DE3521684A1 - Verfahren zur beschichtung von polymeren - Google Patents
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Description
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Das Anheften von tierischen und menschlichen Zellen an feste
Flächen ist - soweit es sich um substratabhängige Zellen (anchorage-dependent cells) handelt - Voraussetzung für die
Aufrechterhaltung des Zellstoffwechsels, den Ablauf differenzierter
Funktionen, sowie die Vermehrung der Zellen. Auch bei Zellen, die in Suspensionskultur gezüchtet werden können,
wirkt sich die Anwesenheit polarer Flächen häufig vorteilhaft auf die Kultivierung der Zellen aus.
Eine für gutes Anheften von Zellen an Polymeren geeignete
Oberflächenbeschichtung ist beispielsweise von Bedeutung
- für die Kultivierung von Zellen, insbesondere in Massenkultur,
z.B. zur Gewinnung von Zellen in großer Zahl, Viren und Zellprodukten,
- für die Biokompatibilität und das Einwachsen von Implantaten und
- für den therapeutischen Einsatz von Kunststoffen, z.B. in
Form extrakorporaler oder implantierbarer künstlicher Organe,
Es ist bekannt, daß sich Kunststoffoberflachen dann für das
Anheften von Zellen eignen, wenn sie positiv oder negativ geladen sind. Das Anheften der Zellen vollzieht sich dann in
mehreren Schritten,
- der Adsorption von "Anheftfaktoren" an die Kunststoffoberfläche,
- dem Kontakt zwischen Zelle und Oberfläche,
- dem Anheften der Zelle an die Oberfläche und schließlich
- dem Ausbreiten der Zelle auf der Oberfläche.
Als "Anheftfaktoren" sind bekannt: divalente Kationen und
Glycoproteine (insbesondere Fibronectin). Gewisse Zelltypen sekretieren Fibronectin ins umgebende Medium und sind daher
per se in der Lage, auf geladenen Kunststofflachen anzuwachsen,
z.B. diploide Fibroblasten. Andere Zellen benötigen hierfür den
Zusatz von Serum oder Fibronectin zum Kulturmedium.
Der Zusatz von Serum bzw. Fibronectin verteuert die Kultivierung von Zellen beträchtlich und ist in vielen Fällen - so bei
der Herstellung von Therapeutika - unerwünscht.
Durch kovalente Bindung von Wachstumsfaktoren (wie foetalem
Kälberserum oder Fibronectin) an Kunststoffoberflächen kann auf den Zusatz von Serum bzw. Fibronectin zum Kulturmedium
verzichtet werden.
Ein weiterer entscheidender Vorteil ergibt sich aus dem beschriebenen
Verfahren. Substratpflichtige Zellen bilden auf geladenen Kunststofflachen Zellrasen aus, die nur eine Zeil-
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schicht (Monolayer) sind. Allenfalls wachsen einige Zellen
übereinander. Um hohe Zelldichten zu verwirklichen, ist die Verwendung großer Oberflächen, z.B. in Form kleiner Perlen
(Microcarrier), erforderlich. Durch die Ausbildung von ZeIl-Monolayern
und bedingt durch die geringe Stabilität der Zellen gegenüber Scherkräften, sind die Zelldichten in Kultur auf
etwa 10.6 (bis maximal 10 ) pro ml begrenzt, gegenüber etwa
109 pro ml im menschlichen oder tierischen Körper.
Durch Beschichtung eines perlförmigen Kunststoffes (Eupergit C,
Fa. Röhm GmbH, Darmstadt) mit foetalem Kälberserum konnte
dichtes, dreidimensionales Zellwachstum in den Zwischenräumen zwischen den Kunststoffperlen erreicht werden. Mit diesem Verfahren
können Zelldichten von mehr als IQ^ pro ml verwirklicht
werden. Der Bau äußerst kompakter und wirtschaftlich arbeitender Zellfermenter erscheint möglich.
Durch Beladung mit Wachstumsfaktoren beschichteter Kunststoffe
mit Feederzellen, z.B. Makrophagen, können biologisch aktive Trägermaterialien hergestellt werden, mit deren Hilfe
sich auch empfindliche Zellen in synthetischem Medium (ohne Serumzusätze) kultivieren lassen.
Durch Beschichtung von Implantaten und künstlicher Haut mit
Wachstumsfaktoren und eventuell Zellen kann eine verbesserte Verträglichkeit erreicht werden.
Hornhautimplantate mit Epithel- bzw. Endothelzellbeschichtung lassen sich mit den beschriebenen Verfahren herstellen.
"Microcarrier cell culture - principles & methods", herausgegeben von Pharmacia Fine Chemicals, Uppsala, Schweden
und dort zitierte Literatur
Claims (12)
1. Verfahren zur Beschichtung von natürlichen und künstlich hergestellten Polymeren mit Wachstumsfaktoren für menschliche
und/oder tierische Zellen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wachstumsfaktoren an die Polymeroberfläche kovalent
gebunden sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindung über bindungsaktive Gruppen erfolgt.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den bindungsaktiven Gruppen um Oxirangruppen
handelt,
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Polymer um ein perlförmiges Trägermaterial
mit einem Perlendurchmesser von 5 bis 1000 um handelt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Perlen Poren mit weniger als 10 um Durchmesser besitzen.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Polymer um ein Trägermaterial handelt, das aus Hohlfasern mit einem Innendurchmesser von >
30 jjm besteht.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer Teil eines Implantates oder Hautersatzes ist.
8. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polymer Teil eines künstlichen Organes ist.
9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei den Wachstumsfaktoren um StoffWechselprodukte
menschlicher oder tierischer Zellen handelt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Wachstumsfaktoren um Blutserum oder Bestandteile
davon handelt, z.B. Fibronectin.
11. Verfahren nach Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Wachstumsfaktoren um eine Kombination
aus StoffWechselprodukten von Zellen und auf biochemischem Weg modifizierten Naturprodukten handelt.
12. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem mit Wachstumsfaktoren beschichteten Polymer
menschliche oder tierische Zellen angewachsen sind.
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