或惰性聚合物絨頭織物用于覆蓋表面。
圖6e(在生物反應器中構造物進行接種)以雙室生物反應器為例示出了圓柱形構造物的接種。因此，精確配合的接種活塞25在生物反應器1中運行，然后細胞構造物借助壓力沖壓物26被定位在制備反應器的中間位置，然后將接種裝置從生物反應器1中移走。如果需要，這種制備生物反應器1包括有多孔燒結材料16和擴散可滲透膜18。
實例7示意性地示出了用于在單室生物反應器中進行構造物灌注和培養基混合的技術設備。
圖7示出了單室反應器構架的設計和結構，以及其對于移植物11的擴散和灌注的影響作用。
在圖7a示出的實施方式中，帶有整合在一起的路厄連接器19的四個進料口和出料口被連入生物反應器1中。它們的定位和位置可以不同以優化流動性，因此這意味著它們也可以切入生物反應器構架中。最少兩個進料口和出料口分別進入生物反應器1中。樣品采集段8可借助例如三通閥6而被安裝到每一個排出式路厄連接器19上。
特別是生物反應器中的靜態培養法產生了例如上部培養基以及圓柱形組織移植物11側邊部分的擴散，并且為細胞培養物提供了營養素，另外同時從載體基質中輸運出代謝結束產物。
圖7b示出了在后部帶有可選補充貯器3(未示出)的培養基貯器2中培養基的連續供給。培養基借助具有分配作用的循環泵5在通過軟管系統4以后經過最少一個進料口19進入到生物反應器1中。
培養基通過最少一個出料口19進行排料，其中培養基進入能夠通過三通閥6整合到至少一個位置的獨立樣品采集部8的軟管系統4中。
如圖中所示，所使用的培養基能夠保留在所述循環中，這是因為它進入培養基貯器2中后，被提取出來用于進行移植物11的重復連續灌注。它也可以從循環中被完全移除。然后移植物11分別采用分批或批量加料方法進行培養。
與圖7a所示的靜態示意圖相比較，進入反應室的培養基目標連續加料可以清楚地接近和流過移植物11。這種誘導灌注可以使培養基充分浸漬更深處的結構物區域。這樣就最優化了材料交換，進而增強的細胞分化。這種形式的構造物接觸流動使埋入細胞得到了剪切力刺激。
實例8示意性地示出了用于在雙室反應器內進行構造物灌注和培養基混合的技術設備。
圖8示出了一種雙室生物反應器，所述雙室生物反應器允許移植物的優化流動、擴散和灌注，由此幫助改進替代組織的質量。
圖8a中示出了一種形式的靜態培養和擴散。通入生物反應器1中分別的進料口或出料口19最小數目為2，由此它們其中至少一個必須通入下部和上部反應室中。在此所示出的每一個室的兩個進料口或出料口19的位置、部位或密度都可以不同以便實現流動性優化。
樣品采集部8可以通過三通閥6或類似物連接到兩個室中的任意一個排出式路厄連接器上。
除了上部和側部移植物區域的培養介質擴散以外，首次這樣設計的室造成培養基在靠近載體結構底板的區域中從多孔燒結材料中進行擴散，在靜態培養過程中這種擴散發生在移植物下面，因此使移植物整體的代謝得到改進。
圖8b示出了后部帶有可選補充貯器3(未示出)的培養基貯器2中培養基的連續加料。培養基借助具有分配作用的循環泵5在通過軟管系統4以后經過最少一個進料口19進入到生物反應器1的上部室和下部室中。培養基通過每個室最少一個出料口19進行排料，其中培養基進入能夠通過三通閥6整合到至少一個位置的獨立樣品采集部8的軟管系統4中。
如圖中所示，所使用的培養基能夠保留在所述循環中，這是因為它進入培養基貯器2中后，被提取出來用于進行移植物11的重復連續灌注。它也可以從循環中被完全移除。然后移植物11分別采用分批或批量加料方法進行培養。
在此所示的位于移植物11下方的本發明中第二室的整合，特別顯示出其在生物構造物目標接近流動中的積極特性。如果從培養基貯器2中流出的培養基通過三通閥6轉向流到下部室中，那么會產生移植物11的誘導向上的灌注，同時由于培養基只能通過上部出料口離開反應室，下部出料口將被關閉。
與此示意圖相類似，三通閥6的切換導致移植物11的通流從上部室經過移植物到達下部室。這里所述的布置不僅導致完全灌注，而且存在于通過施加在細胞上的誘導剪切力并且可以經過循環泵5的大量流動進行調節的其它細胞刺激中。三通閥6還有可能部分或完全開啟，從而在生物反應器1中實現更快培養基交換的目的。
實例9示意性地示出了生物反應器1中移植物11的固定情況。
圖9為示出了移植物11在生物反應器1內的固定情況的示意圖，而與單室或雙室生物反應器無關。
圖9a示出了要進行刺激的移植物11被固定在單室生物反應器1中的透明玻璃17上的中間位置。具有最少三個固定壁28的移植物11避免了由于培養基進料流動產生的其在反應器底板上的水平移動，從而能夠進行優化灌注和壓力刺激。插入反應器1中的生物相容性固定壁28的高度必須低于要施加到移植物11上的壓力幅度。
圖9b示出了在雙室生物反應器中使用至少三個固定壁28，以實現不同流動位置的移植物11的水平固定，因此能夠進行理想的垂直灌注和機械壓力應用。
實例10
控制微型促動器14的磁體系統圖10示出了用于對在移植物11上的微型促動器14進行無接觸可控刺激的特征裝置和設備布置(在單室生物反應器中示出)。
圖10(磁性控制作用-磁體吸引力)示出了用于移植物11壓力形變的生物反應器11中磁性微型促動器14的無接觸控制的特征布置和原理。微型促動器14中永久磁體的排列與通過外部安裝的控制磁體15所產生的主磁場方向相一致。這些作為至少一個永久磁體或至少一個線圈的控制磁體15產生一個磁場線伸入到整個生物反應室1中的確定的(電)磁場，并且引發了微型促動器14壓力沖壓機在磁場相關方向的移動。在圖10a所示的實例中，控制磁體15使用上述的裝置作為例子示出了磁體引力原理。在圖10b所示的實施方式中(磁性控制作用-磁體的去除)，磁體的排斥(pushing off)表明了在磁性控制系統15和微型促動器14之間的第二磁性控制作用。控制磁體15磁場方向的改變導致了對移植物11向上導向的微型促動器14移動方向的改變。通過增加出自控制磁體15的性能或磁通量密度，施加到移植物11上的壓力載荷會一直增加直到達到體內適應性刺激的目標值。
圖10c-10e示出了具有高頻率并且能夠以循環方式在整套獨立的生物反應器1中用于引導微型促動器14的控制元件的布置。
圖10c(借助控制磁體導向板控制微型促動器14)示出了永久磁性控制系統的一種實施方式。在這種磁場形式中，不同尺寸和不同極性并因此具有不同磁場強度和方向的多個永久磁體32的布置在一個線性控制導向板31上進行工作，這里把基于上述反應器原型的描述作為一個實例。
由此，線性馬達29通過位于磁體保持器31內的永久磁體32驅動導軌30。這種磁體系統的移動方式使得生物反應器1的移動是不必要的。
圖10d中的控制系統(借助旋轉永久磁體控制微型促動器14)也是基于借助在旋轉盤上永久磁體的布置而對磁性壓力沖壓機14的控制。
因此，伺服馬達29驅動包含有交替極性的適應永久磁體32的磁體保持器31。該旋轉磁體保持器可包括四個交替極性的磁體32，而且因此為移植物11帶來兩個完全壓力應用的充分旋轉。帶有磁體的旋轉盤的使用結合伺服馬達的旋轉速率產生了具有更高頻率的磁場交變，并且因此在移植物11上產生更強的動態刺激方式。以兩個生物反應器1為例，從正視圖中清楚地看出了旋轉系統上兩塊磁體的作用。這種裝置的實施方式適用于大多數那些只要能夠精確的位于控制磁體中央的上方或下方的生物反應器1。
圖10e(借助鐵芯線圈35控制微型促動器14)示出了基于線圈布置的磁體裝置。
該磁體線圈系統使用感應線圈35進行工作，所述感應線圈被固定在生物反應器1上面，可以產生通過供應電源進行恒定調節的確定的電磁場，由此可以使得微型促動器14位于生物反應器構架上的任何位置。電流方向的極性反轉導致現有磁場方向和電磁效應的反轉。所使用的鐵芯線圈35產生了垂直于線圈繞組的電場，并且對微型促動器14的靜態永久磁體產生吸引或排斥作用。
該系統的自動站包括一個低發熱量的大功率線圈35和通過萬用表監控數值的連接可調節變壓器。此外，使用微控制器觸發一個根據所需方向轉換電流的繼電器，從而確保細胞構造物所需要的間歇壓力應用的效果。
實例11雙室反應器內的刺激方式示意11示出了在新型符合GMP的生物反應器1中的完全刺激方式。因此，在三維形狀移植物內并行發生了機械壓力刺激、灌注和剪切力誘導的流動。
在圖11a中(無機械載荷的灌注刺激)，僅通過培養基的目標接近流動產生對細胞構造物11的刺激，從而產生構造物灌注，施加在μPa范圍內的剪切力。所述方法實例示出了培養基通過兩個進料口19的連續進料，以提供給每一個反應室并在移植物11中調整到濃度平衡，然后在構造物上產生有關選定體積流量的上部和下部灌注區。使用過的培養基通過兩個另外的出料口19排出反應室。由于壓力沖壓機14通過磁體控制系統15被保持在生物反應器1中較高的位置，在此流動刺激過程中不施加壓力。在附圖11b中(灌注刺激和沖壓應用)示出了包括在生物反應器1中對替代組織材料11進行多重刺激的第二步驟。如此實例所示，在最初調整了流動條件。經過三通閥6，培養基流只進入反應器的下部室，從那里經過移植物11進行灌注，發生材料交換，并且可以通過一個出料口離開反應器上部室。通過反轉磁體控制系統的磁極，例如是具有低功率感應的鐵芯線圈35，磁性微型促動器14被放置在圓柱形替代組織11上。具有0％構造物形變的沖壓機布置表明了具有細胞基質11的動態高頻形變量的微型促動器14的返回點。
在所述刺激方法的下一步中，圖11c(灌注刺激和機械載荷)示出了由線圈35產生的磁場強度的增加。
磁流密度增大的結果是移植物11的壓縮量增至優選類似于體內方法所要求的目標形變量。在已施加所述壓力刺激以后，使得在細胞刺激和沖壓應用之間產生一個間歇性的轉變。同樣有可能得到使用所述裝置和上述方法的替代材料的靜態壓縮。在機械加載期間，可以進行通過載體基質的目標構造物灌注以把所需營養素提供給細胞，另外在例如增殖和分化(胞外基質合成)的特定交換期間移除代謝物。
在壓力載荷完成后，例如沖壓機裝置回到起始位置，繼續不斷地灌注細胞培養物，并且例如如果胞外基質已經完全合成，則移走移植物11。
附圖標記一覽表1.生物反應器2.培養基貯器3.附加貯器4.軟管系統5.循環泵6.三通閥7.四通閥8.樣品采集部9.Glu/Lac生物傳感器10.pH，pCO2，pO2測量頭11.移植物12.細胞/組織13.支持基質14.微型促動器15.控制磁體16.多孔燒結材料17.透明玻璃18.可滲透膜19.軟管聯接器/路厄連接器20.夾緊環21.反應器鎖定裝置22.永久磁體23.包封體24.沖壓表面
25.接種活塞26.沖壓機27.滑動板28.固定壁29.伺服馬達30.導軌31.磁體保持器32.永久磁體33.流槽34.延伸旋座35.線圈
權利要求
1.在符合產品生產質量管理規范要求的生物反應器中對具有三維形狀、活性和機械抗力的細胞移植物進行培養和刺激的方法，所述方法包括以下步驟a)從生物體中得到并且使用已公知的方法準備用于進行生物反應器培養的外植細胞(12)和包括商業上可獲得的生物相容、可吸收或自體或同種材料的載體基質(13)在混合后成為細胞基質懸浮液，b)將其放置在接種活塞(25)內，如果需要的話，所述接種活塞可以被貼箔且所述活塞具有適于隨后在其中硬化或聚合的移植物的截面，c)如果需要的話，通過一個精確配合的惰性沖壓物(26)施加最小量的壓力到活塞上，如果需要的話，所述沖壓物被構造或貼箔，d)帶有移植物(11)的接種活塞被插入到生物反應器構架的室空間內，e)來自接種活塞(25)中的移植物(11)被放置在生物反應器底板上的中間位置，并且在移走接種活塞后關閉生物反應器(1)，f)通過向其中引入灌注流對移植物進行進一步的培養，并且g)在培養完成后移除替代組織材料用于進一步的使用，其特征在于，在培養期間，移植物在生物反應器底板的相對面上受到載荷。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述移植物被施加壓力的沖壓機加載。
3.根據權利要求1和2所述的方法，其特征在于，均可以相對于與培養條件有關的時間和數量或密度對在生物反應室中由于灌注流引起的混合以及向移植物施加壓力的沖壓機進行控制。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，所述移植物具有每隔一段時間流過其中的有條件的培養基流，并且受到施加壓力的沖壓機的循環加載。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，在灌注期間產生移植物的壓力載荷。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，通過使用靜態，優選類體內壓力載荷或構造物形變或通過間歇或動態壓力連續加載刺激移植物。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于，施壓機械載荷的頻率高于0.1Hz。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于，機械壓力刺激的形式為對稱或不對稱的半余弦或正弦波。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的方法，其特征在于，由磁性材料構成的壓力沖壓機通過在生物反應器外部產生的(電)磁場縱向移動到生物反應器內的移植物表面上。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的方法，其特征在于，所述磁場由至少一塊永久磁體產生。
11.根據權利要求1-10中任一項所述的方法，其特征在于，至少兩個具有交替極性的永久磁體位于生物反應器上的活動保持器上并且由伺服馬達循環驅動，由此它們位置的改變導致壓力沖壓機交變地向移植物施加壓力。
12.根據權利要求1-8中任一項所述的方法，其特征在于，電磁體線圈的轉換改變了其電流和電壓方向，并因此改變場的方向和經過生物反應器的高頻磁流密度，從而交變地改變了壓力沖壓機向移植物施加的壓力。
13.用于在符合產品生產質量管理規范要求的生物反應器中對具有三維形狀、活性和機械抗力的細胞移植物進行培養和刺激的生物反應器，其特征在于，所述生物反應器(1)的基架與反應器鎖定裝置(21)在耐壓無菌條件下相連接，這樣就形成至少一個反應室，其中設置有移植物(11)的貯存空間和微型促動器(14)，所述生物反應器(1)上裝配有至少兩個用于除充氣外的培養基進料和出料的軟管聯接器(19)。
14.根據權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述細胞培養構造物(11)可以直接或間接地在單室生物反應器(1)的生物反應器底板上進行培養或刺激。
15.根據權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述細胞培養構造物(11)直接或間接地，至少部分地位于雙室生物反應器的上部反應室的底板上用于進行培養和刺激，同時該移植物(11)位于第二反應室中。
16.根據權利要求14或15所述的裝置，其特征在于，所述生物反應器(1)中裝配有嵌入上部反應室底板的移植片，細胞構造物(11)可以被放置到移植片上。
17.根據權利要求13-16中任一項所述的裝置，其特征在于，生物反應器(1)容器是一個圓柱形主體，所述主體通過反應器鎖定裝置(21)從上面關閉。
18.根據權利要求13-17中任一項所述的裝置，其特征在于，反應器鎖定裝置單元(21)與生物反應器(1)通過一個螺紋接頭和至少一個錐形螺紋接管(20)相連接，使得所述螺紋接頭或是在反應器鎖定裝置(21)和容器(1)之間由容器(1)中的內螺紋和相配合的反應器鎖定裝置中的外螺紋形成，或是在反應器鎖定裝置(21)和容器(1)之間形成，其中容器(1)中的外螺紋與反應器鎖定裝置(21)中的內螺紋相配合。
19.根據權利要求13-18中任一項所述的裝置，其特征在于，呈罩蓋形式的反應器鎖定裝置(21)上裝配有生物傳感器(9)和/或測量頭(10)。
20.根據權利要求13-19中任一項所述的裝置，其特征在于，所述罩蓋(21)上裝配有樣品采集部(10)。
21.根據權利要求13-20中任一項所述的裝置，其特征在于，所述生物反應器(13)的基架具有用于單室生物反應器上軟管聯接器的供給的至少兩個且每個都包括一個進料口和出料口的鏜孔。
22.根據權利要求13-20中任一項所述的裝置，其特征在于，所述生物反應器(1)的基架具有至少兩個用于雙室生物反應器上軟管聯接器(19)的供給的鏜孔。
23.根據權利要求22所述的裝置，其特征在于，至少一個軟管聯接器被整合在下部反應室中，且至少一個軟管聯接器被整合在上部反應室中。
24.根據權利要求21-23中任一項所述的裝置，其特征在于，進入生物反應室的進料連接器(19)和出料連接器(19)上裝配了帶有回流功能的一個三通閥(6)或一個四通閥(7)。
25.根據權利要求24所述的裝置，其特征在于，至少一個出料連接器(19)上設有樣品采集段(10)。
26.根據權利要求13-25中任一項所述的裝置，其特征在于，所述生物反應器(1)具有一塊用于監控移植物制備的由完全或部分透明材料制成的反應器底板，優選為一塊透明玻璃板(17)。
27.根據權利要求13-26中任一項所述的裝置，其特征在于，由抗靜電或惰性材料制成的貼箔；絨頭織物或膜(18)位于生物反應器(1)的反應底板上以定位移植物(11)，這種材料優選為寬網眼并且對于光、流體和氣體具有可滲透性。
28.根據權利要求13-27中任一項所述的裝置，其特征在于，在雙室反應器中，生物反應器(1)的上部反應室具有對應于移植物區域的區域，同時下部反應室的尺寸小于移植物(11)的尺寸，從而使得如果細胞培養物被放置在中間位置，那么該構造物主要位于下部室的下方，且部分位于上部室的反應底板上。
29.根據權利要求28所述的裝置，其特征在于，反應室下面的空間中裝填有一塊具有生物惰性、透光性、由寬孔隙材料優選多孔燒結材料制成的平板(16)，從而使該平板(16)與上部反應室的底板齊平。
30.根據權利要求28和29所述的裝置，其特征在于，由抗靜電或惰性材料制成的貼箔、絨頭織物或膜(18)位于下部反應室上，所述下部反應室中裝填有一塊雙室生物反應器(1)的上部反應室的反應底板上的平板(16)，這種材料用于定位移植物(11)，優選為寬網眼且允許光、流體和氣體透過的材料。
31.根據權利要求28-30中任一項所述的裝置，其特征在于，位于雙室生物反應器(1)中移植物(11)下方的部件，例如透明平板(17)，帶有插入多孔材料(16)的下部反應室和寬網眼膜(18)，它們的總高度不超過商業上可買到的顯微鏡和照相機物鏡的焦距。
32.根據權利要求13所述的裝置，其特征在于，一個磁性的，優選活塞式的微型促動器(14)位于生物反應器(1)內，并且可以在一個或更多外部布置的控制和操控磁體(15)的作用下以受控方式移動通過生物反應器(1)。
33.根據權利要求13-32中任一項所述的裝置，其特征在于，單室生物反應器(1)中的微型促動器(14)位于膜(18)和生物反應器空間內移植物(11)的上方。
34.根據權利要求13-32中任一項所述的裝置，其特征在于，雙室生物反應器(1)中的微型促動器(14)位于多孔材料(16)、膜(18)和移植物(11)上方的上部反應器空間內。
35.根據權利要求32-34中任一項所述的裝置，其特征在于，要使用的磁性微型促動器(14)包括一個磁性核(22)，優選為一塊包封在優選為塑料的生物惰性包封體(23)內的永久磁體。
36.根據權利要求32-35中任一項所述的裝置，其特征在于，所述的磁性核(22)如此進行取向，使得磁極間產生的磁場垂直于移植物(11)，從而使整個微型促動器(14)的磁北極朝向向上的方向。
37.根據權利要求32-36中任一項所述的裝置，其特征在于，包圍磁性核(22)的生物相容性包封體(23)具有與生物反應器(1)的反應室形狀相匹配的外形。
38.根據權利要求32-35中任一項所述的裝置，其特征在于，選擇包封體(23)的全高，使得反應器空間內微型促動器(14)的啟用產生對微型促動器(14)的壓力沖壓機朝向移植物(11)的垂直引導。
39.根據權利要求32-38中任一項所述的裝置，其特征在于，所述活塞型微型促動器(14)包括超過一個包封圓柱體，從而使得其中一個包封圓柱體，優選上面的那個包括包封的永久磁體且另一個圓柱體用作沖壓機壓模(24)，由此這些空間隔離的圓柱體通過一個橋接器(34)或具有相同功能的連接器進行連接。
40.根據權利要求32-39中任一項所述的裝置，其特征在于，由所述包封體(23)形成的微型促動器底面上的沖壓機平表面(24)沿垂直于生物反應器(1)的方向進行運動。
41.根據權利要求32和40所述的裝置，其特征在于，器官型負形式例如凸形被壓印在微型促動器(14)的沖壓表面(24)上。
42.根據權利要求32和41所述的裝置，其特征在于，所述平面或成形沖壓表面(24)以網格結構進行壓印，從而增大沖壓表面，其優選具有小網眼結構。
43.根據權利要求32-42中任一項所述的裝置，其特征在于，微型促動器(14)的包封體(24)上設有鉆孔和/或流槽(33)，使得微型促動器(14)的連續精確垂直導向在3點處依然得到確保。
44.根據權利要求32-44中任一項所述的裝置，其特征在于，微型促動器(14)的沖壓表面(24)上裝配有至少一個滑入生物反應器構架中與其精確配合的整合導軌內的旋座。
45.根據權利要求32-44中任一項所述的裝置，其特征在于，安裝在生物反應器(1)外部的控制和操控磁體(15)與定向朝上的永久磁體(22)的磁北極之間產生(電)磁場，使得執行微型促動器產生定向移動。
46.根據權利要求32-45中任一項所述的裝置，其特征在于，所述控制和操控磁體(15)位于相對于壓力沖壓機(14)的垂直軸線上的中間位置，優選位于壓力沖壓機(14)上方并且由于微型促動器的極性改變而產生上下移動，從而使得施加到移植物(11)上的壓力發生改變。
47.根據權利要求32所述的裝置，其特征在于，所述控制和操控磁體(15)包括兩個具有不同垂直磁極方向的永久磁體(32)，這些永久磁體被插入矩形磁體保持器(31)內，并且借助伺服馬達(29)和導軌(30)循環移動到生物反應器上方的它們的水平位置。
48.根據權利要求32所述的裝置，其特征在于，所述控制和操控磁體(15)包括最少兩個具有不同垂直磁極方向的永久磁體(32)，這些永久磁體位于磁體保持器(31)內，并且由于伺服馬達(29)的旋轉驅動而循環移動到生物反應器(1)上。
49.根據權利要求32所述的裝置，其特征在于，為了增強場的效應并且在移植物(11)上施加更高的壓力，所述生物反應器借助步進馬達經過磁體保持器(31)的垂直移動，被牢固固定在其水平位置處的生物反應器靠近永久磁體(32)。
50.根據權利要求49所述的裝置，其特征在于，在一個站中布置至少兩個生物反應器(11)，從而使得其微型促動器(14)被剛好一個永久磁性控制系統以無接觸方式進行驅動。
51.根據權利要求32所述的裝置，其特征在于，所述控制和操控磁體(15)為一個電磁體，所述電磁體具有至少一個使用已公知方法可以對場進行無級控制的感應線圈(35)。
52.根據權利要求32和51所述的裝置，其特征在于，所述感應線圈(35)通過可以改變的頻率進行高頻觸發，以便產生高動態磁場的轉換和移植物(11)上微型促動器的移動。
53.根據權利要求13-53中任一項所述的裝置，其特征在于，接種活塞(25)，其優選為圓柱形，并且為了注射細胞(12)和載體基質(13)而具有與在移動滑動板(27)上的移植物外徑相對應的內徑。
54.根據權利要求13-53中任一項所述的裝置，其特征在于，所述移動滑動板(27)和接種活塞(25)的內部均覆蓋有惰性膜、箔片或聚合物絨頭織物。
55.根據權利要求53和54所述的裝置，其特征在于，把接種活塞(25)內具有沖壓平表面或器官型負形式的精確配合的沖壓機(26)輕輕施加到細胞懸浮液上。
56.根據權利要求53-55中任一項所述的裝置，其特征在于，所述接種活塞(25)的外徑與所述生物反應器(1)的內徑精確匹配。
57.根據權利要求13-56中任一項所述的裝置，其特征在于，至少三個固定壁(28)被整合在生物反應器(1)的反應器底板中，這些固定壁的尺寸能夠適應移植物插入并且不會損害壓力壓縮。
全文摘要
一種生物反應器(1)包括一個與反應器鎖定裝置(21)在耐壓無菌條件下相連接的基架，形成至少一個反應室，其中設置有移植物(11)的沉積表面和微型促動器(14)。所述生物反應器(1)上還裝配有至少兩個用于除氣體引入外的培養基進料和出料的軟管聯接器(19)。
文檔編號C12M3/00GK1898375SQ200480038317
公開日2007年1月17日 申請日期2004年10月19日 優先權日2003年10月21日
發明者R·舒爾茨, A·巴德爾 申請人:萊比錫大學