Gelenkknorpel-Bioreaktorist ein Gerät zur Kultivierung und Erhaltung menschlicher Gelenkchondrozyten und kann zur Erforschung der Knorpelbiologie und möglicher Behandlungen verwendet werden. Er besteht in der Regel aus mehreren Komponentenschichten, darunter einer Zellkulturkammer, einem Flüssigkeitskreislauf, einem Drucksensor und einem Temperaturregler. Sein Grundprinzip besteht darin, Gelenkknorpelgewebe auf einer durchlässigen, porösen und elastischen künstlichen Matrix zu kultivieren und Wachstum und Entwicklung durch simulierte physiologische Reize wie Gelenkbewegung, Druck und Flüssigkeitsscherung zu fördern. Zu seinen Hauptkomponenten gehören Kulturkammer, künstliche Matrix, Drucksensor, Flüssigkeitspumpe und Steuerungssystem.
1. Bioreaktorkörper: Kernkomponente, im Allgemeinen aus Edelstahl, Glas oder einem anderen Material mit guter Korrosionsbeständigkeit und Abdichtung. Speziell ausgelegte Innenkammern nehmen Zell-Gerüst-Komposite oder gewebegezüchtete Knorpelkonstrukte auf. Ihre Auslegung berücksichtigt strömungsmechanische Prinzipien, um Nährstoffe und Gase gleichmäßig in der Kulturumgebung zu verteilen.
2. Steuerungssystem: Überwacht und regelt interne Umgebungsparameter wie Temperatur, pH-Wert und Konzentration des gelösten Sauerstoffs. Die präzise Regelung stellt Gelenkchondrozyten stabile und geeignete Wachstumsbedingungen bereit. Das System kann außerdem Intensität und Frequenz der mechanischen Stimulation entsprechend den Versuchsanforderungen einstellen, um die In-vivo-Belastung des Gelenkknorpels zu simulieren.
3. Bediensystem: Umfasst die Bedienoberfläche zum Starten, Betreiben und Stoppen des Bioreaktors sowie Mechanismen zum Einbringen und Entnehmen biologischer Materialien. Bediener stellen damit Versuchsparameter ein, überwachen den Fortschritt und reagieren zeitnah auf mögliche Probleme.
4. Hilfssysteme: Reinigungs-, Desinfektions-, Wartungs- und weitere Systeme gewährleisten den ordnungsgemäßen Betrieb des Bioreaktors und die Qualität biologischer Produkte. Das Reinigungssystem reinigt den Innenraum regelmäßig und verhindert Kontamination; das Desinfektionssystem erhält die Sterilität vor und nach der Verwendung; das Wartungssystem unterstützt die routinemäßige Pflege und verlängert die Lebensdauer.