用于组织处理以及由其制备细胞悬液的系统和方法
【专利说明】用于组织处理w及由其制备细胞悬液的系统和方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年3月14日提交的美国临时申请号61/783, 422和于2013年 4月13日提交的澳大利亚申请号2013205148的权益和优先权，所述申请的全部内容W引用 的方式特此并入。 发明领域
[0003] 本发明设及一种至少部分自动化设备，W及其用于制备细胞悬液，具体地为包含 适用于组织再生的活上皮细胞的悬液的用途。
[0004] 背景
[0005] 人的组织再生是极其有限的，并且构成了对受损器官功能修复的主要挑战。创伤 治疗是需要组织再生的典型领域。哺乳动物组织的创伤（撕裂或开口）可导致组织破坏和 创伤面处微血管系统的凝固。所述组织的修复代表对损伤的有序、受控的细胞应答。所有 软组织创伤，不论大小，均W类似方式愈合。组织的生长和修复机制为生物学系统，其中细 胞增殖和血管生成在氧梯度的存在下发生。在组织修复期间发生的连续的形态和结构改变 已经很详细地表征，并且在一些情况下经过量化。参见化nt,T.K.等人，"Coagulationand macrophagestimulationofangiogenesisandwoundhealing"，Thesurgicalwound， 第 1-18 页，F.Dineen&G.Hil化ick-Smith编（Xea&Febiger，Philadelphia: 1981)。
[0006] 各种器官如皮肤或屯、脏中的组织再生依赖于结缔组织恢复血液供应并且使得残 余的器官特异性细胞如角化细胞或肌肉细胞能够重建器官完整性。因此，间充质细胞（例 如，成纤维细胞，或另外，血管系统的内皮细胞）的相关功能是分泌增强愈合过程的因子， 例如，促进新血管形成（血管生成）的因子或通过增殖和迁移角化细胞来促进上皮再形成 的因子。
[0007] 创伤的细胞形态由=个不同区组成。中屯、无血管创伤空间是缺氧的、酸中毒且高 压的，并且具有高乳酸盐水平。邻近创伤空间（woundspate)的是局部缺血的梯度区，其由 正在分裂的成纤维细胞构成。前导区后面是通过成熟成纤维细胞和众多新形成的毛细血 管（即新血管形成）表征的活性胶原合成的区域。虽然新血管生长（血管生成）对创伤组 织的愈合是必要的，但是血管生成剂通常不能满足对提供组织修复的额外生物合成效果的 期待已久的需求。除了急性创伤（例如，由外伤引起的灼伤或撕裂）之外，人工形成的创 伤（例如，在移植体供区（donorsite)、美容适应症、整形手术或表皮治疗中）、慢性创伤 (例如，静脉或糖尿病性溃瘍）W及其他适应症如瘤痕重塑、无毛皮肤缺损损伤、色素沉着 问题、白齋风、白斑病W及美容再生手术也需要快速且有效的治疗。尽管需要更快速的创伤 愈合（例如，严重烧伤、手术切口、撕裂W及其他外伤），但是迄今为止，在使用药理学试剂 加速创伤愈合方面仅取得有限的成功。
[0008] 常规创伤治疗的主要目标是实现创伤闭合。开放性皮肤创伤代表一种主要的创伤 类别。运种类别包括急性手术和外伤，例如慢性溃瘍、烧伤，W及慢性创伤如神经病性溃瘍、 压疮、动脉和静脉（郁积）或混合动静脉溃瘍，W及糖尿病性溃瘍。开放性皮肤创伤通常通 过包括六个主要组成部分的过程愈合：i)炎症、ii)成纤维细胞增殖、iii)血管增殖、iv)结 缔组织合成、V)上皮形成，W及Vi)创伤收缩。当运些组成部分，不管个别地还是作为整体， 不正确地起作用时，创伤愈合不良。众多因素可能影响创伤愈合，包括营养不良、感染、药理 学试剂（例如，细胞毒性药物和皮质类固醇）、糖尿病和年龄大。参见化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页（1988)。
[0009] 不易愈合的皮肤创伤可引起受试者相当大的身体、情感和社交痛苦W及高昂的财 务费用。参见，例如，Richey等人，AnnalsofPlasticSurgeiy23似：159-65(1989)。事实 上，不能恰当愈合的创伤最终可能需要积极的外科手术治疗，如自体皮肤移植（其中移植 皮肤片）或培养真皮移植。例如，培养上皮自体移植（CEA)手术从患者获取皮肤细胞，W在 实验室中使新的皮肤细胞生长成片。使用新片作为移植物。然而，运些移植物的获取速率不 尽如人意。参见，例如Sood等人，JournalofBurnCareResearch31(4) :559-68(2010)。 较新的移植手术为了更多的支撑，将CEA与基质结合起来。例如，目前可用作培养或工程化 真皮的是具有其中渗入成纤维细胞的不同基质的产品，如TYansCyte租和Dermagraft瑕。 然而，运些产品在较大创伤中不能有效地诱导上皮形成。渗入表皮细胞和成纤维细胞的培 养/工程化的皮肤可作为Apligraf遊(NOVARTIS化arma)和VivoDerm? 度ristol-Myers Squibb)获得。然而，在培养的表皮层与真皮层之间的亲和力，W及在临床效果获得不足方 面仍存在问题。
[0010] 存在对于改善的创伤愈合，并且更广泛地，组织再生技术的需要。本发明提供一种 适用于施用在各种受区上的自体细胞悬液，其可在不考虑创伤的类型或组织，或患者群体 的性质的情况下使用。还提供了用于制备所述悬液的自动化设备及其使用。
[0011] 发明概述
[0012] 在一个方面，提供了一种用于细胞收获和移植的自动化系统。所述系统包括：
[0013] 用于处理组织的一次性厘子，其包括组织处理室、位于其中的破碎器W及通过破 碎器与组织处理室分开的细胞收集室，其中在将组织处理室中的组织机械和/或化学地解 离并且使解离组织通过破碎器之后，将细胞悬液收集在细胞收集室中；
[0014] 任选地，一次性施用装置，其直接或间接地与细胞收集室可移除地流体连通并且 能够从其中接收细胞悬液；W及
[0015] 用于容纳厘子和施用装置并且用于提供动力W向组织供应机械力和/或化学试 剂的可重复使用的控制台，控制台包括致动机构，其用于致动破碎构件，W便在放置于组织 处理室中的组织上施加机械力，从而将组织机械解离。
[0016] 在一些实施方案中，厘子在使用前被密封在无菌包装中。破碎器可为网格、筛、格 栅、叶片、或其任何组合。在一些设计中，厘子还包括可移除地放置在或较接到组织处理室 上用于接合致动机构的盖子，其中盖子具有用于密封组织处理室的密封件。例如，密封件在 面向组织处理室的第一侧上可具有工作表面，其中当破碎构件被致动并且放置在密封件的 面向破碎构件的第二侧上时，工作表面与放置在组织处理室中的组织接触。厘子还可包括 锁定机构，其用于在盖子一放置在组织处理室上即固定所述盖子，W使当系统在使用中时， 盖子保持被放置。
[0017] 在各种实施方案中，厘子还包括用于提供酶溶液的第一封包和用于提供缓冲溶液 的第二封包，运两个封包均与组织处理室流体连通，其中酶溶液破坏组织中的胞外基质，从 而将组织化学解离，并且其中缓冲溶液洗涂解离组织并且将细胞悬浮在细胞悬液中。例如， 第一封包可具有通过可破裂密封件分开的第一容器和第二容器，第一容器含有无菌水，并 且第二容器含有冻干酶粉，其中当密封件破裂时，冻干酶粉遇到无菌水并且溶解于其中。所 述第一容器或第二容器可为囊袋、小瓶或注射器。为了将试剂递送至组织，控制台还可包括 用于分别驱动酶溶液和缓冲溶液离开第一封包和第二封包，进入组织处理室的第一施压机 构和第二施压机构。在一些实施方案中，第一封包还收集使用后的废弃酶溶液，并且第二封 包还收集使用后的废弃缓冲溶液。所有废料也可收集在一个封包中。第一封包可与第一累 流体连通，W用于累送酶溶液和废弃酶溶液。第二封包也可与第二累流体连通，W用于累送 缓冲溶液和废弃缓冲溶液。在一些实施方案中，厘子还包括累，其用于从细胞收集室中抽取 细胞悬液，并且随后在填充后，将细胞悬液累送到施用装置中，第=累与细胞收集室和施用 装置流体连通。第一累、第二累和第=累中的两个或所有可W是同一个累。第一累、第二累 或第=累可为蠕动累、注射累、或其他类型的累，并且可为一次性的或可重新使用的。在一 些实施方案中，厘子还包括用于收集废弃酶溶液的第一注射器和用于收集废弃缓冲溶液的 第二注射器，运两个注射器均与细胞收集室流体连通。厘子还可包括第=注射器，其用于从 细胞收集室中抽取细胞悬液，并且随后在填充后，将细胞悬液累送到施用装置中，第=注射 器与细胞收集室和施用装置流体连通。在某些实施方案中，厘子还包括用于酶溶液和缓冲 溶液的受控计量的流体检测器。作为囊袋的替代，厘子可包括分别用于提供酶溶液、无菌水 和冻干酶粉的=个容器。
[0018] 在某些实施方案中，少量酶溶液可在解育期间累入和累出腔室（例如，W固定的 间隔或频率），W帮助揽拌酶溶液并加快组织处理/破碎。
[0019] 在各种实施方案中，厘子还可包括至少一个用于提供外源试剂的供应容器。供应 容器可为用于提供缓冲溶液的同一个封包（例如，缓冲溶液可包括外源试剂，或者在从封 包中释放缓冲溶液之后被外源试剂的溶液代替）。外源试剂可为例如，热激蛋白或其片段、 透明质酸、富含血小板的血浆、生长因子、脂肪干细胞、或前述的任何组合。
[0020] 在某些实施方案中，厘子还包括位于破碎器与细胞收集室之间、用于过滤经过处 理的组织W移除大的聚集体的过滤器。过滤器可W可选地或另外地位于细胞收集室与施用 装置之间，用于过滤细胞悬液W移除大的聚集体。
[0021] 在一些实施方案中，厘子还包括用于在流体移动期间平衡压力的机构，其可为抗 微生物过滤器或孔型弯曲通道。
[0022] 在希望或需要时，厘子的与生物材料接触的一个或多个部件可移除地组装在其 中，W使所述部件可从厘子中移除用于生物危害性处置，从而允许回收利用厘子的其余部 分。
[0023] 施用装置可为系统的一部分或为独立设备。在运送至用于细胞移植的无菌场所之 前，施用装置的外表面可密封在无菌包装中。在一些实施方案中，施用装置能够将其中的细 胞悬液分配、喷涂或滴落到受区（recipientsite)或支撑件上。施用装置可为加压或弹黃 加载的。施用装置可具有用于细胞悬液的轴向施用的枢转头部。作为施用装置的替代或除 其之外，系统可包括用于接收细胞悬液的支撑件或基底，其中支撑件在接收细胞悬液之后 用于移植或培养。支撑件可为基质、支架、敷料、或其任何组合；支撑件可为固体、半固体、多 孔或片段化的。
[0024] 在各种实施方案中，破碎构件可为控制台的一部分（例如，连接至致动机构），或 厘子的一部分（例如，位于组织处理室中且例如连接至盖子）。破碎构件可为研巧或研磨 机。在一些实施方案中，在使用研巧的情况中，研巧可上下循环和/或旋转来促进组织处 理。研巧还可具有一个或多个翅片。
[00巧]在一些实施方案中，控制台还包括W下中的一个或多个：用于将厘子抽吸到控制 台中和从控制台中喷射出的机构；防止厘子在处理期间移除的联锁装置；用W控制处理时 间、所需悬液体积W及组织处理的启动的操作员界面；显示组织处理状态的显示板；W及 当充满时用于喷射施用装置的喷射机构。
[0026] 在各种实施方案中，系统可包括用于指导控制台中的处理器或计算机忍片W控制 自动化过程的定制控制软件。系统也可连接至用于收集和处理数据的外部计算机。
[0027] 除了控制台之外，厘子还可具有用于提供能量（例如，热量）的机构，W便向组织 供应机械力和/或化学试剂。
[0028] 在另一方面，用于细胞收获和移植的系统可包括：
[0029] 用于处理组织的厘子，其包括组织处理室、位于其中的破碎器，W及通过破碎器与 组织处理室分开的细胞收集室，其中在将放置在组织处理室中的组织机械和/或化