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。肌肉细胞等。肌肉细胞等。

【技术实现步骤摘要】
用于在移植前后实时评估包封装置中细胞的方法和系统
[0001]交叉引用
[0002]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。


[0003]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

[0004]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。
[0005]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。
[0006]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

[0007]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。
[0008]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％。
[0009]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。
[0010]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)。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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
[0024]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。
[0025]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。
[0026]图1B示出了图1A的装置的剖面视图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量细胞耗氧率的系统，所述系统包括：包括入口和出口的生物反应器；设置在生物反应器中且被生物反应器内的液体介质包围的包封装置，所述包封装置包括能够操作以接收细胞的腔体、至少部分地围绕所述腔体的血管化膜，以及沿着所述包封装置延伸的流体通道，其中所述流体通道与所述生物反应器的介质以及入口和出口分离；能够操作以给生物反应器中的所述液体介质加热的热交换器；以及与生物反应器流体连通的泵，用于将流体从生物反应器的出口泵送且循环输送到热交换器和生物反应器的入口；且一或多个氧气传感器能够操作以检测所述液体介质的含氧量，以用于确定细胞的耗氧率和活力中的至少一个。2.根据权利要求1所述的系统，其中生物反应器包括培养箱，所述培养箱能够操作以调节并控制流体的温度和氧浓度中的至少一个。3.根据权利要求1所述的系统，其中生物反应器包括容纳所述液体介质的容器。4.根据权利要求1所述的系统，还包括在生物反应器的出口下游的样品移除出口。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述热交换器还包括气体交换器，组合的热交换器和和气体交换器能够操作以控制对包封装置的温度和氧气输送。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述包封装置包括第一腔体和第二腔体，以及其中气道在第一腔体和第二腔体之间延伸并且分隔所述第一腔体和所述第二腔体。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述一或多个氧气传感器包括位于生物反应器的入口处的流体细胞。8.一种用于测量细胞耗氧率的系统，所述系统包括：生物反应器，所述生物反应器容纳液体介质，并且包括入口和出口；包封装置，其被设置在所述液体介质中，并且包括能够操作以将流体输送到包封装置的内部的通道、至少部分地包封所述通道的腔体和至少部分地包封所述腔体的血管化膜，其中，所述生物反应器的入口和出口与所述通道间隔开且不与所述通道连通；位于生物反应器的出口下游的样品移除出口；与生物反应器的出口和生物反应器的入口流体连通的泵，以用于将流体从生物反应器的出口泵送且循环输送到生物反应器的入口。9.根据权利要求8所述的系统，其中第一氧气...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里尔乔斯，
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：