DE3521684C2 - - Google Patents

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DE3521684C2
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Description

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 differen­ zierter 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 Massen­ kultur, 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 Kunststoffoberflächen 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 Kunststoffober­ fläche,
  • - 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 Fibronecton). Gewisse Zelltypen sekretieren Fibronectin ins umgebende Medium und sind daher per se in der Lage, auf geladenen Kunststoffflächen 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 Kultivie­ rung 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 be­ schriebenen Verfahren. Substratpflichtige Zellen bilden auf geladenen Kunststoffflächen Zellrasen aus, die nur eine Zell­ 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 Zell- Monolayern und bedingt durch die geringe Stabilität der Zellen gegenüber Scherkräften, sind die Zelldichten in Kultur auf etwa 106 (bis maximal 107) 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 Ver­ fahren können Zelldichten von mehr als 108 pro ml verwirklicht werden. Der Bau äußerst kompakter und wirtschaftlich arbeitender Zellfermenter erscheint möglich.
Durch Beladung mit Wachstumsfaktoren beschichteter Kunst­ stoffe 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.
Literaturangaben
"Mikrocarrier 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 her­ gestellten 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 µm handelt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Perlen Poren mit weniger als 10 µm 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 µm 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, insbesondere 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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