提供了用于三维细胞生长应用的可消化支架的连续生产的系统和方法。用于生产细胞培养支架的系统包括壳体和多个模块化部件，这些模块化部件以串联布置的方式设置在壳体内，这些模块化部件通过多个微流体流动通道连接。模块化部件可以包括乳化器、涂覆反应器和分离器。任选地，系统可以包括多孔膜。方法包括使聚合物溶液交联成离散形状的凝胶；将细胞生长培养基层结合至凝胶；以及对凝胶进行干燥或脱水以形成经功能以用作细胞生长培养基的气凝胶。形成经功能以用作细胞生长培养基的气凝胶。形成经功能以用作细胞生长培养基的气凝胶。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产细胞培养支架的方法和系统
[0001]相关申请的相交引用
[0002]本申请根据35U.S.C.
§
119要求2020年10月30日提交的序列号为63/107,660的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。
[0003]本说明书一般涉及制造的系统和方法，更具体地，涉及制造用于细胞培养的支架的方法和系统。
技术介绍
[0004]以三维形式培养的细胞可以比作为单层以二维形式培养的对应物表现出更加类似体内的功能性。在2D细胞培养系统中，细胞被迫使粘附在刚性表面并受到几何约束，细胞采取平坦的形态，该形态改变了细胞内信号传导中重要的细胞骨架调节，因此可以影响细胞生长、迁移和凋亡。此外，对细胞分化、增殖和基因表达具有重要意义的ECM的组织在大多数2D细胞中都不存在。
[0005]当细胞以3D形式生长时，细胞倾向于彼此相互作用而不是附着于基材。3D培养物的额外维度被认为是导致细胞应答差异的原因，因为其影响了参与同周围细胞相互作用的细胞表面受体的空间组织，还诱导了对细胞的物理约束。3D培养物中的这些空间和物理因素被认为影响了从细胞外到细胞内的信号转导，并最终影响基因表达和细胞行为。因此，在细胞通迅和胞外基质的形成方面，3D培养的细胞与体内组织更为相似。
[0006]为了产生3D细胞培养物，必须在适当的条件下用细胞培养基使细胞生长或培养细胞，细胞培养基为细胞生长提供营养。一些传统的3D细胞培养方法涉及在培养过程中使用珠或支架。然而，这种珠或支架的现有生产方法是时间密集型的，并且在工艺阶段会遇到重大瓶颈。由于加工所涉及的设备类型，现有的生产方法缓慢且依赖于操作员，并很难改变，导致制造过程中的不确定性。
技术实现思路
[0007]用于细胞培养的支架的成功生产需要工艺速度和灵活性，以及一致且可重复的制造实践。本文公开的系统和方法为产生经涂覆的微载体提供了可重复的、有效的方法，其可以调整为适用于各种应用的尺寸和形状。本文描述的实施方式消除了由各个重要工艺阶段的手动操作引入的可变性，通过保持从凝胶化到干燥的封闭系统来降低污染风险，并通过使用醇溶剂保持无菌环境。
[0008]根据一个方面，用于生产细胞培养支架的系统包括壳体；和以串联布置的方式设置在壳体内的多个模块化部件，这些模块化部件通过多个微流体流动通道连接。
[0009]在一些实施方式中，模块化部件可以包括乳化器、涂覆反应器和分离器。
[0010]在一些实施方式中，乳化器可以包括输入，输入包括：有机溶液流动通道和交联溶液流动通道；以及输出，输出包括与涂覆反应器连通的乳化流动通道。
[0011]在一些实施方式中，有机溶液流动通道和交联溶液流动通道通过设置在有机溶液流动通道与交联溶液流动通道之间的微流体孔连通。
[0012]在一些实施方式中，乳化器进一步包含多孔膜。在一些实施方式中，每个细胞培养支架的临界尺寸(critical size)由多孔膜的孔径决定。在一些实施方式中，多孔膜是可移除和可替换的。
[0013]在一些实施方式中，系统还包括具有到乳化器的输入管线的有机溶液储存器；和具有到乳化器的输入管线的交联溶液储存器。在一些实施方式中，系统还包括设置在有机溶液储存器和乳化器之间的泵。在一些实施方式中，有机溶液储存器输入管线还包括质量流量控制器。
[0014]在一些实施方式中，系统还包括设置在交联溶液储存器和乳化器之间的泵。在一些实施方式中，交联溶液储存器输入管线还包括质量流量控制器。在一些实施方式中，交联溶液的流率大于或等于有机溶液的流率。
[0015]在一些实施方式中，有机溶液包括聚合物溶液或糖溶液。在一些实施方式中，有机溶液包括聚半乳糖醛酸(PGA)溶液。
[0016]在一些实施方式中，有机溶液包括油、非极性流体、醇、水、表面活性剂或其任意组合。在一些实施方式中，非极性流体可包括非极性烃、其它非极性流体或其组合。在一些实施方式中，醇可以包括不同链长的醇、醇的混合物、醇和水的混合物，或其组合。
[0017]在一些实施方式中，交联溶液包括离子盐溶液。在一些实施方式中，离子盐溶液包括离子钙盐溶液。在一些实施方式中，乙醇是离子钙盐溶液中的溶剂。
[0018]在一些实施方式中，涂覆反应器包括输入和输出，输入包括与乳化器连通的乳化流动通道和与乳化流动通道相交的涂覆溶液流动通道；输出包括与分离器连通的涂覆后的乳化流动通道。
[0019]在一些实施方式中，系统还包括具有到涂覆反应器的输入管线的涂覆溶液储存器。在一些实施方式中，系统还包括设置在涂覆溶液储存器和涂覆反应器之间的泵。在一些实施方式中，涂覆溶液储存器输入管线还包括质量流量控制器。在一些实施方式中，涂覆溶液包括聚合物涂覆溶液或肽涂覆溶液。在一些实施方式中，涂覆反应器是连续流动涂覆反应器。
[0020]在一些实施方式中，到分离器的输入包括与涂覆反应器连通的涂覆后的乳化流动通道；和与涂覆后的乳化流动通道连通的超临界流体供应器。
[0021]在一些实施方式中，来自分离器的输出包括溶剂蒸发通道，其中来自涂覆后的乳化的溶剂通过超临界流体蒸发并除去；和包括细胞培养支架的固体。
[0022]在一些实施方式中，超临界流体包括超临界CO2。在一些实施方式中，系统进一步包括CO2储存器和压力调节器。在一些实施方式中，CO2储存器和压力调节器在壳体的外部。
[0023]在一些实施方式中，系统进一步包括醇储存器和压力调节器。在一些实施方式中，醇储存器和压力调节器在壳体的外部。在一些实施方式中，醇储存器中的醇包括乙醇。在一些实施方式中，来自醇储存器的醇被供应到第一醇洗涤器中，第一醇洗涤器设置在乳化器和涂覆反应器之间，其中用醇对离开乳化器后且进入涂覆反应器前的乳化流体进行洗涤。
[0024]在一些实施方式中，来自醇储存器的醇被供应到第二醇洗涤器中，第二醇洗涤器设置在涂覆反应器和分离器之间，其中用醇对离开涂覆反应器后且进入分离器前的涂覆后
的乳化流体进行洗涤。
[0025]在一些实施方式中，细胞培养支架包括无动物源的可消化的细胞培养基基材。
[0026]在一些实施方式中，细胞培养支架包括聚合物珠或团(slug)。
[0027]在一些实施方式中，细胞培养支架包括可溶性微载体(DMC)。在一些实施方式中，可溶性微载体可以被酶或螯合剂溶解或消化。在一些实施方式中，每个可溶性微载体包括约300μm或更小的临界尺寸。
[0028]在一些实施方式中，系统对壳体外的气氛是封闭的并且是无菌的。
[0029]根据一个方面，一种生产细胞培养支架的方法包括使水性有机溶液交联为成形凝胶；将细胞生长培养基的层或涂层结合到成形凝胶；以及对经涂覆的成形凝胶进行干燥以形成细胞培养支架，细胞培养支架包括经功能化以用作细胞生长培养基的气凝胶。
[0030]在一些实施方式中，水性有机溶液包括聚合物溶液或糖溶液。在一些实施方式中，水性有机溶液包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产细胞培养支架的系统，其包括：壳体；和以串联的布置方式设置在壳体内的多个模块化部件，所述模块化部件通过多个微流体流动通道连接。2.如权利要求1所述的系统，其中所述模块化部件包括乳化器、涂覆反应器和分离器。3.如权利要求2所述的系统，其中所述乳化器包括：输入，其包括：有机溶液流动通道，和交联溶液流动通道；以及输出，其包括与所述涂覆反应器连通的乳化流动通道。4.如权利要求3所述的系统，其中，所述有机溶液流动通道和交联溶液流动通道通过设置在有机溶液流动通道与交联溶液流动通道之间的微流体孔连通。5.如权利要求3所述的系统，其中所述乳化器还包括多孔膜。6.如权利要求5所述的系统，其中，每个细胞培养支架的临界尺寸由多孔膜的孔径决定。7.如权利要求5所述的系统，其中所述多孔膜是可移除和可替换的。8.如权利要求3所述的系统，其中，所述系统还包括：有机溶液储存器，其具有到乳化器的输入管线；和交联溶液储存器，其具有到乳化器的输入管线。9.如权利要求8所述的系统，其还包括设置在所述有机溶液储存器和乳化器之间的泵。10.如权利要求9所述的系统，其中有机溶液储存器输入管线还包括质量流量控制器。11.如权利要求8所述的系统，其还包括设置在交联溶液储存器和乳化器之间的泵。12.如权利要求11所述的系统，其中交联溶液储存器输入管线还包括质量流量控制器。13.如权利要求8所述的系统，其中所述交联溶液的流率大于或等于有机溶液的流率。14.如权利要求3的系统，其中所述有机溶液包括聚合物溶液或糖溶液。15.如权利要求3的系统，其中所述有机溶液包括聚半乳糖醛酸(PGA)溶液。16.如权利要求3的系统，其中所述有机溶液包括油、非极性流体、醇、水、表面活性剂或其任意组合。17.如权利要求3的系统，其中所述交联溶液包括离子盐溶液。18.如权利要求17的系统，其中所述离子盐溶液包括离子钙盐溶液。19.如权利要求18所述的系统，其中所述乙醇是离子钙盐溶液中的溶剂。20.如权利要求3所述的系统，其中所述涂覆反应器包括：输入，其包括与乳化器连通的乳化流动通道，和与乳化流动通道相交的涂覆溶液流动通道；以及输出，其包括与分离器连通的涂覆后的乳化流动通道。21.如权利要求20所述的系统，其中所述系统还包括涂覆溶液储存器，所述涂覆溶液储存器具有到涂覆反应器的输入管线。22.如权利要求21所述的系统，其还包括设置在所述涂覆溶液储存器和涂覆反应器之
间的泵。23.如权利要求21所述的系统，其中涂覆溶液储存器输入管线还包括质量流量控制器。24.如权利要求20的系统，其中涂覆溶液包括聚合物涂覆溶液或肽涂覆溶液。25.如权利要求20所述的方法，其中所述涂覆反应器是连续流动涂覆反应器。26.如权利要求20所述的系统，其中到所述分离器的输入包括：与涂覆反应器连通的涂覆后的乳化流动通道；和与所述涂覆后的乳化流动通道连通的超临界流体供应器。27.如权利要求26所述的系统，其中来自所述分离器的输出包括：溶剂蒸发通道，其中来自涂覆后的乳化的溶剂通过所述超临界流体蒸发并除去；和包括细胞培养支架的固体。28.如权利要求26所述的系统，其中所述超临界流体包括超临界CO2。29.如权利要求26所述的系统，其还包括CO2储存器和压力调节器。30.如权利要求29所述的系统，其中，所述CO2储存器和压力调节器在壳体的外部。31.如权利要求3所述的系统，其还包括醇储存器和压力调节器。32.如权利要求31所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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