處理細胞和相關結構的設備及方法
2023-12-10 06:26:27 2
處理細胞和相關結構的設備及方法
【專利摘要】處理生命有機顆粒，包括選自細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎的顆粒的設備，包括一個中空的容積（10）：（a）容積（10）內部被至少兩個在容積內部形成的相位導引件（12，13）分成至少第一（14）、第二（16）和第三（17）子容積，（b）當參照容積（10）內彎液面或散裝液體的運動進行判斷時，容積（10）包括相對上遊的部分和相對下遊的部分。設備包括至少第一、第二和第三流體導管（19，21，22），流體導管（19，21，22）被連接以允許容積（10）和相應的子容積（14，16，17）的上遊外部之間流體連通；至少另一個導管（24），導管（24）被連接以允許容積（10）和子容積的下遊外部之間流體連通。第一子容積（14）包含一種或多種由凝膠或凝膠狀物質支撐的生命顆粒；第二子容積（16）和第一子容積連通以便允許第一和第二子容積（14，16）之間的物質輸送，第二子容積（16）包含至少一種凝膠或凝膠狀物質。
【專利說明】處理細胞和相關結構的設備及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及處理細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官、有機酶、基因序列/鏈、蛋白質或胚胎(為方便起見，本文中統稱為「生命有機顆粒」)的設備及方法。術語「生命有機顆粒」可包括除以上列出的其他結構。因此，本文中所用的「生命有機顆粒」的定義不限制本發明所要求保護的範圍。
【背景技術】
[0002]人們對於在實驗室環境下培養生命有機顆粒具有很大的科學與商業興趣，該實驗室環境嚴格模擬這種顆粒在複雜的生命有機體(例如但不限於哺乳動物)中會遇到的環境。
[0003]這種興趣的原因是眾所周知的。多年以來一直希望儘可能地避免在活體內研究例如細胞、組織和器官。除了往往非常昂貴以及可以理解地伴有繁重的監管要求，生物體中的研究結果對於不同候選對象可能表現出很大的變化性；並且有時會給被進行研究的候選對象帶來風險。
[0004]此外，構成研究課題的化合物、試劑和其他物質可能難以準確地施用至人或動物體內的位置；並且使用活體研究樣本時，可能需要很大量的這種物質才能獲得有效劑量。
[0005]因此，數十年來，科學界的各個領域試圖創建實驗室環境，在這種實驗室環境下細胞、組織、器官、微器官(miciO-organ)、胚胎和某些情況下的真核生物可遠離動物身體進行研究。
[0006]因此，已經創建出 多種設計的培養室、組織支架和相關設備。然而，在沒有準確複製體內環境的條件下尋求培養例如組織或器官，可能導致在實驗和觀測活動中出現各種嚴重的缺陷。
[0007]其中一個此類培養的例子涉及培養室的平整表面對細胞的影響，細胞在自然條件下並不接觸這樣的表面。另一個始終存在的問題涉及需要給活細胞不斷補充供應營養、氧氣、酶等，以及需要將廢物、代謝產物、呼吸產物和類似物質從細胞的附近排出。在自然環境下，例如，血液供應系統或淋巴系統可提供這些功能，但是它們很難在用於細胞培養的實驗室設備中準確複製。
[0008]本領域技術人員會得知和認識到許多其他實驗性缺陷的例子。
[0009]因此，當對上述各種生命有機顆粒進行研究時，需要準確模擬體內條件的設備。
[0010]此外，對於大規模進行測試、分析、反應、實驗和相關活動的需求日益增加(例如涉及同時完成或依照受控順序完成的幾百個樣品)。許多現有的實驗室設備無法提供這些優勢。
[0011]在構建用於容納和控制液體和液基物質的設備中使用所謂的相位導引件(phaseguide)是已知的。
[0012]相位導引件可被定義為在充滿或排空液體的容積(vo Iume )中的結構,該結構限制液體的彎液面(meniscus)在容積中前進或後退的能力，由此界定出在液體和另一種物質(即另一種液體或氣體)之間的具有預定形狀的界面。[0013]相位導引件可用多種方式構建。一種技術涉及構建一個尖銳的邊緣。在這種尖銳的邊緣上前進需要改變流體-流體彎液面的主曲率半徑，導致彎液面上的更高的壓力下降，從而出現一個壓力屏障。這個概念也被稱為「彎液面釘止(meniscus pinning)」。
[0014]因此，一種典型的相位導引件是一個沿彎液面的整個長度伸入液體的三維結構。彎液面在所產生的細長伸出部上的釘止需要額外的能量使液體彎液面越過，以便液體被限制，除非額外的能量被施加在液體上。
[0015]另一種典型的相位導引件是伸入大容積材料(bulk material)的脊。在這種情況下，釘止發生在相位導引件前。
[0016]此外，相位導引件可包括通常刻意做出的薄弱位置，在該位置越過相位導引件所需的能量較低。如果相位導引件設計合理，在這樣一個位置液體可越過相位導引件。這個刻意的薄弱位置也限定了相位導引件的「穩定性」，在彎液面前進或後退過程中，當大量液體同時面臨多個相位導引件時，相位導引件的「穩定性」決定了相位導引件溢出的順序或優先級。
[0017]當面向相位導引件的基材比相位導引件本身更親水時，創建出了一種特別通用的相位導引件。這樣實施會導致彎液面的拉伸，並且增加角度和它們的半徑對相位導引件的「穩定性」的影響。
[0018]因此，根據它們的精確設計，相位導引件可完全限制液體或只在優選的位置允許液體前進或後退，使得液體沿著選擇的路徑流動，填充或排空容積中的特定空間，或採用特定的形狀。
[0019]除了被構造成伸出的屏障外，相位導引件可被限定為容積的內表面上的區域，該區域具有不同程度的潤溼性。同樣，這些區域可能需要能量輸入，以便推進液體彎液面向前越過這些區域。
[0020]相位導引件結構的許多設計在W02010/085279 A2中公開。從說明本發明的立場出發，理解該公布是期望的，所以W02010/085279A2的全部內容被併入本文作為參考。
[0021]雖然如此，用於限制液體的相位導引件可被布置，以允許由相位導引件代表的屏障被液體受控制地越過，和/或允許被限制在一個相位導引件或相位導引件組合(界定出居間的屏障結構)的相對兩側的兩種液體混合，其中一個相位導引件或相位導引件組合。實現這些效果的布置在W02010/085279A2中被描述，其中本發明實施例中描述的具有特殊效用的「限制性相位導引件」的概念被詳細說明。
【發明內容】
[0022]本發明第一個方面是提供用於處理包括但不限於細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎的生命有機顆粒的設備。該設備包括一個中空的容積:(a)容積內部被至少兩個在容積內部形成的相位導引件分成至少第一、第二和第三子容積，(b)當參照容積內彎液面或大量液體的運動進行判斷時，容積包括相對上遊的部分和相對下遊的部分。所述設備包括至少第一、第二和第三流體導管，流體導管被連接以實現容積的上遊外部與相應子容積之間的流體連通；所述設備包括至少另一個導管，該另一個導管被連接以實現容積的下遊外部與一個所述子容積之間的流體連通，第一子容積包含由凝膠或凝膠狀物質支撐的或支撐在凝膠或凝膠狀物質中的一個或多個生命顆粒；第二子容積和第一子容積連通以便允許第一和第二子容積之間的物質輸送，第二子容積包含至少一種凝膠或凝膠狀物質。
[0023]這種布置的一個優點是，它有可能在實驗室環境下創造出真正真實的培養環境，同時也有可能進行如上所述的非常大規模的分析和試驗。因此，本發明的設備解決了本文闡述的弊端和需求。
[0024]本發明的可選的方面在從屬權利要求中限定。
[0025]本發明還涉及一種處理細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎的方法，包括以下步驟:
a.給本發明權利要求所述的設備的第一容積填充一定量的包含或支撐一種或多種細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎的凝膠或凝膠狀物質；
b.允許或使凝膠或凝膠狀物質凝膠化；
c.給至少第二子容積填充凝膠或凝膠狀物質；
d.促使或允許第一和第二子容積之間流體連通。
[0026]本發明的另一種方法包括以下步驟:
a.給權利要求15所述的設備的第一容積填充一定量的包含或支撐一種或多種細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎的凝膠或凝膠狀物質；
b.給至少第二子容積填充凝膠或凝膠狀物質；
c.促使或允許第一和第二子容積之間流體連通。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]接下來是通過非限制性的例子對本發明的優選實施例的描述，該描述參考附圖進行，其中:
圖1是本發明的設備的一種形式的水平剖面示意圖；
圖2是本發明的另一個實施例的設備與圖1相似的視圖；
圖3a和圖3b不出了本發明的另一個實施例的設備的兩種填充狀態；
圖4a_4c示意性顯示了本發明的更加複雜的設備的三種填充狀態；
圖5a_5c是與圖4a_4c相似的視圖，示出了在一系列複雜的培養室中適用於所謂的「一次灌注」生命有機顆粒的本發明的設備的 構造和使用。
【具體實施方式】
[0028]參照圖1，一種中空立方容積10在所示實施例中在內部被第一、第二和第三相位導引件11，12，13分成四個條紋狀的子容積14，16，17，18，該容積10以相位導引件腔室技術(phaseguide chamber technology)領域的多種已知方式的任何一種構建，例如以W02010/085279 A2中所述的方式構建。
[0029]在本發明所示的實施例中，所示子容積14，16，17，18從容積10內部的一端延伸至相互平行的另一端。子容積在平面圖中是矩形的，並且在垂直於圖1中可見部件的方向具有垂直的延伸。
[0030]容積10和子容積14，16，17，18根據需要可採用其他形狀或形式。相位導引件11，12，13無需按照所示的直線樣式，可以是例如彎曲的或部分多邊形的。多種相位導引件、容積和子容積形狀、方向、大小和布置在本發明的範圍之內都是可行的，圖1的布置僅僅是作為一個說明性的例子。
[0031]子容積的內部優選用一些基於實驗的方式，特別是光學方式進行觀察。為此，子容積可包括如本領域技術人員所已知的透明或半透明的壁或窗口。在一些實施例中，子容積中的一個或多個可在例如使用中的上側打開，但在大多數實際的實施例中，容積10基本上是關閉的，以便將實驗環境與可能會引起蒸發、溫度變化或汙染的環境條件隔離。
[0032]分別延伸至容積10的端至端中心線(由相位導引件12佔據的)的任一側的兩個子容積14，16在本文中被指定為第一和第二子容積。位於第一和第二子容積14，16的水平方向外側的子容積17，18分別被指定為第三和第四子容積。
[0033]每一個子容積14，16，17，18包括一個各自的流體導管19，21，22，23，當考慮給子容積填充流體時，與之相連的一端IOa被指定為上遊端。導管的設計在本發明的範圍內可能發生顯著變化，但它們的主要功能是允許位於子容積14，16，17，18的外部的的流體源(未示出)與子容積的內部之間的流體連通。
[0034]在容積10的另一端10b，本文為下遊端(當參照子容積14，16，17，18的填充進行判斷時)，第三和第四子容積16，17的每一個被連接至另一個相應的導管24，26。
[0035]導管19，23的功能是供應營養、氧氣、培養基、血漿和/或其他一些流體至下文所述子容積14，16中的生命有機顆粒；另一個導管24，26用於將已消耗的培養基、已消耗的緩衝液、已消耗的血漿、廢物、呼吸產物、代謝產物等輸離這些顆粒。
[0036]為此，第一子容積14包含支撐圖1中示意性示出的一種或多種生命顆粒27的凝膠或凝膠狀物質29。凝膠29可被選擇來為顆粒27提供一個物理支撐，也為研究期間顆粒的培養和/或生存能力提供一個正確的生化環境。
[0037]適用於本發明的子容積的凝膠或凝膠狀物質的實例包括但不限於基底膜提取物、人或動物組織、細胞培養衍生的細胞外基質、動物組織衍生的細胞外基質、合成的細胞外基質、水凝膠、膠原蛋白、軟瓊脂、蛋清和市售產品，比如基質膠(RTM)。
[0038]第二子容積16包含第二凝膠或凝膠狀物質或非凝膠液體31，它可能與物質29類似或有所不同，這取決於實驗的要求。物質31可包含化學物質、營養物質或藥品(需要研究這些物質對顆粒27的影響)，或物質31還包含例如圖1中示意性表示的另一生命顆粒28。各種材料選擇在本發明的範圍之內是可行的。
[0039]通常本發明中將子容積14和16彼此分離的相位導引件12為一種如W02010/085279A2中所述的限制性相位導引件。這種相位導引件的一個特點是，它們可被設計成允許相鄰子容積14，16中的物質受控制地混合、擴散或灌注。
[0040]因此，僅僅作為圖1中設備的使用的一個例子，第二子容積16中的凝膠等31可包含與第一子容積14中的例如細胞27相互作用的細胞28。因此，第一子容積14中的細胞27和子容積16中的細胞28的組合以準確複製體內環境的方式進行。
[0041]作為圖1中設備的使用的另一個例子，第二子容積16中的凝膠等31可包含一種化合物，這種化合物在研究中會影響第一子容積14中的例如細胞27。因此，第一子容積14的細胞27能夠以準確複製體內環境的方式被支撐在凝膠或凝膠狀物質中的細胞給藥(dose),凝膠或凝膠狀物質的密度、粘度、成分模擬細胞能夠自然生存時的介質。
[0042]另一種選擇是，基於存在包括但不限於化學濃度、化學成分、溫度、壓力、電場、光、營養、氧氣、凝膠密度、凝膠組合物中的梯度，而讓生命顆粒從第一子容積輸送到第二子容積。
[0043]因此，本發明的布置明顯解決了一些現有技術長期存在的缺點。
[0044]在實驗情況下維持細胞的生存能力通常是困難的。子容積17和18的目的是通過導管19和24 (在子容積18的情況下)和23和26 (在子容積17的情況下)以連續流動方式將營養、氧氣、二氧化碳、生長因子、其他蛋白、信號分子、化合物、還有細胞及類似物輸送至子容積14，16的附近；以及運走廢物、代謝產物及類似物。這一活動是由圖1中的箭頭表示。本發明的布置比起現有技術的布置，在細胞等的生存能力上提供了相當大的改進。
[0045]為此，導管19，24，23，26可被接入例如液體泵送/供應電路，其性質和操作將會為本領域技術人員所知。
[0046]子容積17，18無需包含相同的物質；在許多情況下，在兩個子容積17，18輸送的物質將彼此不同。
[0047]鑑於上述情況，相位導引件11，13被分別布置以允許或促進液體或其它物質從子容積18，17輸入至子容積14，16或從子容積14，16輸出至子容積18，17。因此，這些相位導引件也可以為W02010/085279A2中所述的那種限制性相位導引件。
[0048]本發明的設備的另一種使用模式可能涉及相互接近的細胞的培養等(對生命基顆粒從一個子容積到另一個的運輸無要求)。很明顯，圖1的設備可以很容易地採用這種方式，細胞等27，28在實驗期間各自被保持在第一子容積14和第二子容積16中。
[0049]可通過本文所述的方式，使用本發明的設備進行共同培養的細胞類型的例子包括例如腫瘤細胞與腫瘤相關成纖維細胞(CAF);肝細胞與任何其他細胞或組織；軟骨與成骨細胞；結腸中各種類型的細胞與腸細胞；血管內皮細胞與任何其他細胞類型的組合，包括來自大腦的作為體外血-腦屏障的這種細胞組合；皮膚細胞；涉及肺組織的細胞；以及分泌激素或其他信號因子的細胞組合與靶組織。
[0050]共同培養可包含一定梯度的分化細胞，例如分化的腸上皮細胞；以及胚胎幹細胞，比如內胚層、中胚層和外胚層幹細胞。然而，為避免對這項專利申請在不支持對從人體胚胎中獲得的人體胚胎幹細胞授予專利權的司法管轄區內產生權利有所疑問，人體胚胎的使用和治療從權利要求的保護範圍中排除。
[0051]激素、營養生長因子、氣體或任何細胞-細胞、組織-組織或器官-器官信號因子的濃度梯度可通過使用本發明在培養細胞中被建立，從而根據它們在建立的梯度中的位置將細胞暴露於所述信號因子、激素、營養或氣體。
[0052] 在本發明的另一種布置中，子容積17，18可包含化學藥品，其中化學藥品的流速和濃度使得從第一子容積14的一側至另一側(如圖1所示)建立濃度梯度，或者通過子容積17,18中流體流速的審慎布置，使得從第一子容積14的一端至另一端建立濃度梯度。
[0053]特別地，關於這點，在子容積17，18中的低流速下，有可能使整個子容積14以及，如果存在的話(見下文)，子容積17維持濃度梯度，該濃度梯度通常從子容積14，16的一端至另一端基本恆定。在更高的流速下，整個子容積14、16的濃度梯度可被布置成從子容積的一端到另一端有所不同。作為這樣一個例子，可安排較高的濃度梯度存在於鄰近導管21，22的位置，而較低的濃度梯度存在於子容積14，16的另一端。
[0054]另一種可能是安排液體分別在子容積17，18中向相反的方向流動，使得圖1中的其中一個箭頭將會反向。因此，特定的梯度輪廓(gradient profiles)可能在子容積中出現。
[0055]另一種可能是在子容積17，18中安排液體不沿著第一和第二子容積區域旁邊流動，而是穿過子容積區域。
[0056]另一種選擇是安排子容積17和子容積18中的液體在實驗期間為靜態的。因此，濃度梯度可在子容積14，16中建立，濃度梯度隨著時間而改變直到達到平衡。 [0057]如果在替代方案中只有一個子容積17，18中包含靜態的液體，另一個子容積17，18中化合物的濃度將會隨著時間改變，因為其內容物由於物料輸送穿過所述相位導引件而變得越來越稀。
[0058]子容積17，18在本發明範圍內的一些實施例中可包含氣體或不能混合的液體組。
[0059]如果需要的話，更多數量的子容積可在容積10內界定。此外，各種子容積的內部本身能夠再分，例如通過一個或更多的如W02010/085279A2中所述的能夠確保形成流體的特定容積填充模式的「輪廓(contour)」型相位導引件。因此，可能的一種特定選擇是將一個或多個子容積的內部的物質分層。
[0060]子容積17及相關導管23，26可從本發明的一些實施方式中省略。
[0061]因此，上述布置呈現了目前為發明人所知的本發明的最基本的形式。
[0062]圖1中設備的使用通常將包括；首先通過導管21供應包含實驗感興趣的生命顆粒的凝膠或凝膠狀物質至子容積14。然後，在對子容積16進行類似的動作前，等待凝膠的凝膠化將是必要的，否則子容積14中的凝膠體可能不夠穩定以允許實驗開始。
[0063]一旦穩定的條件在子容積14，16中成立，流體通過導管19，24，23，26的流動可以根據實驗協議展開。
[0064]現在參照圖2，圖2示出了與圖1設備類似的設備，但該設備被配置為促進生命顆粒(特別是細胞27)從第一子容積14輸送至第二子容積16。這種運輸在圖2中用箭頭指
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[0065]在圖2的實施例中，所示的第二子容積16中沒有生命基顆粒，但並不必然是這樣。
[0066]這樣安排的一個變化形式是一個額外的子容積可能在容積10內部被界定，並允許子容積14中的細胞27生長或轉移至兩個相鄰子容積中的一個或兩個，或者從子容積外部轉向子容積內部。這種轉移可能是因為包括但不限於化學濃度、化學成分、溫度、壓力、電場、光、營養、氧氣、凝膠密度和凝膠成分中的梯度。這可能會導致例如劃痕檢測、入侵檢測、遷移試驗或傷口癒合實驗的產生(production)。
[0067]圖2設備的使用類似於圖1，包括將凝膠狀物質按順序注入子容積14，16，在各凝膠注射之間需要存在凝膠化的延遲。
[0068]上述設備在使用中，要求在可以給設備添加更多的這種物質之前，對凝膠或凝膠狀物質凝膠化，在某些情況下可能不方便。這一困難的一個解決方案由圖3a和3b的布置提供，其中一個額外的相位導引件32平行於相位導引件12從容積10的內部一端延伸至另一端。
[0069]這種相位導引件可被布置來限制子容積14中的凝膠或凝膠狀物質29，當凝膠或凝膠狀物質31被填充到子容積16時，不幹擾容積中分布有凝膠或凝膠狀物質的輪廓。這就不需要在上述填充步驟之間有任何延遲。[0070]圖3a示出了第二子容積16用這種方式填充期間的設備的狀態。因此，在圖3a中凝膠或凝膠狀物質31尚未佔據子容積的全部；並且在導管22中可見示例性細胞28』正在進入子容積16的途中。
[0071]在圖3b中，子容積16是充滿的，所有的細胞28都在裡面。[0072]相位導引件32可選擇地包括一個所謂的「工程化溢出(engineered overflow)」點33，為方便起見在相位導引件32的一端示出，但在實際中可以在沿其長度方向的任何選定位置(如圖所示，包括在一個末端)。這樣一個特性33可被用於引起或促進子容積14，16中物質的受控制的混合(或者如本文所述，引起或促進顆粒從一個子容積輸送至另一個)。
[0073]本文所公開的任何相位導引件能夠任選地包括一個或多個這種工程化溢出特徵33。
[0074]圖4示出了本發明的第三種基本形式，其中容積10的陣列36通過流體輸送導管37相互連接，每一個容積10在所示的實施例中包括子容積14，16，17，18中的三個(雖然在所需情況下也可存在更多的子容積)。
[0075]陣列的每個容積10的中央子容積14包含例如支撐生命顆粒的凝膠。該凝膠與子容積16中的灌注流(perfusion flow)相鄰。灌注流從用箭頭37a示意性指示的同一源頭開始處理多個平行的容積，。然後，也可以使用「一次灌注」技術灌注多個子容積14，在該技術中，單一源頭同時灌注多個子容積。
[0076]灌注網絡中的導管37被布置使得灌注流的一部分永遠不會沿序列中的兩個容積流動。這是重要的，以避免一個容積10或子容積14汙染有關的另一個這種容積或子容積。
[0077]灌注網絡的第二個優選方面是所有的流路具有相同的長度。這是重要的，以便保證所有腔室中的灌注速度相同。
[0078]填充這種均衡的流動網絡所面臨的挑戰在通常如W02010/085279A2中所述的相位導引件的幫助下得到解決。每個容積的下遊的導管37的一段中具有確保填充所有容積的相位導引件38。以便完全填充容積10下遊的下遊導管37c。
[0079]共用的下遊導管37c的下遊端最遠端的相位導引件相比沿共用的下遊管道37c的其他相位導引件具有較低的穩定性。因此，這種弱(即穩定性較差)相位導引件的溢出最先發生，並且下遊導管在其遠端部分開始填充。這種填充順序由圖4a - 4c示出，用深色陰影表示用灌注液逐步填充導管網37的不同部分。為避免疑問，本發明參照導管37中的流體的前進方向(用箭頭37a指示)分別定義本文中的上遊和下遊方向。
[0080]可選擇地，共用的下遊導管37c可被省略，並且每個容積有其自己的灌注流出單兀(perfusion outflow unit)。
[0081]還可以選擇的是，在弱凝膠的情況下，初期填充期間凝膠上的壓力可以通過引入一個與圖3中相位導引件37類似的輪廓相位導引件得到緩解。
[0082]圖5a_5c示出了一種更加複雜的「一次灌注」流動網，其中圖4的導管幾何形狀被嵌入更高層次結構的導管網39，41。在這種情況下，還需要額外的相位導引件來填充更高層次結構的共用的下遊導管。這通過類似於圖4中所示的相似相位導引件配置來類似地實現，只是穩定性較低的相位導引件需要具有比較低層次結構中的共用的下遊導管的穩定性較低的相位導引件更高的穩定性。
[0083]換句話說，相應的導管/容積布置的層次結構決定了其中所需的相位導引件的穩定性，以便確保一個正確的填充順序，即使在如圖5所示的一個複雜的層次結構的情況下也是這樣。
[0084]在實際情況中，圖4和圖5的陣列可以顯著多於為了便於表達而簡化的示意圖。相位導引件穩定性的仔細選擇使得甚至包含數十或數百容積10的非常廣泛的網絡能夠成功運作。
[0085]本文所述的任何容積10可能具有一個或多個多餘流量容積(excess flowvolumes)。這些多餘流量容積通過相應的分支導管連接至本文所述的導管。
[0086]多餘流量容積的目的是確保用正確的流體量填充容積10，即使當可能有更大的量由於存在於負責填充容積的相關導管而進入容積10時。
[0087]任何這種多餘流動容積將包括位於或接近其入口的相位導引件，其中相位導引件的穩定性被選擇，以便確保容積10的填充在任何多餘的流量進入多餘流量容積之前能夠完成O
[0088]多餘流量容積在申請號為GB103917.9的專利中描述的更詳細，並且通常將包括一個或多個通風口，其中該通風口在所述的用多餘液體填充期間，用於將多餘流量容積中的氣體排出。
[0089]在一個如上所示的複雜的陣列中，每個容積10具有其自己的多餘流量容積是沒有必要的。與此相反，例如每個體現陣列中層次結構級別的導管可具有一個多餘流量容積，該多餘流量容積通過一個分支導管連接至導管(在許多情況下，在網絡中存在足夠的過流能力)。如上所述，通常位於多餘流量容積入口的相位導引件的穩定性的選擇決定了在存在過流的情況下，在適當填充容積10之後，它們填充的優選順序。
[0090]總的來說，本發明的 設備和方法在所謂的微流體技術主題(例如細胞培養和實驗)的實際應用中具有非常顯著的進步。
[0091]很顯然，這篇說明書中列出或討論的之前公布的文件不應當被視為是承認該文件是現有技術文件或常識。
【權利要求】
1.處理包括選自細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎的生命有機顆粒的設備，所述設備包括一個中空的容積:(a)該容積在內部被至少兩個在容積內部形成的相位導引件分成至少第一、第二和第三子容積，(b)當參照容積內彎液面或大量液體的運動進行判斷時，所述容積包括相對上遊的部分和相對下遊的部分，所述設備包括至少第一、第二和第三流體導管，所述流體導管被連接以允許所述容積的上遊外部與相應的子容積之間流體連通；所述設備還包括至少一個另外的導管，所述至少一個另外的導管被連接以允許所述容積的下遊外部與一個所述子容積之間流體連通，所述第一子容積包含一種或多種由凝膠或凝膠狀物質支撐的或被支撐在凝膠或凝膠狀物質中的生命顆粒；所述第二子容積和所述第一子容積連通以便允許第一和第二子容積之間的物質輸送，所述第二子容積包含至少一種凝膠或凝膠狀物質。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述第三子容積和至少所述第一子容積連通以便允許第一和第三子容積之間的物質輸送，並且其中所述第三子容積包含灌注液。
3.根據權利要求2所述的設備，其中所述灌注液在所述第三子容積內是流動的。
4.根據上述權利要求任一項所述的設備，其中所述第二子容積包含由凝膠或凝膠狀物質支撐的或被支撐在凝膠或凝膠狀物質中的一種或多種細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎。
5.根據權利要求4所述的設備，其中所述第二子容積內的一種或多種細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎與所述第一子容積內的一種或多種細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎不同。
6.根據上述權利要求任一項所述的設備，其中所述設備包括在容積內界定出第四子容積的第三相位導引件。
7.根據權利要求6所述的設備，其中所述第四子容積和至少第一子容積連通以便允許第一和第四子容積之間的 物質輸送，所述第四子容積包含灌注液。
8.根據權利要求7所述的設備，其中所述灌注液在第三子容積內是流動的。
9.根據權利要求6至8任一項所述的設備，其中所述第四子容積包含一種流體物質，該流體物質對一種或多種細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎的影響需要進行研究。
10.根據權利要求6至9任一項所述的設備，其中第三和第四子容積包含在至少第一子容積中產生濃度梯度的流體物質。
11.根據權利要求9或10所述的設備，其中所述流體物質為或包括液體或液基物質。
12.根據權利要求6至10任一項所述的設備，其中所述第四子容積包含氣體。
13.根據上述權利要求任一項所述的設備，其中至少第一子容積包括一個或多個將其中的凝膠或凝膠狀物質分層的相位導引件。
14.根據上述權利要求任一項所述的設備，其中所述設備包括連接至至少第一流體導管的另一個容積，其中第一流體導管連接至第一子容積；並且所述設備包括一個或多個相位導引件，用於控制液體或液基物質輸送至所述另一個容積，以便在用預定量的凝膠或凝膠狀物質填充第一容積時，任何超過預定量的凝膠或凝膠狀物質則進入所述另一個容積。
15.根據上述權利要求任一項所述的設備，其中所述設備包括至少一個在容積中位於第一和第二子容積之間的輪廓相位導引件，輪廓相位導引件被布置以維持至少第一子容積中凝膠或凝膠狀物質的邊界的預定形狀。
16.一種處理細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎的方法，包括以下步驟: a.給上述權利要求任一項所述的設備的第一容積填充一定量的包含或支撐一種或多種細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎的凝膠或凝膠狀物質； b.允許或促使凝膠或凝膠狀物質凝膠化； c.給至少第二子容積填充凝膠或凝膠狀物質； d.促使或允許第一和第二子容積之間流體連通。
17.—種處理細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎的方法，包括以下步驟: a.給權利要求15所述的設備的第一容積填充一定量的包含或支撐一種或多種細胞、細胞球體、組織、真核生物、微生物、器官或胚胎的凝膠或凝膠狀物質； b.給至少第二子容積填充凝膠或凝膠狀物質； c.促使或允許第一和第 二子容積之間流體連通。
【文檔編號】C12M3/00GK103476920SQ201280012000
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年3月8日 優先權日:2011年3月8日
【發明者】保羅·烏爾託, 塞巴斯蒂安·約翰內斯·特裡奇, 海科·簡·范·德·林登, 阿德裡亞努斯·西奧多勒斯·若爾, 託馬斯·漢克梅爾 申請人:萊頓大學