連續培養裝置制造方法及圖紙

描述了一種用于在三維結構中培養哺乳動物細胞的連續培養裝置，所述三維結構用于體內移植或植入。所述培養裝置包括(a)由以有規律的間距間隔的相互連接的生長面矩陣形成的支架，和(b)在生長區域的入口和出口的流體分配裝置。所述裝置對于培養用于牙科植入物或骨重建的骨細胞尤其有用。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及在用于體內移植或植入的三維結構中培養哺乳動物細胞的裝置。更特別地，本專利技術涉及用于培養牙科植入物或骨重建的骨細胞的連續培養裝置。
技術介紹
對于在三維(3D)環境比如3D結構或支架上培養細胞受到越來越多的關注。在3D支架上進行細胞培養對于生產可移植的組織結構的組織工程是有用的。在3D支架上進行3D培養內在的困難是(i)貫穿支架孔的統一、高效的細胞接種，和(ii)向支架中央部分細胞的物質轉移受限。 過去三十年來在組織工程領域取得了巨大的進步，但是與在深的或厚的結構的中心培養細胞所遇到的困難相關的問題仍然存在。美國專利6，194，210描述了在聚合微載體細胞中培養A型肝炎病毒的過程。美國專利6，218，182描述了在生物反應器中培養3D組織，尤其是用作體外肝臟輔助裝置的肝臟組織的方法，細胞接種于生物反應器中，并提供兩股培養基流，每一股與細胞不同的側面相接觸。US 2009/0186412描述多孔細胞支架和其生產方法。所有的現有技術文獻提出了高細胞密度的培養系統遇到不規律的液體流時出現的一些問題。在厚的結構中或培養密度高時，已知的生物反應器不能有效地模擬體內營養機制。在哺乳動物體內，流量的調節、營養物質和氣體的傳遞、廢物的清除是包括體內許多復雜功能的自動化過程。血液是復雜的系統，維持大量的氣體和營養物質進入和排出遍布體內的細胞的能力。流量通過復雜的系統進行管理，其自動改變體積和壓力以重新分配血流量到高需求的區域。所述分配系統包括數千分支，每個分支可以具有更小的內徑，直到最后達到滋養細胞的維度水平。利用計算流體力學(CFD)軟件能夠進行復雜結構和其容器中的流動分析。當合適的特征的組合被確定，可以研究代謝參數，以保證物質的利用率和生產的廢物的產率保持在典型的安全區域。一個例子是計算最大細胞密度和氧消耗率，以確保所有的細胞維持有氧。現在我們找到了連續培養裝置，其解決了在深或厚的結構的中心培養細胞時的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是連續培養裝置，包括(a)由以規律的間距間隔的相互連接的生長面的矩陣形成的支架，和(b)位于生長區域的入口和出口的流體分配裝置。配置間距和界限，使通過和環繞生長面的定向流均一。流量分配是指允許生長區域的入口和出口到每個生長面的足夠的流量。所述流量分配利用計算流體動力學和主要代謝物利用分析進行分析，以保證細胞免于不利的生長條件。優選地，流量分配是指分配新鮮營養物和氣體的進入流到生長面。可以根據生長面的形狀和生長面支持的細胞的總數量，調整分配裝置通道的截面積和通道的數量，以方便到生長面的均勻分布。優選地，培養裝置包括相互連接的生長面的矩陣，其由多種纖維或三維結構的有組織和重復式的相互連接來限定，其可以加入任意數量的用于促進或加強細胞生長和附著的平面或表面物體。形成矩陣的三維結構可以是圓柱形、長方形、六角形，或其他任何形狀或形狀的組合，并且表面可以是光滑的或有紋理的。在本專利技術實際優選的實施方式中，支架是由圍繞著中心支持物的以有規律的間距間隔的相互連接的生長面的矩陣形成。 由所述結構相互連接形成的開放空間，等于或大于O. 7mm，小于3mm，優選的等于或大于O. 9mm,小于3_。在優選的實施方式中，間距大于I. Omm,但是需要時可以根據支架的物理強度作出改變。在本專利技術的另一個更優選的實施方式中，相互連接的生長面以等于或大于I. Omm,小于2. Omm的規律間距間隔。間距是本專利技術的特征性特性。圍繞上述范圍內的參數變化可以優化整個支架中的培養基流，并同時獨立于它們最終的形狀和維度，賦予根據本專利技術的所有裝置的3D結構的足夠堅固性。由生長面相互連接形成的開放空間，形成了根據本專利技術的裝置的有組織的特征結構，其區別于現有技術中已知裝置的多孔結構。支架的形狀優選是立方體，但它可以是另一種形狀，例如圓柱形的或解剖學上正確的。優選地，培養裝置包括大量均一安排的相互連接的生長面，形成限制每立方體積最大數量細胞的大的開放區域，便于生長區域容易地進行血管生成。培養裝置可以由任何生物相容性材料制成。生物相容性材料是任何生物相容性的有機聚合物或其混合物以及生物相容性的有機多聚體和生物相容性的有機或無機非聚合化合物的摻合物或混合物。用于本專利技術的生物相容性材料成分的非限制性的特定例子是聚己內酯、聚氧化乙烯-對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚L-乳酸、聚乙醇酸、膠原蛋白、纖維連接蛋白、羥基磷灰石等。在實際優選實施方式中，所述培養裝置還包括無菌密封罩，其可以在培養期完成時拆卸。所述無菌罩可以包括密封的可拆卸蓋、入口分配裝置、可選的出口分配裝置，和用于定位和固定培養裝置中的生長面的必要的支持物。所述罩可以是長方形、圓柱體或其他的保持培養裝置以及提供無菌除去支架的額外特征所需的其他任何形狀。本專利技術提供了超過以前的培養裝置的幾個優勢，在于營養輸送使得組織在厚(>Imm)的基質上產生并保持活力。可以在單個步驟的過程中生產本專利技術的3D培養裝置。可選擇地，首先可以生產2D層，所述的單個2D層可以通過一個覆蓋另外一些的方式組裝形成根據本專利技術的3D培養裝置。3D培養裝置的最終尺寸的將取決于組裝的2D層的數目。本專利技術的培養裝置，可以有效地用于培養任何類型的細胞成3D組織。優選培養用于牙科植入物或骨重建的細胞。一旦細胞生長成3D組織，可以停止培養基流，可以使用或保存組織供將來使用。本專利技術的培養裝置也可以有效地用來培養直接進入人體的細胞。事實上，所述裝置可以植入需要組織重建的病人，可以在體內實現所述培養。使用根據本專利技術的培養裝置，細胞可以在受控制的環境中在可生物降解的支架上生長。生長面相互連接形成大的開放的區域，使它們能夠接觸到均勻的培養基流，并防止在生長過程中的污染。特別是，防止了在生長過程中由于氣泡形成的生長面的污染或阻塞。此外，使用本專利技術的培養裝置，培養條件被連續監測，對所需條件的任何偏離，進行自動校正和報警。這提供了維持細胞未分化狀態，以盡量減少最大細胞密度和相關的毒性壞死的必要條件，并提供了對關鍵的營養物質和氣體非擴散限制的環境。 另外，根據本專利技術提供的培養裝置，如對兔子進行的實驗顯示在沒有細胞存在的情況下也提供了組織的生長。實施例實驗方案根據本專利技術的兩層支架(llmmX llmmX5mm),切成等尺寸的四件,用于小鼠上的細胞生長實驗。組織學分析和結果四個連續培養裝置植入免疫缺陷的N0D/SCID小鼠。從植入起一周后的炎癥反應分析表明，沒有典型的炎癥反應跡象，即腫脹、發紅、分泌物等。對照材料HA(羥基磷灰石)，即市售的生物醫用材料作為標準樣品的組織學分析，沒有顯示炎癥(如淋巴細胞浸潤)，相反地，它顯示了多孔陶瓷材料與組織的整合(成纖維細胞進入材料的孔隙)。從含有本專利技術目標的連續培養裝置的所有的樣品中去除聚己內酯，并用石蠟代替。它導致陰性的或空的顯微圖像。樣品P (聚己內酯)、PC (有細胞的聚己內酯)、PD (三鈣磷酸鹽浸潰的聚己內酯)(圖7)、roc(三鈣磷酸鹽浸潰的有細胞的聚己內酯)(圖8)的組織學分析沒有顯示組織的任何炎癥過程。所以，在體內植入本專利技術的的連續培養裝置，提供了細胞的生長而沒有組織的炎癥過程。對小鼠進行的分析表明，連續培養裝置是生物相容的，且沒有局部毒性。此外，連續培養裝置的典型的3D結構提供了本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2009.12.16 EP 09179465.11.ー種連續培養裝置，包括(a)由以有規律的間距間隔的相互連接的生長面的矩陣形成的支架，和(b)在生長區域的入口和出口的流體分配裝置。2.根據權利要求I所述的裝置，其中所述的支架是由圍繞著中心支持物以有規律的間距間隔的相互連接的生長面的矩陣形成的。3.根據權利要求I所述的裝置，其中所述相互連接的生長面由相互連接的多種纖維或三維結構限定。4.根據前述任一項權利要求所述的裝置，其中所述相互連接的生長面以規律的等于或大于O. 7mm且小于3. Omm的間距間隔。5.根據前述任一項權利要求所述的裝置，其中所述相互連接的生長面...

【專利技術屬性】
技術研發人員：E·貝里，F·柯西奧，
申請(專利權)人：維瓦生物細胞股份公司，
類型：
國別省市：