用于产生血小板的系统和方法技术方案

本发明专利技术描述了用于产生生物产品的系统和方法。在一些方面，该系统包括第一基板和第二基板，所述第一基板具有形成在其中的基本上沿纵向延伸的多个进口通道，所述第二基板具有形成在其中的基本上沿纵向延伸的对应于所述多个进口通道的多个出口通道，所述第二基板被配置成可释放地接合所述第一基板。所述系统还包括设置在所述基板之间的可渗透膜，在各自的入口和出口通道之间形成微流体路径并被配置成选择性地捕获能够产生生物产品的生物来源材料，其中，至少一个通道横向渐缩以控制压差分布，调节通过所述可渗透膜的灌注。

Systems and methods used to produce platelets

Systems and methods for producing biological products are described. In some respects, the system comprises a first base plate and a second substrate having a plurality of inlet passages formed in a substantially lengthwise extension therein, and the second substrate has a plurality of outlet passages corresponding to the plurality of inlet passages, which are formed in the second base, and the second substrate. It is configured to releasably engage the first substrate. The system also includes a permeable membrane arranged between the substrates, forming a microfluidic path between the respective inlet and outlet channels and configured to selectively capture biological source materials that can produce a biological product, in which at least one channel is horizontally shrinks to control the pressure difference distribution and regulates through the permeability. The perfusion of the membrane.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于产生血小板的系统和方法相关申请的交叉引用本申请是基于2015年9月8日提交的题为“血小板生物反应器”的美国临时申请号61/215,369并要求其权利，其通过引用全文纳入本文。关于联邦资助研究的声明本专利技术是在国立卫生研究院(NationalInstitutesofHealth)授予的R00HL114719下于政府资助下完成。政府对本专利技术拥有一定的权利。专利技术背景本专利技术通常涉及流体系统，包括微流体装置、包含这类装置的系统和使用这类装置和系统的方法。更具体说，本专利技术涉及用于产生生物产品的装置、系统和方法。血小板或凝血细胞是不规则的盘状细胞碎片，其在血液中循环并且对于止血、血管生成和先天免疫是必需的。在体内，血小板由称为巨核细胞的细胞产生。如图1所示，在骨髓中产生的巨核细胞迁移并接触血管内排列的内皮细胞。在这里，他们伸展延长支化细胞结构，称为前血小板，通过内皮中的空隙进入血管空间。由于血液流动而经历剪切速率，前血小板延伸并将血小板释放到循环中。通常，正常血小板计数在每微升血液150,000和400,000血小板之间。但是，当血小板数量降至低水平时，患者会出现称为血小板减少症的状况，并因出血而存在死亡风险。血小板减少症的已知原因包括恶性肿瘤和用于治疗它的化疗，免疫紊乱，感染和创伤。尽管对有害的免疫系统反应，由败血症引起的风险和病毒污染有严重的临床担忧，但治疗血小板减少症通常涉及使用完全来自人类供体的替代血小板。然而，从输血获得血小板的过程是漫长的，昂贵的，并且通常需要找到多个匹配的供体。另外，考虑到细菌检测和劣化，收获的血小板的可用性由于储藏期限短而受到限制。而且，筛选未知存在的病毒是不可能的。加上需求增加和供体近乎静止的库存造成的短缺，医疗保健专业人员越来越难以为血小板减少症以及其他与低血小板计数相关的其他疾病的患者提供足够的照顾。替代输血的方法包括使用人造血小板替代品，但这些替代品迄今未能取代生理血小板产品。在一些方法中，已经尝试使用各种细胞培养技术生产功能性人血小板。具体而言，在实验室中使用从各种干细胞获得的巨核细胞生产血小板。使用的干细胞通常包括胚胎干细胞，脐带血干细胞和诱导的多能干细胞。其他干细胞来源包括骨髓、胎肝和外周血中发现的干细胞。然而，尽管在实验室中功能性血小板的成功生产，在临床环境中仍然存在许多限制。例如，使用现有技术的培养方法只有大约10％的人巨核细胞显示启动前血小板产生。这导致每个CD34+脐带血衍生的或胚胎干细胞衍生的巨核细胞的产量为10至100个血小板，其自身可用性有限。例如，平均单个人脐带血单位可产生大约5·106个CD34+干细胞。这在离体血小板生产中造成了显著的瓶颈。此外，细胞培养已不能重建生理微环境，提供有限的细胞外基质成分、骨髓僵硬度、内皮细胞接触和血管剪切率的个体控制。而且，细胞培养物在同步前血小板生产中不成功，导致在6-8天的过程中不均匀的血小板释放，这与血小板储藏期限相关。因此，鉴于上述情况，仍然需要有效的方法来产生能够满足日益增长的临床需求的临床相关血小板产量，并且避免与供体收集和储存相关的风险和成本。
技术实现思路
本专利技术通过提供能够有效且可规模化生产血小板和其他生物产品的系统和方法克服了上述技术的缺点。具体而言，本专利技术描述了包括旨在产生临床和商业相关生物产品的许多特征和能力的各种生物反应器的实施方式。在一些方面，本文所述的系统和方法可用于产生可用于血小板输注的高血小板产量。因此，可以克服目前替代治疗的许多显著缺点，因为这些缺点主要依赖于来自人类供体的输血。如将要描述的那样，在一些方面，所提供的生物反应器的实施方式可以被配置成再现与人体中血小板生成相关的生理条件和过程。具体而言，所提供的生物反应器的实施方式可以被配置用于使用可促进血小板生产的各种材料和物质进行选择性功能化。而且，通过包括均匀生物材料捕集和可控剪切应力的能力，可以使用所描述的生物反应器的实施方式实现血小板和其他生物产品的高效生产。在一些设计中，所提供的生物反应器的实施方式被配置用于快速组装和拆卸，并且适用于热塑性模塑和其他大规模制造工艺。根据本专利技术的一方面，提供了用于产生生物产品的系统和方法。该系统包括第一基板和第二基板，所述第一基板具有形成在其中的基本上沿纵向延伸的多个进口通道，所述第二基板具有形成在其中的基本上沿纵向延伸的对应于所述多个进口通道的多个出口通道，所述第二基板被配置成可释放地接合所述第一基板。所述系统还包括设置在所述基板之间的可渗透膜，在各自的进口和出口通道之间形成微流体路径并被配置成选择性地捕获能够产生生物产品的生物来源材料，其中，至少一个通道横向渐缩以控制压差分布，调节通过可渗透膜的灌注。根据本专利技术的另一方面，提供了用于产生生物产品的方法。所述方法包括用能够产生期望的生物产品的生物来源材料接种生物反应器组合件，所述生物反应器组合件包括第一基板和第二基板，所述第一基板具有形成在其中的基本上沿纵向延伸的多个进口通道，所述第二基板被配置成可释放地接合所述第一基板，并具有形成在其中的基本上沿纵向延伸的与所述多个进口通道对应的多个出口通道，其中，至少一个通道横向渐缩以控制其中的压差分布。所述生物反应器组合件还包括设置在所述基板之间的可渗透膜，在各自的进口和出口通道之间形成微流体路径并被配置成选择性地捕获生物来源材料。所述方法还包括以预定的流速将流体介质引入生物反应器组合件以产生期望的生物产品，以及从生物反应器组合件收获期望的生物产品。通过以下描述可以清楚地了解本专利技术的上述和其他方面和优势。在以下说明书中，参照构成说明书的一部分的附图，其中以说明性方式显示了本专利技术的优选实施方式。这类实施方式不必然代表本专利技术的全部范围，而是因此对权利要求进行说明并在本文中解释本专利技术的范围。附图说明在后文中将参考附图描述本专利技术，其中同样的附图标记表示同样的元件。图1显示骨髓中体内血小板产生的图示。图2是根据本专利技术的各方面的用于产生生物产品的系统的示意图。图3是显示根据本专利技术的各方面的生物反应器的一个实施方式的图示。图4A是显示包括图3的生物反应器的生物反应器组合件的一个实施方式的立体图。图4B是图4A所示实施方式的截面图。图4C是图4A所示实施方式的另一截面图。图5A显示了根据本专利技术的各方面的示例性的系统。图5B显示了图5A的系统中包括的生物反应器。图6显示根据本专利技术的各方面的生物反应器的一个实施方式。图7A显示根据本专利技术的各方面的拆解的生物反应器的一个实施方式。图7B显示组装的图7A的生物反应器组合件。图8显示根据本专利技术的各方面的系统的另一个实施方式。图9A显示根据本专利技术的各方面的生物反应器的又一个实施方式。图9B显示根据本专利技术的各方面的生物反应器的又一个实施方式。图10是示出根据本专利技术的各方面的系统的示意图。图11显示根据本专利技术的各方面的生物反应器的又一个实施方式。图12显示根据本专利技术的各方面的生物反应器的又一个实施方式。图13是根据本专利技术的各方面的阐述过程的步骤的流程图。图14A是显示使用静态培养产生的巨核细胞的图。图14B是显示使用静态培养产生的前血小板和血小板的图。图14C是显示根据本方面的各方面的产生的巨核细胞的图。图14D是显示根据本方面的各方面的产生的前血小板和血小板的图。图15是示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于产生生物产品的系统，所述系统包括：第一基板，具有基本上沿纵向延伸的形成在其中的多个进口通道；第二基板，具有对应于所述多个进口通道且基本上沿纵向延伸的形成在其中的出口通道，所述第二基板被配置成可释放地接合所述第一基板；和设置在所述基板之间的可渗透膜，在各个进口和出口通道之间形成微流体路径并被配置成选择性地捕获能够产生生物产品的生物来源材料，其中，至少一个通道横向渐缩以控制压差分布，调节通过所述可渗透膜的灌注。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.08 US 62/215,3691.一种用于产生生物产品的系统，所述系统包括：第一基板，具有基本上沿纵向延伸的形成在其中的多个进口通道；第二基板，具有对应于所述多个进口通道且基本上沿纵向延伸的形成在其中的出口通道，所述第二基板被配置成可释放地接合所述第一基板；和设置在所述基板之间的可渗透膜，在各个进口和出口通道之间形成微流体路径并被配置成选择性地捕获能够产生生物产品的生物来源材料，其中，至少一个通道横向渐缩以控制压差分布，调节通过所述可渗透膜的灌注。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述基板一旦接合被配置成在各个进口和出口通道之间形成气密密封。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个通道的表面和所述纵向之间形成的锥角约为0-5度。4.如权利要求1所述的系统，其中，所述多个进口通道连接于所述第一基板中形成的进口歧管，所述进口歧管被配置成将引入其中的生物来源材料跨进口通道均匀或差异地分配。5.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括所述第二表面中形成的出口歧管，所述出口歧管连接于所述出口通道并被配置成将包含产生的生物产品的流体介质至少引导到输出。6.如权利要求4所述的系统，其中，所述生物来源材料包括巨核细胞，所述生物产品包括血小板或巨核细胞组分产品。7.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括被配置成通过将包含一种或多种生物物质的流体介质引入通道选择性地功能化所述系统的源。8.如权利要求7所述的系统，其中，一种或多种生物物质包括细胞、小分子以及细胞外基质蛋白，所述细胞包括巨核细胞，内皮细胞，骨髓细胞，血细胞，肺细胞和包含基膜的细胞，所述小分子包括CCL5，CXCL12，CXCL10，SDF-1，FGF-4，S1PR1，RGDS，甲基纤维素，所述细胞外基质蛋白包括胶原蛋白，纤连蛋白，纤维蛋白原，层粘连蛋白，玻连蛋白，以及它们的组合。9.如权利要求7所述的系统，其中，所述流体介质包括细胞培养基，全血，血浆，血小板添加剂溶液，悬浮介质以及它们的组合。10.如权利要求7所述的系统，其中，所述源还被配置成控制所述通道中的流速以产生预定范围内的剪切速率，所述预定范围内的剪切速率经选择以促进生物产品的产生。11.如权利要求1所述的系统，其中，所述基板包括PDMS，热塑性材料，赞诺环烯烃聚合物，玻璃以及它们的组合。12.如权利要求1所述的系统，其中，所述可渗透膜包括PDMS，热塑性材料，丝，水凝胶或聚碳酸酯。13.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·N·索恩，
申请(专利权)人：布里格姆女子医院有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US