Durch den Bericht"Tissue engineering : generation of differentiated artificial tissues for biomedical applications"von Minuth, Sittinger und Kloth, in Cell and Tissue Research (1998) 291/1-11, Springer Verlag 1998, ist eine Vorrichtung der im Oberbegriff des An- spruchs 1 genannten Art bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung werden Zelltrager in die geöffnete Zell- zuchtungskammer eingebracht und randseitig eingespannt.

Nach Schließen der Kammer werden unterschiedliche Nähr- flüssigkeiten hinzugefuhrt, von denen eine oberhalb und die andere unterhalb des Zellträgers entlangströmt, auf dem so ein Gewebewachstum erfolgt, und zwar derart, da$ verschiedene Gewebsausdifferenzierungen an der Unter- und Oberseite erzeugt werden, um zum Beispiel Haut zu züchten. Ein Nachteil der Zuchtkammer von Minuth be- steht darin, daß das Gewebe nur die Form des Zellträ- gers (im konkreten Fall einem Plättchen) annimmt. Soll- te es darüberhinauswachsen, würde spätestens, wenn eine derartige Züchtungskammer ab einer gewissen Größe aus- gefüllt ist, was für eine durch die Kammerform bestimm- bare Formzüchtung unerläßlich ist, in Teilen des Gewe-

bes zuwenig Interzellularsubstanz gebildet werden oder würden Teile sogar absterben, weil die Gewebeernahrung mangels Perfusionsleistung und/oder Sauerstoffversor- gung nicht mehr ausreichen wurde. Ein weiterer Nachteil besteht in der ungenügenden Formstabilität des zu zdch- tenden Gewebes bei mechanischer Belastung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der betreffenden Art zu schaf- fen, mit der Gewebe in einer gewünschten und stabilen Form und/oder Oberflachenausbildung gezüchtet werden kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre gelöst.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Nährflussigkeit über wenigstens einen diskreten Kanal zuzuführen, so da$ in den von der durch den/die Ka- nal/Kanäle fließenden Nährflüssigkeit jeweils erfaßten Bereichen ein gleichmäßigeres Wachstum erreicht wird.

Die Zahl und die Lage der einzelnen Kanäle kann belie- big variiert werden, um so daß Gewebewachstum in den jeweils erfaßten Bereichen zu beeinflussen. Es können auch vorgezüchtete Geweberohlinge in der Züchtungskam- mer in eine Form gepreßt und dann in diese Form gezüch- tet werden. Dies kann auch unter Zugabe von syntheti- schen oder anderen extrakorporal vorgezüchteten Gewebe- formteilen geschehen.

Zweckmäßigerweise führen die Kanäle durch die Wan- dung eines Behalterteils hindurch, und sind die Behal- terteile von einem Gehäuse dicht umschlossen, das die Züchtungskammer vollständig einschließt und durch das mit den Kanälen verbundene Zu-und/oder Abführungslei- tungen für die Nährflüssigkeit einzeln oder in einem oder mehreren Bündeln zusammengefaßt hindurchgeführt sind. Auf diese Weise ist eine gezielte Nährflüssig- keitszufuhr und/oder-abfuhr und durch das Gehäuse ein zusätzlicher Schutz vor Keimbesiedelung erreichbar.

Wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in den Verbindungsleitungen Mengenregler angeordnet sind, ist es zusätzlich möglich, Geschwindigkeit und Menge der den einzelnen Bereichen zugeführten Nährflussigkeit anzuspassen.

Bei großer Dichte der Kanäle kann deren Herstel- lung schwierig sein. Aus diesem Grund sieht eine zweck- mäßige Ausfuhrungsform gemäB der Erfindung vor, daß die Kanale durch offene Poren eines offenporigen Schaum- stoffs oder eines Gels gebildet sind.

Um das gezüchtete Gewebe sicher innerhalb der Züchtungskammer zu halten, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, auf der Innenfläche wenigstens eines der Behalterteile ein Filterelement anzuordnen, das eine oder mehrere Filterschichten aufweist.

Gemãß einer besonders zweckmäßigen Ausfürungsform der Erfindung hat die Innenfläche wenigstens eines der Behälterteile eine dreidimensionale Form. Auf diese Weise ist es möglich, dreidimensionale Gewebestrukturen zu schaffen, insbesondere dann, wenn die durch die dreidimensionalen Formen der Innenflächen der Behälter- teile gebildete Kammer eine Negativform eines zu zdch- tenden Körperteils ist. Das gewünschte Körperteil er- halt also unmittelbar beim Züchtungsvorgang die ge- wünschte Form, beispielsweise eines Ohr-oder Nasen- knorpels, der dann unmittelbar implantiert werden kann.

Sind die Innenflachen der Behalterteile dreidimen- sional, so ist es zweckmaßig, auch in diesem Fall die Innenflachen der Behälterteile durch jeweils in glei- cher Weise dreidimensional geformte Filterelemente ab- zudecken, die ebenfalls eine oder mehrere Filterschich- ten aufweisen konnen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können grundsätzlich Gewebeteile mit oder ohne Stützgerüst und mit oder ohne Zelltrager in eine Form gezuchtet werden.

Das Stutzgerüst und/oder der Zellträger wird dann ein- fach bei Beginn des Züchtungsvorganges, bereits mit

Zellen bedeckt und/oder hiermit durchsetzt, in die Züchtungskammer gebracht. Ist die Züchtungskammer dabei gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform entspre- chend einem zu züchtenden Körperteil dreidimensional geformt, so ergeben sich zwangsläufig auf dem Stützge- rüst unterschiedlich dicke Gewebequerschnitte. Dies kann dazu führen, daß die Ernährung des Gewebes teil- weise unzureichend ist, mit der Folge, daß das Gewebe abstirbt, oder aber die Festigkeit der Gewebestruktur an einzelnen Stellen und/oder insgesamt leidet.

Aus diesem Grund sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, da$ die Züchtungskammer von einem Perfu- sionsröhrchen oder mehreren Perfusionsröhrchen durch- setzt ist/sind zur Zu-und/oder Abfuhr von Nahrflussig- keit, wobei das Röhrchen bzw. die Röhrchen durch das Zuchtgewebe hindurchführt/hindurchfuhren. Vorzugsweise bestehen die Röhrchen aus zwei steckbaren und damit trennbaren Teilen oder bestehen wenigstens an einer Stelle aus auflösbarem Material, sodaß sie nach Ab- schleu$ der Züchtung zum Erhalt der Sterilität des Gewe- beblockes zu beiden Seiten herausgezogen werden können.

Wenn der innerhalb des Gewebeblockes befindliche Teil des Röhrchens so beschaffen ist, daß er sich auf- löst, mu$ das Röhrchen nicht zweigeteilt sein ; es wer- den dann vor Implantation lediglich die äußeren Enden abgetrennt oder aus dem Gewebeblock herausgezogen.

Gemãß einer Weiterbildung der Erfindung ist/sind das Perfusionsrohr/die Perfusionsröhrchen auf seiner Außenfläche/ihrer Außenflächen wenigstens im Bereich der Durchbrüche durch wenigstens ein Filterelement, das eine oder mehrere Filterschicht/-en aufweisen kann, abgedeckt.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es mög- lich, dem zu züchtenden Gewebe von außen eine Form zu verleihen, die es auch unter späterer mechanischer Be- lastung, zum Beispiel nach Implantation, beibehält. Bei dieser Formung von außen wird auch die gewünschte Form

erzielt und/oder wahrend der Gewebezuchtung beibehal- ten, wenn mechanische Einflüsse von außen, wie zum Bei- spiel Druckschwankungen (Ultraschall) oder Rotationen einwirken.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die dem zu züchtenden Gewebe zugewandte Oberflä- che des Filterelementes eine Höhenstruktur auf, welche dem zu züchtenden Gewebe eine entsprechend komplementa- re Oberflachenausbildung verleiht, was für das Einwach- sen von großer Bedeutung ist. So kann zum Beispiel ein schnelles und/oder festes Einwachsen von bestimmten Teilen und ein verzögertes und/oder lockeres Einwachsen von anderen Teilen vorausbestimmt werden.

Gemaß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Filterelement auf der dem Zuchtgewebe abge- wandten Seite eine weitere oder mehrere weitere Filter- schichten, die in tangentialer Richtung offenporig aus- gebildet ist/sind und/oder Kanäle aufweist/aufweisen.

Durch diese Ausbildung kann die Verteilung der Nahr- lösung verbessert werden.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an Aus- führungsbeispielen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt im Schnitt ein erstes Ausführungs- beispiel, und Fig. 2 zeigt schematisch ein zweites Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt im Schnitt zwei Behälterteile 2 und 4, die zwischen ihren dreidimensional geformten Innen- flachen 6 und 8 eine dreidimensionale Züchtungskammer 10 einschließen.

Zwischen den Rändern der Behälterteile 2 und 4 befindet sich eine Dichtung 12, gegen die die Ränder der Behälterteile 2 und 4 durch Klemmbacken 14 und 16 gepreßt sind, so daß die Züchtungskammer 10 seitlich dicht verschlossen ist. Die Klemmbacken 14 und 16 sind durch eine schematisch dargestellte Spannschraube 18 festziehbar.

In beiden Behälterteilen 2 und 4 befinden sich Kanäle 20,28, die jeweils durch Verbindungsleitungen 22 und als Ventile ausgebildete Mengenregler 24 mit einer gemeinsamen Leitung 26 oder mit unterschiedlichen Leitungen zur Zuführung und/oder Abführung von Nahr- flüssigkeit verbunden sind. Aus Gründen der Übersicht- lichkeit sind nur einige der Verbindungsleitungen 22 und Mengenregler 24 gezeigt ; natürlich sind alle Anale 18,20 in gleicher Weise an die gemeinsame Leitung oder verschiedene Leitungen 26 angeschlossen.

Die Innenflachen 6 und 8 der Behälterteile 2 und 4 sind uber ihre gesamte Ausdehnung durch komple- mentär zu den Innenflachen 6 und 8 dreidimensional ge- formte Filterelemente 30 und 32 abgedeckt, die sich in den Bereich der Dichtung 12 erstrecken, so da$ in der Zuchtungskammer 10 befindliches, schematisch dar- gestelltes Zuchtgewebe 34 vollständig von den Filter- elementen 30,32 umschlossen und somit von den Zu-und Abflüssen der Kanäle 20,28 getrennt ist. Die Filter- elemente 30,32 haben außerdem die Aufgabe, die durch die Kanäle 20 und/oder 28 zuströmende Nährflüssigkeit gleichmäßig der Oberfläche des Zuchtgewebes 34 zuzufüh- ren. Dies gilt in entsprechender Weise für den Abfluß in die Kanäle 20 und/oder 28.

Fig. 2 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel ahnlich gemäß Fig. 1. Gleiche oder sich entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so da$ insofern auf die Beschreibung der Fig. 1 verwiesen wird.

Die Kanäle 20,28 zur Zu-und/oder Abführung der Nährflüssigkeit führen durch die Wandung der Behälter- teile 2 und 4 hindurch. Die Behälterteile 2,4 sind von einem Gehäuse 38,46 umschlossen, das die Züchtungs- kammer 10 voll einschließt. Durch das Gehäuse 38,40 sind mit den Kanälen verbundene Zu-und/oder Abfuh- rungsleitungen 22 für die Nährflüssigkeit einzeln oder in einem oder in mehreren Bündeln zusammengefaßt hin- durchgeführt.

Die Züchtungskammer 10 ist von einem Perfusions- rohr 52 oder von mehreren Perfusionsrohren durchsetzt, das bzw. die durch das zu züchtende Gewebe 34 hindurch- geführt ist/sind. Das Perfusionsrohr 52 dient zur Ver- sorgung des Zuchtgewebes mit Nährflüssigkeit von innen.

Hierzu weist das Perfusionsröhrchen 52 vorzugsweise Öffnungen 58 auf, aber die es in offener Verbindung mit der Zuchtkammer 10 steht. Durch das Gehäuse 38,40 sind mit dem Perfusionsrohr 52 verbundene Zu-und/oder Ab- fuhrungsleitungen 22'hindurchgefuhrt.

Wie in der Figur 2 dargestellt, besteht das Perfu- sionsröhrchen 52 vorzugsweise aus zwei steckbaren und damit trennbaren Teilen, sodaß diese nach Abschluß der Züchtung zum Erhalt der Sterilitat des Gewebeblockes zu beiden Seiten herausgezogen werden können. Das Perfu- sionsröhrchen kann aber auch so ausgebildet sein, daß es wenigstens in einem Bereich auflösbar ist, sodaß es ebenfalls beidendig nach Abschluß der Züchtung heraus- gezogen werden kann.

Das Perfusionsröhrchen 52 kann auf seiner Außen- flache wenigstens im Bereich der Öffnungen 58 durch ein Filterelement 60 abgedeckt sein, das ein oder mehrere Filterschichten aufweist.

Das Filterelement 60 kann auf der dem Zuchtgewebe abgewandten Seite eine weitere oder mehrere weitere Filterschichten aufweisen, die in tangentialer Richtung offenporig ausgebildet ist/sind und/oder Anale auf- weist/aufweisen zur Erzielung eines Nährlösungsstromes tangential zur Gewebeoberflache, wodurch eine bessere Verteilung der Nährlösung erreicht werden kann. Eine derartige Ausbildung können auch die Filterelemente 30, 32 auweisen.

Die dem zu züchtenden Gewebe zugewandte Oberfläche des Filterelementes 60 und/oder der Filterelemente 30, 32 kann eine bestimmte Höhenstruktur aufweisen (nicht dargestellt), welche dem zu züchtenden Gewebe eine ent- sprechend komplementäre Oberflächenausbildung verleiht.

Die Höhenstruktur kann örtlich unterschiedlich sein.

Dies kann für das Einwachsen von großer Bedeutung sein.

So kann zum Beispiel ein schnelles und/oder festes Ein- wachsen von bestimmten Teilen und ein verzögertes und/oder lockeres Einwachsen von anderen Teilen vor- ausbestimmt werden.