用于在移植前后实时评估包封装置中细胞的方法和系统制造方法及图纸

一种用于测量可植入装置中胰岛细胞或干细胞衍生的β细胞的存活率和功能的方法和系统，该可植入装置包括，将可植入装置中细胞的温度设置为低温以降低细胞的新陈代谢水平并降低细胞的氧需求，并测量耗氧率。可植入装置入口处的氧气传感器和可植入装置出口处的氧气传感器用来计算细胞的耗氧率，该耗氧率继而表明存活率。温度的降低还可以用于将细胞加载到可植入装置内以帮助减少缺血性和/或物理性损伤。本发明专利技术可与其它细胞类型一起使用，例如，肝细胞、心脏细胞、肌肉细胞等。

A Method and System for Real-time Assessment of Cells in Packet Encapsulation before and after Transplantation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在移植前后实时评估包封装置中细胞的方法和系统交叉引用本申请要求于2016年11月3日提交的美国专利申请No.62/417,039的优先权,其说明书的全部内容通过引用结合于此。
本专利技术涉及实时评估容纳在包封装置中的细胞的各种参数的方法和系统。参数可包括胰岛素分泌水平和耗氧率或任何其它适当的参数。
技术介绍
在细胞移植之前和细胞移植之后，了解包封装置中的细胞是否健康、存活且有功能性是很重要的。本专利技术包括用于在移植之前和之后实时监测包封装置中的细胞(例如，例如通过测量耗氧率、胰岛素分泌水平等监测细胞存活率、功能等)的方法和系统。本专利技术还包括在包封装置加载过程中帮助减少细胞损伤的方法，例如在移植之前、在存储之前和在存储过程中等等。本专利技术可用于其他细胞类型(不仅仅针对糖尿病治疗)。例如，细胞可包括生物人工肝的肝细胞、心脏细胞、肌肉细胞等。以下美国专利的公开内容整体并入本文作为参考：美国专利No.5,713,888；美国专利申请No.2003/0087427。
技术实现思路
本专利技术包括系统，例如，测量细胞耗氧率(OCR)、或测量其它特征诸如胰岛素分泌、pH、乳酸、CO2水平等的系统。在一些实施方式中，系统包括：具有入口和出口的生物反应器，其中第一氧气传感器设置于入口处并且第二氧气传感器设置于出口处；包括具有细胞的腔体以及血管化膜的包封装置，包封装置容纳在生物反应器中；热交换器和气体交换器的组合装置，用于将液体介质加热到从7℃到27℃(或从7℃到37℃)中的至少一个温度并从0到100％地控制含氧量；以及将液体介质经由入口从热交换器泵入生物反应器并经由出口从生物反应器泵出的泵。氧气传感器检测介质的含氧量以确定细胞的耗氧率。在一些实施方式中，生物反应器被包封到可以调节并控制温度和氧气的培养箱中，例如，温度是4-40℃、含氧量是0-100％。在一些实施方式中，所述系统包括用于获取在生物反应器出口之后的介质样品的样品移除出口。介质样品可用于测量胰岛素分泌。在一些实施方式中，气体交换器或热、气交换器组合装置向介质提供氧气。在一些实施方式中，介质中的产氧可被切断。在一些实施方式中，介质样品用于测量胰岛素、胰高血糖素、胰多肽、C肽、激素、或其组合。在一些实施方式中，介质样品用于测量受可被引入系统中的各种分泌素和化学试剂(诸如葡萄糖、精氨酸、KCI、GLP-1)影响的化学释放(分泌)。在一些实施方式中，细胞为胰岛细胞或干细胞衍生的β细胞。在一些实施方式中，系统包括葡萄糖传感器、乳酸传感器。pH传感器、CO2传感器、或其组合。在一些实施方式中，氧气传感器操作性地连接至调节输送至细胞的氧气的量的系统。在一些实施方式中，调节输送至细胞的氧气的量的系统可以，根据基于氧气传感器确定的含氧量接收的命令，调节供给到细胞的氧气水平。本专利技术还包括测量细胞耗氧率(OCR)或其它特征(例如，上述胰岛素分泌等)的方法。所述方法包括通过系统泵送从7℃到27℃的温度下的介质，所述系统包括：具有入口和出口的生物反应器，其中第一氧气传感器设置于入口处并且第二氧气传感器设置于出口处；和包括具有细胞的腔体以及血管化膜的包封装置，包封装置容纳在生物反应器中；其中氧气传感器检测介质的含氧量以确定细胞的耗氧率。在一些实施方式中，热交换器和气体交换器彼此分离。在一些实施方式中，热交换器和气体交换器组合在一起。本专利技术还包括测量耗氧率(OCR)或其它特征(例如，上述胰岛素分泌等)的方法。所述方法可包括在从7℃到27℃的温度下通过根据本专利技术的系统泵送介质；其中氧气传感器检测介质的含氧量，以确定细胞的耗氧率。本专利技术还包括测量细胞存活率的方法。在一些实施方式中，所述方法包括(在具有包封装置的系统中，包封装置具有细胞接受外源氧气，所述细胞包括胰岛细胞或干细胞衍生的β细胞)，中断向细胞输送外源氧气；将包封装置中细胞的温度设置为从7℃到27°；以及测量耗氧率(OCR)，其中某个特定的OCR水平表明有存活细胞。本专利技术还包括测量细胞存活率的方法。在一些实施方式中，所述方法包括(在具有包封装置的系统中，包封装置具有细胞接受外源氧气，所述细胞包括胰岛细胞或干细胞衍生的β细胞)，中断向细胞输送外源氧气；将包封装置中细胞的温度设置为从7℃到27°；以及测量耗氧率(OCR)，其中某个特定的OCR水平表明有充足的用于移植包封装置的存活细胞。在一些实施方式中，上述方法包括将温度升高到37℃，并测量细胞的葡萄糖刺激胰岛素分泌(GSIS)。在一些实施方式中，上述方法包括将温度升高到37℃，并测量细胞的葡萄糖刺激胰岛素分泌(GSIS)，其中阈值水平之内或阈值水平之上的胰岛素分泌水平表明有充足的用于移植包封装置的存活细胞。其它参数包括其它化学、激素/多肽释放(诸如葡萄糖、C-肽、胰多肽)的释放(细胞分泌)，上述释放可被促分泌素或其它化学试剂(诸如葡萄糖、精氨酸、KCI、GLP-1)诱导或抑制。在一些实施方式中，氧气传感器设置在保持具有细胞的包封装置的生物反应器的入口和出口处。在一些实施方式中，系统还包括葡萄糖传感器、乳酸传感器、pH传感器、CO2传感器、或其组合。本专利技术还包括将细胞加载到接收外源氧气中(细胞包括胰岛细胞或干细胞衍生的β细胞)的包封装置中的方法。在一些实施方式中，所述方法包括将包封装置的温度降低到一定的低温(例如，4到8℃，7到15℃等)；并且通过细胞加载端口将细胞加载到包封装置中，其中低温有助于最小化细胞的缺血性或物理性损伤。在本文的一些实施方式中，外源氧气以约40％的含氧量输送至装置中。在一些实施方式中，包封装置保持在容器中，所述容器适于将包封装置保持在介质中。在一些实施方式中，包封装置包括用于向一层或多层细胞提供冷却介质或氧气的导管。在一些实施方式中，氧气传感器操作性地连接至用于调节输送至细胞的外源氧气的系统。本文描述的任何特征或特征的组合都包括在本专利技术的范围内，只要通过上下文、本申请文本及本领域普通技术人员的知识可以显而易见得出该任一组合中所包含的特性不是互相矛盾的。本专利技术的其它优势和方面从下面的详细描述及权利要求来看是显而易见的。附图说明结合附图给出的以下详细描述，本专利技术的特征和优势将变得显而易见。图1A示出了保持细胞或组织的单室包封装置的实例。该装置包括进入腔体的端口以加载细胞或组织。图1B示出了图1A的装置的剖面视图。细胞被包封在利用网状插入物而形成的双层膜包膜中。该装置包括血管化膜和免疫隔离膜。本专利技术不限于使用免疫隔离膜的装置，在一些实施方式中，该装置仅包含血管化膜。图2A示出了具有免疫隔离膜的包封装置的细节视图。该装置包括由气道分离的两个腔室或腔体。图2B示出了不具有所述免疫隔离膜的包封装置的细节视图。该装置包括由气道分离的两个腔室或腔体。图3A示出了包括生物反应器和细胞设置其中的包封装置的系统的示意图。液体介质通过入口(可包括具有氧气传感器的流体细胞)流进并从出口(可包括具有氧气传感器的流体细胞)流出。在一些实施方式中，包封装置是单室装置。在一些实施方式中，包封装置是具有设置在腔室之间的气道(例如，氧气通道)的双室装置(例如，允许更高密度)。在一些实施方式中，入口和出口处的传感器用于测量耗氧率(可被用作评估具有细胞的装置的存活率的方式)。图3B示出了可能出现在图3A系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量细胞耗氧率(OCR)的系统，所述系统包括：a.具有入口和出口的生物反应器，其中第一氧气传感器设置于入口处并且第二氧气传感器设置于出口处；b.包封装置，其包括具有细胞的腔体以及血管化膜，所述包封装置容纳在生物反应器中；c.用于将液体介质加热到从7℃到27℃的至少一个温度的热交换器、和从0到100％地控制含氧量的气体交换器；以及d.用于将液体介质经由入口从热交换器泵入生物反应器中并经由出口从生物反应器泵出的泵；其中氧气传感器检测介质的含氧量，以确定细胞的耗氧率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.03 US 62/417,0391.一种用于测量细胞耗氧率(OCR)的系统，所述系统包括：a.具有入口和出口的生物反应器，其中第一氧气传感器设置于入口处并且第二氧气传感器设置于出口处；b.包封装置，其包括具有细胞的腔体以及血管化膜，所述包封装置容纳在生物反应器中；c.用于将液体介质加热到从7℃到27℃的至少一个温度的热交换器、和从0到100％地控制含氧量的气体交换器；以及d.用于将液体介质经由入口从热交换器泵入生物反应器中并经由出口从生物反应器泵出的泵；其中氧气传感器检测介质的含氧量，以确定细胞的耗氧率。2.根据权利要1所述的系统，其还包括用于获取在生物反应器出口之后的介质样品的样品移除出口。3.根据权利要求2所述的系统，其中介质样品用于测量胰岛素分泌、胰高血糖素、胰多肽、C肽、激素、或其组合。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其中气体交换器向介质提供从0到100％的氧气。5.根据权利要求4所述的系统，其中能够切断介质中的产氧。6.一种用于测量细胞耗氧率(OCR)的系统，所述系统包括：a.具有入口和出口的生物反应器，其中第一氧气传感器设置于入口处并且第二氧气传感器设置于出口处；b.包封装置，其包括具有细胞的腔体以及血管化膜，所述包封装置容纳在生物反应器中；c.用于将液体介质加热到从7℃到37℃的至少一个温度的热交换器、和从0到100％地控制含氧量的气体交换器；以及d.用于将液体介质经由入口从热交换器泵入生物反应器并经由出口从生物反应器泵出的泵；其中氧气传感器检测介质的含氧量以确定细胞的耗氧率。7.根据权利要求6所述的系统，其还包括用于获取在生物反应器出口之后的介质样品的样品移除出口。8.根据权利要求7所述的系统，其中介质样品用于测量胰岛素分泌。9.根据权利要求6-8中任意一项所述的系统，其中热交换器向介质提供氧气。10.根据权利要求9所述的系统，其中能够切断介质中的产氧。11.一种系统，其包括：a.具有入口和出口的生物反应器，其中第一氧气传感器设置于入口处并且第二氧气传感器设置于出口处；b.包封装置，其包括具有细胞的腔体以及血管化膜，所述包封装置容纳在生物反应器中；c.用于将液体介质加热到从7℃到37℃的至少一个温度的热交换器、和从0到100％地控制含氧量的气体交换器；d.用于将液体介质经由入口从热交换器泵入生物反应器并经由出口从生物反应器泵出的泵；以及e.用于获取在生物反应器出口之后的介质样品的样品移除出口。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统用于测量细胞的耗氧率，并且氧气传感器用于检测介质的含氧量。13.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统用于测量细胞的胰岛素...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里尔乔斯·K·帕帕斯，
申请(专利权)人：代表亚利桑那大学的亚利桑那董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US