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WO2003040298A2 - Zell- und gewebezüchtung mit hilfe reversibel sauerstoff bindender substanzen - Google Patents

Zell- und gewebezüchtung mit hilfe reversibel sauerstoff bindender substanzen Download PDF

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WO2003040298A2
WO2003040298A2 PCT/EP2002/008370 EP0208370W WO03040298A2 WO 2003040298 A2 WO2003040298 A2 WO 2003040298A2 EP 0208370 W EP0208370 W EP 0208370W WO 03040298 A2 WO03040298 A2 WO 03040298A2
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oxygen
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substance
culture
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Wolfgang Fege
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K35/00—Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
    • A61K35/12—Materials from mammals; Compositions comprising non-specified tissues or cells; Compositions comprising non-embryonic stem cells; Genetically modified cells
    • A61K35/14—Blood; Artificial blood

Definitions

  • the invention relates to the use of substances which reversibly bind oxygen for the transport, transmission and storage of oxygen in the oxygen supply of cultures of microorganisms and / or of animal and / or human body cells and / or of tissue cultures.
  • hemoglobins It is known that hemoglobins, myoglobins, hemoeyanins and perfluorocarbons bind oxygen reversibly, and thus also store and are used for oxygen transport and / or storage in multicellular organisms.
  • yoglobine be because of their high oxygen binding affinity primarily to Sauersto used storage, because myoglobin release oxygen only at very low Sauersto artial horr to the environment again * Myoglobins form the red dye of the skeletal muscles and have their highest concentration in the heart muscle of diving SeesSugern. Hemo lobins are mainly used for
  • Oxygen transport used since their oxygen binding curve runs in such a way, with the usual oxygen partial pressure of the arterial blood ate the hemoglobin is oxygen saturated and with the oxygen partial pressure of the blood capillaries the oxygen binding capacity is very low, whereby the transported oxygen can be released almost completely.
  • This oxygen binding curve changes with a change in pH and / or temperature and is different for different hemoglobins
  • Hemoglobin ⁇ is transported in blood cells in all vertebrates. However, they occur dissolved in the blood plasma in slipper animals, echinoderms / round and ringworms and in some crayfish. This proves that hemoglobins are also effective oxygen transporters if they are not encapsulated in blood cells.
  • Hemoeyanins also serve to transport oxygen in soft and arthropods.
  • Pe luorcarbone are synthetic oxygen binders and were experimentally added to the blood plasma as a partial hemoglobin substitute.
  • Monomeric free hemoglobin is not used because it leads to narrowing of the blood vessels and is excreted too quickly via the kidneys. However, these undesirable properties are of no importance when used in the usual tissue, cell or microorganism cultures, so that free monomeric hemoglobin can be used here. It is also known that even very small amounts of free polymerized swine hemoglobin Significantly increase oxygen diffusion.
  • Oxygen is likely to be passed on via free hemoglobins in tissue, similar to the electrical current in an electrical conductor, and not just transported. This comparison may be permissible because the polar oxygen is used to transport electrons to the cellular power plants, the mi ochondria. Here, the oxygen binds temporarily to electrical conductors via some of the electrons to be transported, namely the iron atoms in heme or the copper atoms in hemocyanin.
  • the oxygen diffusion rate decreases very quickly over short distances, even a slight improvement in the diffusion rate can result in a significant improvement in the oxygen supply to a tissue.
  • a sole transmission of oxygen in tissue, rope or microorganism cultures is probably sufficient to supply oxygen, at least over distances of a few millimeters.
  • the possible route length also depends on the oxygen consumption and the number or density of cells and microorganisms.
  • the broad conduction of oxygen can take place continuously or discontinuously via reversible oxygen-binding substances.
  • the molecules of these substances can thus touch or not, so they can be distributed continuously or discontinuously in a culture. Both forms of distribution can change locally and / or line by line or occur simultaneously. The form of distribution can also change with the type of substance.
  • oxygen with reversible oxygen-binding substances can also be stored in the tissue. All of these phenomena can be used advantageously in extrac ⁇ rporal tissue cultivation, the extracorporeal cultivation of cells or the cultivation of microorganisms for improving the oxygen supply or at least for a part of the oxygen supply.
  • one or more reversibly oxygen-binding substances or a substance mixture or several substance mixtures can be loaded with oxygen at one or more external oxygen sources and then supplied to the cultures described above. These substances or mixtures can be added to the cultures, stored in them or passed through the cultures. This can be done in an open, semi-open or closed cycle, but also without a cycle of these substances or mixtures. Any local and temporal combination of all of the above-mentioned methods is also possible.
  • One or more oxygen sources can also be on or in such cultures. In its simplest form, such a source would be the oxygen in the surrounding or supplied air, but also in other surrounding or supplied gas mixtures or supplied or introduced oxygen itself. The arrangement and / or selection of oxygen sources is also. can be combined as required.
  • the reversible oxygen-binding substances would not necessarily have to be moved here if the oxygen supply to the culture via a transfer with the aid of these substances is sufficient.
  • any combination of oxygen transport and oxygen transmission and / or oxygen storage is also possible.
  • different reversible oxygen-binding substances can be or are distributed homogeneously and / or inhomogeneously in any type and / or combination, which not only bind and / or transmit and / or store oxygen differently, but also on the basis of their different chemical and / or physical properties have different affinities for parts in culture in general but also different binding forces in particular.
  • This can e.g. by cells or microorganisms producing such substances.
  • Reversible oxygen-storing substances can be added individually or in any mixtures of the nutrient liquid or parts of the sewing liquid. These substances can be supplied with oxygen via an oxygenator and then released again in the vicinity of the tissue to be cultivated, the cell or microorganism culture and / or via a passage and / or introduction directly into the tissue, cell or microorganism culture. Also or in combination with this, such reversibly oxygen-binding substances can be arranged homogeneously and / or inhomogeneously individually or in any mixture in the tissue to be cultivated, in the cell or microorganism culture.
  • oxygen would not only be transported, but would also be passed on, and tissue monitoring or a culture of cells or microorganisms can be influenced differently in different areas by an innomogeneous arrangement of the reversible oxygen-binding substances.
  • oxygen can also be stored in these substances.
  • a tissue, tissue mixture, organoid or organ in cultivation or cultivated can be supplied with sufficient oxygen until blood vessels have possibly formed with the addition of growth factors.
  • newly formed blood vessels seek to connect to existing blood vessels through which blood flows, it makes sense to introduce nutrient fluid into this tissue via channels.
  • channels can be perforated so that capillaries can connect to the perforations.
  • the channels can also branch out. This can be done similar to a capillary network. Perforation of the channels is particularly advantageous if the channels are passed through and thus do not end in the tissue.
  • An accumulation of individual or different reversible oxygen-binding substances on fibers or embedding in hollow fibers can be helpful in transporting the oxygen specifically into certain tissue areas.
  • the direction of capillary growth which takes place in the direction of the oxygen partial pressure, can also be influenced in this way by inhomogeneous distribution of the reversibly aerosol-binding substances.
  • Capillaries could e.g. grow along or in the direction of fibers coated with these substances or grow in hollow fibers filled with these substances.
  • Capillary growth can also be supported by the attachment of growth actuators to and / or in fibers and / or hollow asers.
  • tissues that usually have little or no blood vessels such as cartilage tissue
  • tissues that usually have little or no blood vessels such as cartilage tissue
  • reversibly oxygen-binding substances can be added, injected, introduced by diffusion, for example with the nutrient flow, mixed in at the beginning of the breeding or distributed inhomogeneously at the beginning * All of these can be combined in any place and / or time.
  • the different molecular size such as 3.B. of mono erer hemoglobin and polymeric hemoglobin, but also different polarity can be used "in order to achieve a different penetration and a different penetration of the cultures or tissues during perfusion, similar to a chromatography.
  • the binding capacity in the tissue is dependent on the polarity and molecular size of these substances, so that some of them have the same perfusion rate and the same perfusion pressure
  • Substances do not move, or move only a little, and thus primarily transmit the oxygen, while other fast-moving substances primarily transport the oxygen. Can also be artificially encapsulated
  • reversibly oxygen-binding substances can be stored in a stranded and / or branched manner and / or chemically in one another
  • Tissue cultivation e.g., the patient, which cultured
  • Intact red blood cells can also be added to the tissue, for example by means of injection or mixing, for example for use as an oxygen store.
  • Genetically modified cells or microorganisms can also be added to cell or microorganism cultures, in particular, which themselves reversibly produce oxygen-binding substances, whereby they can discharge and / or accumulate these substances.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Substanzen, welche Sauerstoff reversibel binden zum Transport, zur Weiterleitung und zur Speicherung von Sauerstoff zur Sauerstoffversorgung bei der Züchtung von Organen, organähnlichen Strukturen, von Gewebekulturen, Kulturen von menschlichen oder tierischen Zellen oder Kulturen von Mikroorganismen. Hierbei können mehrere mögliche Eigenschaften solcher Substanzen genutzt werden. Zum einen die Eigenschaft, Sauerstoff bei höherem Partialdruck zu binden und bei niedrigem Partialdruck der Umgebung wieder abzugeben, so dass ein Sauerstofftransport möglich ist. Desweiteren wird die Fähigkeit genutzt, Sauerstoff zu speichern und nur bei sehr niedrigen Partialdrücken wieder abzugeben. Auch wird die Fähigkeit einiger solcher Substanzen genutzt, Sauerstoff unterschiedlich gut weiterzuleiten. Durch das Zugeben von reversibel Sauerstoff bindenden Substanzen zu Organ-, Organoid-, Gewebs-, Zell- oder Mikroorganismen-Kulturen kann eine ausreichende Sauerstoffversorgung auch in den Bereichen erzielt werden, wo ohne diese Stoffe unter sonst gleichen Bedingungen keine für das Überleben oder eine gute Funktion von Zellen oder sauerstoffbenötigenden Mikroorganismen ausreichende Sauerstoffversorgung möglich wäre.

Description

Ver ahren zur Sauerstoffversorgung von Kulturen von Mikroorganismen, Kulturen von tierischen oder menschlichen Körperzellen und von Gewebekulturen oder von in Züchtung befindlichen Organoiden oder in Züchtung befindlichen Organen.
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Substanzen, welche Sauerstoff reversibel binden zum Transport, zur Weiterleitung und zur Speicherung von Sauerstoff bei der Sauerstoffversorgung von Kulturen von Mikroorganismen und/oder von tierischen und/oder menschlichen Körperzellen und/oder von Gewebekulturen.
ES ist bekannt, daβ Hämoglobine, Myoglobine, Hämoeyanine und Perfluorcarbone Sauerstoff reversibel binden, somit auch speichern und zum Sauerstofftransport und/oder Speicherung in mehrzelligen Organismen genutzt werden.
yoglobine werden wegen ihrer hohen Sauerstoffbindungs- affinität vornehmlich zur Sauersto speicherung genutzt, denn Myoglobine geben Sauerstoff erst bei sehr niedrigem Sauersto artialdruck an die Umgebung wieder ab* Myoglobine bilden den roten Farbstoff der Skelettmuskulatur und haben ihre höchste Konzentration im Herzmuskel von tauchenden SeesSugern. Hämo lobine werden vornehmlich zum
Sauerstofftransport genutzt, da ihre Sauerstoffbindungskurve so verläuft, aß bei dem Üblichen Sauerstoffpartialdruck des arteriellen Blutes das Hämoglobin sauerstoffgesättigt ist und bei dem Sauerstoffpartialdruσk der Blutkapillaren die Sauerstoffbindungsfähigkeit sehr gering ist, wodurch der transportierte Sauerstoff fast ollständig abgegeben werden kann.
Diese Sauerstoffbindungskurve verändert sich bei Veränderung des pH~Wertes und/oder der Temperatur und ist bei verschiedenen Hämoglobinen des
Menschen wie dem Hbal, dem Hba2 und dem fetalen Hämoglobin ebenfalls unterschiedlich. Auch haben die verschiedenen tierischen Hämoglobin© unterschiedliche Sauerstoffbindungseigenschaften. Hämoglobin© werden bei allen Wirbeltieren in Blutkörperchen transportiert. Sie kommen aber im Blutplasma gelöst vor bei Pantoffeltierchen, Stachelhäutern/ Spul- und Ringelwttr ern und bei manchen Krebsen. Damit ist bewiesen, daß Hä oglobine auch effektive Sauersto ftransporteure sind, wenn sie nicht in Blutzellen verkapselt sind.
Hämoeyanine dienen ebenfalls dem Sauerstofftransport bei Weich- und Gliedertieren.
Pe luorcarbone sind synthetische Sauerstoffbinder und wurden versuchsweise dem Blutplasma als aeitweiser Hämoglobinersatz zugegeben.
Weiterhin ist bekannt, daß polymerisiertes Rinderhämoglobin im Blutplasma von Tieren und Menschen und polymerisiertes Schweinehämoglobin im Blutplasma von Tieren zur
Verbesserung des Sauerstofftransportes zum Beispiel nach Blutverlust erfolgreich verwendet wurde.
Monomeres freies Hämoglobin findet hierbei keine Verwendung, da es zu Blutgefäßverengung führt und über die Niere zu schnell ausgeschieden wird. Diese unerwünschten Eigenschaften haben aber bei der Verwendung in den üblichen Gewebe-, Zeil-, oder Mikroorganismenkulturen keine Bedeutung, so daß hier freies monomeres Hämoglobin Verwendung finden kann. Weiterhin ist bekannt, daß schon sehr geringe Mengen von freiem polymerisiertem Sσhweinehämoglobin die Sauersto diffusion erheblich erhöhen.
Wegen dieses großen Effektes im Verhältnis zur geringen Konzentration von polymerisiertem Hämoglobin lieg diesem Effekt wahrscheinlich kein reiner Transportmechanismus zu Grunde, sondern auch eine Sauerstof weite leitung. Sauerstoff wird wahrscheinlich Über freie Hämoglobine im Gewebe ähnlich dem elektrischen Strom in einem elektrischen Leiter weitergeleitet und nicht nur transportiert. Dieser Vergleich ist möglicherweise zulässig, weil mithil e des polaren Sauerstoffs Elektronen zu den zellulären Kraftwerken, den Mi ochondrien transportiert werden sollen. Hierbei bindet der Sauerstoff wohl über einige der zu transportierenden Elektronen vorübergehend an elektrische Leiter, nämlich die Eisenatome im Häm oder die Kupferatome im Hämocyanin.
Da andererseits die Diffusionsgeschwindigkeit des Sauersto im Gewebe ohne Diffusionshilfe schon auf den ersten 100 μm auf l/lθθstel des 1 μm-Abstandes abnimmt - nach der Abschätzung der Diffusionsgeschwindigkeit des Sauerstoffs im Gewebe in Abhängigkeit vom b usionsabstand nach der Gleichung von EINSTEIN und SMÖLUCHOWSKI - ist eine ausreichende Sauerstoffverεorgung von Geweben ohne Sauerstof transport in einem engmaschigen Kanalnet2 oder ohne Transport in einem offenen System wie beim Regenwurm oder ohne Sauerstoffweiterleitun nicht möglich. Denn der Sauerstof partialdruck kann nicht beliebig erhöht werden, da Sauerstoff dann zu stark oxidierend und damit toxisch wirken würde.
Da die Sauerstoffdiffusionsgeschwindigkeit schon über kurze Strecken sehr schnell abnimmt, kann schon eine geringe Verbesserung der Diffusionsgeschwindigkeit eine erhebliche Verbesserung der SauerstoffVersorgung eines Gewebes zur Folge haben. So ist eine alleinige Sauersto fweiterleitung in Gewebe-, Seil- oder Mikroorganiεmenkulturen zumindest über Strecken von einigen Millimetern zur Sauerstof - versorgung wahrscheinlich ausreichend. Die mögliche Streckenlänge ist aber auch abhängig vom Sauerstoffverbrauch und der Zahl oder Dichte von Zellen und Mikroorganismen.
Dabei kann die Weite leitung von Sauerstoff über reversibel Sauersto bindende Substanzen kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Die Moleküle dieser Substanzen können sich also berühren oder auch nicht, können alεo kontinuierlich oder diskontinuierlich in einer Kultur verteilt sein. Beide Verteilungsformen können örtlich und/oder zeiltich wechseln oder gleichzeitig vorkommen. Auch kann die Verteilungsform mit der Art der Substanz wechseln.
Darüberhinaus kann Sauerstoff mit reversibel sauerstoffbindenden Substanzen im Gewebe auch gespeichert werden. Alle diese Phänomene kann man vorteilhaft bei der extracσrporalen GewebeZüchtung, der extrakorporaien Kultivierung von Zellen oder der Kultivierung von Mikroorganismen für eine Verbesserung der Sauerstoffversorgung oder zumindest für einen Teil der Sauerstoff- vβrsorgung verwenden.
Und zwar können eine oder mehrere reversibel Sauersto f bindende Substanzen oder ein Substanzgemisch oder mehrere Substanzgemische an einer oder mehreren externen Sauerstoffquellen mit Sauerstoff beladen und danach den oben beschriebenen Kulturen zugeführt werden. Dabei können diese Substanzen oder Gemische den Kulturen angelagert, in sie eingelagert oder durch die Kulturen hindurσhgeleitet werden. Dies kann in einem offenen, halboffenen oder geschlossenen Kreislauf geschehen, aber auch ganz ohne Kreislauf dieser Substanzen oder Gemische erfolgen. Auch ist eine beliebige örtliche und zeitliche Kombination aus allen oben angeführten Verfahren möglich- Eine oder mehrere Sauersto quellen können sich auch an oder in solchen Kulturen befinden. In einfachster Form äre eine solche Quelle der Sauerstoff der umgebenden oder zugeleiteten Luft aber auch anderer umgebender oder zugeleiteter Gasgemische oder zugeleiteter oder eingeleiteter Sauerstoff selber . Die Anordnung und/oder Auswahl von Sauerstoffquellen ist aber auch . beliebig kombinierbar.
Hierbei müssten die reversibel Sauerstoff bindenden Substanzen nicht unbedingt bewegt werden, wenn die Sauerstoffversorgung der Kultur über eine Weiterleitung mithilfe diese Substanzen ausreichend ist. Aber auch jede Kombination aus Sauerstof ftransport und Sauerstof f- weiterleitung und/oder Sauerstof fspeicherung ist möglich. Hierzu können unterschiedliche reversibel Sauerstoff bindend Substanzen homogen und/oder in jedeweder Art und/oder Kombination inhomogen verteilt sein oder werden, welche nicht nur Sauerstoff unterschiedlich binden und/oder weiterleiten und/oder speichern, sondern auch aufgrund ihrer unterschiedlichen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften unterschiedliche Affinitäten zu Teilen in der Kultur im Allgemeinen aber auch unterschiedliche Bindungskräfte im Besonderen haben.
Sie können über elektrostatische oder kovalente Bindungen an einzelne Kulturbestandteile verfügen oder aufgrund ihrer räumlichen Struktur in bestimmten molekularen Regionen bevorzugt anlagern.
Es können diese Substanzen auf das Gewebe aufgetragen werden, sie können einmassiert werden , mittels Druckwellen und insbesondere mittels Ultraschall , aber auch mittels Elektrophorese oder durch Flüssigkeitsstrom in die Kulturen, in den Kulturen oder an den Kulturen entlang bewegt werden. Reversibel Sauersto bindende Substanzen können aber auch in den Kulturen selbst hergestellt werden.
Dies kann z .B. durch solche Stoffe produzierende Zellen oder Mikroorganismen geschehen .
Alle diese Methoden der Zuführung von reversibel Sauerstoff bindenden Substanzen sind aber auch beliebig kombinierbar und können in beliebigem zeitlichem und räumlichem Wechsel durchgeführt werden , so wie auch all anderen dargestellten Vorgehensweisen wie z .B. die Wahl und/oder Anordnung der Sauerstoffquelle oder Sauerstoffquellen oder die Wahl der reversibel Sauerstoff bindenden Substanzen oder Substanzgemische in zeitlichem und/oder räumlichem Wechsel beliebig variierbar ist .
Auch die räumliche oder flächige Anordnung von solchen Substanzen oder Substanzgemischen kann beliebig variiert werden .
Dabei können reversibel Sauerstof speichernde Substanzen, darunter auch noch nicht bekannte Substanzen, einzeln oder in beliebigen Gemischen der Nährflüssigkeit oder Teilen der Näh lüssigkeit zugegeben werden. Diese Substanzen können über einen Oxygenatσr mit Sauerstoff versorgt werden und diesen danach in der Umgebung des zu züchtenden Gewebes , der Zeil- oder Mikroorganismenkultur und/oder über eine Durchleitung und/oder Einleitung direkt in der Gewebe- , Zeil- , oder Mikroorganismenkultur wieder abgeben. Auch oder in Kombination hiermit können solche reversibel sauerstoffbindenden Substanzen einzeln oder im beliebigen Gemisch im zu züchtenden Gewebe, in der Zeil oder Mikroorganismenkultur homogen und/oder inhomogen angeordnet sein. Hierbei würde Sauerstoff dann nicht nur tranportiert, sondern eben auch weitergeleitet und durch eine innomogene Anordnung der reversibel Sauerstoff bindenden Substanzen kann ein Gewebewachtu oder eine Kultur von Zellen oder Mikroorganismen in verschiedenen Bereichen unterschiedlich beeinflusst werden. Darüberhinaus kann Sauerstoff in diesen Substanzen auch gespeichert werden.
Durch diese Zuleitung, Einleitung, Durchleitung oder Anordnung von reversibel Sauerstoff bindenden Substanzen kann ein in Züchtung befindliches oder gezüchtetes Gewebe, Gewebegemisch, Organoid oder Organ so lange ausreichend Sauerstof versorgt werden, bis möglicherweise unter Zugabe von Waσhstu sfaktoren sich Blutgefäße gebildet haben. Da aber neu gebildete Blutgefäße den Anschluß an blutdurch- flossene bereits vorhandene Blutgefäße suchen, ist es sinnvoll, Nährflüssigkeit über Kanäle in dieses Gewebe einzuleiten.
Diese Kanäle können perforiert sein, so daß Kapillaren Anschluß an die Perforationen finden können. Auch können sich die Kanäle verzweigen. Dies kann ähnlich einem Kapillarnetz erfolgen. Eine Perforation der Kanäle ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Kanäle durchgeleitet werden und somit nicht im Gewebe enden.
Eine Anlagerung von einzelnen oder verschiedenen reversibel Sauerstoff bindenden Substanzen an Fasern oder Einlagerung in Hohlfasern kann hilfreich sein, den Sauerstoff gezielt in bestimmte Gewebebereiche zu transportieren. Auch kann so die Richtung des Kapillarwachstums, welches in Richtung des Sauerstoffpartialdruckes erfolgt durch inhomogene Verteilung der reversibel auersto bindenden Substanzen beeinflusst werden. Kapillaren könnten z.B. entlang oder in Richtung von mit diesen Substanzen beschichteten Fasern wachsen oder in mit diesen • Substanzen gefüllten Hohlfasern wachsen. Kapillarwachstum kann zudem unterstützt werden durch Anlagerung von Wachstums aktoren an und/oder in Fasern und/oder Hohl asern.
Es können aber auch Gewebe, welche üblicherweise keine oder wenig Blutgefäße besitzen wie z.B. Knorpelgewebe vor und/oder während und/oder nach der Züchtung mit reversibel Sauerstoff bindenden Substanzen beladen werden, um eine bessere Saüerstoffversorgung während der Einheilung zu erreichen. Diese Substanzen können angelagert werden, injiziert werden, durch Diffusion z.B. mit dem Nährflüssigkeitsstro eingebracht, zu Beginn der Züchtung untergemischt werden oder zu Beginn inhomogen verteilt werden* All dies kann örtlich und/oder zeitlich beliebig kombiniert werden.
Darüberhinaus kann der Umstand genutzt werden, daß unterschiedliche reversibel Sauerstoff bindende Substanzen verschiedene Sauerstoffbindungskurven haben und daß sich bei diesen Substanzen Sauerstof bindungskurven bei Veränderung von Temperatur und pH-Wert ebenfalls ändern.
Auch kann die unterschiedliche Molekülgröße wie 3.B. von mono erem Hämoglobin und polymerem Hämoglobin, aber auch unterschiedliche Polarität genutzt werden," um eine unterschiedliche Durchdringung und eine unterschiedlich schnelle Durchdringung der Kulturen oder des Gewebes ährend der Perfusion, ähnlich einer Chromatographie zu erreichen.
So ist die Bindungsfähigkeit im Gewebe abhängig von Polarität und Molekülgröße dieser Substanzen unterschiedlich, so daß bei gleicher Perfusions- geschwindigkeit und gleichem Perfusionsdruck manche dieser
Substanzen eich nicht oder nur wenig fortbewegen und somit den Sauerstoff vornehmlich weiterleiten, während andere sich schnell bewegende Substanzen den Sauerstoff vornehmlich transportieren. Auch können künstlich verkapselte
Substanzen, welche reversibel Sauerstoff binden bei der
Sauerstoffversorgung oben angeführter Kulturen
Verwendung finden. Eine mögliche Verwendung wäre die als
SauerstoffSpeicher.
Zur verbesserten Sauerstoffweiterleitung können reversibel sauerstoffbindende Substanzen strangförmig und/oder verzweigt aneinander gelagert und/oder chemisch in dieser
Konfiguration miteinander verbunden werden, wobei Substanzen mit hoher Sauersto affinität wie z.B. das Myoglobin in der
Funktion eines Schalters eingebaut werden können und
Sauerstoff nur dann weiterleiten, wenn der
Sauersto f artialdruck dahinter sehr niedrig ist.
Werden solche Schalter nach Verzweigungen nur auf der einen
Seite zwischengesσhaltet, wird der Sauerstof ström vornehmlich in die andere Verzweigungsrichtung gelenkt, bei drohender Hypoxie beide Seiten aber ausreichend mit
Sauerstoff versorgt.
Konkret aber äre eine vorteilhafte Vorgehensweise bei der
Gewebezüchtung z.B., dem Patienten, welchem gezüchtetes
Gewebe implantiert werden soll, Blut abzunehmen, die hierin enthaltenen roten Blutkörperchen zu öffnen mittels Unterdruck, Osmose, Pressen und/oder Saugen durch einen Filter mit kleineren Poren als die Größe der roten Blutkörperchen oder jedwede andere mechanische Krafteinwirkung, Hämoglobin und Serum abzufiltern und in die Perfusionflüssigkeit des zu züchtenden Gewebes zu geben und/oder in das Gewebe selber zu geben und/oder auf das Gewebe aufzutragen. Auch können intakte rote Blutkörperchen in das Gewebe gegeben werden z.B. mittels Injektion oder Untermischung z.B. zur Verwendung als Sauerstof Speicher . Auch können insbesondere au Zeil- oder Mikroorganismenkulturen gentechnisch veränderte Zellen oder Mikroorganismen zugegeben werden, welche selbst reversibel Sauerstoff bindende Substanzen produzieren, wobei sie diese Substanzen ausschleusen und/oder in sich anreichern können«

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung von einer Substanz oder mehreren Substanzen, welche die Fähigkeit hat/haben Sauerstoff reversibel zu binden und/oder von einem Gemisch von Substanzen, welche Sauerstoff reversibel binden können zur wenigstens teilweisen Sauerstoffversorgung einer Gewebekultur oder einer Kultur aus mehreren Geweben oder eines in Züchtung befindlichen organähnlichen Gewebes oder eines in Züchtung befindlichen Organs oder einer Zellkultur oder einer Mikroorganismenkultur oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Kulturen und/oder Züchtungen.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder Substanzen oder ein beliebiges Gemisch aus solchen Substanzen auf die Kultur aufgetragen wird/werde .
3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder Substanzen oder ein beliebiges Gemisch aus solchen Substanzen über die Kultur herübergeleitet wird/werden.
4. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder Substanzen oder ein beliebiges Gemisch aus solchen Substanzen in die Kultur eingebracht wird/werde .
5. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder Substanzen oder ein beliebiges Gemisch aus solchen Substanzen durch die Kultur hindurchgeleitet wird/werden.
6. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder Substanzen oder ein beliebiges Gemisch aus solchen Substanzen in einem Kanal oder in mehreren Kanälen durch die Kultur hindurσhgeleitet wird/werden.
7. Verwendung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder die Substanzen oder ein beliebiges Gemisch aus solchen Substanzen über einen Kanal oder über mehrere Kanäle in die Kultur hineingeleitet wird/werden.
8. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder Substanzen oder ein beliebiges Gemisch aus solchen Substanzen von Mikroorganismen oder/und Zellen in der Kultur gebildet wird/werden.
9. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder Substanzen oder ein beliebiges Gemisch aus solchen Substanzen homogen in der Kultur verteilt i /sind.
10. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder Substanzen oder ein beliebiges Gemisch aus solchen Substanzen zumindest in einem Teil der Kultur inhomogen verteilt ist/sind.
11. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder Substanzen oder ein beliebiges Gemisch aus solchen Substanzen in der Kultur zumindest teilweise an Fasern gebunden ist/sind.
12. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder Substanzen oder ein beliebiges Gemisch aus solchen Substanzen in der Kultur zumindest teilweise an nichtfaserige Feststoffe gebunden ist/sind.
13. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder Substanzen oder ein beliebiges Gemisch aus solchen Substanzen in der Kultur zumindest teilweise in Hohlfasern angeordnet ist/sind.
14. Verwendung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder Substanzen oder ein beliebiges Gemisch aus solchen Substanzen in der Kultur zumindest teilweise verkapselt vorliegt/vorliegen.
15. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder wenigstens eine der Substanzen ein monomeres Hämoglobin ist.
16. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder wenigstens eine der Substanzen ein poly eres Hämoglobin ist.
17. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder wenigstens eine der Substanzen ein humanes Hämoglobin ist,
18. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder wenigstens eine der Substanzen Hämoglobin von dem Empfänger der Gewebekultur oder Zellkultur ist.
19. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder wenigstens eine der Substanzen ein Häm ist.
20. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, aß die Substanz oder wenigstens eine der Substanzen ein Myoglobin ist.
21. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder wenigstens eine der Substanzen ein Hämocyanin ist.
22. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder wenigstens eine der Substanzen ein Per luorcarbon ist.
23. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder wenigstens eine der Substanzen aus einem tierischen Hämoglobin oder Myoglobin besteht.
24. Verwendung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder wenigstens eine der Substanzen aus einem polymerisierten Myoglobin besteht.
25. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder wenigstens eine der Substanzen aus einer Verbindung aus wenigstens zweien der in den Ansprüchen 15. bis 24, genannten Substanzen ist*
26. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz oder wenigstens eine der Substanzen eine in den Ansprüchen 14. bis 24. nicht genannte Substanz mit der Fähigkeit zur reversiblen Sauersto bindung ist.
27. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß reversibel Sauerstoff speichernden Substanzen in Reihe angeordnet sind.
28. Verwendung nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß reversibel Sauerstoff speichernde Substanzen verzweigt angeordnet sind.
29. Verwendung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß reversibel Sauerstoff speichernde Substanzen direkt und/oder über Bindungsmoleküle indirekt miteinander chemisch verbunden sind,
30. Verwendung nach Anspruch l und Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß reversibel Sauerstoff speichernde Substanzen in Reihe miteinander verbunden sind.
31. Verwendung nach Anspruch 1 und Anspruch,29/ dadurch gekennzeichnet, daß reversibel Sauerstoff speichernde Substanzen verzweigt miteinander verbunden sind.
32. Verwendung nach Anspruch l und Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Reihe oder an einer Abzweigung von Substanzen mit niedriger Sauerstoff' bindungsstärke Substanzen mit hoher Sauerstoffbindungsstärke zwischengelagert sind.
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