DE112008002671T5

DE112008002671T5 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen aseptischer Kapseln

Info

Publication number: DE112008002671T5
Application number: DE112008002671T
Authority: DE
Inventors: Jung Keug Park; Sung Koo Kim; Suk Koo Lee; Young-Jin Kim; Doo-Hoon Lee; Ji-Hyun Lee; Hee-Hoon Yoon; Jae-Nam Ryu; Choon-Hyuck Kwon; Jeong-Kwon Noh; Hey-Jung Park
Original assignee: Lifecord Inc
Current assignee: Lifecord Inc
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2028-10-02
Also published as: KR20090035188A; CN101815497A; CA2701598A1; WO2009045052A1; GB201006568D0; DE112008002671B4; US20100219545A1; KR100902781B1; GB2466170A; CA2701598C

Abstract

Vorrichtung zum Herstellen aseptischer Kapseln, welche umfasst:
einen Behälter, ausgerüstet mit einem Einlass für Druckluft, einem Einlass/Auslass für Waschmedium und einer Produktwiedergewinnungsleitung, der eine unter einem aseptischen Zustand gehaltene Vernetzungslösung enthält;
eine Mehrfachdüsenanordnung, die im oberen Teil des Behälters installiert ist, zum Extrudieren einer Zellsuspension, um Tröpfchen zu bilden, die in die Vernetzungslösung fallen, um Kapseln zu bilden;
ein äußeres Netz, das entfernbar innerhalb des unteren Teils des Behälters installiert ist; und
ein inneres Netz, das entfernbar innerhalb des äußeren Netzes installiert ist,
wobei die Kombination des äußeren und des inneren Netzes fungiert, um die Auswahl von Kapseln mit einem vorgegebenen Größenverteilungsbereich zu ermöglichen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum aseptischen Herstellen von zellimmobilisierenden Kapseln.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Die Zellimmobilisierung ist eine Methode zum Immobilisieren von Zellen in einem Material, das eine dreidimensionale Umgebung für das Wachstum und die Isolierung der Zellen bereitstellt, und sie wird verwendet, um aktive Materialien aus Zellen, einschließlich Antibiotika, Impfstoffe und monoklonale Antikörper, herzustellen, und daher wird sie im breiten Maße in künstlichen Organanwendungen zur Behandlung von Diabetes, hepatitischer Störung, Parkinson-Erkrankung, Alzheimer-Erkrankung, etc. eingesetzt (siehe Willem M., et al., Cell Encapsulation Technology and Therapeutics, 14–15 (1999)).
Im allgemeinen zur Zellimmobilisierung verwendete Polymere schließen synthetische und natürliche Polymere, wie Alginat, Chitosan, Polyvinylalkohol, Collagen, Carboxymethylcellulose, Agarose und Gelatine, ein (siehe Lambert, F., et al., BioChem. Biophys. Acta., 759: 81–88 (1983)). Basierend auf den Eigenschaften solcher Polymere sind verschiedene Immobilisierungsverfahren entwickelt worden (siehe Birnbaum, S., et al., FEBS Letters, 122: 393–404 (1981); und Brodelius, P., et al., FEBS Letters, 122: 312–319 (1980)). Wenn Alginat, das eine gute Biokompatibilität aufweist (siehe Higasi, T. et al., Biosci. and Bioeng., 97 (2004)), verwendet wird, wird es möglich, den Molekulargewichtsverschnitt (MWCO) zu steuern, um eine Immunbarriere bereitzustellen (siehe Bunger, G., et al., Biomaterials., 26: 2353–2360 (2005)). Daher kann Alginat leicht für klinische Anwendungen verwendet werden (siehe Orive, G. et al., Nat Med., 9: 104–7 (2003)).
In einem typischen Zellimmobilisierungsverfahren unter Verwendung von Alginat wird eine Alginatsuspension von Zellen in einer vernetzenden Lösung eines zweiwertigen Kations, wie CaCl₂ oder BaCl₂, in der Form von Tröpfchen ausgebildet, um in Kapseln umgewandelt zu werden (siehe D. Serp., et al., Biotechnology and Bioengineering, 70(1): 41–53 (2000)). Um solche Kapseln einer gewünschten Größe herzustellen, hat es zahlreiche, kommerziell erhältliche Einkapselungsvorrichtungen gegeben (z. B. Inotech Encapsulation Product (INOTECH Biotechnologies), Encapsulation/Immobilization Systems (Nisco Engineering AG)), basierend auf Vibration, Zentrifugalkraft, statischer Elektrizität oder Luftstrahl (siehe Willem M., et al., Cell Encapsulation Technology and Therapeutics, 14–15 (1999)).
Jedoch tendieren Kapseln, die durch Vibration, Zentrifugalkraft, statische Elektrizität oder Luftstrahl hergestellt werden, dazu, eine unerwünschte Größenverteilung aufzuweisen. Übermäßig große Kapseln können eine ausreichende Sauerstoffversorgung zu den Zellen innerhalb der Kapseln verhindern, um Hypoxie zu verursachen, was in einer Nekrose resultiert, während übermäßig kleine Kapseln dazu neigen, wenn eine physikalische Kraft, wie eine Scherspannung, beaufschlagt wird, zu brechen. Demzufolge erfordern die oben beschriebenen Verfahren einen getrennten Schritt zum Auswählen von Kapseln mit der gewünschten Größe. Zusätzlich müssen die ausgewählten, so hergestellten Kapseln in separaten Behältern unter einer aseptischen Umgebung gewaschen werden, was solche Verfahren kompliziert und unökonomisch macht (siehe Koreanisches Patent Nr. 725730 ; und D. Serp., et al., Biotechnology and Bioengineering, 70(1): 41–53 (2000)).
Daher hat es eine Notwendigkeit gegeben, eine verbesserte Vorrichtung zum Herstellen zellimmobilisierender Kapseln einer gewünschten Größe ohne das Risiko einer Mikroorganismuskontamination zu entwickeln.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Herstellen von Kapseln bereitzustellen, die effizient verwendet werden kann, um die Herstellung, das Waschen und die Auswahl gewünschter Kapseln unter einem aseptischen Zustand durchzuführen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen aseptischer Kapseln unter Verwendung der Vorrichtung bereitzustellen.
Gemäß einer Erscheinung der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Herstellen aseptischer Kapseln bereitgestellt, welche umfasst: einen Behälter, ausgerüstet mit einem Einlass für Druckluft, einem Einlass/Auslass für Waschmedium und einer Produktwiedergewinnungsleitung, der eine unter einem aseptischen Zustand gehaltene Vernetzungslösung enthält; eine Mehrfachdüsenanordnung, die im oberen Teil des Behälters installiert ist, zum Extrudieren einer Zellsuspension, um Tröpfchen zu bilden, die in die Vernetzungslösung fallen, um Kapseln zu bilden; ein äußeres Netz, das entfernbar innerhalb des unteren Teils des Behälters installiert ist; und ein inneres Netz, das entfernbar innerhalb des äußeren Netzes installiert ist, wobei die Kombination der äußeren und inneren Netze fungiert, um die Auswahl von Kapseln mit einem vorgegebenen Größenverteilungsbereich zu ermöglichen.
Gemäß einer weiteren Erscheinung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen aseptischer Kapseln unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung bereitgestellt, welches umfasst: Extrudieren einer Zellsuspension, um Tröpfchen unter Verwendung der Mehrfachdüsenanordnung zu bilden; Härten der Tröpfchen, um Kapseln unter Verwendung der Vernetzungslösung zu bilden; und Waschen der Kapseln unter Verwendung des Waschmediums und Auswählen von Kapseln vorgegebener Größe unter Verwendung des inneren Netzes und des äußeren Netzes.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weiteren Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung offensichtlich werden, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, welche zeigen:
1: ein schematisches Diagramm, das eine Vorrichtung zum Herstellen aseptischer Kapseln gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2: ein schematisches Diagramm, das einen Vernetzungslösung enthaltenden Behälter in einer Vorrichtung zum Herstellen aseptischer Kapseln gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3: eine schematische Ansicht, die ein Kapselauswahlverfahren unter Verwendung von zwei Netzen jeweils mit einer Vielzahl von Poren einer vorgegebenen Größe zeigt, die in einem Vernetzungslösung enthaltenden Behälter einer Vorrichtung zum Herstellen aseptischer Kapseln gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung installiert sind; und
4: eine vergrößerte Ansicht einer Kapsel, die durch eine Vorrichtung zum Herstellen aseptischer Kapseln gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.
Bezugszeichenliste
Fig. 1:

1: Vorrichtung zum Herstellen von Kapseln gemäß der vorliegenden Erfindung
2: Zellsuspensionsversorgungsbehälter
3: Druckluftversorgung
4: Zellsuspensionseinlassöffnung
5: Mehrfachdüsenanordnung
6: Druckluftversorgung
7: Extrusionsdüsen
8: Luftdrucksteuervorrichtung
9: Vernetzungslösung enthaltender Behälter
10: inneres Netz
11: äußeres Netz
12: Waschmedium
13: Einlass/Auslass-Öffnung für Waschmedium
14: Kapseltransportöffnung
15: Mehrfachdüsenadapter

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im folgenden wird eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Herstellen aseptischer Kapseln gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 veranschaulicht eine integrierte Vorrichtung 1 zum Herstellen aseptischer Kapseln gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (im folgenden einfach bezeichnet als „Kapselherstellungsvorrichtung 1”), und 2 veranschaulicht einen Vernetzungslösung enthaltenden Behälter 9 der Kapselherstellungsvorrichtung 1.
Sich beziehend auf 1 und 2 wird eine zu immobilisierende, Tierzellen enthaltende Zellsuspension in einen Zellsuspensionsvorratsbehälter 2 eingeführt, kompressiert unter Verwendung von Druckluft aus einer Druckluftversorgung 3, und dann zu einer Mehrfachdüsenanordnung 5 der Kapselherstellungsvorrichtung 1 über eine Zellsuspensionseinlassöffnung 4 eingeführt. Die Zellsuspension wird durch die Mehrfachdüsenanordnung 5 gezwängt, während Druckluft aus einer Druckluftversorgung 6 zur Mehrfachdüsenanordnung 5 in einer solchen Weise eingeführt wird, dass Tröpfchen einer gewünschten Größenverteilung aus der Mehrfachdüsenanordnung 5 ausgeworfen werden, um in der Vernetzungslösung des Vernetzungslösung enthaltenden Behälters 9 gequencht zu werden.
Der Zellsuspensionsversorgungsbehälter 2 kann bei einer geringen Temperatur gehalten werden, um so eine Zellschädigung zu vermeiden, und er kann ausgerüstet sein mit einem Rührer (z. B. einem magnetischen Rührer), um die Tierzellen in der Zellsuspension einheitlich zu verteilen. Die Druckluft aus der Druckluftversorgung 3 wird durch Führen durch einen Filter (nicht gezeigt) sterilisiert und kann bei einem Druck im Bereich von 0,02 bis 0,3 MPa gehalten werden. Die Mehrfachdüsenanordnung 5 kann aus rostfreiem Stahl oder Polycarbonat hergestellt sein, und sie umfasst eine Vielzahl von Extrusionsdüsen 7, z. B. 1 bis 150 Extrusionsdüsen, welche aus Injektionsnadeln mit einem Durchmesser von 18 bis 24 G, bevorzugt 23 G, hergestellt sein können. Das Ende jeder Nadel kann nach unten aus der Bodenfläche der Mehrfachdüsenanordnung 5 um eine Länge von 0,3 bis 1,0 mm, bevorzugt 0,7 mm, hervorragen, und die Seite jeder Nadel kann luftabgebende Löcher (nicht gezeigt) mit einem Durchmesser von 1,5 bis 3 mm, bevorzugt 1,5 mm, aufweisen.
Die aus den Extrusionsdüsen 7 ausgeworfenen Tröpfchen können einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,3 bis 2,0 mm aufweisen. Die Größe der Tröpfchen kann durch Einstellen des Drucks der Druckluft aus der Druckluftversorgung 6 und Einstellen der Druckluftsteuervorrichtung 8 gesteuert werden, welche oberhalb der Mehrfachdüsenanordnung 5 positioniert ist.
Die aus den Extrusionsdüsen 7 ausgeworfenen Tröpfchen fallen in den Vernetzungslösung enthaltenden Behälter 9, wobei die Vernetzungslösung bei 4°C gehalten wird, um in Kapseln gehärtet zu werden. Die Vernetzungslösung kann eine wässrige CaCl₂- oder BaCl₂-Lösung oder eine wässrige Lösung, die ein mehrwertiges Kation (z. B. Ti²⁺ und Al²⁺) oder ein Polymerkation (z. B. Chitosan, Polyaminosäure, Polyethylenimin und Polyacrylamid) enthält, sein. Die resultierenden Kapseln werden mehreren Waschzyklen unter Verwendung eines Waschmediums 12, das über eine Einlass/Auslassöffnung 13 für Waschmedium geliefert wird, unterzogen. Das Waschmedium kann ein RPMI-Medium (Roswell Park Memorial Institute), ein Williams' E-Medium und ein DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), etc. sein. Während des Waschens gelangen unerwünschte kleine Kapseln durch innere und äußere Netze 10 und 11, um durch die Einlass/Auslassöffnung 13 für Waschmedium entfernt zu werden, während Kapseln mit einer Teilchengröße größer als die untere Grenze des gewünschten Teilchengrößenbereichs innerhalb des inneren Netzes 10 verbleiben. Dann wird das entfernbar installierte innere Netz 10 angehoben, um es den aufgefangenen Kapseln zu erlauben, in das äußere Netz 11 zu fallen. Dann können die Kapseln eines gewünschten Größenbereichs durch das äußere Netz 11 gelangen, nach Anheben des entfernbar installierten äußeren Netzes 11, während Kapseln, die größer sind als die gewünschte Größe, im äußeren Netz 11 verbleiben. Die ausgewählten Kapseln, die sich im Bodenteil des Vernetzungslösung enthaltenden Behälters 9 angesammelt haben, werden durch eine Kapseltransportöffnung 14 in einen anderen Behälter (nicht gezeigt) überführt.
Die Kapselherstellungsvorrichtung 1 kann ferner einen Mehrfachdüsenadapter 15 umfassen, der aus Polycarbonat hergestellt ist, so dass die aus den Extrusionsdüsen 7 ausgeworfenen Tröpfchen in eine geeignete Position der Vernetzungslösung fallen. Die Extrusionsdüsen 7 können oberhalb der Oberfläche der Vernetzungslösung mit einem Abstand von 120 bis 160 mm, bevorzugt etwa 140 mm, positioniert sein.
Der Vernetzungslösung enthaltende Behälter 9 kann eine zylindrische Struktur mit einem Durchmesser von 150 bis 350 mm, bevorzugt etwa 225 mm, und einer Höhe von 120 bis 220 mm, bevorzugt etwa 170 mm, aufweisen. Der Vernetzungslösung enthaltende Behälter 9 weist einen Luft abgebenden Auslass (5 mm Durchmesser) am oberen Teil in der Nähe des Mehrfachdüsenadapters 15 auf, um die Luft abzugeben, die in den Vernetzungslösung enthaltenden Behälter 9 durch die Mehrfachdüsenanordnung 5 eingeführt wurde, und um einen konstanten positiven Druck und eine aseptische Umgebung in dem Vernetzungslösung enthaltenden Behälter 9 zu halten.
Im Vernetzungslösung enthaltenden Behälter 9 werden Kapseln eines gewünschten Größenbereichs durch Manipulation des inneren Netzes 10 und des äußeren Netzes 11 ausgewählt. Das innere Netz 10, das eine zylindrische Form aufweisen kann, ist an seinem Boden offen und weist Poren auf, deren Durchmesser mit der unteren Grenze des gewünschten Kapseldurchmesserbereichs korrespondiert. Das äußere Netz 11, das von einer Eimerform sein kann, hat seinen Boden geschlossen und weist Poren auf, deren Durchmesser mit der oberen Grenze des gewünschten Kapseldurchmesserbereichs korrespondiert. Die Porengrößen des inneren Netzes 10 und des äußeren Netzes 11 können 300 bis 2000 μm bzw. 300 bis 2000 μm sein. Der untere Randteil des inneren Netzes 10 ist entfernbar mit dem Boden des äußeren Netzes 11 unter Verwendung eines Versiegelungselements, z. B. eines Silikonformteils, versiegelt, und diese Versiegelung wird lediglich nach den Waschzyklen aufgebrochen, um unerwünschte kleine Kapseln zu entfernen.
Das Verfahren zum Auswählen der Größe gewünschter Kapseln unter Verwendung des inneren Netzes 10 und des äußeren Netzes 11 ist wie folgt. Unter Bezugnahme auf 3 zusammen mit 1 und 2 wird zunächst das Bodenteil des inneren Netzes 10 entfernbar am Boden des äußeren Netzes 11 versiegelt, so dass das innere Netz 10 und das äußere Netz 11 eine kombinierte Doppelnetzstruktur bilden, und wenn die innerhalb des inneren Netzes 10 angesammelten Kapseln gewaschen werden, werden Kapseln, die kleiner sind als die untere Grenze des gewünschten Kapselgrößenbereichs, durch das innere Netz 10 und das äußere Netz 11 gelangen, um mit dem Waschmedium 12 abgegeben zu werden. Anschließend, wenn das innere Netz 10 und das äußere Netz 11 sequenziell angehoben werden, verbleiben Kapseln, die größer sind als die obere Grenze eines gewünschten Kapselgrößenbereichs, in dem äußeren Netz 11 mit einem geschlossenen Boden. Als ein Ergebnis werden lediglich Kapseln mit dem gewünschten Größenbereich in dem Vernetzungslösung enthaltenden Behälter 9 belassen. Um beispielsweise Kapseln mit einem Durchmesserbereich von 500 bis 1000 mm zu erhalten, können das innere Netz 10 und das äußere Netz 11 Porengrößen von 500 mm bzw. 1000 mm aufweisen.
Die so ausgewählten Kapseln werden in ein vorgegebenes System über die Kapseltransportöffnung 14 überführt, die an dem unteren Ende des Vernetzungslösung enthaltenden Behälters 9 angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen aseptischer Kapseln unter Verwendung der oben beschriebenen Kapselherstellungsvorrichtung bereit, welches umfasst: Extrudieren einer Zellsuspension, um Tröpfchen zu bilden, unter Verwendung einer Mehrfachdüsenanordnung; Härten der Tröpfchen, um Kapseln zu bilden, unter Verwendung einer Vernetzunsglösung; und Waschen der Kapseln unter Verwendung eines Waschmediums und Auswählen von Kapseln mit einer gewünschten Größe unter Verwendung eines inneren Netzes und eines äußeren Netzes. Sofern nicht anderweitig spezifiziert wird die obige Beschreibung über die Kapselherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung angewendet.
Das Extrudieren und Härten der Tröpfchen und das Waschen und die Größenauswahl der Kapseln können unter einem kalten Zustand von 4 bis 15°C durchgeführt werden, um aufgrund der Verarmung an Sauerstoff und Nährstoffen eine Zellschädigung zu verhindern. Das Extrudieren und Härten der Tröpfchen kann für 5 bis 20 Minuten bzw. 5 bis 10 Minuten durchgeführt werden, und das Waschen und die Größenauswahl der Kapseln kann für 10 bis 30 Minuten durchgeführt werden.
Im Tröpfchenextrusionsschritt kann die Zellsuspension, die in die Mehrfachdüsenanordnung eingeführt wird, ein Polymer umfassen, das herkömmlicher Weise zur Immobilisierung von Zellen verwendet wird, z. B. wenigstens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alginat, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Natriumcarboxymethylcellulose, Carbomeren, Hyaluronsäure, Methylcellulose, Karaya, wasserlöslicher Stärke, Pektin, Gelatine, Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon, ist jedoch hierauf nicht begrenzt. Die Tröpfchenextrusion kann unter Verwendung einer herkömmlichen Düse durchgeführt werden, die durch Vibration oder statische Elektrizität, zusätzlich zu Luftstrahl, betrieben wird. Bevorzugt kann ein Luftstrahl unter einem Druck von 0,02 bis 0,3 MPa durchgeführt werden.
Das Härten der Tröpfchen in die Kapseln kann durchgeführt werden durch Rühren der Tröpfchen in einer wässrigen CaCl₂- oder BaCl₂-Lösung oder einer wässrigen Lösung, die ein mehrwertiges Kation (z. B. Ti²⁺ und Al²⁺) oder ein Polymerkation (z. B. Chitosan, Polyaminosäure, Polyethylenimin und Polyacrylamid) enthält.
Wie oben beschrieben umfasst die Vorrichtung zum Herstellen aseptischer Kapseln gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrfachdüsenanordnung zur Massenproduktion von Kapseln und zwei Netze mit vorgegebenen Porengrößen für das Waschen und das Auswählen der Kapseln, und somit kann das Waschen, die Auswahl und die Wiedergewinnung der Kapseln unter einem aseptischen Zustand durchgeführt werden. Die so erhaltenen Kapseln können effektiv in der Zellimmobilisierung und bei künstlichen Organanwendungen zur Behandlung von Diabetes, hepatitischer Störung, Parkinson-Erkrankung, Alzheimer-Erkrankung, etc. eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung wird in weiterem Detail unter Bezugnahme auf ein Beispiel beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht durch das spezifische Beispiel beschränkt ist.
Beispiel: Herstellung aseptischer Kapseln
Die Herstellung von Alginatkapseln wurde für etwa 10 Minuten wie folgt unter Verwendung einer Kapselherstellungsvorrichtung, wie sie in 1 veranschaulicht ist, durchgeführt, welche eine Mehrfachdüsenanordnung mit 61 Extrusionsdüsen und einem Vernetzungslösung enthaltenden Behälter umfasst, in welchem ein inneres Netz mit Poren einer Größe von 500 μm und ein äußeres Netz mit Poren einer Größe von 1500 μm installiert waren.
Zunächst wurden etwa 600 ml einer Alginatsuspension in die Kapselherstellungsvorrichtung eingeführt und durch die Mehrfachdüsenanordnung unter Verwendung von Druckluft extrudiert, um Tröpfchen zu bilden.
Die Tröpfchen wurden in eine wässrige 100 mM CaCl₂-Lösung (4°C) eingetropft, die als eine Vernetzungslösung verwendet wurde, und für 5 Minuten gerührt, um in Kapseln gehärtet zu werden. Die wässrige CaCl₂-Lösung wurde über die Einlass/Auslass-Öffnung für Waschmedium abgegeben, die an dem unteren Ende des Vernetzungslösung enthaltenden Behälters angeordnet ist, und die Kapseln wurden dann mit 2 l kaltem RPMI-Medium (Sigma-Aldrich, USA) (× 4) und dann 2 l Williams' E Medium (Sigma-Aldrich, USA) (× 2) gewaschen. Während des Waschens wurden Kapseln mit einer Größe, die kleiner ist als die Porengröße des inneren Netzes, zusammen mit den Waschmedien über die Einlass/Auslass-Öffnung für Waschmedium abgegeben. Dann wurde die Metallleitung, die mit dem inneren Netz verbunden ist, um etwa 7 cm angehoben und fixiert, und dann wurde die Mischung so gerührt, dass Kapseln mit einer Größe größer als die Porengröße des äußeren Netzes innerhalb des äußeren Netzes sich ansammelten.
Anschließend wurde das äußere Netz angehoben, um die Kapseln, die größer sind als die Porengröße des äußeren Netzes, zu entfernen, und die restlichen Kapseln wurden dann in ein vorgegebenes System über eine Kapseltransportöffnung, die an dem unteren Ende des Vernetzungslösung enthaltenden Behälters angeordnet war, überführt.
Die Durchmesser der so erhaltenen Kapseln wurden gemessen. Als ein Ergebnis wiesen die Kapseln einen durchschnittlichen Durchmesser von 700 bis 1200 μm auf. Die vergrößerte Ansicht der Kapsel ist in 4 gezeigt.
Während die Erfindung in Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte erkannt werden, dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen von Fachleuten auf dem Gebiet an der Erfindung durchgeführt werden können, welche ebenfalls in den Umfang der Erfindung fallen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Zusammenfassung
Bereitgestellt wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum aseptischen Herstellen von zellimmobilisierenden Kapseln, wobei die Vorrichtung eine Mehrfachdüsenanordnung und ein Doppelnetzsystem zum Waschen und zur Größenauswahl der Kapseln umfasst, und wodurch die Herstellung, das Waschen, die Auswahl und das Wiedergewinnen der Kapseln leicht unter einem aseptischen Zustand in einer integrierten Art und Weise durchgeführt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- KR 725730 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Willem M., et al., Cell Encapsulation Technology and Therapeutics, 14–15 (1999) [0002]
- Lambert, F., et al., BioChem. Biophys. Acta., 759: 81–88 (1983) [0003]
- Birnbaum, S., et al., FEBS Letters, 122: 393–404 (1981) [0003]
- Brodelius, P., et al., FEBS Letters, 122: 312–319 (1980) [0003]
- Higasi, T. et al., Biosci. and Bioeng., 97 (2004) [0003]
- Bunger, G., et al., Biomaterials., 26: 2353–2360 (2005) [0003]
- Orive, G. et al., Nat Med., 9: 104–7 (2003) [0003]
- D. Serp., et al., Biotechnology and Bioengineering, 70(1): 41–53 (2000) [0004]
- Willem M., et al., Cell Encapsulation Technology and Therapeutics, 14–15 (1999) [0004]
- D. Serp., et al., Biotechnology and Bioengineering, 70(1): 41–53 (2000) [0005]

Claims

Vorrichtung zum Herstellen aseptischer Kapseln, welche umfasst: einen Behälter, ausgerüstet mit einem Einlass für Druckluft, einem Einlass/Auslass für Waschmedium und einer Produktwiedergewinnungsleitung, der eine unter einem aseptischen Zustand gehaltene Vernetzungslösung enthält; eine Mehrfachdüsenanordnung, die im oberen Teil des Behälters installiert ist, zum Extrudieren einer Zellsuspension, um Tröpfchen zu bilden, die in die Vernetzungslösung fallen, um Kapseln zu bilden; ein äußeres Netz, das entfernbar innerhalb des unteren Teils des Behälters installiert ist; und ein inneres Netz, das entfernbar innerhalb des äußeren Netzes installiert ist, wobei die Kombination des äußeren und des inneren Netzes fungiert, um die Auswahl von Kapseln mit einem vorgegebenen Größenverteilungsbereich zu ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mehrfachdüsenanordnung 1 bis 150 Extrusionsdüsen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Extrusionsdüsen aus Injektionsnadeln mit einem Durchmesser von 18 bis 24 G hergestellt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei jede der Nadeln nach unten unter der Mehrfachdüsenanordnung um eine Länge von 0,3 bis 1 mm hervorragt, und wobei Luft abgebende Löcher mit einem Durchmesser von 1,5 bis 3 mm an der Seite der Nadel angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das innere Netz Poren aufweist, deren Durchmesser mit der unteren Grenze des vorgegebenen Kapseldurchmesserbereichs korrespondiert, und wobei das äußere Netz Poren aufweist, deren Durchmesser mit der oberen Grenze des vorgegebenen Kapseldurchmesserbereichs korrespondiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Boden des inneren Netzes offen ist und der Boden des äußeren Netzes geschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vernetzungslösung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer wässrigen CaCl₂-Lösung, einer wässrigen BaCl₂-Lösung, einer wässrigen Lösung, die ein mehrwertiges Kation enthält, und einer wässrigen Lösung, die ein Polymerkation enthält.
Verfahren zum Herstellen aseptischer Kapseln unter Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1, welches umfasst: Extrudieren einer Zellsuspension, um Tröpfchen zu bilden, unter Verwendung der Mehrfachdüsenanordnung; Härten der Tröpfchen, um Kapseln zu bilden, unter Verwendung der Vernetzungslösung; und Waschen der Kapseln unter Verwendung des Waschmediums und Auswählen von Kapseln vorgegebener Größe unter Verwendung des inneren Netzes und des äußeren Netzes.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Extrusion und das Härten der Tröpfchen und das Waschen und die Größenauswahl der Kapseln durchgeführt werden in einem kalten Zustand von 4 bis 15°C.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Extrusion der Tröpfchen unter Verwendung eines Luftstrahls, von Vibration oder statischer Elektrizität durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Extrusion der Tröpfchen durch Injizieren von Luft mit einem Druck von 0,02 bis 0,3 MPa durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Vernetzungslösung ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus einer wässrigen CaCl₂-Lösung, einer wässrigen BaCl₂-Lösung, einer wässrigen Lösung, die ein mehrwertiges Kation enthält, und einer wässrigen Lösung, die ein Polymerkation enthält.