用于組織處理以及由其制備細胞懸液的系統和方法
【專利說明】用于組織處理w及由其制備細胞懸液的系統和方法
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年3月14日提交的美國臨時申請號61/783, 422和于2013年 4月13日提交的澳大利亞申請號2013205148的權益和優先權，所述申請的全部內容W引用 的方式特此并入。 發明領域
[0003] 本發明設及一種至少部分自動化設備，W及其用于制備細胞懸液，具體地為包含 適用于組織再生的活上皮細胞的懸液的用途。
[0004] 背景
[0005] 人的組織再生是極其有限的，并且構成了對受損器官功能修復的主要挑戰。創傷 治療是需要組織再生的典型領域。哺乳動物組織的創傷（撕裂或開口）可導致組織破壞和 創傷面處微血管系統的凝固。所述組織的修復代表對損傷的有序、受控的細胞應答。所有 軟組織創傷，不論大小，均W類似方式愈合。組織的生長和修復機制為生物學系統，其中細 胞增殖和血管生成在氧梯度的存在下發生。在組織修復期間發生的連續的形態和結構改變 已經很詳細地表征，并且在一些情況下經過量化。參見化nt,T.K.等人，"Coagulationand macrophagestimulationofangiogenesisandwoundhealing"，Thesurgicalwound， 第 1-18 頁，F.Dineen&G.Hil化ick-Smith編（Xea&Febiger，Philadelphia: 1981)。
[0006] 各種器官如皮膚或屯、臟中的組織再生依賴于結締組織恢復血液供應并且使得殘 余的器官特異性細胞如角化細胞或肌肉細胞能夠重建器官完整性。因此，間充質細胞（例 如，成纖維細胞，或另外，血管系統的內皮細胞）的相關功能是分泌增強愈合過程的因子， 例如，促進新血管形成（血管生成）的因子或通過增殖和遷移角化細胞來促進上皮再形成 的因子。
[0007] 創傷的細胞形態由=個不同區組成。中屯、無血管創傷空間是缺氧的、酸中毒且高 壓的，并且具有高乳酸鹽水平。鄰近創傷空間（woundspate)的是局部缺血的梯度區，其由 正在分裂的成纖維細胞構成。前導區后面是通過成熟成纖維細胞和眾多新形成的毛細血 管（即新血管形成）表征的活性膠原合成的區域。雖然新血管生長（血管生成）對創傷組 織的愈合是必要的，但是血管生成劑通常不能滿足對提供組織修復的額外生物合成效果的 期待已久的需求。除了急性創傷（例如，由外傷引起的灼傷或撕裂）之外，人工形成的創 傷（例如，在移植體供區（donorsite)、美容適應癥、整形手術或表皮治療中）、慢性創傷 (例如，靜脈或糖尿病性潰瘍）W及其他適應癥如瘤痕重塑、無毛皮膚缺損損傷、色素沉著 問題、白齋風、白斑病W及美容再生手術也需要快速且有效的治療。盡管需要更快速的創傷 愈合（例如，嚴重燒傷、手術切口、撕裂W及其他外傷），但是迄今為止，在使用藥理學試劑 加速創傷愈合方面僅取得有限的成功。
[0008] 常規創傷治療的主要目標是實現創傷閉合。開放性皮膚創傷代表一種主要的創傷 類別。運種類別包括急性手術和外傷，例如慢性潰瘍、燒傷，W及慢性創傷如神經病性潰瘍、 壓瘡、動脈和靜脈（郁積）或混合動靜脈潰瘍，W及糖尿病性潰瘍。開放性皮膚創傷通常通 過包括六個主要組成部分的過程愈合：i)炎癥、ii)成纖維細胞增殖、iii)血管增殖、iv)結 締組織合成、V)上皮形成，W及Vi)創傷收縮。當運些組成部分，不管個別地還是作為整體， 不正確地起作用時，創傷愈合不良。眾多因素可能影響創傷愈合，包括營養不良、感染、藥理 學試劑（例如，細胞毒性藥物和皮質類固醇）、糖尿病和年齡大。參見化rrentSurgical 0王日即〇313&化6日1：1116]11:(胖日7;4口口161:〇]1化日]1邑6)中的化]11:等人，第86-98頁（1988)。
[0009] 不易愈合的皮膚創傷可引起受試者相當大的身體、情感和社交痛苦W及高昂的財 務費用。參見，例如，Richey等人，AnnalsofPlasticSurgeiy23似：159-65(1989)。事實 上，不能恰當愈合的創傷最終可能需要積極的外科手術治療，如自體皮膚移植（其中移植 皮膚片）或培養真皮移植。例如，培養上皮自體移植（CEA)手術從患者獲取皮膚細胞，W在 實驗室中使新的皮膚細胞生長成片。使用新片作為移植物。然而，運些移植物的獲取速率不 盡如人意。參見，例如Sood等人，JournalofBurnCareResearch31(4) :559-68(2010)。 較新的移植手術為了更多的支撐，將CEA與基質結合起來。例如，目前可用作培養或工程化 真皮的是具有其中滲入成纖維細胞的不同基質的產品，如TYansCyte租和Dermagraft瑕。 然而，運些產品在較大創傷中不能有效地誘導上皮形成。滲入表皮細胞和成纖維細胞的培 養/工程化的皮膚可作為Apligraf遊(NOVARTIS化arma)和VivoDerm? 度ristol-Myers Squibb)獲得。然而，在培養的表皮層與真皮層之間的親和力，W及在臨床效果獲得不足方 面仍存在問題。
[0010] 存在對于改善的創傷愈合，并且更廣泛地，組織再生技術的需要。本發明提供一種 適用于施用在各種受區上的自體細胞懸液，其可在不考慮創傷的類型或組織，或患者群體 的性質的情況下使用。還提供了用于制備所述懸液的自動化設備及其使用。
[0011] 發明概述
[0012] 在一個方面，提供了一種用于細胞收獲和移植的自動化系統。所述系統包括：
[0013] 用于處理組織的一次性厘子，其包括組織處理室、位于其中的破碎器W及通過破 碎器與組織處理室分開的細胞收集室，其中在將組織處理室中的組織機械和/或化學地解 離并且使解離組織通過破碎器之后，將細胞懸液收集在細胞收集室中；
[0014] 任選地，一次性施用裝置，其直接或間接地與細胞收集室可移除地流體連通并且 能夠從其中接收細胞懸液；W及
[0015] 用于容納厘子和施用裝置并且用于提供動力W向組織供應機械力和/或化學試 劑的可重復使用的控制臺，控制臺包括致動機構，其用于致動破碎構件，W便在放置于組織 處理室中的組織上施加機械力，從而將組織機械解離。
[0016] 在一些實施方案中，厘子在使用前被密封在無菌包裝中。破碎器可為網格、篩、格 柵、葉片、或其任何組合。在一些設計中，厘子還包括可移除地放置在或較接到組織處理室 上用于接合致動機構的蓋子，其中蓋子具有用于密封組織處理室的密封件。例如，密封件在 面向組織處理室的第一側上可具有工作表面，其中當破碎構件被致動并且放置在密封件的 面向破碎構件的第二側上時，工作表面與放置在組織處理室中的組織接觸。厘子還可包括 鎖定機構，其用于在蓋子一放置在組織處理室上即固定所述蓋子，W使當系統在使用中時， 蓋子保持被放置。
[0017] 在各種實施方案中，厘子還包括用于提供酶溶液的第一封包和用于提供緩沖溶液 的第二封包，運兩個封包均與組織處理室流體連通，其中酶溶液破壞組織中的胞外基質，從 而將組織化學解離，并且其中緩沖溶液洗涂解離組織并且將細胞懸浮在細胞懸液中。例如， 第一封包可具有通過可破裂密封件分開的第一容器和第二容器，第一容器含有無菌水，并 且第二容器含有凍干酶粉，其中當密封件破裂時，凍干酶粉遇到無菌水并且溶解于其中。所 述第一容器或第二容器可為囊袋、小瓶或注射器。為了將試劑遞送至組織，控制臺還可包括 用于分別驅動酶溶液和緩沖溶液離開第一封包和第二封包，進入組織處理室的第一施壓機 構和第二施壓機構。在一些實施方案中，第一封包還收集使用后的廢棄酶溶液，并且第二封 包還收集使用后的廢棄緩沖溶液。所有廢料也可收集在一個封包中。第一封包可與第一累 流體連通，W用于累送酶溶液和廢棄酶溶液。第二封包也可與第二累流體連通，W用于累送 緩沖溶液和廢棄緩沖溶液。在一些實施方案中，厘子還包括累，其用于從細胞收集室中抽取 細胞懸液，并且隨后在填充后，將細胞懸液累送到施用裝置中，第=累與細胞收集室和施用 裝置流體連通。第一累、第二累和第=累中的兩個或所有可W是同一個累。第一累、第二累 或第=累可為蠕動累、注射累、或其他類型的累，并且可為一次性的或可重新使用的。在一 些實施方案中，厘子還包括用于收集廢棄酶溶液的第一注射器和用于收集廢棄緩沖溶液的 第二注射器，運兩個注射器均與細胞收集室流體連通。厘子還可包括第=注射器，其用于從 細胞收集室中抽取細胞懸液，并且隨后在填充后，將細胞懸液累送到施用裝置中，第=注射 器與細胞收集室和施用裝置流體連通。在某些實施方案中，厘子還包括用于酶溶液和緩沖 溶液的受控計量的流體檢測器。作為囊袋的替代，厘子可包括分別用于提供酶溶液、無菌水 和凍干酶粉的=個容器。
[0018] 在某些實施方案中，少量酶溶液可在解育期間累入和累出腔室（例如，W固定的 間隔或頻率），W幫助攬拌酶溶液并加快組織處理/破碎。
[0019] 在各種實施方案中，厘子還可包括至少一個用于提供外源試劑的供應容器。供應 容器可為用于提供緩沖溶液的同一個封包（例如，緩沖溶液可包括外源試劑，或者在從封 包中釋放緩沖溶液之后被外源試劑的溶液代替）。外源試劑可為例如，熱激蛋白或其片段、 透明質酸、富含血小板的血漿、生長因子、脂肪干細胞、或前述的任何組合。
[0020] 在某些實施方案中，厘子還包括位于破碎器與細胞收集室之間、用于過濾經過處 理的組織W移除大的聚集體的過濾器。過濾器可W可選地或另外地位于細胞收集室與施用 裝置之間，用于過濾細胞懸液W移除大的聚集體。
[0021] 在一些實施方案中，厘子還包括用于在流體移動期間平衡壓力的機構，其可為抗 微生物過濾器或孔型彎曲通道。
[0022] 在希望或需要時，厘子的與生物材料接觸的一個或多個部件可移除地組裝在其 中，W使所述部件可從厘子中移除用于生物危害性處置，從而允許回收利用厘子的其余部 分。
[0023] 施用裝置可為系統的一部分或為獨立設備。在運送至用于細胞移植的無菌場所之 前，施用裝置的外表面可密封在無菌包裝中。在一些實施方案中，施用裝置能夠將其中的細 胞懸液分配、噴涂或滴落到受區（recipientsite)或支撐件上。施用裝置可為加壓或彈黃 加載的。施用裝置可具有用于細胞懸液的軸向施用的樞轉頭部。作為施用裝置的替代或除 其之外，系統可包括用于接收細胞懸液的支撐件或基底，其中支撐件在接收細胞懸液之后 用于移植或培養。支撐件可為基質、支架、敷料、或其任何組合；支撐件可為固體、半固體、多 孔或片段化的。
[0024] 在各種實施方案中，破碎構件可為控制臺的一部分（例如，連接至致動機構），或 厘子的一部分（例如，位于組織處理室中且例如連接至蓋子）。破碎構件可為研巧或研磨 機。在一些實施方案中，在使用研巧的情況中，研巧可上下循環和/或旋轉來促進組織處 理。研巧還可具有一個或多個翅片。
[00巧]在一些實施方案中，控制臺還包括W下中的一個或多個：用于將厘子抽吸到控制 臺中和從控制臺中噴射出的機構；防止厘子在處理期間移除的聯鎖裝置；用W控制處理時 間、所需懸液體積W及組織處理的啟動的操作員界面；顯示組織處理狀態的顯示板；W及 當充滿時用于噴射施用裝置的噴射機構。
[0026] 在各種實施方案中，系統可包括用于指導控制臺中的處理器或計算機忍片W控制 自動化過程的定制控制軟件。系統也可連接至用于收集和處理數據的外部計算機。
[0027] 除了控制臺之外，厘子還可具有用于提供能量（例如，熱量）的機構，W便向組織 供應機械力和/或化學試劑。
[0028] 在另一方面，用于細胞收獲和移植的系統可包括：
[0029] 用于處理組織的厘子，其包括組織處理室、位于其中的破碎器，W及通過破碎器與 組織處理室分開的細胞收集室，其中在將放置在組織處理室中的組織機械和/或化