GMP-gerechte Gewebekryokonservierung
⇒ Vitalitätserhaltende Kryokonservierung von Gewebe-Implantaten
⇒ Temperaturüberwachte Lagerung in der Biobank
⇒ Bedarfsgerechte Bereitstellung vitalen Gewebes für die stationäre und ambulante Versorgung
Komplettsystem für die Gewebekryokonservierung
Das Kryokompetenzzentrum für die Lebenswissenschaften hat ein einzigartiges System für die vitalitätserhaltende Gewebekryokonservierung, die kryogene Lagerung (Biobanking) für beliebige Zeiträume und die bedarfsgerechte Bereitstellung des revitalisierten Gewebes, beispielsweise für in vitro-Tests oder die ambulante Chirurgie entwickelt.
Kernkomponente des Systems ist das mediRACK. Es dient als Wärmeübertrager für die kontrollierte, vitalitätserhaltende Kryokonservierung und als Kältespeicher für den unterbrechungsfreien Kühltransport zur Biobank. Während der Lagerung in der Biobank dient es als stapelfähige Lagereinheit mit integrierter Temperaturüberwachung und in Verbindung mit einer mobilen Auftaustation ermöglicht es die Revitalisierung der eingefrorenen Gewebeproben am Bestimmungsort.
Als Gefrierpackmittel zur Verwendung mit dem mediRACK haben wir unser Dish-Hedgehog-System mit Gewebefixateur entwickelt.
Eine kompakte Spülstation erlaubt im Bedarfsfall den Wechsel des Kulturmediums gegen das für die Gewebeeinfrierung benötigte Kryomedium und das Ausspülen des Kryomediums vor der Verwendung bzw. Implantation ─ aseptisch, mit wenigen Handgriffen und an jedem Ort.
Eine mobile Auftaueinheit gestattet die Revitalisierung des kryokonservierten Gewebes am Zielort ─ egal ob Forschungslabor, Klinik oder niedergelassener Chirurg.
Das Einfriersystem für eine erfolgreiche Gewebekryokonservierung
Das mediRACK ermöglicht eine erfolgreiche Kryokonservierung von solidem Gewebe in handelsüblichen biologischen Einfriergeräten (Controlled Rate Freezer mit LN2-Betrieb).
Kryokonservierung
Während der Kryokonservierung arbeitet das mediRACK als Wärmeübertrager zwischen Gefrierkammer und Gewebeproben. Durch die Moderation der Wärmeüberübertragung ermöglicht es die exakte probenspezifische Applikation des Einfrierprogramms. Sein einzigartiges Design besteht aus 3 separaten Wärmeübertragereinheiten, die thermisch entkoppelt in einer linearen Rahmenkonstruktion angeordnet sind. Die offene, strömungsgünstige Konstruktion ermöglicht eine identische Temperaturführung auf allen drei Probenpositionen und stellt so einen reproduzierbaren Erfolg bei der Kryokonservierung von Gewebeimplantaten und in vitro gezüchteten Gewebekonstrukten sicher.
Kryokonservierungsperformance des mediRACK mit in vitro gezüchteten humanen Schleimhautkonstrukten (durchgeführt im biologischen Einfriergerät SY-LAB IceCube 14M):
- Gleichzeitige Kryokonservierung von bis zu 3 Gewebepatches mit einer Größe von maximal 4 cm² in geeigneten Packmitteln
- Exakte probenbezogene Umsetzung definierter Kühlraten und komplexer Temperaturprogramm
- Positionsabhängige Variation der Gefrierrate kleiner als 0,1 K/min bzw. 5 % der vorgegebenen Gefrierrate
- Positionsabhängige Differenz der Probentemperaturen während des gesamten Gefrierprozesses unterhalb 2 K
- Zellviabilität im Gewebekonstrukt nach erfolgreicher Revitalisierung reproduzierbar deutlich über 80 %
Transport und Lagerung
Während des Transports der kryokonservierten Gewebeproben dient das mediRACK als Kältespeicher und verhindert so eine Schädigung der Proben auch bei kurzfristigen Unterbrechungen der Kühlkette, beispielsweise während der Überführung aus dem Transportbehältnis zum Lagerort. Die eindeutige elektronische Identifizierbarkeit und stapelbare Ausführung der mediRACKs ermöglichen ein effizientes und verwechslungssicheres Biobanking. Die integrierte Temperaturmesstechnik ermöglicht ein unterbrechungsfreies probenbezogenes Temperaturmonitoring von der Kryokonservierung bis zur Revitalisierung der Proben.
Revitalisierung
Das mediRACK ist mit einem System für die automatische Revitalierung des kryokonservierten Gewebes in einer mobilen, autonom arbeitenden Auftaustation mit eigener Heißdampferzeugung ausgestattet. Das schnelle, temperaturgeführte Auftauen der Proben mit Heißdampf verhindert Rekristallisationsprozesse und sorgt nachweisbar für einen optimalen Vitalitätserhalt.
Leistungsspektrum der Probenpackmittel
Als Behältnis für die Kryokonservierung von Gewebe und Gewebekonstrukten steht das Dish-Hedgehog-System mit optionalem Gewebefixateur zur Verfügung. Dabei handelt es sich um steril verschließbare Dosen aus stabilen und temperaturbeständigen medizinischen Hochleistungskunststoffen in verschiedenen Ausführungen. Die Dosen verfügen über folgende Eigenschaften:
Verwechselungssichere Gewebefixierung
Das Gewebe wird vor der Kryokonservierung in das Behältnis überführt und kann mit einem Gewebehalter aus Edelstahl zentral fixiert werden. Eine Verwechslung von Ober- und Unterseite des Transplantates kann damit sicher ausgeschlossen werden.
Eignung als Kulturgefäß
Alle Behälter können als Kulturgefäß für die Aufbewahrung oder Vorkultivierung des Gewebes unter in vitro – Bedingungen eingesetzt werden. Neben der statischen Gewebekultivierung (Batch-Prozess) ist auch die Perfusionskultur mit kontinuierlichem Medientausch (Flow Culture) möglich. Die in vitro gezüchteten oder vorkultivierten Gewebepatches können nach einem aseptischen Medienwechsel direkt im Kulturgefäß kryokonserviert werden. Eine Erweiterung der bestehenden Packmittelpalette um Membranreaktorgefäße ist geplant.
Aseptischer Medientausch
Alle Behälter sind mit zwei flüssigkeitsdichten Ports ausgestattet, die je nach Bedarf blind verschlossen oder mit applikationsspezifischen Ventilanschlüssen versehen werden können. Diese ermöglichen neben dem Einsatz der Dosen als Mikroreaktor für die Perfusionskultur einen aseptischen Medienwechsel der verschlossenen Dose selbst in unsteriler Umgebung.
Optimierte Wärmeübertragungseigenschaften
Design und thermische Eigenschaften der Probenbehältnisse ermöglichen eine optimale Temperaturführung im Kryokonservierungsprozess. Die planparallelen, ebenen Deck- und Bodenflächen ermöglichen einen optimalen thermischen Kontakt zwischen Packmittel und Wärmetauscher und verhindern das Bereifen der Packmittel während des Transportes und der kryogenen Lagerung. Das ermöglicht ein schonendes, automatisches Auftauen des kryokonservierten Gewebes im mediRACK.
Insgesamt bietet das Dish-Hedgehog-System folgende Vorteile:
- Optionaler Gewebefixateur für bis zu 4 cm² Konstruktgröße
- Eignung für die stationäre Gewebekultur und Perfusionskultur
- Optimale Kryokonservierung und automatisches Auftauen im mediRACK
- Luer-Lock-Schnelladapter für sterilen Medientausch
- Transparente oder farbige Ausführungen
Aseptischer Medienwechsel an der mobilen Spülstation
Die ultrakompakte Bauweise der mobilen Spülstation ermöglicht einen unkomplizierten und aseptischen Medienwechsel zu jeder Zeit an jedem Ort. Sowohl der Austausch des Zellkulturmediums gegen ein Gefrierschutzmedium für die Kryokonservierung als auch das Ausspülen der Gefrierschutzadditive mit einem Erhaltungsmedium nach der Revitalisierung des Gewebes in unsteriler Umgebung sind mit wenigen Handgriffen durchführbar. Der schwerkraftbasierte Medienwechsel aus einem sterilen Medienbeutel erfolgt ohne Pumpe, erfordert keine Stromversorgung und verursacht keinen Reinigungsaufwand.
Revitalisierung mit der mobilen Auftaustation
Die mobile, autonom arbeitende Auftaustation ist mit eigener Heißdampferzeugung ausgestattet. Über eine Schnellkupplung wird das mediRACK mit den gefrorenen Proben an den Medienanschluss der Auftaustation gekoppelt und zum Erhalt der Vitalität programmgesteuert aufgetaut (controlled rapid thawing).
Der einfache Transport und die autonome Arbeitsweise der Auftaustation gestatten eine Revitalisierung kryokonservierter Gewebeproben am Bestimmungsort. Das konservierte Gewebe kann bedarfsgerecht aus der Kühlung entnommen und in kurzer Zeit implantationsfertig aufbereitet werden. Dies ermöglicht eine gute Planbarkeit von z. B. Hornhauttransplantationen genauso wie die bedarfsgerechte ambulante Wundversorgung mit Gewebeimplantaten.
