BR112017013481B1 - Material permeável a gás - Google Patents

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Natasha Anna Boghosian
Michael John Tzivanis
Aijun Zhu
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Abstract

MATERIAL PERMEÁVEL A GÁS. A invenção descreve um material de silicone e fluoropolímero permeável a gás utilizado na construção de bolsas de cultura de células.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[1] A invenção se refere geralmente a um material permeável a gás e aplicação em um dispositivo de cultura de célula e um método de cultura de célula.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[2] A cultura in vitro é o processo complexo pelo qual células são cultivadas sob condições controladas, geralmente fora de seu ambiente natural, mas tão próximas às suas condições in vivo naturais quanto possível. Na prática, cultura de célula se refere ao cultivo de células derivadas de eucariotas multicelulares, especialmente células animais. Entretanto, também há culturas de plantas, fungos, insetos e micróbios, incluindo vírus, bactérias e protistas.
[3] A cultura de célula in vitro fornece material necessário para pesquisa e aplicação em farmacologia, fisiologia e toxicologia. Isto inclui bioprocessamento e terapia celular em que as culturas de célula são necessárias.
[4] As células são cultivadas e mantidas em uma temperatura apropriada e mistura de gás em uma incubadora de células. Tipicamente, as células de mamíferos são incubadas a 37°C com um pH mantido entre 7,2 e 7,4. O pH é tipicamente controlado utilizando um sistema de tamponamento de bicarbonato no meio, em conjunto com uma atmosfera de incubação de aproximadamente 5-7% de dióxido de carbono por volume. O dióxido de carbono reage com a água para formar ácido carbônico que, por sua vez, interage com íons bicarbonato no meio para formar um sistema tampão que mantém o pH próximo aos níveis fisiológicos. O oxigênio é essencial para o metabolismo e o crescimento celular. As condições de cultura podem variar para cada tipo de célula, e a variação de condições para um tipo de célula particular pode resultar em fenótipos diferentes.
[5] Uma variedade de tipos de células são cultivadas em cultura incluindo células do tecido conjuntivo, esqueléticas, cardíacas, células epiteliais, células neurais, células endócrinas, células imunológicas, linfócitos, melanócitos e muitos tipos de células de tumor. Similarmente, uma variedade de meios está disponível dependendo das necessidades de crescimento particulares das células e as condições de crescimento.
[6] Bolsas de cultura de célula permeáveis a gás disponíveis comercialmente são atualmente um formato de dispositivo padrão utilizado para cultura de células. Bolsas de cultura de células que são construídas com filmes permeáveis a gás fornecem vantajosamente uma área de superfície grande para troca gasosa enquanto mantendo um sistema fechado. Descartáveis também ajudam a reduzir o risco de contaminação para a cultura de células e para o ambiente.
[7] Bolsas de cultura de células estão disponíveis comercialmente pela OriGen Biomedical Group (Bolsas OriGen PermaLife™), Baxter (Lifecell® X-Fold™ relacionado às Patentes US N.° 4.829.002, 4.937.194, 5.935.847, 6.297.046 B1), Medtronic (Si-Culture™, Patente US N.° 5.686.304), Biovectra (VectraCell™) e American Fluoroseal (Sistema de Bolsa de Cultura VueLife™, coberto pelas Patentes US N.° 4.847.462 e 4.945.203).
[8] Filmes permeáveis a gás devem ser selecionados com base em uma variedade de características incluindo permeabilidade a gás, transmissão de vapor de umidade, capacidade de serem alterados para interação celular desejada com células, claridade óptica, força física e similar. Uma ampla variedade de informação existe que descreve tipos de materiais permeáveis a gás que foram utilizados com sucesso para cultura celular.
[9] Dentre os vários tipos de materiais de borracha, borrachas de silicone são preferidas na maioria dos casos em relação às suas propriedades elétricas, baixo custo, moldabilidade precisa e durabilidade em dobraduras repetidas e movimentos de liberação.
[10] Filmes de silicone para bolsas de cultura de células têm alta permeabilidade a oxigênio, boa claridade óptica, boa resistência à punção, tipicamente não se ligam às células e podem ser fabricados facilmente em uma ampla variedade de formas. Filmes de silicone podem ser menores do que cerca 3 mm, cerca de 2 mm, cerca de 1 mm ou cerca de 0,8 mm nas áreas de superfície em que a transferência de gás é desejada. A melhor seleção de material depende da aplicação.
[11] Filmes de fluoropolímero têm características desejáveis que os tornam uma escolha popular para bolsas de cultura. Comparados a silicone, filmes de fluoropolímero são mais biologicamente, quimicamente e imunologicamente inertes, assim como sendo hidrofóbicos. Filmes de fluoropolímero como FEP (etileno-propileno fluorado) não disparam respostas imunológicas em células imunológicas e células imunológicas progenitoras. Entretanto, filmes de fluoropolímero são mais caros, menos permeáveis a gás do que filmes de silicone e são difíceis de aderirem aos outros polímeros.
[12] O documento US 2010/0170632, e seu pedido chinês equivalente, CN 102271911, referem-se a artigos poliméricos de multicamadas com alta resistência ao descolamento e o seu respectivo método, e em particular, refere-se a conduítes de fluido de multicamadas. O documento EP 2177353, refere-se a laminados de elastômero-fluoropolímero e seu uso como tubos de combustível. Ele se concentra em problemas relacionados à adesão de fluoropolímeros. Os materiais usados e a estrutura geral dos artigos são selecionados por suas propriedades de barreira ao combustível, de modo que evitem a evaporação do combustível. O documento WO 199613573, refere-se a uma película multicamada, flexível e permeável a gases que pode ser usada para formar um recipiente de cultura de células. O filme inclui uma primeira camada de poliestireno e uma segunda camada de um material polimérico. O documento WO 2003008011, refere-se a revestimentos de superfície de um multipolímero reticulado de dois ou mais monômeros monofuncionais selecionados de acrilamidas, metacrilamidas e N-vinilporrolidonas e um monômero polifuncional que é acrilamida polifuncional, uma metacrilamida polifuncional ou uma diacriloil piperazina. O documento US 2005032205, diz respeito a sacos de cultura de células feitos de um material flexível e permeável a gases. Divulga uma série de categorias amplas de polímeros que podem ser úteis, mas prefere EVA, e misturas de SBS / EVA / polipropileno e polipropileno / polietileno ULD / poliamida dímero de ácido graxo / SEBS.
[13] Portanto, existe uma necessidade que alivia as desvantagens de utilizar silicone ou fluoropolímero para bolsas de cultura de células sozinhas.
BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[14] Em um aspecto, uma composição permeável ao oxigênio é fornecida. Em outro aspecto, um compósito de duas partes tendo uma primeira camada de elastômero e uma segunda camada de contato fluido, em que a segunda camada de contato fluido tem um carbônico orgânico total (TOC) em água menor do que 1 mg/cm2. A segunda camada de contato fluido tendo TOC baixo pode ser um fluoropolímero e a primeira camada de elastômero são aderidas em conjunto. Mais particularmente, as modalidades divulgadas aqui referem-se a um filme de fluoropolímero capaz de se ligar à superfície de uma borracha elastomérica. O revestimento de fluoropolímero apresenta uma força de ligação alta com ou sem o uso de adesivos.
[15] Em outra modalidade, a camada de elastômero mais externa é uma borracha de poli-isopreno natural (NR), borracha de poli-isopreno sintética (IR), borracha de polibutadieno (BR), borracha de cloropeno (CR), borracha de butil (IIR), borracha de butil halogenado (CIIR, BIIR), borracha de estireno-butadieno (SBR), borracha de nitrila (NBR) e borracha de nitrila hidrogenada (HNBR), borracha de etileno propileno (EPM), borracha de etileno propileno dieno (EPDM), borracha de epicloro- hidrina (ECO), borracha de poliacrílico (ACM, ABR), borracha de silicone (SI, Q, VMQ), borracha de fluorsilicone (FSR, FVMQ), fluorelastômeros (FKM, FEPM), perfluorelastômeros (FFKM), amidas de bloco de poliéter (PEBA), polietileno clorossulfonado (CSM), etileno-vinil acetato (EVA), copolímeros de olefina cíclica, elastômeros de poliolefina, PET elastomérico ou misturas dos mesmos.
[16] Em outra modalidade, a camada de elastômero mais externa é polímero de polimetilpenteno (PMP).
[17] Em outras modalidade, o filme permeável ao oxigênio compreende uma camada de borracha de silicone mais externa e uma camada de fluoropolímero interna em que a camada de fluoropolímero interna é revestida sobre a camada de borracha de silicone externa.
[18] Em outra modalidade, a borracha de silicone do filme permeável ao oxigênio é uma borracha de alta consistência (HCR), borracha de fluorsilicone (FSR), borracha de silicone líquido (LSR) ou borracha vulcanizada em temperatura ambiente (RTV), borracha de silicone termoplástico (TPE), borracha de silicone curada com platina ou borracha de silicone curada com peróxido.
[19] Em outra modalidade, a borracha de silicone do filme permeável ao oxigênio é termocurada, curada, vulcanizada, catalisada ou moldada por injeção.
[20] Em outra modalidade, a camada de fluoropolímero do filme é etileno-propileno fluorado (FEP), politetrafluoretileno (PTFE), tetrafluoretileno- perflúor(propil vinil éter) (PFA), difluoreto de polivinilideno, copolímero hexafluorpropileno/tetrafluoretileno/vinilideno (THV) ou homociclipolímero perflúor(1- butenil vinil éter) tendo grupos terminais de polímero funcionalizado.
[21] Em outra modalidade, o elastômero, tal como PMP ou silicone e camadas de fluoropolímero do filme permeável ao oxigênio estão ligados.
[22] Em ainda outra modalidade, a adesão do elastômero, como PMP ou silicone, e camadas de fluoropolímero do filme permeável ao oxigênio é por revestimento, soldagem RF, soldagem ultrassônica, soldagem em barra quente, ligação química, ligação adesiva, ligação por fusão térmica, soldagem por solvente, soldagem por laser, descarga de corona, radiação, laminação como laminação por calor extremo, esteira ou fusão, gravura, tratamento com plasma, umidade, adesivos, radiação, extrusão, coextrusão ou combinações dos mesmos.
[23] Em outra modalidade, um recipiente permeável ao oxigênio compreende uma camada de elastômero externa e uma camada de contato fluido interna tendo TOC baixo. Em um aspecto, a camada de contato fluido é uma camada de fluoropolímero, em que a camada de fluoropolímero interna está aderida à camada de elastômero externa do recipiente.
[24] Em outras modalidade, a camada de elastômero externa do recipiente é borracha de poli-isopreno natural (NR), borracha de poli-isopreno sintética (IR), borracha de polibutadieno (BR), borracha de cloropeno (CR), borracha de butil (IIR), borrachas de butil halogenadas (CIIR, BIIR), borrachas de estireno-butadieno (SBR), borracha de nitrila (NBR) e borracha de nitrila hidrogenada (HNBR), borracha de etileno propileno (EPM), borracha de etileno propileno dieno (EPDM), borracha de epicloro- hidrina (ECO), borracha de poliacrílico (ACM, ABR), borracha de silicone (SI, Q, VMQ), borracha de fluorossilicone (FSR, FVMQ), fluorelastômeros (FKM, FEPM), perfluorelastômeros (FFKM), amidas de bloco de poliéter (PEBA), polietileno clorossulfonado (CSM), etileno-vinil acetato (EVA), copolímeros de olefina cíclica, elastômeros de poliolefina, PET elastomérico ou uma combinação dos mesmos.
[25] Em outra modalidade, a camada de elastômero externa do recipiente é polímero de polimetilpenteno (PMP).
[26] Em outra modalidade, a camada de elastômero externa do recipiente é borracha de silicone.
[27] Em ainda outra modalidade, a borracha de silicone do recipiente permeável ao oxigênio é borracha de alta consistência (HCR), borracha de fluorossilicone (FSR), borracha de silicone líquido (LSR), ou borracha vulcanizada em temperatura ambiente (RTV), borracha de silicone termoplástico (TPE), borracha de silicone curada com platina ou borracha de silicone curada com peróxido.
[28] Em ainda outra modalidade, a borracha de silicone do recipiente permeável ao oxigênio é termocurada, curada, vulcanizada, catalisada ou moldada por injeção.
[29] Em outra modalidade, a camada de fluoropolímero do recipiente é etileno-propileno fluorado (FEP), politetrafluoretileno (PTFE), polivinilidenofluoreto (PVDF), tetrafluoretileno-perflúor(propil vinil éter) (PFA), polivinilideno difluoreto (PVF), policlorotrifluoretileno (PCTFE), copolímero tetrafluoretileno/hexafluorpropileno/etileno (HTE), copolímero clorotrifluoretileno/vinilidenofluoreto, clorotrifluoretileno/hexafluorpropileno, copolímeros etileno/clorotrifluoretileno (ECTFE), copolímeros etileno/trifluoretileno, copolímeros etileno/tetrafluoretileno (ETFE), copolímeros tetrafluoretileno/propileno (TFE/P), copolímeros tetrafluoretileno/hexafluorpropileno (FEP/HFP), copolímero hexafluorpropileno/tetrafluoretileno/vinilideno (THV) ou homociclopolímero perflúor(1- butenil vinil éter) tendo grupos terminais de polímero funcionalizado.
[30] Em outra modalidade, a camada de elastômero, como uma camada de silicone ou PMP, e camadas de fluoropolímero do recipiente permeável ao oxigênio estão ligadas.
[31] Em outra modalidade, a ligação do recipiente permeável ao oxigênio é por revestimento, soldagem RF, soldagem ultrassônica, soldagem por barra quente, ligação química, ligação adesiva, ligação por fusão térmica, soldagem por solvente, soldagem a laser, descarga de corona, radiação, laminação, como laminação por calor extremo, esteira ou fusão, gravura, tratamento de plasma, soldagem, adesivos, radiação, extrusão, coextrusão ou combinações dos mesmos.
[32] Em outra modalidade, o recipiente permeável de oxigênio compreende um saco, frasco ou tubo.
[33] Em outra modalidade, a bolsa, frasco ou tubo permeável ao oxigênio contém um orifício de acesso vedável.
[34] Um método é fornecido para cultivar as células em um recipiente permeável ao oxigênio. O método inclui as etapas de a) adicionar meio ao recipiente e b) adicionar células ao recipiente em que o recipiente compreende uma camada de elastômero externa, uma camada de contato fluido interna tendo baixo TOC. Em um aspecto, a camada de contato fluido interna é uma camada de fluoropolímero, em que a camada de fluoropolímero interna é revestida na camada de elastômero externa, e em que as células e meio estão em contato com a camada de fluoropolímero interna.
[35] Em outra modalidade do método, a camada de elastômero externa do recipiente é borracha de poli-isopreno natural (NR), borracha de poli-isopreno sintética (IR), borracha de polibutadieno (BR), borracha de cloropeno (CR), borracha de butil (IIR), borrachas de butil halogenado (CIIR, BIIR), borracha de estireno-butadieno (SBR), borracha de nitrila (NBR) e borracha de nitrila hidrogenada (HNBR), borracha de etileno propileno (EPM), borracha de etileno propileno dieno (EPDM), borracha de epicloro-hidrina (ECO), borracha de poliacrílico (ACM, ABR), borracha de silicone (SI, Q, VMQ), borracha de fluorossilicone (FSR, FVMQ), fluorelastômeros (FKM, FEPM), perfluorelastômeros (FFKM), amidas de bloco de poliéter (PEBA), polietileno clorossulfonado (CSM), etileno-vinil acetato (EVA), copolímeros de olefina cíclica, elastômeros de poliolefina, PET elastomérico ou combinações dos mesmos.
[36] Em outra modalidade do método, a camada de elastômero externa do recipiente é polímero de polimetilpenteno (PMP).
[37] Em outra modalidade do método, a camada de elastômero externa do recipiente é borracha de silicone.
[38] Em ainda outra modalidade do método, a borracha de silicone do recipiente permeável ao oxigênio é borracha de alta consistência (HCR), borracha de fluorossilicone (FSR), borracha de silicone líquido (LSR), ou borracha vulcanizada em temperatura ambiente (RTV), borracha de silicone termoplástica (TPE), borracha de silicone curada com platina ou borracha de silicone curada com peróxido.
[39] Em ainda outra modalidade do método, a borracha de silicone do recipiente permeável ao oxigênio é termocurada, curada, vulcanizada, catalisada ou moldada por injeção.
[40] Em outra modalidade do método, a camada de fluoropolímero do recipiente é etileno-propileno fluorado (FEP), politetrafluoretileno (PTFE), PTFE modificado com 3M™ Dyneon™ TFM™, polivinilidenofluoreto (PVDF), tetrafluoretileno- perflúor (propil vinil éter) (PFA), difluoreto de polivinilideno (PVF), policlorotrifluoretileno (PCTFE), copolímero de tetrafluoretileno/hexafluorpropileno/etileno (HTE), copolímero de clorotrifluoretileno/vinilidenofluoreto, clorotrifluoretileno/hexafluorpropileno, copolímeros de etileno/clorotrifluoretileno (ECTFE), copolímeros de etileno/trifluoretileno, copolímeros etileno/tetrafluoretileno (ETFE), copolímeros tetrafluoretileno/propileno (TFE/P), copolímeros de tetrafluoretileno/hexafluorpropileno (FEP/HFP), copolímero de hexafluorpropileno/tetrafluoretileno/vinilideno (THV) ou homociclopolímero perflúor(1- butenil vinil éter) tendo grupos terminais de polímero funcionalizado.
[41] Em outra modalidade do método, o elastômero, por exemplo, PMP ou silicone, e camadas de fluoropolímero do recipiente permeável ao oxigênio estão ligados.
[42] Em outra modalidade do método, a ligação do recipiente permeável ao oxigênio é por ligação química, ligação adesiva, ligação por fusão térmica, ligação por solvente, soldagem a laser, tratamento de superfície, extrusão, coextrusão, revestimento, laminação, laminação por conta, revestimento ou combinações dos mesmos.
[43] Em outra modalidade do método, o recipiente permeável ao oxigênio compreende uma bolsa, frasco ou tubo.
[44] Em outra modalidade do método, a bolsa permeável ao oxigênio, frasco ou tubo contém um orifício de acesso vedável.
[45] Em outra modalidade do método para cultivar células, as etapas a) adicionar meio ao recipiente e b) adicionar células ao recipiente são intercambiáveis.
[46] Em outra modalidade do método para cultivar células, as etapas a) e b) são seguidas pela incubação do recipiente.
[47] Enquanto múltiplas modalidades são divulgadas, ainda outras modalidades da presente invenção se tornarão aparentes aos especialistas na técnica a partir da seguinte descrição detalhada. Como será aparente, a invenção é capaz de modificações em vários aspectos óbvios, todas sem se afastar do espírito e escopo da presente invenção. Por conseguinte, as descrições detalhadas devem ser interpretadas como de naturezas ilustrativas e não restritivas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[48] FIG. 1 mostra uma vista lateral de um filme de elastômero revestido com fluoropolímero.
[49] FIG. 2 mostra um recipiente de cultura de elastômero revestido com fluoropolímero.
[50] FIG. 3 mostra uma representação gráfica da entrada inicial de oxigênio na bolsa FEP incumbente.
[51] FIG. 4 mostra uma representação gráfica da entrada inicial de oxigênio no protótipo de bolsa com laminado permeável a gás.
[52] FIG. 5 mostra uma representação gráfica da abordagem para equilíbrio na protótipo de bolsa feito com laminado permeável a gás.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[53] Na especificação e nas reivindicações, os termos “incluindo” e “compreendendo” são termos amplos e devem ser interpretados como significando “incluindo, mas não limitado a...”. Estes termos englobam os termos mais restritivos “consistindo essencialmente em” e “consistindo em”.
[54] Deve ser observado que, como utilizado aqui, e nas reivindicações em anexo, as formas singulares “um”, “uma” e “o/a” incluem a referência plural, a menos que o contexto claramente dite de outro modo. Assim como, os termos “um” (ou “uma”), “um ou mais” e “pelo menos um” podem ser utilizados intercambiavelmente aqui. Deve ser observado também que os termos “compreendendo”, “incluindo”, “caracterizado por” e “tendo” podem ser utilizados intercambiavelmente.
[55] A menos que definido de outro modo, todos os termos técnicos e científicos utilizados aqui têm os mesmos significados como comumente entendido por um especialista na técnica à qual esta invenção pertence. Todas as publicações e patentes especificamente mencionadas aqui estão incorporadas por referência em suas totalidades para todos os propósitos, incluindo descrever e divulgar os produtos químicos, instrumentos, análises estatísticas e metodologias que estão reportados nas publicações que podem ser utilizados em conexão com a invenção. Todas as referências citadas nesta especificação devem ser tomadas como indicativas do nível de conhecimento na técnica. Nada aqui deve ser interpretado como uma admissão que a invenção não é intitulada para antecipar tal divulgação por virtude de invenção anterior.
[56] Uma combinação das propriedades benéficas de filmes de fluoropolímero e de elastômero descritas aqui aplicadas em bolsas de cultura de células é desejada no campo e fornecida aqui.
[57] O filme permeável a gás pertencendo a um primeiro aspecto descrito aqui, compreende uma membrana de elastômero revestida de fluoropolímero. Oxigênio é necessário para o crescimento celular em um meio de cultura e dióxido de carbono é necessário para o meio de cultura tamponar o pH. A maioria das linhagens de células mamíferas normais crescem bem em pH 7,4, e há muito pouca variabilidade dentre as cepas de células diferentes. Entretanto, algumas linhagens de células mostraram crescer melhor em ambientes levemente mais ácidos (pH 7,0 - 7,4), e algumas linhagens de células de fibroblasto normal preferem ambientes levemente mais básicos (pH 7,4 - 7,7). Devido ao pH do meio ser dependente do equilíbrio delicado de dióxido de carbono e bicarbonato dissolvidos, mudanças na concentração de dióxido de carbono podem alterar o pH do meio. Portanto, é necessário a uma membrana de elastômero revestida com fluoropolímero ter boa permeabilidade a gás para oxigênio e dióxido de carbono para uso em uma bolsa de cultura de célula.
[58] Os especialistas na técnica irão reconhecer que o material permeável a gás deve ser selecionado com base em uma variedade de características incluindo flexibilidade, capacidade d vedação que garante impermeabilidade do ar, boa claridade que permite a avaliação microscópica do crescimento celular, livre de plastificantes (tais como dioctil ftalato e di-isodecil ftalato) que podem ser prejudiciais às células, transmissão de vapor de umidade, capacidade de ser alterado para interação de célula desejada com células, claridade óptica, força física e similar.
[59] Elastômeros são polímeros com viscoelasticidade e forças intermoleculares muito fracas, geralmente tendo módulo de Young baixo e alta falha na tração comparados a outros materiais. O termo elastômero pode ser utilizado intercambiavelmente com o termo borracha, apesar de borracha ser preferido quando se referindo a vulcanizados. Elastômeros são polímeros amorfos construídos a partir de monômeros de carbono, hidrogênio, oxigênio e/ou silicone.
[60] Elastômeros compreendem borrachas insaturadas que podem ser curadas por vulcanização de enxofre, por exemplo poli-isopreno natural (NR) e sintético (IR), polibutadieno (BR), borracha de cloropeno (CR), borracha de butil (IIR), borrachas de butil halogenados (CIIR, BIIR), borracha de estireno-butadieno (SBR), nitrila (NBR) e borracha de nitrila hidrogenadas (HNBR).
[61] Elastômeros compreendem borrachas insaturadas que não podem ser curadas por vulcanização por enxofre, por exemplo borracha de etileno propileno (EPM), borracha de etileno propileno dieno (EPDM), borracha de epicloro- hidrina (ECO), borracha de poliacrílico (ACM, ABR), borracha de silicone (SI, Q, VMQ), borracha de fluorossilicone (FSR, FVMQ), fluorelastômeros (FKM, FEPM), perfluorelastômeros (FFKM), amidas de bloco de poliéter (PEBA), polietileno clorossulfonado (CSM), uretanos termoplásticos (TPUs), incluindo silicones termoplásticos, tais como um GENIOMER®, copolímeros de olefina cíclica, elastômeros de poliolefina, PET elastomérico e etileno-vinil acetato (EVA).
[62] Poliuretanos termoplásticos (TPUs) são conhecidos na técnica. Tipicamente, um poliuretano termoplástico é formado reagindo um poliol com um isocianato. As propriedades gerais do poliuretano dependerão do tipo de poliol e isocianato, cristalinidade no poliuretano, o peso molecular do poliuretano e estrutura química da estrutura do poliuretano.
[63] Poliuretanos podem ser termoplásticos ou termocurados, dependendo do grau de reticulação presente. Uretanos termoplásticos (TPUs) não têm reticulação primária enquanto poliuretanos termocurados têm um grau variado de reticulação, dependendo da funcionalidade dos reagentes.
[64] Os poliuretanos termoplásticos são comumente baseados em di- isocianato de metileno (MDI) ou di-isocianato de tolueno (TDI) e incluem ambos graus poliéster e poliéter de polióis. Poliuretanos termoplásticos podem ser formados por uma reação de “one-shot” entre o isocianato e o poliol ou por um sistema “pré-polímero”, em que um curativo é adicionado no complexo de poli-isocianato parcialmente reagido para concluir a reação de poliuretano. Exemplos de alguns elastômeros de poliuretanos termoplásticos comuns baseados em “pré-polímeros” são “TEXIN”, um nome comercial da Bayer Materials Science, “ESTANE”, um nome comercial da Lubrizol, “PELLETHANE”, um nome comercial da Dow Chemical Co. e “ELASTOLLAN”, um nome comercial da BASF, Inc.
[65] Silicones termoplásticos GENIOMER® incluem, mas não estão limitados a GENIOMER® 140 Silicone TPE, GENIOMER® 200 Silicone TPE Elastômero (90% de polidimetilsiloxano e isocianato), GENIOMER® 60 Silicone TPE, GENIOMER® 80 Silicone TPE e GENIOMER® 145 TPE, todos os quais compreendem 90% de polidimetilsiloxano e isocianato.
[66] Polimetilpenteno (PMP) é um polímero termoplástico de unidades monômero de metilpenteno e é altamente permeável a gás e transparente.
[67] A borracha de silicone provou ser um material particularmente bom para uma membrana permeável a gás. Para garantir troca de oxigênio e dióxido de carbono suficiente, as membranas de troca de gás mais finas possíveis são preferidas. As membranas com uma espessura entre 0,1 mm e 1 mm demonstraram ser bem sucedidas.
[68] Uma membrana de silicone pode ser fabricada economicamente em qualquer forma desejada por moldagem por injeção. O silicone está disponível comercialmente em muitas espessuras, formas e permeabilidades a gás específicas. Esta tem alta resistência ao rasgo e boa resistência química ao meio normalmente utilizado em cultura de células e é, portanto, também especialmente fácil de manusear.
[69] A capacidade de esterilizar uma membrana de silicone permeável a gás é também especialmente vantajosa. Em particular, esta pode ser esterilizada eficazmente em uma autoclave sem nenhuma mudança substancial na forma e pode ser reutilizada várias vezes.
[70] É preferido que a borracha de silicone utilizada tenha um perfil de lixiviação e de extração tão baixo quanto possível.
[71] Em uma modalidade, um recipiente de cultura de células pode compreender uma única camada de um elastômero, como um silicone termoplástico (por exemplo, GENIOMER® pela Wacker Chemie AG, um copolímero polidimetilsiloxano/ureia) ou um fluoropolímero com propriedades de TOC e permeabilidade como descritas aqui.
[72] Deve ser observado que outras configurações de termoplásticos (elastômero e não elastômero) e configurações de fluoropolímero poderiam também ser utilizadas para controlar a permeabilidade a gás de um compósito, enquanto contendo uma camada de contato fluido de TOC baixo. O controle da permeabilidade de gás poderia ser para o propósito de criar um compósito de alta ou baixa permeabilidade a gás. Exemplos de elastômeros termoplásticos (TPE) incluem copolímeros em bloco de estireno (TPE-s), olefinas (TPE-o), ligas (TPE-v ou TPV), poliuretanos (TPU), copoliésteres e poliamidas. Exemplos de termoplásticos não elastômeros incluem acrílicos, acrilonitrila butadieno estireno (ABS), náilon, ácido polilático (PLA), polibenzimidazol (PBI), policarbonato (PC), poliéter sulfona (PES), poliéter cetona (PEEK), polieterimida (PEI), polietileno (PE), óxido de polifenileno (PPO), sulfeto de polifenileno (PPS), polipropileno (PP), poliestireno (PS) e cloreto de polivinil (PVC), álcool etileno vinílico (EVOH), assim como qualquer polímero tradicionalmente rígido cuja arquitetura do monômero foi modificada para reduzir a cristalinidade e aumentar a flexibilidade.
[73] Fluoropolímeros microporosos hidrofóbicos, por exemplo PTFE HTE ou THV modificado com 3M™ Dyneon™ TFM™, também demonstraram ser vantajosos como materiais para a membrana de troca gasosa. A natureza hidrofóbica dos fluoropolímeros garante que a membrana de troca gasosa seja impermeável a meio aquoso. Para uma determinada permeabilidade a gás, a geometria necessária da membrana de troca gasosa depende da necessidade do gás resultante para a respiração celular, e das pressões parciais dos gases envolvidos na respiração celular, especialmente da pressão parcial de oxigênio agindo nesta a partir de fora.
[74] A FIG 1. Mostra uma vista lateral de um filme de elastômero revestido com fluoropolímero 1. Deve ser entendido que a camada de fluoropolímero 10 pode ser disposta na camada de elastômero 20 para formar o filme 1. A camada de fluoropolímero 10 pode originar de uma solução moldável. Alternativamente, o elastômero também pode ser moldado/disposto na camada de fluoropolímero.
[75] Tipicamente, a camada de fluoropolímero 10 tem uma espessura de cerca de 0,001 mm a cerca de 0,7 mm, mais particularmente de cerca de 0,005 mm a cerca de 0,4 mm e mais particularmente de cerca de 0,01 mm a cerca de 0,1 mm e todas as espessuras entre, incluindo 0,02 mm, 0,03 mm, 0,04 mm, 0,05 mm, 0,06 mm, 0,07 mm, 0,08 mm e 0,09 mm. Em um aspecto particular, o fluoropolímero é uma camada FEP e a espessura da camada de fluoropolímero é 0,0254 mm ou 1 mil.
[76] A camada de elastômero 20 geralmente tem uma espessura de cerca de 0,01 mm a cerca de 5 mm, mais particularmente de cerca de 0,05 mm a cerca de 1 mm e mais particularmente de cerca de 0,1 mm a cerca de 0,5 mm e todas as espessuras entre, incluindo 0,15 mm, 0,2 mm, 0,25 mm, 0,3 mm, 0,35 mm, 0,4 mm e 0,45 mm. Em um aspecto particular, o elastômero é uma camada de silicone termocurado e a espessura da camada de elastômero é 0,127 mm a 0,254 mm ou 5 a 10 mil.
[77] O termo “moldável” é destinado para significar um fluoropolímero ou não fluoropolímero capaz de ser disperso, dissolvido, suspenso, emulsionado ou de outro modo distribuído em um meio carreador líquido. O meio carreador líquido pode ser água, solvente orgânico ou qualquer outro líquido em que o polímero pode ser disperso, dissolvido, suspenso, emulsionado ou de outro modo distribuído. O meio carreador líquido pode ser uma mistura de líquidos adequada. Uma vez distribuído dentro do meio carreador, o polímero e meio são então capazes de serem depositados ou moldados em um material de suporte para formar um filme. Os polímeros podem ser misturados com um primeiro líquido carreador. A mistura pode compreender uma dispersão de partículas poliméricas no primeiro líquido carreador, uma emulsão de gotículas líquidas do polímero, ou de um precursor monomérico ou oligomérico do polímero no primeiro carreador líquido ou uma solução do polímero no primeiro carreador líquido. Situações adicionais/equivalentes que poderiam preparar um polímero “moldável” ocorreriam se este é aquecido acima de seu ponto de fusão ou processado em um estado líquido e então curado por UV, IR, iniciadores ou e-feixe de modo que se torna sólido.
[78] Os polímeros moldáveis podem também ser um precursor monomérico ou oligomérico do polímero distribuído dentro de um carreador líquido. Composições moldáveis mais comuns são emulsões ou dispersões no meio aquoso.
[79] A escolha do primeiro carreador líquido é baseada no polímero particular e a forme em que o material será introduzido na composição moldável da presente invenção. Se uma solução é desejada, um solvente para o fluoropolímero particular é escolhido como o carreador líquido. Carreadores adequados incluem, por exemplo, DMAC, NMP, éteres de glicol ou água e similares. Se uma dispersão é desejada, então um carreador adequado é um em que o polímero não é solúvel. Uma solução aquosa seria um carreador líquido adequado para uma dispersão de partículas de polímero.
[80] Composições moldáveis mais comuns são emulsões ou dispersões em meio aquoso. Surfactantes podem ser utilizados para preparar uma dispersão em uma quantidade eficaz para modificar a tensão de superfície do carreador líquido. Compostos surfactantes adequados incluem surfactantes iônicos, anfotéricos, catiônicos e surfactantes não iônicos.
[81] Fluoropolímeros são geralmente selecionados como a camada de contato fluido devido à sua hidrofobicidade e porque eles são biologicamente, quimicamente e imunologicamente inertes.
[82] A frase “fluoropolímero” é conhecida na técnica e é destinada a incluir, por exemplo, etileno-propileno fluorado (FEP), politetrafluoretileno (PTFE), polivinilidenofluoreto (PVDF), policlorotrifluoretileno (PCTFE), polivinilfluoreto (PVF), copolímero tetrafluoretileno/hexafluorpropileno/etileno (HTE), copolímero clorotrifluoretileno/vinilidenofluoreto, clorotrifluoretileno/hexafluorpropileno, copolímeros etileno/clorotrifluoretileno (ECTFE), copolímeros etileno/trifluoretilenos, copolímeros etileno/tetrafluoretileno (ETFE), copolímeros tetrafluoretileno/propileno (TFE/P), copolímeros tetrafluoretileno/hexafluorpropileno (FEP/HFP), copolímeros tetrafluoretileno-perflúor (alquil vinil éter) (por exemplo, PFA; tetrafluoretileno-perflúor (propil vinil éter), difluoreto de polivinilideno, copolímeros hexafluorpropileno/tetrafluoretileno/vinilideno (THV) e misturas dos mesmos.
[83] A frase “fluoropolímero” também inclui polímeros amorfos que são não cristalinos quando medidos por DSC, ou cujo calor de fusão é menor do que 2 J/g. Estes incluem copolímeros de TFE com monômeros funcionais ou não funcionais, tais como flúorolefinas tendo 2-8 átomos de carbono e alquil vinil éter fluorado em que o grupo alquil contém 1 ou 3 a 5 átomos de carbono. Exemplos de monômeros não funcionais incluem hexafluorpropileno (HFP), clorotriflúor etileno (CTFE), PEVE, PMVE e perflúor-(propileno vinil éter) (PPVE). Monômeros funcionais incluem perflúoretil vinil éter (EVE), CF2CFOCF2CFCF3OCF2CF2COOCH3 (EVE-carbamato), CF2CFOCF2CFCF3OCF2CF2SO2F (PSEPVE), CF2CFOCF2CFCF3OCF2CF2CN (8CNVE), N3(CF2CFOCF2CFCF3OCF2CF2)3 (EVE-triazina), CF2CFOCF2CFCF3OCF2CF2CN (EVE-CN), CF2CFOCF2CFCF3OCF2CF2 CH2OH (EVE- OH), CF2CFOCF2CFCF3OCF2CF2CH2PO2(OH)2 (EVE-P) CF2CFOCF2CFCF3OCF2CF2CH2COOH (EVE-COOH) e 2,2-bistriflúormetil-4,5-diflúor- 1,3-dioxol (PDD).
[84] Materiais de fluoropolímero amorfo disponíveis comercialmente incluem aqueles da DuPont, Wilmington, DE: TEFLON® SF60 (TFE/PMVE/PEVE, DuPont, Wilmington DE), TEFLON® SF61 (TFE/PMVE/PEVE/EVE-P), TEFLON® SF50 (TFE/HFP), Teflon® AF 1600 (PDD/TFE), e TEFLON® AF2130 (PDD/CTFE); da Asahi Corporation de Tóquio, Japão: CYTOP® (CYTOP tipo A, CYTOP tipo M, CYTOP tipo S ou CYTOP NM); da MY Polymers Corporation de Rehovot, Israel (MY-133); ou da Nusil Corporation de Carpinteria, CA (LS-233).
[85] As soluções de fluoropolímero podem ser aplicadas por métodos de revestimento comuns, incluindo, mas não limitados a aplicação por pulverização, revestimento por imersão, escovação ou moldagem por extrusão/injeção.
[86] CYTOP® é um homociclopolímero perflúor(1-butenil vinil éter) contendo grupos terminais funcionalizados. Este existe como uma resina amorfa e está disponível em uma variedade de concentrações em solventes perfluorinados e sistemas de solvente não flúor selecionados. Por exemplo: 0,1 a 1% em 9:5 álcool isopropílico/acetato de isobutil.
[87] CYTOP tipo A contém um grupo final polímero carboxil e CYTOP tipo M contém um grupo final polímero amino-silano. Qualquer fluoropolímero pode ser utilizado com promotores, iniciadores especiais ou um agente de acoplamento de silano para aplicação como um revestimento plástico. CYTOP tipo S contém grupo final polímero perflúor para resistência UV não adesiva e alta transparência.
[88] A formulação de borracha de silicone inclui uma matriz polimérica de silicone. A matriz polimérica pode ser formada, por exemplo, utilizando um polímero de silicone não polar. O polímero de silicone pode, por exemplo, incluir polialquilsiloxanos, tais como polímeros de silicone formados de um precursor, como dimetilsiloxano, dietilsiloxano, dipropilsiloxano, metiletilsiloxano, metilpropilsiloxano ou combinações dos mesmos. Em um particular, o polialquilsiloxano inclui um polidialquilsiloxano, como polidimetilsiloxano (PDMS). Em geral, o polímero de silicone é não polar e é livre de grupos funcionais haletos, tais como cloro e flúor, e de grupos funcionais fenil.
[89] Poliorganosiloxanos funcionalizados incluem polidimetilsiloxanos que são bloqueados no final por grupos vinildimetilsiloxi em ambas as terminações, copolímeros dimetilsiloxano-vinilmetilsiloxano que são bloqueados no final por grupos vinildimetilsiloxi em ambas as terminações, e copolímeros dimetilsiloxano-metilfenilsiloxano que são bloqueados no final por grupos vinildimetilsiloxi em ambas as terminações.
[90] A borracha de silicone pode compreender uma borracha de silicone líquido catalisada por platina (LSR) ou uma borracha de goma de consistência alta (HCR). A borracha de silicone pode também compreender uma borracha de silicone catalisada por peróxido (LSR) ou uma borracha de goma de consistência alta (HCR). Por exemplo, a Saint-Gobain produz produtos médicos feitos a partir de SILMEDIC®, um silicone baseado em peróxido. Um exemplo da borracha de silicone como uma HCR é GE 94506 HCR disponível pela GE Plastics. Exemplos de LSR incluem Wacker 3003 da Wacker Silicone de Adrian, MI e Rhodia 4360 da Rhodia Silicones de Ventura, CA.
[91] Em um aspecto da invenção, quando a borracha de silicone é empregada como uma borracha de base, a composição do revestimento de fluoropolímero pode conter um composto reativo que se liga com a borracha de silicone. Exemplos dos compostos reativos que se ligam à borracha de silicone incluem compostos contendo hidrocarboneto de silício que são particularmente preferidos.
[92] Exemplos de tais compostos contendo silício incluem compostos tendo uma ligação de siloxano, agentes de acoplamento de silano tendo um grupo alcoxisilil, silanos funcionais tendo um grupo clorosilil ou silazano, amino-silano e agentes siliantes. Destes, compostos tendo uma ligação de siloxano, e agentes de acoplamento de silano tendo um grupo alcoxisilil são preferidos. Exemplos de tais compostos tendo uma ligação de siloxano incluem dimetilsiloxanos de terminação modificada, silicones líquidos de tipo de condensação ou de tipo de adição, sais de silicato e polímeros de silicone acrílicos.
[93] Um exemplo de um fluoropolímero tendo uma modificação terminal amino-silano é CYTOP tipo M. Similarmente, um exemplo de um fluoropolímero tendo uma modificação terminal de grupo carboxil é CYTOP tipo A. Qualquer um pode ser misturado com o outro sem um agente de acoplamento e ligação direta ou indireta através do agente de acoplamento com uma borracha de silicone. A ligação química pode ocorrer por condensação, alquilação, amidação, sililação, eterificação ou através de um agente de acoplamento por qualquer combinação de ligação das mesmas. Por exemplo, um agente de acoplamento que pode ser utilizado com borracha de silicone é um composto isocianato que reage com grupos hidroxil, amino ou enxofre. Após a formação de uma ligação química entre o fluoropolímero e a borracha de silicone, a adesão será alcançada e a membrana permeável a gás composta terá uma resistência maior com lixiviação mínima. Qualquer CYTOP tipo A ou CYTOP tipo M após hidrólise pode também aderir à borracha de silicone através de ligação de hidrogênio.
[94] A ligação da camada de elastômero e camadas de fluoropolímero juntas pode também ser realizada por soldagem a laser, tratamento de superfície, radiação, extrusão, coextrusão, revestimento, laminação, umidade, adesivos ou combinações dos mesmos. Métodos preferidos de tratamento de superfície incluem tratamento C (Saint-Gobain Performance Plastics Corporation, Patente US N.° 6.726.979), descarga de corona, tratamento por plasma, gravura ou combinações dos mesmos. Tratamentos de superfície podem também envolver tratamento químico com aditivos ou iniciadores que podem ser utilizados sozinhos ou em conjunto com os outros métodos de tratamento divulgados.
[95] Em um aspecto preferido, a camada de fluoropolímero é FEP tratada com C que também foi preparada e revestida com silicone LSR por extrusão.
[96] As camadas também podem ser pré-laminadas juntas de modo semelhante àquelas descritas para o produto LIGHTSWITCH® Complete (Saint-Gobain Performance Plastics Corporation, Valley Forge, PA).
[97] Carbono Orgânico Total (TOC) é a quantidade de carbono ligado em um composto orgânico e é frequentemente utilizada como um indicador não específico do equipamento de manufatura farmacêutico, dentre outras coisas. O TOC é utilizado como um controle de processo atribuído na indústria de biotecnologia para monitorar o desempenho de operações unitárias que empregam sistemas de purificação e distribuição.
[98] Em modalidades específicas, o TOC pode ser medido de acordo com a Farmacopeia dos EUA (USP) 643 e com equipamento que utiliza uma reação de oxidação úmida de temperatura alta de oxidação química promovida por UV (Ultra-Clean Technology Handbook: Volume 1: Ultra-Pure Water, Ohmi, Tadahiro; CRC Press, 1993, pp. 497-517). Água purificada é colocada em contato com o polímero por 24 horas a 70°C, por exemplo, em uma proporção de 3 cm2 da área de superfície do artigo para 1 mL de água. A água é removida do contato com o polímero e testada em um analisador de TOC. Uma peça adequada do equipamento é um analisador de TOC TEKMAR DOHRMANN Modelo Phoenix 8000.
[99] Em modalidades particulares, o TOC pode ser medido para um recipiente empregado em um sistema da divulgação incluindo, por exemplo, por extração de uma área de superfície interna do recipiente (com resultados refletidos como mg/cm2 são para o TOC por centímetro quadrado da área interna). Em modalidades específicas, e meramente como um exemplo, o recipiente pode ser extraído em água purificada 70±2°C por 24±2 horas. O extrato pode ser analisado por TOC convertendo o TOC ao dióxido de carbono por acidificação e oxidação úmida química com perssulfato de sódio, por exemplo. O dióxido de carbono liberado do recipiente pode ser medido utilizando um detector de infravermelho. Um exemplo de uma proporção de extração para um recipiente FEP é 3 cm2/mL (uma proporção de extração típica). Para alguns recipientes (como bolsas FEP), nenhuma diluição é necessária porque o nível de TOC é menor do que o limite superior de uma curva de calibração, enquanto para outras modalidades (como tubulação de silicone), a diluição é necessária devido aos níveis de TOC detectados no extrato.
[100] Um exemplo de TOC para um recipiente FEP é 0,145 mg/L (0,00005 mg/cm2 ou 0,001 mg/g). Para modalidades que empregam tubulação de silicone, as proporções de extração podem ser 14,6 cm2/mL (como para Biosil) ou podem ser 15,9 cm2/mL (como para SR139), e um exemplo de TOC para tubo Biosil de silicone é 302 mg/L (0,021 mg/cm2 ou 0,023 mg/cm), e um exemplo de TOC para tubulação SR139 de silicone é 120 mg/L (0,008 mg/cm2 ou 0,0009 mg/cm). Em pelo menos certas modalidades de tubulação de silicone, as amostras podem ser diluídas, como o volume e concentração da extração fazem com que o valor seja acima da detecção máxima da máquina. A proporção de diluição e extração diferente necessita que a comparação destas amostras com as amostras de saco seja feita na base de valor peso/área ao invés disso.
[101] Um especialista na técnica reconhece que os valores TOC podem ser caracterizados em peso/volume. Entretanto, pessoas com conhecimento na técnica reconhecem que as proporções do recipiente (particularmente um material de saco FEP) vs. Proporções para a tubulação de silicone são distinguíveis; os valores de tubulação de silicone podem ser considerados apenas em uma base inicial de mg/cm2, como este valor é independente da proporção/diluição de extração. Um especialista na técnica pode calcular uma proporção peso/volume “normalizada” utilizando um resultado de peso/área como uma base e assumindo uma proporção de extração de 3cm2/mL padrão (como um exemplo) de modo a comparar valores em um valor peso/volume.
[102] Em modalidades específicas, o TOC de elastômeros termoplásticos (TPE) é 0,002 mg/cm2 (0,032 mg/g ou 5,88 mg/mL). Em certas modalidades, o TOC do FEP é 0,00005 mg/cm2 da superfície umedecida interior de um artigo (0,001 mg/g ou 0,145 mg/mL do artigo). Em modalidades específicas, o TOC do silicone é 0,021 mg/cm2 ou 63 mg/mL na superfície umedecida interior de um artigo. Em uma modalidade específica, um TOC para um filme de PMP é 0,07 ppm (0,00001 mg/cm2).
[103] Em modalidades específicas, o TOC do etileno propileno fluorado (FEP) é 0,00005 mg/cm2 (0,001 mg/g); o TOC dos materiais de silicone, como tubulação de silicone, é 0,021 mg/cm2 (0,023 mg/cm) e 0,008 mg/cm2 (0,009 mg/cm); o TOC para uma bolsa de cultura de células utilizado historicamente é 0,002 mg/cm2 (0,032 mg/g).
[104] Um especialista na técnica reconhece que os valores TOC podem ser comparados através de proporções/diluições de extração diferentes se unidades de mg/cm2 são empregadas. Se as unidades são mg/L, uma proporção de extração deve ser conhecida. Uma conversão pode ocorrer como segue: a máquina produz um valor em mg/L, a diluição é fatorada em, e então este número é convertido para mg/cm2 utilizando a área de superfície e o volume total para extrair. Um exemplo para Silicone Biosil é fornecido: Amostra Silicone Biosil: 302 mg/L * 1L/1000mL * 23,7 mL/347 cm2 = ,021 mg/cm2.
[105] Em modalidades particulares, o TOC é comparado em unidades de mg/cm2 porque a proporção de extração ou qualquer diluição não é necessária.
[106] Abaixo é um exemplo de cálculo de TOC em uma Amostra de Tubo de Silicone Biosil e em amostra de Tubo de Silicone SR139.
[107] Tabela 1. Extração de Artigo de Teste
Figure img0001
[108] Tabela 2. Resultado de Análise de TOC
Figure img0002
[109] Abaixo é um exemplo de cá culo de TOC em uma bolsa FEP e em uma bolsa de uma camada principalmente composto de um SEBS (copolímero de bloco de estireno), mas também contém EVA e PP):
[110] Tabela 3. Extração de Artigo de Teste
Figure img0003
Figure img0004
[111] Tabela 4. Resultados da Análise de TOC
Figure img0005
[112] Em modalidades específicas, um recipiente compreende uma superfície interna compreendendo um polímero tendo um carbono orgânico total (TOC) em água menor do que 1 mg/cm2, 0,9 mg/cm2, 0,8 mg/cm2, 0,7 mg/cm2, 0,6 mg/cm2, 0,5 mg/cm2, 0,4 mg/cm2, 0,3 mg/cm2, 0,2 mg/cm2, 0,1mg/cm2, 0,09 mg/cm2, 0,08 mg/cm2, 0,07 mg/cm2, 0,06 mg/cm2, 0,05 mg/cm2, 0,04 mg/cm2, 0,03 mg/cm2, 0,02 mg/cm2, 0,01 mg/cm2, 0,009 mg/cm2, 0,008 mg/cm2, 0,007 mg/cm2, 0,006 mg/cm2, 0,005 mg/cm2, 0,004 mg/cm2, 0,003 mg/cm2, 0,002 mg/cm2, 0,001 mg/cm2, e assim por diante, ou é não detectável.
[113] Em modalidades particulares, o TOC em água é menor do que uma quantidade em uma faixa de 0,001 mg/cm2 a 0,1 mg/cm2, 0,001 mg/cm2 a 0,095 mg/cm2, 0,001 mg/cm2 a 0,075 mg/cm2, 0,001 mg/cm2 a 0,05 mg/cm2, 0,001 mg/cm2 a 0,01 mg/cm2, 0,001 mg/cm2 a 0,005 mg/cm2, ou 0,001 mg/cm2 a 0,025 mg/cm2. Em modalidades particulares, o TOC em água é menor do que uma quantidade em uma faixa de 0,01 mg/cm2 a 0,1 mg/cm2, 0,01 mg/cm2 a 0,075 mg/cm2, 0,01 mg/cm2 a 0,05 mg/cm2, ou 0,01 mg/cm2 a 0,025 mg/cm2. Em modalidades particulares, o TOC em água é menor do que uma quantidade em uma faixa de 0,05 mg/cm2 a 0,1 mg/cm2, 0,05 mg/cm2 a 0,09 mg/cm2, 0,05 mg/cm2 a 0,075 mg/cm2, ou 0,05 mg/cm2 a 0,06 mg/cm2. Em modalidades particulares, o TOC em água é menor do que uma quantidade em uma faixa de 0,005 mg/cm2 a 0,1 mg/cm2, 0,005 mg/cm2 a 0,095 mg/cm2, 0,005 mg/cm2 a 0,075 mg/cm2, 0,005 mg/cm2 a 0,05 mg/cm2, 0,005 mg/cm2 a 0,025 mg/cm2, ou 0,005 mg/cm2 a 0,01 mg/cm2.
[114] Os materiais utilizados nos filmes permeáveis a oxigênio das modalidades atuais podem ter uma permeabilidade definida. A permeabilidade dos filmes de elastômeros permeáveis a oxigênio é pelo menos 100 cc/m2 (cm3/m2) por dia, preferencialmente pelo menos 500 cc/m2 por dia, preferencialmente pelo menos 1000 cc/m2 por dia, preferencialmente pelo menos 1500 cc/m2 por dia, e mais preferencialmente pelo menos 2000 cc/m2 por dia e ainda mais preferencialmente pelo menos 2200 cc/m2 por dia. A permeabilidade dos filmes compósitos de fluoropolímero de elastômero permeável ao oxigênio é pelo menos 100 cc/m2 por dia, preferencialmente pelo menos 500 cc/m2 por dia, preferencialmente pelo menos 1000 cc/m2 por dia, preferencialmente pelo menos 1500 cc/m2 por dia, e ainda mais preferencialmente pelo menos 2000 cc/m2 por dia e ainda mais preferencialmente pelo menos 2200 cc/m2 por dia. A permeabilidade a oxigênio é medida com um Analisador de Oxigênio MOCON Ox- tran 2/21H, seguindo ASTM D3985, a 25°C. Em outro aspecto da permeabilidade do filme, unidades normalizadas (cc-mm/m2-dia) podem ser utilizadas para mostrar um filme de qualquer espessura. Por exemplo, a faixa convertida para um filme de 5 mil poderia ser de cerca de 12,7 cc-mm/m2-dia a pelo menos cerca de 279 cc-mm/m2-dia em uma temperatura de 25°C. A permeabilidade do constructo/compósito pode ficar em termos de cc/m2 como seria composto de duas camadas.
[115] A FIG 2. é uma visão de um recipiente de cultura de células de elastômero revestido com fluoropolímero 25. A camada de fluoropolímero 10 (não mostrada) compreende a camada interna do filme 1 que está em contato com a cultura de células. O recipiente de cultura de células de elastômero revestido com fluoropolímero 25 compreende pelo menos um filme de elastômero fluorado 1 ligado para formar um compartimento de cultura de células 30 que também está ligado a pelo menos um orifício de acesso vedável 40 que permite o acesso ao interior do recipiente. O recipiente de cultura de células de elastômero revestido com fluoropolímero 25 compreende um compartimento de cultura de células 30 que pode ser uma bolsa, frasco ou tubo que compreende um sistema fechado que também contém pelo menos um orifício de acesso vedável 40.
[116] A ligação do filme 1 para formar o recipiente de cultura de células 30 e ligação da porta de acesso 40 para o recipiente de cultura de células formado 30 cada uma individualmente, são realizadas por soldagem RF, soldagem ultrassônica, soldagem por barra quente, ligação química, ligação adesiva, ligação por fusão térmica, soldagem por solvente, soldagem a laser, descarga de corona, radiação, laminação como laminação por calor ou fusão, gravação, tratamento por plasma, umidade, adesivos, radiação, extrusão, coextrusão ou combinações dos mesmos. Métodos preferidos de tratamento de superfície incluem tratamento C (Saint-Gobain Performance Plastics Corporation, Patente US N.° 6.726.979), descarga de corona, tratamento por plasma, gravação ou combinações dos mesmos. Os tratamentos de superfície podem também envolver tratamento químico com aditivos ou iniciadores que podem ser utilizados sozinhos ou em conjunto com os outros métodos de tratamento divulgados. A ligação da porta de acesso 40 pode ocorrer antes, após ou durante a formação do recipiente de cultura de células 30.
[117] O recipiente de cultura de células 30 compreende pelo menos um orifício de acesso 40 que permite o acesso ao interior do recipiente. A porta de acesso 40 pode conter uma tampa vedável ou tampa de rosca, um material perfurável ou septo, ou uma montagem de válvula para permitir acesso por um tubo ou seringa. Um sensor descartável para medir pH/DO pode também estar incluído no recipiente para monitorar as condições de cultura de células.
[118] A localização das portas de acesso não é restrita à configuração atual e uma porta pode estar posicionada para conveniência de uso ou fabricação. As portas de acesso compreendem tubos de fluoropolímero que são ligados ao recipiente composto por soldagem RF, soldagem ultrassônica, soldagem de barra quente, ligação química, ligação adesiva, ligação por fusão térmica, soldagem por solvente, soldagem a laser, descarga de corona, radiação, laminação como laminação por calor extremo ou fusão, gravação, tratamento por plasma, umidade, adesivos, radiação, coextrusão ou combinações dos mesmos.
[119] Os volumes do recipiente de cultura de células 30 podem variar de 1 mL a 50 L, 50 mL a 10 L, mas preferencialmente 50 mL a 1 L.
[120] Meios de crescimento adequados incluem, por exemplo, um nutriente ou caldo Lysogeny com hormônios e/ou fatores de crescimento adicionados.
[121] Células adequadas incluem, por exemplo, células do tecido conectivo, células esqueléticas, células cardíacas, células epiteliais, células neurais, células endócrinas, células imunológicas, linfócitos, melanócitos, células de tumor ou misturas das mesmas.
EXEMPLOS
[122] Os seguintes exemplos estão incluídos para demonstrar as modalidades preferidas da invenção. Deve ser apreciado pelos especialistas na técnica que as técnicas divulgadas nos exemplos que seguem, representam técnicas descobertas pelo inventor para funcionarem bem na prática da invenção e, portanto, podem ser consideradas como constituindo modos preferidos para sua prática. Entretanto, aqueles especialistas na técnica devem, a luz da presente divulgação, apreciar que muitas mudanças podem ser feitas nas modalidades específicas que são divulgadas e ainda obter um resultado similar sem se afastar do espírito e escopo da invenção.
EXEMPLO 1 (Amostras Testadas)
[123] Tabela 5: Dados de TOC
Figure img0006
Figure img0007
Figure img0008
ppm = mg/L
EXEMPLO 2 (Experimentos de Oxigênio Dissolvido)
[124] Uma bolsa FEP incumbente feita de FEP 5 mil no topo e fundo e um protótipo de bolsa feito de FEP 5mil no topo e silicone termoplástico/FEP no fundo foram preenchidos para 300 mL e 190 mL respectivamente com água de torneira. Estes volumes correlacionam-se à uma espessura de 1 cm de água na bolsa quando esta está deitada, uma recomendação que é bem conhecida na indústria. Uma porta foi cortada de cada bolsa de modo a alimentar em uma linha de nitrogênio para purgar a água na bolsa para um nível abaixo da saturação. Os níveis de oxigênio dissolvidos (DO) foram monitorados utilizando a sonda PreSens fixada fora da bolsa e alinhada com o ponto do sensor no interior da bolsa. Quando os níveis de DO na água alcançaram um valor razoavelmente baixo (~6-8%), a linha de nitrogênio foi removida da bolsa e a abertura da porta foi fechada. A bolsa e a prateleira foram retornadas para uma posição de repouso horizontal para o restante do experimento. A sonda PreSens foi programada para tomar as medições de DO em pontos de tempo designados de modo a medir o ingresso de oxigênio como uma função do tempo. Assumiu-se que o único caminho para o ingresso de oxigênio foi através das paredes da bolsa.
RESULTADOS:
[125] As medições do sistema PreSens foram baixadas e plotadas em Excel para ambas as bolsas (FIG. 3, 4 e 5). Os dados foram estudados e as observações foram feitas para suportar os dados. Por exemplo, para o protótipo da bolsa, as medições foram excluídas porque a bolsa foi movida e manipulada de modo a remover uma bolha de ar acima do sensor. Também, devido a uma medição mais longa ter sido tomada para o protótipo de bolsa, os dados foram divididos em duas seções lineares, “Ingresso Inicial” e “Abordagem para Equilíbrio”. Devido a isto, a melhor comparação a ser feita com os dados disponíveis atualmente é entre a FIG. 3 e FIG. 4, que demonstram o ingresso inicial de oxigênio em cada uma das bolsas como uma função do tempo quando iniciando em níveis de DO similares (~6-8%) para uma quantidade similar de tempo (~68-70 min). Olhando para a FIG. 3 e FIG. 4, a comparação das inclinações pode ser feita para entender a diferença na taxa de ingresso entre as bolsas incumbentes e o protótipo. A bolsa incumbente como uma taxa de 0,008% de DO/min enquanto o protótipo de bolsa tem uma taxa de 0,06% de DO/min, uma diferença de mais de 7x. Isto alude para o impacto positivo do material mais permeável no ingresso de oxigênio.
[126] Apesar da presente invenção ter sido descrita com referência às modalidades preferidas, pessoas com conhecimento na técnica reconhecerão que mudanças podem ser feitas na forma e detalhes sem se afastar do espírito e escopo da invenção. Todas as referências citadas ao longo do relatório descritivo, incluindo aquelas nos fundamentos, estão incorporadas aqui em suas totalidades. Os especialistas na técnica reconhecerão, ou serem capazes de verificar, utilizando não mais do que experimentação de rotina, muitos equivalentes às modalidades da invenção descritas especificamente aqui. Tais equivalentes são destinados a estarem englobados no escopo das seguintes reivindicações.

Claims (15)

1. Recipiente permeável a oxigênio tendo como um limite do mesmo pelo menos um filme permeável ao oxigênio tendo uma permeabilidade ao oxigênio de pelo menos 2.000 cc/m2 por dia, o filme permeável ao oxigênio caracterizado por compreender: uma camada de elastômero externa; e uma camada de contato fluido interno tendo um carbono orgânico total (TOC) em água menor do que 0,1 mg/cm2, medido de acordo com a Farmacopeia dos EUA (USP) 643, em que a camada de contato fluido interno é uma camada de fluoropolímero e em que a camada de fluoropolímero é aderida à camada de elastômero externa.
2. Recipiente permeável a oxigênio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a camada de elastômero externa compreender borracha de poli-isopreno natural (NR), borracha de poli-isopreno sintética (IR), borracha de polibutadieno (BR), borracha de cloropeno (CR), borracha de butil (IIR), borrachas de butil halogenados (CIIR, BIIR), borracha de estireno-butadieno (SBR), borracha de nitrila (NBR) e borracha de nitrila hidrogenada (HNBR), borracha de etileno propileno (EPM), borracha de etileno propileno dieno (EPDM), borracha de epicloro-hidrina (ECO), borracha de poliacrílico (ACM, ABR), borracha de silicone (SI, Q, VMQ), borracha de fluorossilicone (FSR, FVMQ), fluorelastômeros (FKM, FEPM), perfluorelastômeros (FFKM), amidas de bloco de poliéter (PEBA), polietileno clorossulfonado (CSM), etileno-vinil acetato (EVA), copolímeros de olefina cíclica, elastômeros de poliolefina, PET elastomérico ou suas misturas.
3. Recipiente permeável a oxigênio, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a camada de elastômero externa ser borracha de silicone.
4. Recipiente permeável a oxigênio, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a borracha de silicone ser borracha de consistência alta (HCR), borracha de fluorossilicone (FSR), borracha de silicone líquido (LSR), borracha vulcanizada em temperatura ambiente (RTV), borracha de silicone termoplástico (TPE), borracha de silicone curada com platina ou borracha de silicone curada com peróxido.
5. Recipiente permeável a oxigênio, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a borracha de silicone ser termocurada, curada, vulcanizada, catalisada ou moldada por injeção.
6. Recipiente permeável a oxigênio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, e 5, caracterizado por a camada de fluoropolímero interna ser etileno-propileno fluorado, politetrafluoretileno, polivinilidenofluoreto, tetrafluoretileno-perflúor (propil vinil éter), difluoreto de polivinilideno, policlorotrifluoretileno, copolímero tetrafluoretileno/hexafluorpropileno/etileno, copolímero clorotrifluoretileno/vinilidenofluoreto, clorotrifluoroetileno/hexafluorpropileno, um copolímero etileno/clorotrifluoretileno, um copolímero-etileno/trifluoretileno, um copolímero etileno/tetrafluoretileno, um copolímero tetrafluoretileno/propileno, um copolímero-tetrafluoretileno/hexafluorpropileno, um copolímero hexafluorpropileno/tetrafluoretileno/vinilideno, ou um homociclopolímero perflúor (1-butenil vinil éter) tendo grupos terminais de polímero funcionalizado.
7. Recipiente permeável a oxigênio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, e 5, caracterizado por a camada de polímero fluorado interna é um polímero de etileno propileno fluorado.
8. Recipiente permeável a oxigênio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a camada de elastômero externa é uma borracha de silicone e a camada de fluoropolímero interna é um polímero de etileno propileno fluorado.
9. Recipiente permeável a oxigênio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8, caracterizado por a camada de elastômero externa e a camada de fluoropolímero interna estarem aderidas juntas por ligação.
10. Recipiente permeável a oxigênio, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a ligação ser por ligação química, ligação adesiva, ligação por fusão térmica, ligação por solvente, soldagem a laser, tratamento de superfície, extrusão, coextrusão, revestimento, laminação ou suas combinações.
11. Recipiente permeável a oxigênio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10, caracterizado por estar na forma de um saco de cultura de células.
12. Recipiente permeável a oxigênio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10, caracterizado por o recipiente estar na forma de um frasco de cultura de células ou um tubo de cultura de células.
13. Recipiente permeável a oxigênio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 e 12, caracterizado por o recipiente compreender pelo menos um orifício de acesso vedável.
14. Método para cultivar células em um recipiente permeável a oxigênio, conforme definido pelas reivindicações 1-13, caracterizado por compreender: a) adicionar o meio ao recipiente; e b) adicionar células, opcionalmente com o meio, ao recipiente.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por ainda compreender a etapa de incubar o recipiente.
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