用于加工颗粒的微流控设备和方法技术

旨在用于加工颗粒特别是细胞的微流控设备包括具有至少两个细长段的加工室、配置为限定接种流的一个输入接种通道和一个输出接种通道、和配置为允许接种流串行通过所有加工室的连通通道。的连通通道。的连通通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于加工颗粒的微流控设备和方法
[0001]本专利技术涉及微流控设备和使用该设备来加工颗粒、特别是细胞的方法。更具体地，本专利技术涉及微流控设备和使用该设备实现对活细胞进行各种类型的生物生产的操作的方法，各种类型的生物生产的操作例如过滤、接种、扩增、转导、分选、收获等。

技术介绍

[0002]近年来，微流控“芯片”技术被广泛应用于细胞悬液的加工。然而，在现有的加工细胞悬液的微流控设备中，输入悬液的分散限制了程序的功效和准确性。事实上，细胞是对其环境的许多参数敏感的复杂系统。因此，生物生产方案执行过程中的微小变化可产生大的影响。同样，生物生产步骤中的参数不均匀性意指细胞分别经历不同的重要参数值，能够导致非常不均匀的输出。不均匀性还意指某些细胞经历的参数与最佳参数不同，这能够导致效率和功效降低。不均匀性还妨碍了对最佳加工参数的有效识别，因为测量的输出代表了参数是扩展的分布的，因此提供了有限量的关于目标参数集的相关性的信息。因此，参数的批次间的再现性和参数的批次间的均匀性是生物生产中获得可再现和均匀输出的关键。反过来，这使得可以从方案参数的筛选中获得可靠数据，从而确定提供最大效率、最大功效和最大再现性的最佳加工条件。
[0003]此外，很少有微流控生物生产设备被配置为支持包括“培养步骤”的生物生产，“培养步骤”例如扩增和分化步骤。支持此类通用生物加工步骤的现有微流控设备无法在提供足够的容量的同时以合理的复杂性和成本提供细胞和反应物效率。
[0004]正是由于这些缺点，本专利技术旨在更具体地通过提出一种微流控设备和一种用于加工颗粒、特别是细胞的方法来补救，该设备和方法能够在颗粒和反应物的数量方面实现廉价的、有功效的、高效的以及准确的生物加工技术。

技术实现思路

[0005]为此目的，根据一个方面，本专利技术的主题是一种用于加工颗粒、特别是细胞的微流控设备，其包括：
[0006]‑
加工室，其包含至少两个细长段，
[0007]‑
至少一个输入接种通道和至少一个输出接种通道，它们配置为在加工室的所有段的纵向方向的横向方向上限定接种流，和
[0008]‑
至少一个输入收获通道和至少一个输出收获通道，它们配置为在加工室的所有段的纵向方向上限定收获流，
[0009]其中，微流控设备包括：
[0010]‑
用于加工室的第一段S1的、与S1的接合部沿S1分布的多个输入接种通道，所述多个输入接种通道由单个输入接种树限定；
[0011]‑
用于加工室的不同于S1的第二段S2的、与S2的接合部沿S2分布的多个输出接种通道，所述多个输出接种通道由单个输出接种树限定；和
[0012]‑
一个连通通道或多个连通通道，每个连通通道具有接合加工室的两个不同段的
接合部，一个连通通道或多个连通通道被配置为允许接种流串行通过所有段。
[0013]在本专利技术的含义内，加工室是可在其中实施生物加工的微流控设备的体积。室可以是流体连通在一起的若干段的总和，室的分段对于诸如接种和收获的一些流的步骤是有用的。由于段是流体连通的，因此可将室限定为其中生物加工参数可保持相同的体积，与分段无关。在一些特定情况下，生物加工的步骤可在室的单个段中实施。
[0014]在本专利技术的含义内，当流的前端连续地流过每个段时，流串行通过若干段：换言之，流穿过第一段，然后到达并穿过第二段，依此类推，直到流到达最后一段。特别地，对于接种流，通过连通元件允许段之间的串行连通；并且对于收获流，通过流体连通器允许段之间的串行连通。为了让接种流串行流过所有段，每个段：
[0015]‑
通过连通通道与两个或多于两个不同的段流体连通；或
[0016]‑
通过连通通道与一个或多于一个不同的段流体连通，并与接种树(输入端或输出端)接合。
[0017]连通通道可以是永久的或激活的。
[0018]永久的连通通道由微流控设备的几何形状限定，具有特定的长度、宽度和高度(即截面)，并与两个不同的段接合。它们如图1、图3、图4a和图5所示。
[0019]激活的连通通道是室的可变形部分，该连通通道例如在施加外部压力的情况下可以被挤压。在其未变形状态下，激活的连通通道的厚度与室的厚度相当，但限定了细长段之间的界限。在它们被挤压状态下，激活的连通通道在两个段之间限定一个薄且非常大的通道或在两个段之间限定多个薄通道，连通通道与段之间的接合部是从段厚度变为连通通道厚度的厚度改变的区域。在特定配置中，室被单个激活的连通通道分成两段，当被挤压时，该激活的连通通道限定了单个大的连通通道。在另一种配置中，室被单个激活的连通通道分成两段，当被挤压时，该激活的连通通道限定了多个狭窄的连通通道。在另一种配置中，室被N
‑
1个激活的连通通道分成N(N大于2)个段，当被挤压时，该激活的连通通道各自限定了单个大的连通通道。这种配置(N＝4)如图4b所示。
[0020]利用上述特点，本专利技术具有以下优点：
[0021]‑
包括至少两个细长段的加工室在接种期间促进接种通道和室中的高的剪切速率差异，从而增加接种的稳健性并促进处理的颗粒的高产量；在本专利技术的含义内，段在其长度至少是其宽度的两倍、优选是其宽度的四倍的情况下被认为是细长的；
[0022]‑
细长段被串行接种，需要具有简单几何形状和覆盖面积减少的单个输入接种树和单个输出接种树来接种整个加工室，从而增加微流控设备的有用表面，即加工室的表面。实际上，利用这种配置，加工室的表面可以占微流控设备的整个表面的大于45％，甚至大于50％、55％、60％或70％。
[0023]根据一个特征，加工室的至少两个细长段沿它们的纵向方向平行。
[0024]根据一个特征，加工室的至少两个细长段具有相同的几何形状。
[0025]根据一个特征，比率Rs_input：
[0026][0027]高于50，优选地高于75，优选地高于100，优选地高于150，优选地高于200，其中S
21
是垂直于横向方向的段的横截面，并且(∑
k
V
k
*S
k
)/V
TOTs_input
是对于在最接近输入接种树的
树根的第一个节点与加工室的第一段之间的所有输入接种通道而言的输入接种通道的体积和其横截面的乘积的总和除以总体积V
TOTs_input
，总体积是这些输入接种通道的体积之和。
[0028]根据一个特征，比率Rh_input：
[0029][0030]低于20，优选地低于15，优选地低于10，优选地低于5，其中W是垂直于纵向方向的段的横截面，并且(Σ
j
V
j
*S
j
)/V
TOTh_input
是对于在最接近输入收获树的树根的第一个节点与段之间的所有输入收获通道而言的输入收获通道的体积和其横截面的乘积的总和除以总体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于加工颗粒、特别是细胞的微流控设备(1)，包括：
‑
加工室(2)，其包含至少两个细长段(21)；
‑
至少一个输入接种通道(33)和至少一个输出接种通道(43)，它们配置为相对于加工室(2)的所有段(21)的纵向方向(X)在横向方向(Y)上限定接种流；和
‑
至少一个输入收获通道(53)和至少一个输出收获通道(63)，它们配置为在加工室(2)的所有段(21)的纵向方向(X)上限定收获流，其中，微流控设备(1)包括：
‑
用于加工室(2)的第一段S1(21)的、与S1的接合部(31)沿S1分布的多个输入接种通道(33)，所述多个输入接种通道(33)由单个输入接种树(3)限定；
‑
用于加工室(2)的不同于S1的第二段S2(21)的、与S2的接合部(41)沿S2分布的多个输出接种通道(43)，所述多个输出接种通道(43)由单个输出接种树(4)限定；和
‑
一个连通通道(73)或多个连通通道(73)，每个连通通道具有接合加工室的两个不同段(21)的接合部(71)，一个连通通道(73)或多个连通通道(73)被配置为允许接种流串行通过所有段(21)。2.根据权利要求1所述的微流控设备，包括阻塞装置，所述阻塞装置配置为当通过输入接种通道、连通通道和输出接种通道(33、43、73)将接种流施加至加工室(2)时，选择性地阻塞输入收获通道和输出收获通道(53、63)。3.根据权利要求1或2所述的微流控设备，包括阻塞装置，所述阻塞装置配置为当通过输入收获通道和输出收获通道(53、63)将收获流施加至加工室(2)时，选择性地阻塞输入接种通道和输出接种通道(33、43、73)。4.根据前述权利要求中任一项所述的微流控设备，包括阻塞装置，所述阻塞装置配置为当通过输入收获通道和输出收获通道(53、63)将收获流施加至加工室(2)时，选择性地阻塞连通通道(73)。5.根据前述权利要求中任一项所述的微流控设备，其中，加工室(2)的垂直于高度方向(Z)的表面大于4cm2，优选地大于10cm2，更优选地大于16cm2，更优选地大于20cm2，更优选地大于30cm2。6.根据前述权利要求中任一项所述的微流控设备，其中，输入接种通道(33)与加工室(2)的第一段(21)的相邻接合部(31)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：热雷米，
申请(专利权)人：阿斯特拉维斯公司，
类型：发明
国别省市：