用于播种和培养的系统和方法技术方案

一种用于将治疗活性成分(TAI)播种到多孔支架上的系统，包括用于容纳支架的第一腔室，用于存储TAI的TAI存储装置，用于存储TAI培养基的至少一个第二腔室，以及用于接收来自压缩源的气体的气体入口。流动回路连接至第一腔室、TAI存储装置、第二腔室和气体入口，用于将TAI、TAI培养基和气体输送至支架。泵在流动回路中泵送TAI、TAI培养基和气体中的至少一个。系统还包括处理器，该处理器经由多个阀调节TAI、TAI培养基和气体向支架的输送。

Systems and methods for sowing and Cultivation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于播种和培养的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年4月7日提交的美国临时申请No.62/483,031的权益，该临时申请的全部内容通过引用合并于此。
本公开大体上涉及组织生物工程，并且更具体地涉及用于播种和培养多孔支架的方法和系统，多孔支架用于骨骼、软骨、韧带、肌肉、脂肪、牙齿和肌腱，以及其他可能性的组织工程。
技术介绍
成骨支架中的人类干细胞的生物反应器培养已经显示出支持骨基质的细胞存活、分化、成熟和沉积，同时限制了不需要的谱系的发育并且有助于移植后的持续重塑和血管化。然而，培养支架的传统方法通常涉及由实验室技术人员使用多种工具或装置手动进行的操作，包括将支架浸入培养皿中的培养基中、干燥支架、将细胞放置到支架上、以及将支架浸入培养基浴中以促进细胞生长。因此，需要有一种成本有效且简化的机构，以在没有大量劳力的情况下处理支架的培养。本文描述的公开技术满足了该需求。另外，本文描述的系统能够通过减少处理中的用户交互实现稳健的处理控制和无菌性的维持。
技术实现思路
本公开的技术涉及一种用于将治疗活性成分(TAI)播种到多孔支架上的系统。该系统包括用于容纳支架的第一腔室，用于存储TAI的TAI存储装置，用于存储TAI培养基的至少一个第二腔室，以及用于接收来自压缩源的气体的气体入口。流动回路联接到(i)第一腔室、(ii)TAI存储装置、(iii)第二腔室和(iv)气体入口。流动回路将TAI、TAI培养基和气体输送至支架。泵在流动回路中泵送TAI、TAI培养基和气体中的至少一个。该系统还包括多个阀，多个阀用于调节TAI、TAI培养基和气体向支架的输送。在一些实施例中，流动回路包括在第一腔室和第二腔室之间的培养基供应管线和培养基返回管线，连接到TAI存储装置的用于输送TAI的TAI供应管线，以及连接到气体入口的用于输送气体的气体供应管线。在一些实施例中，多个阀包括用于调节TAI培养基从第二腔室向支架的输送的培养基阀，用于调节气体从气体入口的输送的气体阀，用于调节TAI从TAI存储装置的输送的TAI阀，用于调节气体向第一腔室的输送的第一腔室阀，和用于调节从第一腔室的流动的排废阀。在一些实施例中，系统包括处理器，处理器用于通过在打开位置和关闭位置之间切换一个或多个阀来调节支架的播种和培养。处理器被构造成通过泵来调整泵速。在一些实施例中，处理器通过操作阀以控制TAI培养基和TAI的流动，来调节用TAI培养基处理支架。在一些实施例中，处理器通过调整阀，使得气体阀、第一腔室阀和排废阀处于打开位置，而剩余的阀处于关闭位置，来调节用气体从支架中去除过量的TAI培养基。在一些实施例中，处理器通过在打开位置和关闭位置之间重复地交替切换气体阀、第一阀和排废阀中的每一个阀，而使剩余的阀处于关闭位置，来调节通过支架的加压气体爆发的脉冲。在一些实施例中，在释放加压气体爆发之前，处理器将气体阀切换到打开位置，并且将第一腔室阀切换到关闭位置，以产生加压气体。在一些实施例中，处理器将气体阀切换到关闭位置，并且将第一腔室切换到打开位置，以将加压气体爆发释放到第一腔室中。在一些实施例中，处理器通过调整阀，使得TAI阀和排废阀处于打开位置，而剩余的阀处于关闭位置，来调节从TAI存储装置释放TAI。在一些实施例中，处理器通过调整阀，使得培养基阀、第一腔室阀和排废阀处于打开位置，而剩余的阀处于关闭位置，来调节将TAI泵送到第一腔室中。在一些实施例中，系统进一步包括支架转向器，支架转向器由马达(其包括各种类型的马达，诸如旋转致动器、步进马达、有刷马达、无刷马达、气动马达、液压马达等)驱动，用于使容纳在第一腔室中的支架旋转通过多个位置。在一些实施例中，处理器通过指示马达驱动支架转向器以旋转支架通过多个位置，来调节支架上的TAI粘附。在一些实施例中，系统包括用于驱动泵的马达。在一些实施例中，处理器通过指示马达驱动泵以将TAI培养基泵送到第一腔室中并持续预定时间段，来调节TAI培养。在一些实施例中，移植物包括以下组织中的一种或多种：骨、软骨、韧带、肌肉、脂肪、皮肤、神经、淋巴结、骨髓、牙齿和肌腱。在某些实施例中，移植物是骨移植物。在一些实施例中，压缩源提供CO2、N2或混合气体。本公开技术的另一个方面涉及一种将TAI播种和培养到多孔支架中的方法。该方法包括将支架容纳在第一腔室中。流动回路将TAI、TAI培养基和气体从TAI存储装置、至少一个第二腔室和气体入口输送到支架。泵在流动回路中泵送TAI、TAI培养基和气体中的至少一个。处理器经由多个阀调节TAI、TAI培养基和气体向支架的输送。在一些实施例中，多个阀包括用于调节TAI培养基从第二腔室的输送的培养基阀，用于调节气体从气体入口的输送的气体阀，用于调节TAI从TAI存储装置的输送的TAI阀，用于调节气体向第一腔室的输送的第一腔室阀，和用于调节从第一腔室的流动的排废阀。在一些实施例中，处理器通过在打开位置和关闭位置之间重复地交替切换气体阀、第一腔室阀和排废阀中的每一个阀，而使剩余的阀处于关闭位置，来调节通过支架的加压气体爆发的脉冲。在一些实施例中，在释放加压气体爆发之前，处理器将气体阀切换到打开位置，并且将第一腔室阀切换到关闭位置，以产生加压气体。在一些实施例中，处理器将气体阀切换到关闭位置，并且将第一腔室阀切换到打开位置，以将加压气体爆发释放到第一腔室中。在一些实施例中，移植物包括以下组织中的一种或多种：骨、软骨、韧带、肌肉、脂肪、皮肤、神经、淋巴结、骨髓、牙齿和肌腱。在某些实施例中，移植物是骨移植物。本公开技术的进一步方面涉及一种处理多孔支架的表面的方法。该方法包括使用液体和气体压力，以薄层润湿和涂覆多孔支架的表面，以促使细胞溶液的芯吸，形成均匀播种的支架。在一些实施例中，该方法包括将多孔支架容纳在第一腔室中；经由流动回路将TAI、TAI培养基和气体从TAI存储装置、至少一个第二腔室和气体入口输送到支架；通过泵在流动回路中泵送TAI、TAI培养基和气体中的至少一个；和通过处理器经由多个阀调节TAI、TAI培养基和气体向支架的输送。本公开技术的另一个方面涉及一种用于集成到用于支架播种和培养的自动化系统中的预组装套件。该预组装套件包括支架，用于容纳支架的第一腔室，用于储存目的的第二腔室，和用于将生物反应器与储存器连接的流动回路。支架、第一腔室、第二腔室和流动回路被组装，以形成用于支架播种和培养的自动化系统的输入。与预组装套件集成之后的自动化系统包括：第一腔室，第一腔室用于容纳支架；第二腔室，第二腔室用于存储TAI培养基；治疗活性成分(TAI)存储装置，TAI存储装置用于存储TAI；气体入口，气体入口用于接收来自压缩源的气体；流动回路，流动回路联接到(i)第一腔室、(ii)TAI存储装置、(iii)第二腔室和(iv)气体入口，流动回路将TAI、TAI培养基和气体输送至支架；泵，泵用于在流动回路中泵送TAI、TAI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将治疗活性成分(TAI)播种到多孔支架上的系统，其特征在于，包括：/n第一腔室，所述第一腔室用于容纳所述支架；/nTAI存储装置，所述TAI存储装置用于存储TAI；/n至少一个第二腔室，所述至少一个第二腔室用于存储TAI培养基；/n气体入口，所述气体入口用于接收来自压缩源的气体；/n流动回路，所述流动回路联接到(i)所述第一腔室、(ii)所述TAI存储装置、(iii)所述第二腔室和(iv)所述气体入口，/n所述流动回路将所述TAI、所述TAI培养基和所述气体输送至所述支架；/n泵，所述泵用于在所述流动回路中泵送所述TAI、所述TAI培养基和所述气体中的至少一个；和/n多个阀，所述多个阀用于调节所述TAI、所述TAI培养基和所述气体向所述支架的输送。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170407 US 62/483,0311.一种用于将治疗活性成分(TAI)播种到多孔支架上的系统，其特征在于，包括：
第一腔室，所述第一腔室用于容纳所述支架；
TAI存储装置，所述TAI存储装置用于存储TAI；
至少一个第二腔室，所述至少一个第二腔室用于存储TAI培养基；
气体入口，所述气体入口用于接收来自压缩源的气体；
流动回路，所述流动回路联接到(i)所述第一腔室、(ii)所述TAI存储装置、(iii)所述第二腔室和(iv)所述气体入口，
所述流动回路将所述TAI、所述TAI培养基和所述气体输送至所述支架；
泵，所述泵用于在所述流动回路中泵送所述TAI、所述TAI培养基和所述气体中的至少一个；和
多个阀，所述多个阀用于调节所述TAI、所述TAI培养基和所述气体向所述支架的输送。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述流动回路包括在所述第一腔室和所述第二腔室之间的培养基供应管线和培养基返回管线，连接到所述TAI存储装置的用于输送所述TAI的TAI供应管线，以及连接到所述气体入口的用于输送所述气体的气体供应管线。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述多个阀包括：
培养基阀，所述培养基阀用于调节所述TAI培养基从所述第二腔室向所述支架的输送；
气体阀，所述气体阀用于调节所述气体从所述气体入口的输送；
TAI阀，所述TAI阀用于调节所述TAI从所述TAI存储装置的输送；
第一腔室阀，所述第一腔室阀用于调节所述气体向所述第一腔室的输送；和
排废阀，所述排废阀用于调节从所述第一腔室的流动。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，进一步包括处理器，所述处理器用于通过在打开位置和关闭位置之间切换一个或多个阀来调节所述支架的播种和培养。


5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，其中所述处理器被构造成通过所述泵来调整泵速。


6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，其中所述处理器通过操作所述阀以控制所述TAI培养基和所述TAI的流动，来调节用所述TAI培养基处理所述支架。


7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，其中所述处理器通过调整所述阀，使得所述气体阀、所述第一腔室阀和所述排废阀处于打开位置，而剩余的阀处于关闭位置，来调节用气体从所述支架中去除过量的所述TAI培养基。


8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，其中所述处理器通过在打开位置和关闭位置之间重复地交替切换所述气体阀、所述第一阀和所述排废阀中的每一个阀，而使剩余的阀处于关闭位置，来调节通过所述支架的加压气体爆发的脉冲。


9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，其中在释放加压气体爆发之前，所述处理器将所述气体阀切换到打开位置，并且将所述第一腔室阀切换到关闭位置，以产生加压气体。


10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，其中所述处理器将所述气体阀切换到关闭位置，并且将所述第一腔室切换到打开位置，以将所述加压气体爆发释放到所述第一腔室中。


11.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，其中，所述处理器通过调整所述阀，使得所述TAI阀和所述排废阀处于打开位置，而剩余的阀处于关闭位置，来调节从所述TAI存储装置释放所述TAI。


12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，其中所述处理器通过调整所述阀，使得所述培养基阀、所述第一腔室阀和所述排废阀处于打开位置，而剩余的阀处于关闭位置，来调节将所述TAI泵送到所述第一腔室中。


13.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，进一步包括支架转向器，所述支架转向器由马达驱动，用于使容纳在所述第一腔室中的所述支架旋转通过多个位置。


14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，其中所述处理器通过指示所述马达驱动所述生物反应器转向器以旋转所述支架通过所述多个位置，来调节所述TAI在所述支架上的粘附。


15.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，进一步包括用于驱动所述泵的马达。


16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，其中所述处理器通过指示所述马达驱动所述泵以将所述TAI培养基泵送到所述第一腔室中并持续预定时间段，来调节TAI培养。


17.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述压缩源提供CO2、N2或混合气体。


18.一种将治疗活性成分(TAI)播种和培养到多孔支架中的方法，其特征在于，包括：
将所述支架容纳在第一腔室中；
经由流动回路将TAI、TAI培养基和气体从TAI存储装置、至少一个第二腔室和气体入口输送到所述支架；
通过泵在所述流动回路中泵送所述TAI、所述TAI培养基和所述气体中的至少一个；和
通过处理器经由多个阀调节所述TAI、所述TAI培养基和所述气体向所述支架的输送。


19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，其中所述多个阀包括：
培养基阀，所述培养基阀用于调节所述TAI培养基从所述第二腔室的输送；
气体阀，所述气体阀用于调节所述气体从所述气体入口的输送；
TAI阀，所述TAI阀用于调节所述TAI从所述TAI存储装置的输送；
第一腔室阀，所述第一腔室阀用于调节所述气体向所述第一腔室的输送；和
排废阀，所述排废阀用于调节从所述第一腔室的流动。


20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，其中所述处理器通过在打开位置和关闭位置之间重复地交替切换所述气体阀、所述第一腔室阀和所述排废阀中的每一个阀，而使剩余的阀处于关闭位置，来调节通过所述支架的加压气体爆发的脉冲。


21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，其中在释放加压气体爆发之前，所述处理器将所述气体阀切换到打开位置，并且将所述第一腔室阀切换到关闭位置，以产生加压气体。


22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，其中所述处理器将所述气体阀切换到关闭位置，并且将所述第一腔室切换到打开位置，以将所述加压气体爆发释放到所述第一腔室中。


23.一种处理多孔支架的表面的方法，其特征在于，包括：
使用液体和气体压力，以薄层润湿和涂覆所述多孔支架的所述表面，以促使细胞溶液的芯吸，形成均匀播种的支架。


24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述多孔支架容纳在第一腔室中；
经由流动回路将TAI、TAI培养基和气体从TAI存...

【专利技术属性】
技术研发人员：莎林德尔·布密伊拉塔那，凯斯·耶格尔，
申请(专利权)人：埃皮博恩股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US