DE10362104B4

DE10362104B4 - Zellprozessor zur Krankheitsbehandlung

Info

Publication number: DE10362104B4
Application number: DE10362104A
Authority: DE
Inventors: Ute Dr. Steinfeld; Hyeck-Hee Dr. Lee
Original assignee: Korea Institute of Science and Technology Europe Forschungs GmbH
Current assignee: Korea Institute of Science and Technology Europe Forschungs GmbH
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2023-08-30
Also published as: DE10339905B4; EP1660626A2; WO2005028608A3; US20070191819A1; WO2005028608A2; DE10339905A1

Abstract

Zellmodifikationsvorrichtung zur Modifikation von menschlichen oder tierischen Zellen zum Zwecke einer therapeutischen Wirkung im menschlichen oder tierischen Körper durch die modifizierten Zellen, wobei die Vorrichtung außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers einsetzbar ist, und
wobei die Vorrichtung mindestens eine Vorrichtung (4) zur Isolation der Zellen (11), mindestens eine Vorrichtung zur Fixierung der Zellen (11)
und mindestens eine Vorrichtung (6a) zum Einbringen von mindestens einer Substanz (19) in die Zellen (11) und/oder zum Anordnen von mindestens einer Substanz (19) an den Zellen (11) aufweist, und
gekennzeichnet ist durch
mindestens eine Vorrichtung (6b) zur Bestimmung der Konzentration der mindestens einen Substanz (19) in den oder an den Zellen (11) und/oder zum Bestimmen der Anzahl modifizierter Zellen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, im folgenden auch als medizinischer Zellprozessor oder vereinfacht als Zellprozessor bezeichnet, die zelluläre Bestandteile des menschlichen oder tierischen Bluts, insbesondere Zellen der körpereigenen Immunabwehr wie beispielsweise T-Zellen oder Makrophagen, dergestalt modifiziert, dass die Zellen nach ihrem Einbringen in den menschlichen oder tierischen Körper eine therapeutische Funktion, beispielsweise gegen Krebserkrankungen z. B. der Leber oder Krebserkrankungen des Gehirns oder gegen andere Erkrankungen, ausüben. Hier und in den folgenden Abschnitten werden die beschriebenen zellulären Bestandteile auch kurz als Zellen bezeichnet. Bei den Zellen kann es sich beispielsweise auch um andere bereits ausdifferenzierte, körpereigene Zellen des menschlichen oder tierischen Körpers oder um noch nicht ausdifferenzierte Zellen wie Stammzellen handeln. Der Zellprozessor wird außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers eingesetzt. Die therapeutische Funktion der in den menschlichen oder tierischen Körper eingebrachten modifizierten Zellen kann beispielsweise in einer kontrollierten Wirkstoffabgabe oder in einer Geweberegeneration oder ähnlichem bestehen.
Verfahren zur medizinischen Behandlung durch Wirkstoffe sind bereits altbekannt. Bei diesen Verfahren wird in der Regel der Wirkstoff dem ganzen menschlichen oder tierischen Körper zugeführt. Der Wirkstoff kann beispielsweise oral oder durch Injektion verabreicht werden; er verteilt sich daraufhin gleichmäßig im gesamten menschlichen oder tierischen Organismus. Der entscheidende Nachteil der bisherigen Behandlungsmethoden ist darin zu sehen, dass auch nicht betroffene Regionen des menschlichen oder tierischen Körpers durch die Wirkstoffe in Mitleidenschaft gezogen werden können, und dass nur ein geringer Teil des Wirkstoffes in den Zielbereichen zur Wirkung kommen kann. Somit sind entsprechend hohe Wirkstoffdosen unvermeidlich.
Die Druckschrift Cichutek, K. u.a. „Regulatorische Aspekte der Anwendung von Gentransfer-Arzneimitteln in der Humanmedizin, Bundesgesundheitsbl., Gesundheitsforsch – Gesundheitsschutz (2001) 44, 1983–1089 offenbart die Grundzüge der ex-vivo-Zelltherapie und beschreibt die dort zu beachtenden rechtlichen Regelungen.
Die Druckschrift Wheeler et al. „Microfluidic device for single-cell analysis, Anal. Chem. (15.07.2003) 75 (14) 3581-6 offenbart eine mikromechanische Vorrich tung, mit der Zellen isoliert werden können. Diese weist eine mikrofluidische Vorrichtung auf, mit der einzelne Zellen analysiert werden können. Dabei werden Zellen durch geeignete Beeinflussung der Strömung einer Probe in einzelne kleine Kompartimente befördert und dort in Fallen festgehalten. Die so isolierten Zellen können dann mit einer Wirkstofflösung kontaktiert werden.
Die Druckschrift Andersson et al. „Microfluidic devices for cellomics: a review", Sensors and Actuators (15.07.2003) B92 (3) 315–325 zeigt eine Vorrichtung, die eine Probennahme, die Vereinzelung von Zellen und auch eine Zellbehandlung ermöglicht. Eine Bestimmung der Konzentration des Stoffes in den modifizierten Zellen oder der Zellzahl der modifizierten Zellen findet bei dieser Vorrichtung jedoch nicht statt.
Die. WO 01/17687 A2 offenbart ebenfalls eine Vorrichtung, mit der Zellen vereinzelt, immobilisiert und auch modifiziert werden können. Eine Bestimmung der Konzentration der modifizierten Substanz in den Zellen oder der Zahl der modifizierten Zellen findet hier nicht statt.
Die EP 0 808 897 A1 betrifft die Präparation und Verwendung von neuartigen Antigen-präsentierenden Zellen als Impfstoff. Zur Herstellung dieser Zellen werden Leukozyten aus einer peripheren Blutprobe isoliert und anschließend in spezifischer Weise weiterbehandelt. Eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dieser Druckschrift nicht offenbart.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers einsetzbare Vorrichtung und ein entsprechendes Ver fahren zur Verfügung zu stellen, die es erlauben, menschliche oder tierische Zellen so zu modifizieren, dass diese, nachdem sie wieder in den menschlichen oder tierischen Körper eingebracht wurden, gezielt gewünschten Körperpartien bzw. Zellen zugeführt werden und dort eine therapeutische Funktion ausüben. Durch Benutzung einer dergestalt ausgeführten Vorrichtung ist es somit beispielsweise möglich, mit ge ringer Dosierung Krankheiten gezielt zu bekämpfen oder Gewebe gezielt aufzubauen und zu stärken, ohne dabei unbeteiligte Regionen des Körpers zu tangieren.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Patentanspruch 62 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des beschriebenen Verfahrens werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist die folgenden Bestandteile auf: Eine Vorrichtung zur Isolation von Zellen beispielsweise aus dem Blutkreislauf oder einer Blutprobe, eine Vorrichtung zur Fixierung von Zellen, eine Vorrichtung zum Einbringen von Substanzen, beispielsweise von Wirkstoffen, in oder zum Anbringen dieser Substanzen an die fixierten Zellen, und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration der Substanzen in den bzw. an den Zellen. Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung auch eine Vorrichtung zum Einbringen von Zellen in den menschlichen oder tierischen Blutkreislauf auf. Vorteilhafterweise erfolgt der Transport der Zellen bzw. der Zellen und des sie umgebenden Mediums zwischen den einzelnen Vorrichtungen des Zellprozessors desweiteren beispielsweise mit Hilfe von in dem Zellprozessor integrierten oder an ihm angebrachten Mikropumpen. Die einzelnen Teilvorrichtungen zur Manipulation der Zellen sind dabei vorteilhafterweise soweit möglich als berührungslose Vorrichtungen ausgestaltet, da ein mechanischer Kontakt zwischen einer Immunzelle und einer Oberfläche eine Immunreaktion auslösen kann.
Die Zellhandhabung, also beispielsweise die Isolation, die Fixierung, das Transportieren oder das Zählen von Zellen usw., kann jedoch auch mit Berührung erfolgen. Ein Beispiel hierfür ist die Zellsortierung über Antikörper-Bindung.
Die erste Teilvorrichtung, die ein erfindungsgemäß ausgeführter Zellprozessor aufweist, ist die Vorrichtung zur Isolation der Zellen. In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung besteht diese Isolationsvorrichtung aus mindestens einer Kapillare, beispielsweise aus einem hochpolymeren Kunststoff, sowie aus mindestens zwei an dieser Kapillare bzw. diesen Kapillaren angeordneten Elektroden. Die Zellen werden durch die Kapillare geleitet, wobei der Kapillarendurchmesser so ausgelegt ist, dass nur einzelne Zellen die Kapillare passieren können. Die einzelnen Zelltypen besitzen unterschiedliche elektrische Leitwerte. Berühren die Zellen die Elektroden, so kommt es in Abhängigkeit vom Zelltyp zu unterschiedlich hohen Strömen, die gemessen werden können. Hierdurch sind die Zellen voneinander unterscheidbar und können selektiert werden. Eine dergestalt ausgeführte Isolationsvorrichtung isoliert somit die benötigten Zellen aus ihrer Umgebung, beispielsweise einer Blutprobe, durch den Vergleich der Leitfähigkeiten verschiedener Zelltypen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist an der oder den Kapillaren mindestens ein Laserdetektor angeordnet. Da die unterschiedlichen Zelltypen auch unterschiedliche Lichtbrechungseigenschaften aufweisen, können die benötigten Zellen anhand der Lichtbrechung selektiert bzw. isoliert werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform erfolgt die Isolation der benötigten Zellen durch Messungen der Impedanz, in der sich unterschiedliche Zelltypen ebenfalls unterscheiden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist am Ende mindestens einer der Kapillaren eine Ausweitung angeschlossen, wobei an bzw. in dieser beispielsweise mit Hilfe zweier an ihr angeordneter Elektroden ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird. Da verschiedene Zelltypen unterschiedlich hohe Partikelladungen besitzen, werden sie durch das elektromagnetische Feld unterschiedlich stark beeinflusst und weisen dementsprechend eine unterschiedlich lange Laufzeit bis zum Erreichen der Kapillarwand im ausgeweiteten Bereich im elektromagnetischen Feld auf. Auf diese Weise können die benötigten Zellen mit Hilfe ihrer Partikelladung isoliert werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung zur Zellisolation wird die elektrophoretische Mobilität der Zellen genutzt. Diese elektrophoretische Mobilität nimmt in Abhängigkeit von Zelleigenschaften wie Dichte der Oberflächenladung, Volumen und Gewicht unterschiedliche Werte an und kann daher auch zur Selektion des gewünschten Zelltyps verwendet werden. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zur Zellisolation nutzt die unterschiedlichen Partikelgrößen verschiedener Zelltypen. Hierzu wird beispielsweise eine Filtermembran verwendet, die so ausgelegt ist, dass nur bestimmte Blutkörper die Membran passieren können, andere Blutkörper werden zurückgehalten. Es können hierbei auch Membranfilter mit verschiedenen Porengrößen eingesetzt werden. Die Filtration kann dabei beispielsweise in einem H-förmigen Filtermodul realisiert werden.
Als zweite Teilvorrichtung weist der erfindungsgemäße Zellprozessor eine Vorrichtung zur Fixierung der Zellen auf. Die Fixierung dient hierbei dem Festhalten der Zellen, damit die Substanz bzw. der Wirkstoff an ihnen angelagert oder in sie eingebracht werden kann. Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Teilvorrichtung zur Zellfixierung besteht aus einer Kapilla re, beispielsweise aus einem hochpolymeren Kunststoff, aus einer Ausweitung am Ende dieser Kapillare und einer in die Ausweitung eingebrachten Vorrichtung zum Halten der Zelle. Die Vorrichtung zum Halten der Zelle ist beispielsweise eine feine Nadel, die an ein elektrisches Feld angelegt ist. Die Vorrichtung nutzt die Partikelladungen der Zellen. Die Aufrechterhaltung der Partikelladung setzt jedoch eine gewisse Bewegung der Zellen voraus. Daher wird im vorliegenden Fall mit einem elektrischen Wechselfeld gearbeitet, welches die Zelle abwechselnd festhält und wieder abstößt, so dass diese in Schwingung und die Partikelladung somit erhalten bleibt. Die zu fixierenden Zellen werden somit durch ein elektrisches Wechselfeld gehalten. Eine solche Teilvorrichtung zur Fixierung der Zellen mit Hilfe eines elektrischen Feldes kann beispielsweise in Form eines dreidimensionalen Mikroelektrodensystems zur berührungslosen Zellmanipulation ausgeführt sein. Ein solches dreidimensionales Mikroelektrodensystem ermöglicht die Fixierung bzw. das Festhalten von Zellen in einem mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllten Käfig. Das dreidimensionale Mikroelektrodensystem weist hierbei beispielsweise die folgenden Bestandteile auf.

• Eine zweischichtige Elektrodenstruktur bzw. zwei Elektroden, die durch einen 40 μm dicken Durchflusskanal aus hochpolymerem Kunststoff getrennt werden.
• Die Elektrodenelemente, diese können schacht-, schlauch- oder trichterförmig oder gerade oder in Form eines Käfigs oder eines Schalters ausgeführt sein, werden durch Wechselstrom oder ein rotierendes, elektrisches Feld betrieben.
• Die Elektrodendicke beträgt 10 μm und die aktiven Elektrodenoberflächen sind minimiert, um das Aufheizen der Lösung zu verhindern.
• Der Betrieb des Systems erfolgt mit 5 bis 11 Volt und mit 5 bis 15 MHz.
• Der Kanal weist eine Durchflussrate von 300 μm/s auf.

Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Teilvorrichtung des Zellprozessors zum Einbringen von einer Substanz in die Zelle bzw. zum Anordnen einer Substanz an der Zelle, wobei diese Substanz ein Wirkstoff sein kann, besteht in einer Vorrichtung zur Erzeugung von Hochspannungsimpulsen, beispielsweise mit Hilfe von Mikroelektroden, die beispielsweise durch Sputtern von Gold beschichtet wurden. Mit Hilfe solcher Hochspannungsimpulse, diese können beispielsweise in Form eines stufenförmigen Potentials realisiert werden, werden kleine reversible Poren in der Zellhülle gebildet. Anschließend werden durch diese Poren die entsprechenden Substanzen bzw. Wirkstoffe in die Zellen eingebracht. In der vorliegenden Ausführung geschieht die Einbringung des Wirkstoffes bzw. der Substanz somit mittels Elektroporation. Hierbei, dies gilt auch für sämtliche im folgenden vorgestellten Verfahren zum Einbringen einer Substanz in die Zelle oder zum Anordnen einer Substanz an der Zelle, kann die Oberfläche der Substanzen bzw. Wirkstoffe so modifiziert werden, dass die Substanzen bzw. die Wirkstoffe von den Zellen nicht mehr erkannt werden. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Teilvorrichtung zum Einbringen bzw. Anordnen von Substanzen oder Wirkstoffen nutzt magnetisierbare oder magnetisierte Nanopartikel oder kleine Kügelchen, die mit der Substanz bzw. dem Wirkstoff beschichtet sind oder diese enthalten. Nanopartikel sind hierbei in der Regel Partikel mit Größen von einigen Nanometern bis hin zu einigen hundert Nanometern. Im folgenden werden dar unter jedoch auch Partikel mit Größen beispielsweise im Mikrometerbereich verstanden. Die Teilvorrichtung enthält nun eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfelds. Diese kann beispielsweise mindestens eine Mikrospule enthalten oder daraus bestehen. Die Partikel bzw. Kügelchen werden mit Hilfe dieses Magnetfelds, es handelt sich hierbei vorteilhafterweise um ein oszillierendes Feld, jedoch sind auch statische Felder möglich, in Bewegung bzw. in Vibration versetzt und dadurch bei ausreichender Feldstärke des Magnetfelds befähigt, in die Zelle einzudringen. Das oszillierende Feld kann beispielsweise sinusförmig oder sägezahnförmig sein. Befinden sich die Partikel bzw. Kügelchen in einfachen Flüssigkeiten, so werden bevorzugt statische Magnetfelder eingesetzt. Befinden sie sich in komplexeren biologischen Medien, so werden bevorzugt oszillierende Felder eingesetzt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der magnetfeldbasierten Einbringvorrichtung weist hierbei ein Reservoir, das mit den entsprechenden Nanopartikeln bzw. Kügelchen befüllt ist, auf. An das Reservoir ist eine Kapillare mit einer Schleuse angeschlossen, wobei die Schleuse immer nur eine genau definierte Anzahl an Nanopartikeln bzw. Kügelchen passieren lässt. Unterhalb der Kapillare ist ein Magnet angebracht. Die zu modifizierende Zelle wird zwischen dem Magnet und der Kapillare fixiert. Der oder die Substanzen bzw. Wirkstoffe werden auf die entsprechenden Nanopartikel bzw. Kügelchen aufgebracht. Diese werden davor oder danach ggf. noch magnetisiert. Wird der Magnet bei dieser Anordnung aktiviert, so werden die Nanopartikel bzw. Kügelchen in die Zelle gezogen. Ausschlaggebend sind die Zeit und die Stärke des Magnetfeldes: Die Nanopartikel bzw. Kügelchen dürfen die Zelle nicht vollständig passieren, sie müssen in ihr verbleiben. Als Nanopartikel bzw. Kügelchen kommen beispielsweise Fe₂O₃ oder Fe₃O₄ enthaltende Partikel oder paramagnetische Partikel in Frage. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Teilvorrichtung zum Einbringen von Substanzen bzw. Wirkstoffen in die Zelle werden Liposome verwendet. Liposome haben die Fähigkeit, die Zellwand einer Zelle zu durchdringen, somit lässt sich mit ihrer Hilfe eine Substanz oder ein Wirkstoff in die Zelle übertragen. Die Substanz bzw. der Wirkstoff wird somit zunächst in ein Liposom eingebracht. Dies geschieht vorteilhafterweise wie vorstehend beschrieben über wirkstoffbeschichtete, magnetisierte Partikel. Anschließend wird die Substanz bzw. der Wirkstoff in die Zelle mittels Lipofektion übertragen, d. h. der Liposom-Komplex fusioniert mit der Zellmembran und gibt die Substanz bzw. den Wirkstoff in die Zelle ab. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Teilvorrichtung des Zellprozessors zum Einbringen einer Substanz bzw. eines Wirkstoffes in die Zelle wird die Phagozytose genutzt. Phagozyten sind Fresszellen, die Fremdstoffe aufnehmen, durch Enzyme auflösen und vernichten. Somit wird die natürliche Funktion von Immunzellen genutzt, indem der Wirkstoff bzw. die Substanz als Fremdkörper erkannt wird und von einer Immunzelle umschlossen wird. Hierzu wird zuvor die Substanz bzw. der Wirkstoff in eine Form gebracht werden, die sie bzw. ihn für die Immunzelle unverdaulich macht. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Teilvorrichtung zum Einbringen von Substanzen oder Wirkstoffen in die Zelle werden Viren genutzt. Bei diesen Viren kann es sich beispielsweise um modifizierte HIV-Viren handeln. In einer letzten beispielhaften Ausgestaltung einer Teilvorrichtung zum Einbringen von Substanzen oder Wirkstoffen in eine Zelle, wird eine sehr feine Nadel zur Mikroinjektion genutzt. Die Substanz bzw. der Wirkstoff wird mit Hilfe dieser sehr feinen Nadel durch ein sehr feines Loch in die fixierte Zelle injiziert. Anstelle der Nadel können zur Injektion auch Nanofasern beispielsweise aus Kohlenstoffverbindungen verwendet werden. Die Nanofasern haben hierbei vorteilhafterweise an den Spitzen einen Durchmesser von einigen 10 Nanometern. Sind diese Fasern mit einem der Zellgröße entsprechenden Abstand zueinander beispielsweise auf einem Silikonchip in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet, werden beispielsweise mit Hilfe von Zentrifugalkräften auf dem Chip abgeschiedene Zellen jeweils nur durch eine Faser angestochen, wobei eine Substanz bzw. ein Wirkstoff in die Zelle injiziert werden kann.
Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung einer Teilvorrichtung zur Bestimmung der Konzentration einer Substanz bzw. eines Wirkstoffes in bzw. an der Zelle verwendet mindestens einen Sensor zur Bestimmung von Magnetfeldstärken. Mit Hilfe eines solchen Magnetfeldsensors erfolgt beim Einsatz von magnetisierten Nanopartikeln oder Kügelchen die Messung der Substanz- bzw. Wirkstoffkonzentration in der Zelle durch Messung der Magnetfeldstärke der Nanopartikel bzw. Kügelchen. Die Sensitivität des Sensors ist hierbei vorteilhafterweise entsprechend der minimal auftretenden Substanz- bzw. Wirkstoffbeladung ausgeführt, die Messauflösung entsprechend einer Substanz- bzw. Wirkstoffbeladungseinheit. Im Fall des Einsatzes magnetisierter Partikel in Liposomen kann der Sensor beispielsweise auch dazu verwendet werden, die Anzahl der in ein Liposom geladenen Partikel zu bestimmen. In einer beispielhaften Ausgestaltungsform enthält der Magnetfeldsensor einen Hallsensor bzw. ein zweidimensionales Array von Hallsensorelementen bestehend beispielsweise aus 4 × 4 = 16 einzelnen Hallelemen ten. In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltungsform handelt es sich bei dem Sensor um einen magnetoresistiven Sensor oder um eine Anordnung von Mikrospulen, die Magnetfelder induktiv nachweisen. Die Magnetfeldsensoren arbeiten hierbei berührungsfrei, d.h. die Substanz- bzw. Wirkstoffkonzentration wird bestimmt, ohne die an magnetische Materialien gekoppelte Substanz bzw. den Wirkstoff oder die Zelle zu berühren. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Wirkstoff- bzw. Substanzkonzentration mit Hilfe einer Vorrichtung zur Messung des Fluoreszenzlichts von Fluoreszenzfarbstoffen und/oder mit Hilfe von Biomarkern bestimmt. Hierzu wird der Substanz bzw. dem Wirkstoff zuvor eine fluoreszierende Substanz bzw. eine Markersubstanz zugeführt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Zellprozessor eine Vorrichtung zur Bestimmung der Anzahl bzw. zur Kontrolle der Anzahl modifizierter Zellen auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zellprozessors sind die Teilvorrichtung zur Bestimmung der Konzentration einer Substanz bzw. eines Wirkstoffes in bzw. an der Zelle und die Teilvorrichtung zum Einbringen von Substanzen bzw. Wirkstoffen in die Zelle in einem gemeinsamen Reaktionsraum untergebracht. Vorteilhafterweise weist dieser Reaktionsraum mindestens zwei Zuführeinrichtungen wie beispielsweise Mikrokanäle auf: Eine Zuführeinrichtung zum Zuführen der Zellen und eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Substanzen bzw. Wirkstoffen oder auch von Waschreagenzien. Die Waschreagenzien werden nach der Wirkstoffbehandlung zugeführt. Vorteilhafterweise weist der Reaktionsraum des weiteren Elemente für die Elektrophorese wie beispielsweise trichter- oder schachtförmig geformte Mikroelekt roden zur Ausrichtung elektrostatisch geladener Zellen oder gerade oder zickzackförmige Mikroelektroden zum Ablenken elektrostatisch geladener Zellen auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Zellprozessor eine Teilvorrichtung zum Einbringen der Zellen in den menschlichen oder tierischen Blutkreislauf auf. Diese kann beispielsweise Mikropumpen, Mikroventile, Mikrodüsen und/oder Mikrofilter zur Steuerung des Flusses eines Zellen enthaltenden Fluides enthalten. Werden die modifizierten Zellen in den menschlichen oder tierischen Körper eingebracht, so erfolgt ihr Transport zu einer gewünschten definierten Gewebeart über den Blutkreislauf. Das Erreichen des gewünschten definierten Gewebes erfolgt hierbei durch die Fähigkeit von Zellen, mit Hilfe von Botenstoffen, welche vom gewünschten Gewebe ausgesondert werden, dieses Gewebe aufzuspüren. In analoger Weise ist es auch möglich, bisher unbekanntes, krankes Gewebe aufzufinden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der erfindungsgemäße Zellprozessor mit einer Vorrichtung zur Abgabe von Substanzen oder Wirkstoffen an ein definiertes menschliches oder tierisches Gewebe ausgestattet. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes, welches bei der Nutzung magnetisierter Nanopartikel eingesetzt wird. Hierbei werden die Nanopartikel durch ein mit Hilfe der Vorrichtung angelegtes Magnetfeld aus der Immunzelle gezogen. Die Abgabe der Substanz kann hierbei jedoch nicht nur mit Hilfe eines durch den Zellprozessor erzeugten Magnetfeldes erfolgen, sondern auch durch ein außerhalb oder minimal invasiv innerhalb des Körpers erzeugtes Magnetfeld erfolgen. Somit wird die Substanz bzw. der Wirkstoff wie gewünscht lokal am Gewebe abgegeben. Analog zur Beladung der Zellen kommen hierbei statische und/oder oszillierende Magnetfelder in Frage. Durch geeignete Wahl von Feldform und -stärke kann der Wirkstoff kontrolliert dem gewünschten Gewebe zugeführt und somit ideal dosiert werden. In einer anderen Ausgestaltungsform ist die Vorrichtung zur Abgabe der Substanzen bzw. Wirkstoffe eine Vorrichtung zum Zerstören der modifizierten Zellen am Ort des gewünschten Gewebes. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise eine Chemikalie sein, die der Substanz bzw. dem Wirkstoff zugegeben wurde, welche die Zelle am gewünschten Gewebe auflöst. Auslöser der Selbstzerstörung kann hierbei beispielsweise die Konzentration von Botenstoffen sein, welche vom gewünschten Gewebe abgesondert werden. Alternativ kann auch bei Nutzung von Nanopartikeln eine auf die Nanopartikel aufgebrachte Substanz bzw. ein aufgebrachter Wirkstoff zur Auflösung der Trägerzelle und damit zur Freisetzung des Wirkstoffes führen. Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Vorrichtung zur Abgabe von Substanzen oder Wirkstoffen ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ultraschallfeldern mit einer zum Zerstören von Zellen ausreichenden Feldstärke. Das Ultraschallfeld zur Abgabe der Substanz kann hierbei nicht nur wie beschrieben durch den Zellprozessor selbst erzeugt werden, sondern die Abgabe der Substanz kann auch durch ein außerhalb des Körpers oder minimal invasiv innerhalb des Körpers erzeugtes Ultraschallfeld erfolgen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zellprozessors ist mit einer Vorrichtung zur Lokalisation von modifizierten Zellen beispielsweise im menschlichen Körper ausgestattet. Die Vorrichtung zur Lokalisation kann beispielsweise ein Sensor zum Nachweis eines durch modifizierte Zellen verursachten Magnetfeldes oder eine Nachweisvorrichtung für Biomarker oder eine Nachweisvorrichtung für Fluoreszenzlicht sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zellprozessors betrifft die Integration oder die Anordnung einer Batterie zur Energieversorgung. Hierbei kann (wegen des außerhalb des Körpers eingesetzten Zellprozessors) auf eine gewöhnliche Batterieversorgung zurückgegriffen werden. Es kann jedoch auch eine langlebige Batterie, wie sie beispielsweise auch in Herzschrittmachern zum Einsatz kommt (Lithium-Jod-Akkumulatoren), verwendet werden. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform ist der erfindungsgemäße Zellprozessor mit einer berührungslosen, induktiven Stromversorgung ausgestattet. Hierbei wird beispielsweise am Ort des Zellprozessors eine erste Spule mit Gleichrichter eingesetzt, welche einen Akkumulator oder einen Kondensator, wie beispielsweise einen Scap, speist, welcher wiederum die Energieversorgung des Zellprozessors darstellt. Ein Scap ist ein leistungsstarker Doppelschichtkondensator, wobei die elektrische Energie durch Ladungsverschiebung an der Grenzfläche zwischen der Elektrode – in der Regel aus Kohlenstoff – und dem organischen Elektrolyten gespeichert wird. Der Kondensator oder der Akkumulator wird über die erste Spule induktiv durch eine zweite Spule geladen, welche an ein Wechselfeld angelegt ist. In einer weiteren Möglichkeit zur Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zellprozessors erfolgt die Stromversorgung durch den Einsatz spezieller Carbon-Nanoröhren. Diese Carbon-Nanoröhren erzeugen bei einer Durchströmung mit Flüssigkeit eine elektrische Ladung. Somit wird durch die Flüssigkeitsströmung die erforderliche Energie zur Verfügung gestellt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform des Zellprozessors ist auf bzw. an dem Zellprozessor mindestens ein Reservoir vorgesehen. Ein solches Reservoir dient der Aufnahme von mindestens einer Substanz oder eines Wirkstoffes. Die Substanzen bzw. Wirkstoffe können hierbei zum Beispiel Therapeutika wie Medikamente, Medikamentenvorstufen (Prodrugs), Hormone, Enzyme zur Spaltung von Medikamentenvorstufen, Viren, welche beispielsweise zur Gentherapie eingesetzt werden, oder Nanopartikel sein. Sind die Reservoire erschöpft, so können sie durch einen Eingriff, z.B. mit einer feinen Nadel, wiederbefüllt werden. Die Befüllung kann hierbei beispielsweise über verschiedene Septen realisiert werden. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zellprozessors betrifft die Integration eines sog. Home Monitoring Systems, welches mit einem Sender die Notwendigkeit eines Substanz- bzw. Wirkstoffnachschubs meldet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht der erfindungsgemäße Zellprozessor bzw. Teile desselben aus biokompatiblem Material und/oder verschiedenen Metallsorten, wie beispielsweise Silber, Titan oder V2A, und/oder aus Keramik und/oder Kunststoffen, wie beispielsweise Polyäthylen, Silikon, Polymer 908. Hierbei ist die Oberfläche des Zellprozessors vorteilhafterweise derart modifiziert, dass sie vom Immunsystem nicht als Fremdkörper erkannt wird, oder der Zellprozessor sondert Substanzen ab, welche lokale Abwehrreaktionen des Körpers unterdrücken (z.B. Steroide).
Der vorstehend beschriebene Zellprozessor zur Modifikation von Zellen zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Er ermöglicht den gezielten Transport von Wirkstoffen verschiedenster Art mit Hilfe der körpereigenen Immunabwehr, wie beispielsweise Makrophagen oder sonstiger Blutzellen. Dabei werden durch den Zellprozessor Substanzen, Wirkstoffe oder Therapeutika, wie Medikamente, Medikamentvorstufen (Prodrugs), Hormone, Enzyme zur Spaltung der Medikamentenvorstufen, Viren, die z.B. zur Gentherapie eingesetzt werden, oder Nanopartikel, auf Blutzellen übertragen. Die so modifizierten Abwehrzellen werden in den menschlichen oder tierischen Blutkreislauf zurückgeführt. Die körpereigene Immunabwehr hat die natürliche Fähigkeit, bestimmtes Gewebe zu erkennen. Somit kann mit den modifizierten Zellen mit Hilfe der natürlichen Fähigkeit der körpereigenen Immunabwehr bestimmtes Gewebe gezielt angesteuert werden und der Wirkstoff an der gewünschten Position abgegeben werden. Die Art der Übertragung des Wirkstoffs auf das Transportmedium mit Hilfe des erfindungsgemäßen Zellprozessors kann dabei wie beschrieben variieren. Es ist beispielsweise sowohl eine Anlagerung (Adsorption) des Wirkstoffes auf der Oberfläche, als auch eine Einlagerung (Absorption) in das Transportmedium möglich. Auch die Art der Wirkstoffanlagerung kann wie beschrieben variieren. Unter anderem sind Mechanismen wie die Elektroporation, die Lipofektion oder die Mikroinjektion möglich. Der erfindungsgemäße Zellprozessor überträgt hierbei die Wirkstoffe auf das Transportmedium außerhalb des Körpers.
Erfindungsgemäße Zellprozessoren zur Modifikation menschlicher oder tierischer Zellen können wie in einem der folgenden Beispiele beschrieben ausgeführt sein.
1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Zellprozessor,
2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht desselben,
3 zeigt Vorrichtungen zur Wirkstoffbeladung und zur Wirkstoffkonzentrationsmessung in einem gemeinsamen Reaktionsraum,
4 zeigt eine Teilvorrichtung des Zellprozessors zur Zellisolation durch Messung der Leitfähigkeit,
5 zeigt eine Teilvorrichtung zur Zellisolation mittels Laserdetektor,
6 zeigt eine Teilvorrichtung zur Zellisolation mittels der Partikelladung,
7 zeigt Teilvorrichtungen zur Zellisolation mit Hilfe von Filtern,
8 zeigt eine Teilvorrichtung zur Zellfixierung mittels eines Wechselfeldes,
9 zeigt die Elektroporation einer Zelle,
10 zeigt eine Teilvorrichtung zur Beladung von Zellen mittels magnetisierter Partikel,
11 zeigt die Beladung einer Zelle mittels Lipofektion,
12 zeigt die Beladung einer Zelle durch Phagozytose,
13 zeigt die Beladung einer Zelle mit Hilfe eines Virus,
14 zeigt die Beladung einer Zelle durch Mikroinjektion,
15 zeigt die Entladung des Wirkstoffes aus einer Zelle mit Hilfe eines Ultraschallfelds,
16 zeigt eine induktive Stromversorgung des Zellprozessors,
17 zeigt einen magnetoresistiven Sensor sowie eine Anordnung von Mikrospulen und
18 zeigt die Wirkstoffbeladung und -entladung mit Hilfe von magnetischen Liposomen oder magnetischen Nanopartikeln.
In den nachfolgend beschriebenen Figuren werden für dieselben oder einander entsprechende Bestandteile bzw. Bauteile des Zellprozessors dieselben Bezeichner verwendet.
1 zeigt schematisch eine mögliche Ausführung eines erfindungsgemäßen Zellprozessors. Aus einem Blutreservoir 1, dem menschlichen Blutkreislauf, wird Blut über eine Filtervorrichtung 3a der Zellisolationsvorrichtung 4 zugeführt, die die gewünschten, d. h. die zu modifizierenden Zellen ausselektiert. Hierbei kann über ein Mikroventil 2 eine Filterflüssigkeit aus einem Filterflüssigkeitsreservoir 3 zugesetzt werden. Die Menge der isolierten Zellen wird mit Hilfe einer Zählvorrichtung 5, einer Vorrichtung zur Impedanzmessung, bestimmt. In einer Beladungsvorrichtung 6a werden die Zellen fixiert und mit dem gewünschten Wirkstoff beladen. Der Wirkstoff wird hierbei über eine Schleuse 7 aus einem Wirkstoffreservoir 8 zugegeben. In der Messvorrichtung 6b wird die Konzentration des Wirkstoffes in den beladenen Zellen bestimmt. Durch einen Auslass 10 werden die modifizierten Zellen dem menschlichen Blutkreislauf zugeführt. Der Transport der Zellen erfolgt mit Hilfe einer Mikropumpe 9.
2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zellprozessors. Durch einen Einlass 1a strömt Blut mit seinen zellulären Bestandteilen in den Zellprozessor. Über eine Filterstruktur 3a werden die Zellen zu der Zellisolationsvorrichtung 4 geleitet. Mit Hilfe der Teilvorrichtung 6a werden die Zellen mit dem gewünschten Wirkstoff beladen, der mit Hilfe eines Reservoirs 8 zugeführt wird. Die Konzentration des eingebrachten Wirkstoffes wird mit Hilfe der Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration des Wirkstoffes 6b gemessen. Über den Auslass 10 werden die modifizierten Zellen zurück in den Blutkreislauf geführt. Der Zelltransport innerhalb des Systems erfolgt mit Hilfe einer Mikropumpe 9, die Vorrichtung 3 stellt einen Tank für eine Filterflüssigkeit dar.
3 zeigt eine integrierte Vorrichtung 6 zum Fixieren der Zellen und zum Beladen der Zellen mit Wirkstoffen mit Hilfe von durch Mikrospulen 6a erzeugten Magnetfeldern und zum Messen der Konzentration der Wirkstoffe in den beladenen Zellen mittels eines magnetoresistiven Sensors 6b.
4 zeigt eine Vorrichtung zur Isolation von Zellen anhand ihrer Leitfähigkeit. Die Figur zeigt eine Kapillare 12 mit nach oben trichterförmig erweitertem Ende. In diesem erweiterten Ende und im Schmalteil der Kapillare 12 befinden sich Zellen 11. Am Schmalteil der Kapillare 12 befindet sich jeweils links und rechts eine Elektrode 13a bzw. 13b; die Elektroden sind an eine Spannungsquelle 13d angeschlossen. Wird eine Zelle durch den Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden 13a und 13b geleitet, so fließt in Abhängigkeit von ihrer Leitfähigkeit im Stromkreis 13c ein Strom, der mit einer Nachweisvorrichtung, wie einem Amperemeter 13e, gemessen wird. Anhand des gemessenen, von der Leitfähigkeit der Zellen 11 abhängigen Stroms, sind verschiedene Zelltypen differenzierbar; somit werden die gewünschten Zellen isoliert.
5 zeigt eine Vorrichtung zur Zellisolation mittels eines Laserdetektors. Analog zu 4 sind eine Kapillare 12 mit nach oben trichterförmig erweitertem Ende sowie Zellen 11 gezeigt. Anstelle der in 1 angeordneten Elektroden ist ein Laserdetektor 14a an der linken Schmalseite der Kapillare 12 angeordnet. Mit Hilfe eines Laserstrahls 14b werden die Lichtbrechungseigenschaften der Zellen 11 bestimmt. Da sich verschiedene Zelltypen in ihren Lichtbrechungseigenschaften unterscheiden, sind die Zelltypen mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung unterscheidbar. Auf diese Weise werden die gesuchten Zelltypen isoliert.
6 zeigt eine Vorrichtung zur Zellisolation anhand der Partikelladung der Zellen. Analog zur 4 ist eine Kapillare 12 mit einem nach oben trichterförmig erweiterten Ende gezeigt. Am unteren Ende der Kapillare 12 ist eine Ausweitung 15 angeschlossen. Im trichterförmigen Ende, im Schmalteil und in der Ausweitung der Kapillare 12 sind Zellen 11 dargestellt. links und rechts der Ausweitung sind zwei Elektroden 13a und 13b skizziert. Mit Hilfe der Elektroden 13a und 13b wird ein elektromagnetisches Feld im Bereich der Ausweitung 15 angelegt. Aufgrund der unterschiedlichen Partikelladungen weisen unterschiedliche Zelltypen eine unterschiedliche Laufzeit im elektromagnetischen Feld auf. Anhand dieser Laufzeit können somit die verschiedenen Zelltypen unterschieden bzw. der gewünschte Zelltypus kann isoliert werden.
Die 7A und 7B zeigen Vorrichtungen zur Isolation von Zellen mit Hilfe von Filtermodulen. In 7A ist ein H-förmiges Filtermodul 16a dargestellt. In der Mitte des Querbalkens des H ist eine Filtermemb ran 16c eingebracht, die das H-förmige Filtermodul 16a in zwei gleich große Abschnitte, einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt, teilt.
7B skizziert einen mehrstufigen Filterprozess. Die Zellen werden durch einen Einlasskanal 16e der Filtervorrichtung zugeführt. In die Filtervorrichtung sind drei Filter 16i, 16j und 16k integriert. Diese drei Filter dienen der Trennung von Partikeln mit unterschiedlichen Durchmessern. Somit werden nach der Filterung mit dem Filter 16i Zellen eines ersten Durchmessers durch einen Kanal 16f abgeführt, nach einer Filterung mit dem Filter 16j werden Zellen eines zweiten Durchmessers über einen Kanal 16g abgeführt und nach der Filterung mit dem Filter 16k werden Zellen über einen dritten Kanal 16h abgeführt.
8 zeigt eine Vorrichtung zur Zellfixierung mittels eines elektrischen Wechselfeldes. Dargestellt ist eine Kapillare 12 mit nach oben erweitertem trichterförmigen Ende sowie einer nach unten angeschlossenen Ausweitung 15. Im gesamten Bereich der Kapillare sind Zellen 11 dargestellt. Von links ist in die Ausweitung eine Nadel 17a eingebracht. Mit Hilfe einer zweiten Elektrode 17b wird an die Nadel ein elektrisches Feld angelegt. Aufgrund der Partikelladung können die Zellen 11 mit Hilfe der Nadel 17a gehalten werden. Um die Zellen 11 über einen längeren Zeitraum zu halten, ist die Aufrechterhaltung der Partikelladung notwendig. Hierzu müssen die Zellen 11 einer gewissen Bewegung unterworfen sein. Daher wird im vorliegenden Fall mit einem elektrischen Wechselfeld gearbeitet, welches eine Zelle 11 abwechselnd festhält und wieder abstößt, so dass diese in Schwingung und somit die Partikelladung erhalten bleibt.
In 9 ist dargestellt, wie die Einbringung eines Wirkstoffes in eine Zelle mit Hilfe von Hochspannungsimpulsen, sogenannte Elektroporation, geschieht. 9A zeigt eine Immunzelle 11, an deren oberem Teil durch Hochspannungsimpulse 20b reversible Poren 20a in der Zellenhülle gebildet werden. Durch diese Poren 20a wird ein Wirkstoff 19 in die Immunzelle 11 eingebracht. 9B skizziert eine entsprechende Vorrichtung zur Elektroporation. Zwei Zellen 11a und 11b sind auf einer mit entsprechenden Vertiefungen 20h ausgestatteten Platte 20g immobilisiert. Am linken und rechten Rand der Vertiefungen 20h befinden sich Elektroden 20c und 20d. An diese wird eine Spannungsquelle 20i angelegt, was für die Zelle 11a skizziert ist. Unterhalb der Platte befindet sich ein Reservoir 20f das mit dem einzubringenden Wirkstoff 19 befüllt ist. Nach der Öffnung von Zellhüllenporen mit Hilfe von Hochspannungsimpulsen wird der Wirkstoff 19 über unterhalb der Vertiefungen 20h befindliche Mikrolöcher 20e in die Poren eingeführt.
10 zeigt eine Vorrichtung zur Beladung einer Zelle mit einem Wirkstoff mittels magnetisierter Nanopartikel. Im oberen Teil der Figur ist eine Kapillare 12 mit trichterförmig erweitertem oberen Ende dargestellt. Im unteren Teil, im Schmalteil, weist die Kapillare 12 eine Schleusenvorrichtung 21b auf. Das trichterförmig erweiterte obere Ende der Kapillare 12 dient als Reservoir für Nanopartikel 21a. Unterhalb der Kapillare ist eine Immunzelle 11 dargestellt, hierunter ein Magnet 21c. Die Nanopartikel 21a sind mit den gewünschten Wirkstoffen beladen bzw. überzogen. Durch den Magnet 21c werden diese Partikel angezogen. Die Schleusenvorrichtung 21b bewirkt, dass immer nur eine genau definierte Anzahl von Nanoparti keln 21a die Schleuse passieren kann. Mit Hilfe des Magnetfeldes wird diese definierte Anzahl von Nanopartikeln mit den Wirkstoffen in die Immunzelle 11 eingezogen. Entscheidend sind bei dieser Vorrichtung die Zeit und die Stärke des Magnetfeldes, damit die Nanopartikel 21a die Immunzelle 11 nicht vollständig passieren, sondern in ihr verbleiben. Als Magnetfelder sind beispielsweise statische und oszillierende Felder möglich. Als Nanopartikel 21a kommen beispielsweise Fe₃O₄-Partikel oder paramagnetische Partikel in Frage.
11 zeigt die Einbringung eines Wirkstoffes in eine Immunzelle 11 mit Hilfe der Lipofektion. In 12A sind kreisförmig Liposomen 22a dargestellt. Diese Liposomen werden mit dem gewünschten Wirkstoff 19 und mit magnetisierten Partikeln 22b beladen. Im rechten Bildteil von 11A ist eine Immunzelle 11 dargestellt, in deren Inneren sich vier Liposomen 22a befinden. Die Liposomen 22a haben die Fähigkeit, die Zellwand einer Immunzelle 11 zu durchdringen und somit den in sie eingebrachten Wirkstoff 19 in die Zelle 11 zu transportieren. Die Liposomen werden im dargestellten Beispiel durch die in sie eingebrachten magnetisierten Partikel 22b mittels eines Magneten 22c in Richtung der Zelle 11 dirigiert. Dies ist in 11A durch Pfeile dargestellt. 11B skizziert die Bestimmung der Konzentration eines Wirkstoffes in einem erfindungsgemäßen Zellprozessor. Die Figur zeigt links ein Liposom 22a, in welches magnetische Partikel 22b sowie der Wirkstoff 19 eingebracht wurden. Das Liposom wird mittels Lipofektion in eine Zelle 11 eingebracht, was durch einen Pfeil skizziert ist. Die Konzentration des Wirkstoffes wird mit Hilfe eines magnetischen Sensors 22c bestimmt. Dies ist ebenfalls durch einen Pfeil gekennzeichnet.
12 zeigt die Beladung einer Immunzelle 11 mit einem Wirkstoff 19 durch Phagozytose. Im oberen Teil der Figur sind eine Immunzelle 11 sowie ein Wirkstoff 19 dargestellt. Im unteren Bereich der Abbildung ist dieselbe Immunzelle 11 dargestellt, die jedoch den Wirkstoff 19 komplett umschlossen hat. Bei der Phagozytose wird die natürliche Funktion einer Immunzelle 11 genutzt. Der Wirkstoff 19 wird als Fremdkörper erkannt und von der Immunzelle 11 eingeschlossen. Zuvor wird der Wirkstoff 11 in eine Form gebracht, die ihn für die Immunzelle 11 unverdaulich macht.
13 zeigt die Beladung einer Immunzelle 11 mit einem Wirkstoff mit Hilfe eines modifizierten HIV-Virus 23a. Im oberen Teil der Zeichnung ist ein Virus 23a in Form einer angeschnittenen Kugel dargestellt. Dieser Virus 23a enthält in seinem Inneren den Wirkstoff 19. Im unteren Bildbereich ist eine Immunzelle 11 dargestellt. Der Virus 23a haftet mit Hilfe von vier beinförmigen Fortsätzen 23b an der Immunzelle 11. An der Unterseite weist der Virus 23a eine rüsselförmige Ausstülpung 23c aus, die bis in die Immunzelle 11 hineinragt. Im skizzierten Fall wird der Virus 23a dazu genutzt, den Wirkstoff 19 in die Immunzelle 11 einzubringen. Alternativ kann der Virus 23a auch dazu genutzt werden, eine DNA in die Zelle 11 einzubringen, welche die Zelle 11 veranlasst, den entsprechenden Wirkstoff 19 zu produzieren.
14 zeigt die Beladung einer Zelle 11 mit einem Wirkstoff 19 durch Mikroinjektion. Die Figur zeigt eine Immunzelle 11, eine Nadel 24, sowie einen Wirkstoff 19, der sich teilweise in der Nadel 24 und teilweise bereits in der Immunzelle 11 befindet. Im vorliegenden Beispiel wird der Wirkstoff durch Mikro injektion mit einer sehr feinen Nadel 24 der Immunzelle 11 injiziert.
15 zeigt die Freisetzung eines Wirkstoffs 19 am gewünschten Gewebe mit Hilfe von Ultraschall. Links in der Figur ist eine mit einem Wirkstoff 19 beladene Zelle 11 skizziert. Nachdem diese in das gewünschte Gewebe gewandert ist, wird der Wirkstoff 19 mit Hilfe eines Ultraschallfelds 25 ausreichender Intensität aus der Zelle 11 freigesetzt; rechts im Bild dargestellt.
16 zeigt eine Vorrichtung zur induktiven Stromversorgung für den Zellprozessor. Im linken Figurenteil ist rechteckförmig eine erste Spule 26b mit zugehöriger Stromversorgung 26c skizziert. In der rechten Figurenhälfte ist in einer Ellipse 26d der Zellprozessor angedeutet. Zwischen der ersten Spule 26b und der Ellipse 26d befindet sich eine Oberfläche 26a. In der Ellipse 26d ist eine zweite Spule 26f, ein Gleichrichter 26g und ein Kondensator bzw. Akkumulator 26h des Zellprozessors angedeutet. Die Energieversorgung des Zellprozessors geschieht wie folgt: Die Spule 26b wird an ein Wechselfeld angelegt. Durch Induktionswirkung ergibt sich hierdurch in der Spule 26f ein Strom, der den Akkumulator oder Kondensator 26h speist.
17 zeigt die Bestimmung der Konzentration eines eingebrachten Wirkstoffes mit Hilfe eines magnetoresistiven Sensors. In 17A ist ein wirkstoffbeladenes Liposom 22a, das magnetische Partikel enthält, in Form einer aufgeschnittenen Kugel gezeichnet. Unterhalb des Liposoms 22a ist in dreidimensionaler Ansicht ein magnetoresistiver Sensor 27a skizziert. Dieser besteht im Wesentlichen aus drei Schichten, der obersten Si₃N₄-Schicht 27b, dem darunter befindlichen magnetoresistiven Film 27c, sowie einem darunter befindlichen Siliziumsubstrat 27d. Unterhalb des magnetoresistiven Sensors 27a ist ein Elektromagnet 22c gezeichnet. Die Position des Liposoms 22a kann mit Hilfe des Elektromagneten 22c beeinflusst werden. Die Konzentration des in das Liposom 22a geladenen Wirkstoffs wird mit Hilfe des durch die magnetischen Partikel verursachten Magnetfeldes durch den magnetoresistiven Sensor 27a bestimmt. 17b zeigt eine Anordnung von Mikrospulen 27e zum Erzeugen oder zum Nachweis eines magnetischen Feldes.
18 skizziert die Beladung und das Entladen einer Zelle mit Hilfe von Magnetfeldern. Links oben in der Figur ist ein Liposom 22a gezeichnet, welches mit einem Wirkstoff und mit magnetischen Partikeln beladen ist. Darunter sind einige magnetische Partikel 21a gezeichnet. In der Mitte der Figur ist ein Magnet 21c mit seinem Magnetfeld skizziert. Rechts in der Figur ist eine Zelle 11 skizziert. Mit Hilfe des Magneten 21c kann das magnetisierte Liposom 22a in seiner Position bzw. in seinem Weg beeinflusst werden. Dies ist durch zwei Pfeile dargestellt. Mit Hilfe des Magneten 21c ist es nicht nur möglich, den Wirkstoffträger (Liposom) in Richtung der Zelle zu dirigieren, sondern es ist auch möglich, die Verteilung von wirkstoffbeladenen Immunzellen im menschlichen Körper zu detektieren. Auch die magnetischen Nanopartikel 21a können mit Hilfe des Magneten 21c bzw. seines Magnetfeldes der Zelle 11 zugeführt werden. Mit Hilfe des Magneten 21c ist ebenso eine Entladung der wirkstoffbeschichteten Partikel 21a aus der Zelle 11 möglich. Dies ist durch zwei Pfeile skizziert.

Claims

Zellmodifikationsvorrichtung zur Modifikation von menschlichen oder tierischen Zellen zum Zwecke einer therapeutischen Wirkung im menschlichen oder tierischen Körper durch die modifizierten Zellen, wobei die Vorrichtung außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers einsetzbar ist, und wobei die Vorrichtung mindestens eine Vorrichtung (4) zur Isolation der Zellen (11), mindestens eine Vorrichtung zur Fixierung der Zellen (11) und mindestens eine Vorrichtung (6a) zum Einbringen von mindestens einer Substanz (19) in die Zellen (11) und/oder zum Anordnen von mindestens einer Substanz (19) an den Zellen (11) aufweist, und gekennzeichnet ist durch mindestens eine Vorrichtung (6b) zur Bestimmung der Konzentration der mindestens einen Substanz (19) in den oder an den Zellen (11) und/oder zum Bestimmen der Anzahl modifizierter Zellen.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Vorrichtung (10) zum Einbringen der Zellen in den menschlichen oder tierischen Blutkreislauf aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6a) zum Einbringen von mindestens einer Substanz in die Zellen und/oder zum Anordnen von mindestens einer Substanz an den Zellen und die Vorrichtung (6b) zur Bestimmung der Konzentration der mindestens einen Substanz in den oder an den Zellen und/oder zum Bestimmen der Anzahl modifizierter Zellen in einem gemeinsamen Reaktionsraum (6) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vorrichtung (9) zum Transport und/oder zur Regulierung von Zellströmen in die Vorrichtung integriert oder an ihr angeordnet ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (9) zum Transport und/oder zur Regulierung von Zellströmen mindestens eine Mikropumpe und/oder mindestens ein Mikroventil und/oder mindestens eine Mikrodüse enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Vorrichtung zur Überwachung der korrekten Funktionsweise der einzelnen Vorrichtungen aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Vorrichtung zum Nachweis und/oder zum Zählen und/oder zur Bestimmung des momentanen Aufenthaltsortes von modifizierten und/oder nicht modifizierten Zellen aufweist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Nachweis und/oder zum Zählen und/oder zur Bestimmung des momentanen Aufenthaltsortes einen Sensor zum Nachweis eines Magnetfelds und/oder eine Vorrichtung zum Nachweis von Biomarkern und/oder eine Vorrichtung zum Nachweis von Fluoreszenzlicht enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Vorrichtung zur Erzeugung eines statischen und/oder zeitlich veränderlichen Magnetfelds enthält.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Erzeugen des Magnetfelds mindestens eine Mikrospule enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Vorrichtung zum Einbringen einer Waschlösung aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit mindestens einer Vorrichtung zur Abgabe der Substanzen an oder in einem definierten menschlichen oder tierischen Gewebe ausgestattet ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Abgabe der Substanzen eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfelds enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Erzeugen des Magnetfelds mindestens eine Mikrospule enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Abgabe der Substanzen eine Vorrichtung zum Zerstören der modifizierten Zellen enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Zerstören der modifizierten Zellen eine den Substanzen zuzugebende Chemikalie enthält oder daraus besteht, zur Auflösung der modifizierten Zellen am Ort des definierten menschlichen oder tierischen Gewebes.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Abgabe der Substanzen eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Ultraschallfelds (25) enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an die Vorrichtung mindestens ein Akkumulator und/oder mindestens eine Batterie zur Energieversorgung integriert oder angeordnet ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator ein Lithium-Jod-Akkumulator ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an die Vorrichtung mindestens eine Vorrichtung zur induktiven Stromversorgung integriert oder angeordnet ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur induktiven Stromversorgung mindestens eine Spule (26f) und mindestens einen Akkumulator und/oder Kondensator (26h) enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Kondensatoren ein Doppelschichtkondensator ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur induktiven Stromversorgung mindestens eine erste Spule (26f) mit Gleichrichter (26g), mindestens einen Akkumulator und/oder Doppelschichtkondensator (26h), mindestens eine Ladespule (26b) und mindestens eine Vorrichtung (26c) zum Erzeugen eines elektromagnetischen Wechselfeldes am Ort der Ladespule (26b) enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an die Vorrichtung mindestens eine Karbon-Nanoröhre zur Energieversorgung integriert oder angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an die Vorrichtung mindestens ein Reservoir (8) integriert oder angeordnet ist zur Speicherung der Substanzen.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Reservoire (8) ganz oder teilweise mit den Substanzen gefüllt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Reservoire (8) wiederbefüllbar ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Reservoire (8) mindestens eine Septe zur Wiederbefüllung aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an die Vorrichtung mindestens eine Vorrichtung zur Veränderung der Substanzen integriert oder angeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanzen Wirkstoffe, Medikamente, Medikamentvorstufen (Prodrugs), Hormone, Enzyme, Viren, Nanopartikel, DNA oder DNA-Teile und/oder Substanzen zur lokalen Unterdrückung der Abwehrreaktion des tierischen oder menschlichen Körpers enthalten oder daraus bestehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an die Vorrichtung mindestens eine Überwachungsvorrichtung integriert oder angeordnet ist zur Überwachung der Notwendigkeit der Modifikation weiterer Zellen.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Überwachungsvorrichtungen mindestens einen Sender zur Meldung der Notwendigkeit der Modifikation weiterer Zellen enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Vorrichtung oder Teile der Vorrichtung Metall und/oder Metalllegierungen und/oder Keramik und/oder Kunststoff und/oder eine biokompatible und/oder chemisch inerte und/oder mit Zellen nicht wechselwirkende Substanz enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall und/oder die Metalllegierungen Titan und/oder Silber und/oder V2A-Stahl enthalten oder daraus bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyäthylen und/oder Silikon und/oder Polymer 908 enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Oberfläche aufweist, die vom menschlichen oder tierischen Immunsystem nicht als Fremdkörper erkennbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (4) zur Isolation der Zellen eine Vorrichtung zur Isolierung von Zellen mit Hilfe deren elektrophoretischer Mobilität ent hält oder daraus besteht und/oder mindestens eine Kapillare (12) zur Durchleitung von Zellen und mindestens zwei an mindestens einer der Kapillaren angeordnete Elektroden (13a und 13b) zur Bestimmung der Leitfähigkeit der Zellen und/oder zur Messung der Impedanz der Zellen aufweist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle oder zusätzlich zu den Elektroden (13a und 13b) ein mindestens einen Laser (14a) enthaltendes Detektorsystem an mindestens einer der Kapillaren (12) angeordnet ist, zur Bestimmung der Lichtbrechung der Zellen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (4) zur Isolation der Zellen mindestens eine Kapillare (12) zur Durchleitung von Zellen aufweist, und dass das Ende mindestens einer Kapillare (12) eine Ausweitung (15) aufweist und/oder dass an ihrem Ende eine Ausweitung (15) angeordnet ist und dass eine Vorrichtung zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes innerhalb der Ausweitung an der Vorrichtung angeordnet oder in sie integriert ist, zur Bestimmung unterschiedlicher Laufzeiten unterschiedlich geladener Zellen.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes mindestens zwei Elektroden (13a und 13b) enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (4) zur Isolation der Zellen mindestens eine Filtermembran enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Fixierung der Zellen mindestens eine feine Nadel (17a) und mindestens eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes am Ort der Nadel enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6a) zum Einbringen von mindestens einer Substanz in die Zellen und/oder zum Anordnen von mindestens einer Substanz an den Zellen eine Vorrichtung zum Generieren von Hochspannungsimpulsen enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Vorrichtung zum Generieren von Hochspannungsimpulsen stufenförmige Hochspannungsimpulse generierbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Generieren von Hochspannungsimpulsen mindestens zwei Elektroden (20c und 20d) enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden (20c und 20d) mit Gold beschichtet ist und/oder gerade oder trichterförmig oder tunnelförmig oder zickzackförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6a) zum Einbringen von mindestens einer Substanz in die Zellen und/oder zum Anordnen von mindestens einer Substanz an den Zellen magnetisierte oder magnetisierbare Partikel (21a) enthält oder daraus besteht, wobei die Partikel (21a) mit der Substanz beschichtet sind und/oder diese enthalten.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (21a) Größen im Bereich einiger Nanometer bis einiger hundert Nanometer aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (21a) Fe₂O₃ und/oder Fe₃O₄ und/oder paramagnetische Substanzen enthalten oder daraus bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Einbringen von mindestens einer Substanz in die Zellen und/oder zum Anordnen von mindestens einer Substanz an den Zellen mindestens ein Reservoir für die Partikel (21a) und/oder mindestens eine Kapillare (12) an oder in der mindestens eine Schleusenvorrichtung (21b) zur Steuerung der Anzahl der durchgelassenen Partikel angebracht oder integriert ist und/oder mindestens eine Vorrichtung (21c) zum Erzeugen eines magnetischen Feldes enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (21c) zum Erzeugen eines magnetischen Feldes mindestens eine Mikrospule enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 50 oder 51, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Vorrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Felds ein magnetische Feld mit einem statischen und/oder einem zeitlich veränderlichen Feldanteil erzeugbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6a) zum Einbringen von mindestens einer Substanz in die Zellen und/oder zum Anordnen von mindestens einer Substanz an den Zellen Liposome (22a) enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Liposome (22a) magnetische Partikel (22b) enthalten.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6a) zum Einbringen von mindestens einer Substanz in die Zellen und/oder zum Anordnen von mindestens einer Substanz an den Zellen mindestens eine Vorrichtung enthält zur Modifikation der Substanz derart, dass diese durch Immunzellen nicht veränderbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6a) zum Einbringen von mindestens einer Substanz in die Zellen und/oder zum Anordnen von mindestens einer Substanz an den Zellen Viren (23a) enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Viren (23a) modifizierte HIV-Viren sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6a) zum Einbringen von mindestens einer Substanz in die Zellen und/oder zum Anordnen von mindestens einer Substanz an den Zellen mindestens eine Nadel (24) und/oder mindestens eine Kohlenstofffaser enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6b) zur Bestimmung der Konzentration der mindestens einen Substanz in den oder an den Zellen eine Vorrichtung zur Bestimmung der Stärke eines Magnetfelds und/oder eine Vorrichtung zum Nachweis von Fluoreszenzlicht und/oder eine Vorrichtung zum Nachweis von Biomarkern enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bestimmung der Stärke eines Magnetfelds mindestens einen Hallsensor und/oder mindestens einen magnetoresisitiven Sensor und/oder mindestens eine Mikrospule enthält oder daraus besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung (10) zum Einbringen der Zelle in den menschlichen oder tierischen Blutkreislauf mindestens eine Mikropumpe enthält oder daraus besteht.
Zellmodifikationsverfahren zur Modifikation von menschlichen oder tierischen Zellen außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers, wobei die Zellen in einem ersten Schritt isoliert werden, die zu modifizierenden Zellen sodann festgehalten werden, daraufhin mindestens eine Substanz in die Zellen eingebracht und/oder an den Zellen angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass sodann die Konzentration der mindestens einen Substanz in und/oder an den Zellen gemessen wird und/oder dass die Anzahl der modifizierten Zellen bestimmt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 61 verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Bestimmen der Konzentration der mindestens einen Substanz in und/oder an den Zellen und/oder der Anzahl der modifizierten Zellen die mindestens eine Substanz nachbehandelt wird und ein Waschreagenz eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 64, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitfähigkeit der Zellen bestimmt wird und die Zellen mit Hilfe der bestimmten Leitfähigkeit isoliert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 65, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbrechung durch die Zellen bestimmt wird und die Zellen mit Hilfe der bestimmten Lichtbrechung isoliert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 66, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeit der Zellen in einem magnetischen und/oder elektrischen Feld bestimmt wird und die Zellen mit Hilfe der bestimmten Laufzeiten isoliert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 67, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen durch mindestens eine Filtermembran mindestens einmal filtriert werden und mit Hilfe dieses oder dieser Filtervorgänge isoliert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 68, dadurch gekennzeichnet, dass an die Zellen ein elektrisches Wechselfeld angelegt wird und dass die Zellen mit Hilfe dieses Wechselfeldes festgehalten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 69, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mindestens einer der Substanzen so modifiziert wird, dass sie für die Zellen nicht mehr erkennbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 70, dadurch gekennzeichnet, dass kleine reversible Poren (20a) in der Hülle der Zellen eröffnet werden, zur Einbringung der mindestens einen Substanz in die Zelle und/oder zu ihrer Anordnung an der Zelle.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 71, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Substanzen durch Partikelbeschuss in die Zelle eingebracht und/oder an ihr angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 72, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Substanzen auf magnetisierte oder magnetisierbare Partikel (21a) aufgebracht wird, dass die Partikel (21a) gegebenenfalls magnetisiert werden und dass die Partikel (21a) mit Hilfe von magnetischen Feldern in die Zellen eingeführt werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen mechanisch fixiert werden und dass die Partikel mit Hilfe einer Schleusenvorrichtung (21b) den Zellen zugeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 73 oder 74, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration mindestens einer der Substanzen in oder an den Zellen oder die Anzahl der mit der Substanz beladenen Zellen mit Hilfe des durch die Partikel (21a) verursachten Magnetfelds bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 75, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Substanzen in Liposome (22a) eingebracht wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in die Liposome (21a) zumindest teilweise magnetische Partikel (22b) eingebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 73 bis 75 oder 81, dadurch gekennzeichnet, dass ein statisches oder zeitlich veränderliches Magnetfeld verwendet wird zur Beeinflussung des Aufenthaltsortes der Zellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 73 bis 75 oder 77, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen mit Hilfe des Magnetfeldes der Partikel (21a oder 22b) lokalisiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 79, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Substanzen in eine Form gebracht wird, die sie für die Zellen unverdaulich macht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 80, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Substanzen mit Hilfe von Viren (23a) in die Zellen eingebracht und/oder an die Zellen angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 81, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine DNS in die Zellen eingebracht wird, zur Produktion mindestens einer der Substanzen in den Zellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 82, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Substanzen in die Zellen injiziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 83, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Substanzen mindestens eine fluoreszierende Substanz zugeführt wird und dass das Fluoreszenzlicht gemessen wird, zur Bestim mung der Konzentration der mindestens einen Substanz in und/oder an den Zellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 84, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Substanzen mindestens ein Biomarker zugeführt wird, zur Bestimmung der Konzentration der mindestens einen Substanz in und/oder an den Zellen.
Verwendung einer Vorrichtung oder eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Modifikation von menschlichen oder tierischen Zellen außerhalb des menschlichen und tierischen Körpers.
Verwendung nach dem vorhergehenden Anspruch zur Modifikation von Immunzellen oder zellulären Bestandteilen des Bluts.
Verwendung nach einem der Ansprüche 86 oder 87 zum Zwecke der Therapie des menschlichen oder tierischen Körpers.
Verwendung nach einem der Ansprüche 86 bis 88 zur Therapie von Krebserkrankungen oder Erkrankungen des Gehirns.
Verwendung nach dem vorhergehenden Anspruch zur Therapie von Krebserkrankungen der Leber.
Verwendung nach einem der Ansprüche 86 bis 88 zur Behandlung von Infektions- und Entzündungserkrankungen, Arteriosklerosis, Autoimmunerkrankungen wie Multiple Sklerose und sonstigen Erkrankungen bei denen Zellen gezielt Krankheitsherde ansteuern.