BR112020009373A2 - partículas para uso em processos de onda estacionária acústica - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a micropartículas e nanopartículas feitas de vários materiais que são usados em várias configurações. Tais partículas também podem conter vários tipos de materiais como cargas úteis a serem usados na separação, segregação, diferenciação, modificação ou filtração de um sistema ou uma anatomia hospedeira. As micropartículas e nanopartículas são usadas em conjunto com uma onda estacionária ou uma onda viajante acústica em vários processos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PARTÍCULAS PARA USO EM PROCESSOS DE ONDA ESTACIONÁRIA ACÚSTICA ".

ANTECEDENTES

[0001] A presente invenção refere-se a partículas na faixa micrométrica ou nanométrica, que podem ser usadas com ondas acústicas geradas ultrassonicamente, incluindo ondas estacionárias ou de propagação, para alcançar a captura, concentração e/ou transporte das micropartículas e nanopartículas para um local alvo.

[0002] Acustoforese é a separação de materiais usando acústica, como ondas estacionárias acústicas. Ondas estacionárias acústicas podem exercer forças em partículas em um fluido quando há um diferencial em um parâmetro das partículas e fluido, que pode ser influenciado pela acústica, incluindo densidade e/ou compressibilidade, também conhecido como o fator de contraste acústico. O perfil de pressão em uma onda estacionária contém áreas de amplitudes de pressão mínima local em nós de onda estacionária e máxima local em anti-nós de onda estacionária. Dependendo de sua densidade e compressibilidade, as partículas podem ser presas aos nós ou anti-nós da onda estacionária. Geralmente, quanto maior a frequência da onda estacionária, menores as partículas que podem ser presas.

[0003] Em uma escala micro, por exemplo, com dimensões estruturais na ordem de micrometros, os sistemas convencionais de acustoforese tendem a usar câmaras acústicas de meio ou um quarto de comprimento de onda, que em frequências de alguns megahertz, são tipicamente menores que um milímetro de espessura, e operam a taxas de fluxo muito baixas (por exemplo, μl/min). Tais sistemas não são escalonáveis, uma vez que se beneficiam de um número de Reynolds extremamente baixo, operação de fluxo laminar e mínima otimização dinâmica de fluidos.

[0004] Em escala macro, ondas acústicas estacionárias planares têm sido usadas em processos de separação. No entanto, uma única onda planar tende a prender as partículas ou fluido secundário de tal forma que a separação do fluido primário é alcançada desligando ou removendo a onda estacionária planar. Ondas planares também tendem a aquecer o meio onde as ondas são propagadas devido à dissipação de energia no fluido que está envolvido com a geração de uma onda planar e a própria energia da onda planar. A remoção da onda estacionária planar pode dificultar o funcionamento contínuo. Além disso, a quantidade de energia que é usada para gerar a onda estacionária planar acústica tende a aquecer o fluido primário através de energia residuais, o que pode ser desvantajoso para o material que está sendo processado.

BREVE DESCRIÇÃO

[0005] Em várias configurações, métodos são no presente documento descritos para mover partículas dentro de um hospedeiro ou fluido primário, para um local desejado usando ondas estacionárias acústicas. As partículas são colocadas dentro de um dispositivo acustoforético e um transdutor ultrassônico é usado para concentrar, prender e/ou mover as partículas como desejado. As partículas também podem ser usadas para interagir ou reagir com outras partículas ou células no hospedeiro ou fluido primário. Às vezes, a estrutura das partículas pode ser alterada após a exposição à onda acústica.

[0006] Descritos no presente documento em várias configurações, estão métodos para concentrar partículas em um fluido primário em um primeiro local, compreendendo: fluir uma mistura de fluidos compreendendo as partículas e o fluido primário através de um dispositivo acustoforético. O dispositivo acustoforético compreende: uma câmara acústica, através da qual a mistura de fluidos flui; e um transdutor ultrassônico, incluindo um material piezoelétrico, que pode ser conduzido a criar uma onda acústica na câmara acústica. O transdutor ultrassônico é conduzido a criar a onda acústica, concentrando assim as partículas nos nós e anti-nós da onda estacionária, com fator de contraste negativo nos anti-nós e materiais do fator de contraste positivo acumulados nos nós.

[0007] A onda acústica pode ser uma onda estacionária acústica multidimensional, uma onda estacionária acústica planar, uma combinação de uma onda estacionária acústica multidimensional e uma onda estacionária acústica planar, ou uma onda viajante acústica.

[0008] Em algumas configurações, as partículas contêm uma carga útil. A carga pode ser um vírus, um ácido nucleico, uma citocina, uma molécula farmacêutica, um líquido, um gás ou misturas dos mesmos. Depois de mover as partículas para o primeiro local, a carga útil pode ser liberada.

[0009] As partículas podem ser micropartículas ou nanopartículas. As partículas podem ser sólidas, celulares, ocas, multicamadas ou uma espuma.

[0010] As partículas podem ser feitas de um ou mais materiais poliméricos, ionômeros, cerâmicas ou vidro. Exemplos de materiais poliméricos incluem polietileno, polipropileno, poliestireno, divinilbenzeno, polimetilmetacrilato, polissacarídeo, ácido poli lático (PLA) e poli (ácido lático-co-glicólico) (PLGA).

[0011] As partículas também podem ser produzidas a partir de agarose e ácido poli hialurônico. Essas partículas dissolverão in vivo, não causando temas nocivos ao paciente.

[0012] As partículas podem ser formadas a partir de múltiplas camadas de materiais poliméricos. Em algumas configurações partículas podem ser ocas, feitas de vidro e/ou têm um polímero ablativo revestindo uma superfície exterior do vidro. O polímero ablativo pode ser um polissacarídeo que é funcionalizado com um antígeno, anticorpo ou proteína.

[0013] Em outras configurações, as partículas compreendem: um núcleo líquido; e uma casca lipídica encapsulando o núcleo líquido. O líquido no núcleo líquido pode incluir um perfluorocarbono. O perfluorocarbono pode ser perfluoropentano, perfluorohexano, perfluorooctano, brometo de perfluoro octila, perfluoro dicloro-octano, ou perfluorodecalina.

[0014] A casca lipídica pode ser formada a partir de dipalmitoil fosfatidilcolina (DPPC), ácido 1,2- palmitoil -fosfatídico (DPPA), um conjugado de lipídio - polietileno glicol, ou um complexo de um lipídio com albumina. A casca lipídica pode ser funcionalizada com estreptavidina, biotina, avidina ou um anticorpo.

[0015] Também são descritas no presente documento partículas compreendendo: um núcleo líquido; e uma casca lipídica encapsulando o núcleo líquido.

[0016] O líquido no núcleo líquido pode incluir um perfluorocarbono. O perfluorocarbono pode ser perfluoropentano, perfluorohexano, perfluorooctano, brometo de perfluoro octila, perfluoro dicloro octano ou perfluorodecalina. A casca lipídica pode ser formada a partir de dipalmitoil fosfatidilcolina (DPPC), ácido 1,2-palmitoil-fosfatídico (DPPA), um conjugado de lipídio - polietileno glicol, ou um complexo de um lipídio com albumina. A casca lipídica pode ser funcionalizada com estreptavidina, biotina, avidina ou um anticorpo.

[0017] Um processo conhecido como vaporização de gotículas acústicas (ADV) pode ser usado para gerar uma mudança de fase do núcleo líquido de tais partículas de líquido para gasoso usando uma onda acústica. A pressão de vapor do líquido é uma função da temperatura e não é necessariamente baseada na química de líquido. Qualquer líquido que tenha um ponto de ebulição normal, perto ou abaixo da temperatura corporal, pode ser usado para esses processos.

Fluorocarbonetos podem ser usados nesses processos devido à sua baixa toxicidade e alto fator de contraste.

[0018] Um espaçador pode ser colocado entre a partícula e o antígeno, anticorpo ou proteína. O espaçador é tipicamente uma molécula de polietileno glicol (PEG), que permite uma interferência menos carregada da partícula quando os materiais estão ligados à molécula funcionalizada na superfície da partícula.

[0019] Esses materiais também podem ser usados para a transdução de células, por exemplo, por sonoporação. As bolhas são cavitadas acusticamente perto de uma parede celular e criam oscilações que contribuem para abrir uma passagem na parede celular. Bolhas em colapso, através de cavitação induzida acusticamente, podem produzir jatos de fluido que contribuem para a abertura de paredes celulares.

[0020] Em outra configuração, essas bolhas podem conter um agente terapêutico. Assim, quando as bolhas são quebradas via excitação acústica, o material de jato é um agente terapêutico e entra na célula durante esse processo. O agente terapêutico pode ser uma pequena molécula, uma molécula grande ou um pedaço de material genético usado na modificação do DNA da célula alvo.

[0021] De forma mais geral, as partículas descritas no presente documento podem ser usadas como um agente para causar uma mudança para um segundo material, quando as partículas são impactadas por ondas acústicas. Por exemplo, as partículas podem ser usadas para aumentar o fator de contraste do segundo material, o que é um fator para aumentar a eficiência acustoforética. Como outro exemplo, líquidos podem ser entregues pelas partículas para causar alterações nas barreiras celulares em operações como a sonoporação.

[0022] Também são discutidas neste documento, técnicas e dispositivos para geração de clusters de materiais, que podem ser usados para melhorar a gravidade ou flutuação de separação e a eficiência de coleta dos materiais. Também são discutidos dispositivos de acustoforese aprimorados, contínuos, usando dinâmicas de fluidos melhoradas, bem como o controle dos dispositivos para o desempenho desejado. Os materiais podem ser preferencialmente presos ou liberados a partir ou através da onda acústica, dependendo de vários parâmetros e características da onda acústica e/ou materiais, incluindo, por exemplo, o fator de contraste do material.

[0023] Essas e outras características não limitantes são mais particularmente descritas abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0024] O seguinte é uma breve descrição dos desenhos, que são apresentados com o propósito de ilustrar as configurações exemplares no presente documento descritas e não com o propósito de limitar o mesmo.

[0025] FIGURA 1 é uma micrografia de partículas de acordo com a presente invenção.

[0026] FIGURA 2A é uma fotografia de Microscópio Eletrônico de Varredura (SEM) de uma partícula de sólido.

[0027] FIGURA 2B é uma fotografia SEM de uma partícula celular.

[0028] FIGURA 2C é uma micrografia de uma partícula oca.

[0029] FIGURA 2D é uma ilustração de uma partícula tendo um núcleo sólido e uma camada exterior.

[0030] FIGURA 2E é uma ilustração de uma partícula oca tendo material dentro do núcleo e uma camada exterior que pode ser ablatada para liberar o material dentro do núcleo.

[0031] FIGURA 2F é uma ilustração de uma partícula oca tendo uma carga útil uma casca envolvendo a carga útil.

[0032] FIGURA 3 é uma ilustração esquemática de uma partícula compreendendo um núcleo líquido e uma casca de lipídio.

[0033] FIGURA 4 é uma ilustração esquemática de várias partículas sendo alinhadas / agrupadas uma com a outra.

[0034] FIGURA 5A é um gráfico mostrando o número de partículas versus diâmetro de partículas para diâmetros de 0,6 mícron a 1,25 mícron, para gotículas iniciais e gotículas após a incubação com NeutrAvidin®. O eixo y é linear e vai de 0 a 3,0 x 108, em intervalos de 1,0 x 108. O eixo x é em mícron, e vai de 0,6 a 1,2 em intervalos de 0,2.

[0035] FIGURA 5B é um gráfico mostrando o número de partículas versus diâmetro de partículas para diâmetros de 1,25 mícron a 2,25 mícron, para gotículas iniciais e gotículas após a incubação com NeutrAvidin®. O eixo y é linear e vai de 0 a 8,0 x 106, em intervalos de 1,0 x 106. O eixo x é em mícron, e vai de 1,4 a 2,2 em intervalos de 0,2.

[0036] FIGURA 5B é um gráfico ilustrando a distribuição do tamanho das gotículas de acordo com a presente invenção.

[0037] FIGURA 6 ilustra um processo de preparação de partículas que contenham uma carga útil e a subsequente liberação dessa carga, de acordo com a presente invenção.

[0038] FIGURA 7 é uma representação de uma onda viajante de acordo com a presente invenção.

[0039] FIGURA 8 é uma representação de uma onda estacionária de acordo com a presente invenção.

[0040] FIGURA 9 é uma vista transversal frontal de um dispositivo acustoforético no qual os métodos da presente invenção podem ser usados.

[0041] FIGURA 10 é uma perspectiva exterior do dispositivo o acustoforético da FIGURA 9.

[0042] FIGURA 11 é um diagrama transversal de um transdutor ultrassônico da presente invenção. Uma abertura de ar está presente dentro do transdutor e nenhuma camada de apoio ou placa de desgaste estão presentes.

[0043] FIGURA 12 é um diagrama transversal de outro transdutor ultrassônico adequado para uso na presente invenção. Uma abertura de ar está presente dentro do transdutor e uma camada de apoio e placa de desgaste estão presentes.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0044] A presente invenção pode ser entendida mais facilmente por referência à seguinte descrição detalhada de configurações desejadas e aos exemplos nela incluídos. Na especificação a seguir e nas reivindicações que seguem, será feita referência a um número de termos que devem ser definidos como tendo os seguintes significados.

[0045] Embora os termos específicos sejam usados na seguinte descrição para uma questão de clareza, estes termos destinam-se apenas à estrutura particular das configurações selecionadas para ilustração nos desenhos e não se destinam a definir ou limitar o escopo da invenção. Nos desenhos e na seguinte descrição abaixo, deve-se entender que designações numéricas se referem a componentes de função similar.

[0046] As formas singulares "um", "uma", “o” e "a" incluem referências plurais, a menos que o contexto dite claramente o contrário.

[0047] Como usado na especificação e nas alegações, o termo "compreendendo" pode incluir as configurações "consistindo de" e "consistindo essencialmente de". Os termos "compreende", "inclui," "tendo", "tem", "pode", "contém" e suas variantes, como usado no presente documento, destinam-se a ser frases, termos ou palavras de transição abertas que requerem a presença dos ingredientes / componentes / passos nomeados e permitem a presença de outros ingredientes / componentes / etapas. No entanto, tal descrição deve ser interpretada como também descrevendo composições, artigos ou processos como "consistindo de" e "consistindo essencialmente de" dos ingredientes / componentes / passos enumerados, o que permite a presença apenas dos ingredientes / componentes / etapas nomeados,

juntamente com quaisquer impurezas que possam resultar disso e exclui outros ingredientes / componentes / etapas.

[0048] Os valores numéricos na especificação e nas reivindicações deste pedido devem ser entendidos incluindo valores numéricos que são os mesmos quando reduzidos ao mesmo número de números significativos e valores numéricos que diferem do valor indicado, por menos do que o erro experimental da técnica de medição convencional do tipo descrito no presente pedido, para determinar o valor.

[0049] Todas as faixas no presente documento descritas são inclusivas da extremidade relatada e independentemente combináveis (por exemplo, a faixa de "de 2 gramas a 10 gramas" inclui as extremidades 2 gramas e 10 gramas, e todos os valores intermediários).

[0050] O termo "cerca de" pode ser usado para incluir qualquer valor numérico que possa variar sem alterar a função básica desse valor. Quando usado com um intervalo, "cerca de" também descreve a faixa definida pelos valores absolutos dos dois extremos, por exemplo, "cerca de 2 a cerca de 4" também descreve a faixa "de 2 a 4". O termo "cerca de" pode se referir a mais ou menos 10% do número indicado.

[0051] Uma afirmação de que um valor excede (ou é maior que) um primeiro valor limite, é equivalente a uma afirmação de que o valor encontra ou excede um segundo valor limite que é ligeiramente maior que o primeiro valor limite, por exemplo, o segundo valor limite sendo um valor superior ao primeiro valor limite na resolução de um sistema relevante. Uma afirmação de que um valor é menor do que (ou está dentro) um primeiro valor limite é equivalente a uma afirmação de que o valor é menor ou igual a um segundo valor limite ligeiramente inferior ao primeiro valor limite, por exemplo, o segundo valor limite sendo um valor menor do que o primeiro valor limite na resolução do sistema relevante.

[0052] Deve-se notar que muitos dos termos no presente documento usados são termos relativos. Por exemplo, os termos

"superior" e "inferior" são relativos um ao outro no local, por exemplo, um componente superior está localizado em uma elevação mais alta do que um componente inferior em uma determinada orientação, mas esses termos podem mudar se o dispositivo for invertido. Os termos "entrada" e "saída" são relativos a um fluido que flui através deles em relação a uma dada estrutura, por exemplo, um fluido flui através da entrada para dentro da estrutura e flui através da saída para fora da estrutura. Os termos "a montante" e "a jusante" são relativos à direção em que um fluido flui através de vários componentes, por exemplo, o fluxo flui através de um componente a montante antes de fluir através do componente a jusante. Deve-se notar que, em um loop, um primeiro componente pode ser descrito como sendo tanto a montante quanto a jusante de um segundo componente.

[0053] Os termos "horizontal" e "vertical" são usados para indicar direção em relação a uma referência absoluta, por exemplo, nível do solo. No entanto, esses termos não devem ser interpretados como exigindo que as estruturas sejam absolutamente paralelas ou absolutamente perpendiculares umas às outras. Por exemplo, uma primeira estrutura vertical e uma segunda estrutura vertical não são necessariamente paralelas umas às outras. Os termos "topo" e "parte de baixo" ou "base" são usados para se referir a superfícies onde a parte superior é sempre maior que a parte de baixo / base em relação a uma referência absoluta, por exemplo, a superfície da terra. Os termos "para cima" e "para baixo" também são relativos a uma referência absoluta; para cima é sempre contra a gravidade da terra.

[0054] O presente pedido refere-se à "mesma ordem de magnitude". Dois números são da mesma ordem de magnitude se o quociente do número maior dividido pelo número menor é um valor de pelo menos 1 e menor que 10.

[0055] O termo "vírus" refere-se a um agente infeccioso que somente se replicar dentro de outra célula viva e, de outra forma, existe na forma de um virion formado a partir de um capsídeo que envolve e contém DNA ou RNA, e em alguns casos um envelope lipídico envolvendo o capsídeo.

[0056] O termo "cristal" refere-se a um único cristal ou material policristalino que é usado como um material piezoelétrico.

[0057] A presente invenção refere-se a "micropartículas". Este termo refere-se a partículas com diâmetro de partícula médio de 1 micrômetro (μm) a 1000 μm.

[0058] A presente invenção refere-se a "nanopartículas". Este termo refere-se a partículas tendo um diâmetro de partícula médio de 1 nanômetro (nm) a menos de 1000 nm.

[0059] Alguns dos materiais no presente documento discutidos são descritos como tendo um diâmetro de partícula médio. O diâmetro de partícula médio é definido como o diâmetro de partícula em que uma porcentagem cumulativa de 50% (em volume) do número total de partículas é atingida. Em outras palavras, 50% das partículas têm um diâmetro acima do tamanho de partícula médio e 50% das partículas têm um diâmetro abaixo do tamanho de partícula médio. A distribuição de tamanho de partícula pode incluir uma distribuição gaussiana, com quartis superiores e inferiores em 25% e 75% do tamanho de partícula médio indicado e todas as partículas sendo inferiores a 150% do tamanho de partícula médio. Qualquer outro tipo de distribuição pode ser provido ou usado. Nota-se que as partículas não têm que ser esféricas. Para partículas não esféricas, o diâmetro da partícula é o diâmetro de uma partícula esférica com o mesmo volume da partícula não esférica.

[0060] As partículas podem ser descritas no presente documento como tendo uma estrutura "núcleo" e "casca". Em tais partículas, o núcleo será feito de um líquido ou gás e a casca será feita de uma ou mais camadas de um material relativamente sólido (em relação ao núcleo). A casca e o núcleo podem ser distinguidos por suas fases de matéria. O termo "partícula" refere-se a qualquer tipo de estrutura individual que possa ser suspensa em um fluido, tal como um líquido ou gás e pode estar em qualquer fase, por exemplo, sólida, líquida ou gasosa e suas combinações.

[0061] Materiais "orgânicos" e "inorgânicos" estão relacionados neste documento. Para efeitos da presente invenção, um material "orgânico" é composto de átomos de carbono (muitas vezes com outros átomos), enquanto um material "inorgânico" não contém átomos de carbono.

[0062] A presente invenção pode referir-se a temperaturas para determinadas etapas do processo. Na presente invenção, a temperatura geralmente se refere à temperatura atingida pelo material que é referenciado, em vez da temperatura em que a fonte de calor (por exemplo, forno, estufa) é ajustada. O termo "temperatura ambiente" refere-se a uma faixa de 20°C (68°F) a 25°C (77°F).

[0063] A presente invenção refere-se a partículas que são usadas em conjunto com dispositivos acustoforéticos. O dispositivo acustoforético gera ondas acústicas que podem ser usadas de várias maneiras. Por exemplo, as ondas acústicas podem ser usadas para mover as partículas para um local desejado, ou para alterar certas propriedades das partículas, ou para otimizar a reação das partículas com outras partículas (como células biológicas). As partículas podem ser micropartículas ou nanopartículas, como desejado. As partículas serão inicialmente discutidas no presente documento, e então os próprios dispositivos acustoforéticos. Também serão discutidos vários métodos e reações que podem ser realizadas usando as partículas com os dispositivos acustoforéticos. Partículas

[0064] Como discutido acima, as partículas são geralmente micropartículas ou nanopartículas. As partículas podem ser esféricas em forma, como mostrado na FIGURA1, com numeração de referência

100. No entanto, suas formas podem variar. Por exemplo, as partículas podem ser elipsoidais ou alongadas ao longo de um eixo longitudinal.

[0065] As partículas podem ser, por exemplo, sólidas, celulares, ocas ou uma espuma. Uma partícula sólida não contém vazios ou cavidades e uma partícula sólida 200 é ilustrada na FIGURA 2A. Uma partícula celular contém vazios / cavidades em seu interior e tem passagens do exterior da partícula para esses vazios / cavidades (análogas a uma espuma de célula aberta). Uma partícula celular 204 é ilustrada na FIGURA 2B, com vazios / cavidades 206 visíveis do exterior. Uma partícula oca é ilustrada na FIGURA 2C. A partícula oca 210 tem um ou mais vazios grandes ou cavidades 212 dentro de uma superfície exterior sólida 214. Uma espuma contém múltiplos vazios / cavidades, cada vazio sendo completamente cercado por material sólido (também conhecido como espuma de célula fechada).

[0066] Em configurações especiais, as partículas podem ser feitas de materiais inorgânicos, materiais orgânicos ou combinações destes. Tais materiais podem incluir polímeros, ionômeros, cerâmicas, vidros e outros materiais.

[0067] Os polímeros que podem ser usados para a fabricação das partículas no presente documento discutidas, incluem poliolefinas, tais como polietileno e polipropileno. O polietileno pode ser um polietileno linear de baixa densidade, um polietileno de alta densidade, um polietileno de baixa densidade, ou um polietileno de peso molecular ultra alto. Os materiais de polietileno ou polipropileno podem ser polimerizados com um catalisador, tal como um catalisador de peróxido, um catalisador Ziegler-Natta ou um catalisador de metaloceno.

[0068] Outros polímeros que podem ser usados na fabricação das partículas, incluem poliestireno, divinilbenzeno, polimetilmetacrilato (PMMA), polissacarídeos, tais como agarose e ágar, ácido poli láctico (PLA) e poli (ácido lático -co- glicólico) (PLGA).

[0069] Estes polímeros podem ser usados para compor a maior parte das partículas, micropartículas ou nanopartículas. Os polímeros também podem ser usados em várias combinações para fazer partículas de múltiplas camadas (por exemplo, partículas multicamadas). Polímeros diferentes podem ser usados para obter o efeito desejado para as partículas. Por exemplo, fazer partículas de várias camadas diferentes pode ser usado para obter tanto uma densidade desejada, quanto um fator de contraste acústico desejado, ou para obter um comportamento desejado ou interação para a partícula.

[0070] Como exemplo, um grânulo de poliestireno pode ser criado em uma suspensão aquosa e, em seguida, congelado seco para obter uma partícula de espuma. Quando a partícula de espuma congelada seca é suspensa na água, pequenas bolhas podem se formar em sua superfície, resultando em uma partícula de espuma com um núcleo relativamente sólido e nano-bolhas presas em cavidades na superfície da partícula de espuma.

[0071] Como outro exemplo, um núcleo de polimetilmetacrilato pode ser revestido com um polímero de PLA ou PLGA que forma uma superfície exterior para entrega de drogas especializadas ou interação com células biológicas. A partícula resultante pode ser considerada uma partícula sólida ou uma partícula de espuma (dependendo da construção do núcleo de polimetilmetacrilato), podendo ter um fator de contraste negativo ou positivo, dependendo da densidade da partícula de compósito e da velocidade do som na partícula de compósito. Este exemplo é ilustrado na FIGURA 2D. A partícula 220 tem um núcleo PMMA 222, com um revestimento de PLA ou PLGA 224.

[0072] Como outro exemplo, a camada exterior da partícula pode ser útil para causar interação biológica / reação da partícula. Por exemplo, a camada exterior pode permitir que a partícula seja usada para ligação de afinidade. Como outro exemplo, a partícula poderia ser uma partícula oca, com uma camada exterior que é feita de um material ablativo (por exemplo, um material que derrete ou dissolve). Esta estrutura permitiria que materiais mantidos no núcleo da partícula oca, fossem liberados após um determinado período de tempo ou exposição a suficiente calor ou outra energia, o que permitiria que as partículas viajassem para um alvo ou local desejado. Este exemplo é ilustrado na FIGURA 2E. A partícula 230 tem um núcleo 232 com uma camada exterior 234 feita do material ablativo. O material 236 está presente dentro do núcleo.

[0073] Em algumas configurações, o fator de contraste acústico da partícula pode ser alterado. Por exemplo, partículas de vidro ocas podem ser revestidas com um polímero ablativo, tal como um polissacarídeo, que é funcionalizado com antígenos ou anticorpos ou outras proteínas ou porções biológicas. As partículas poderiam iniciar um processo com um primeiro fator de contraste acústico e então ser alteradas para um segundo fator de contraste acústico pela remoção do polímero ablativo.

[0074] Em algumas configurações, as partículas da presente invenção têm um fator de contraste acústico positivo. Estas partículas podem ser presas nos nós de uma onda estacionária acústica. Em outras configurações, as partículas da presente invenção têm um fator de contraste acústico negativo. Essas partículas ficarão presas nos anti- nós de uma onda estacionária acústica. Se a partícula mudar no fator de contraste acústico enquanto em um sistema de processamento ou in vivo, a partícula pode então migrar de um nó para um anti-nó, se a partícula mudar de um fator de contraste positivo para um fator de contraste negativo e vice-versa, se uma partícula mudar de um fator de contraste negativo para um fator de contraste positivo.

[0075] Em algumas personificações, as partículas da presente invenção contêm uma carga útil. A carga pode incluir um material primário, secundário, terciário e/ou mais materiais que são entregues pelas partículas a uma área específica ou população celular. Exemplos de materiais que podem ser entregues como uma carga útil incluem um vírus, um ácido nucleico, uma citocina (tal como uma interleucina), uma molécula farmacêutica, um líquido, ou um gás, ou misturas de tais materiais. Essas cargas úteis podem ser entregues a um alvo ou local desejado (por co-localização acústica) e, em seguida, liberar a carga útil. A carga útil pode afetar um alvo no local desejado, por exemplo, causando uma alteração na morfologia, bioquímica ou outro atributo do material alvo. Este exemplo é ilustrado na FIGURA 2F. A partícula 240 é oca, com uma casca sólida 242 em torno de um núcleo 244 que contém uma carga útil 246.

[0076] Além disso, as partículas da presente invenção também podem ser afetadas por uma força externa, como uma energia magnética, eletromagnética, dielétrica, ultrassônica ou outro tipo de energia. Ao afetar as partículas com uma fonte de energia externa, as partículas podem ser ativadas ao atingir determinadas etapas do processo (por exemplo, uma ligação de afinidade) ou uma parte específica da anatomia de um hospedeiro (por exemplo, destruir um tumor localizado dentro do corpo de um paciente).

[0077] Em algumas outras configurações, as partículas são de uma estrutura núcleo – casca, com um núcleo líquido encapsulado por uma casca lipídica. Em configurações mais especiais, o líquido no núcleo líquido é um perfluorocarbono (PFC). O termo "perfluorocarbono", tal como usado na presente invenção, refere-se a moléculas nas quais todos os átomos de hidrogênio foram substituídos por um halogênio e uma maioria dos átomos halógenos são átomos de flúor. Para o propósito da presente invenção, "halogênio" refere-se a flúor, cloro e bromo. Exemplos específicos de PFCs incluem perfluoropentano (PFP), perfluorohexano (PFH), perfluorooctano (PFO), brometo de perfluorooctila (PFOB, C8F17Br), perfluoro diclorooctano (PFDCO, C8F16Cl2), ou perfluorodecalina (PFD, C10F18).

[0078] Estes líquidos PFC têm propriedades únicas. Os líquidos PFC são mais densos que a água, têm baixa tensão superficial e têm baixa viscosidade. Os líquidos PFC também têm uma alta capacidade de absorver oxigênio e nitrogênio. Os líquidos de perfluorocarbono têm baixa velocidade de som, são quimicamente altamente inertes e são biocompatíveis. A Tabela 1 abaixo, mostra várias propriedades físicas e acústicos de vários líquidos PFC que podem ser usados em partículas, juntamente com outros polímeros para comparação. Nota-se que a compressibilidade dos líquidos PFC é muito alta em comparação às células biológicas. Tabela 1 Composto Densidade Velocida- Ponto de Fator de Gravidade Tensão Compressibi- (kg/m3) de do Som Ebulição Contraste Específica superficial lidade (m/s) (°C) (g/mL) (mN/m) PFP 1600 477 29 -1,59 1,6 9 27,46x1010 (Perfluoro pentano) PFH 1670 548 57 -1,44 1,63 12 19,93x1010 (Perfluoro hexano) PFOB 1920 630 141 -0,55 1,9 16 13,12x1010 (Brometo de perfluoro octila PMMA 2700 0,299 1,18 Poli estireno 2350 0,22 1,06 Célula 1060 1600 3,68x1010

[0079] Exemplos específicos de lipídios que podem ser usados para formar a casca lipídica incluem dipalmitoil fosfatidil colina (DPPC), ácido 1,2-palmitoil -fosfatídico (DPPA), 1,2-dipalmitoil-sn-glicero-3- fosfoetanolamina (DPPE) e 1,2- distearoil -sn- glicero-3- fosfoetanolamina (DSPE). Estes lipídios também podem ser usados em um conjugado lipídio - polietileno glicol ou um complexo de um lipídio com albumina (tal como albumina de sérum bovino ou albumina de sérum humano). A casca lipídica pode ser funcionalizada com estreptavidina, biotina, avidina, um anticorpo, ou outros porções funcionalizadas.

[0080] Esta estrutura é ilustrada na FIGURA 3. A partícula 300 é feita de uma casca lipídica 302 que cerca um núcleo líquido 304, neste exemplo perfluorohexano. A casca pode ser feita de DPPA, DPPC, ou um conjugado lipídio-glicol funcional, no presente documento rotulado como DSPE-PEG5000-BIOTIN. Também ilustrado é um derivado de avidina 306 que se liga à biotina da casca lipídica.

[0081] A casca lipídica é usada para anexar a partícula a outra molécula, e para proteção do núcleo líquido. Acredita-se que essas partículas lipídicas-PFC sejam capazes de produzir alterações transitórias na permeabilidade das membranas celulares após a cavitação induzida por ultrassom, reduzindo os danos celulares. Eles podem permitir a entrega intracelular tecido - específica ou local - específica de materiais genéticos, tanto in vitro quanto in vivo. Eles podem ser usados para aumentar a eficácia da entrega de genes, para uso como um sistema vetorial não viral.

[0082] Geralmente, um líquido PFC e uma solução lipídica são combinados para fazer um núcleo líquido com uma casca lipídica. O líquido PFC é dispersado em outra solução para formar gotículas. Um emulsificante pode ser adicionado à solução para evitar as gotículas de coalescer. Em algumas configurações, fosfolipídios são usados como emulsificante / tensoativo. Um líquido PFC é dispersado por diferentes métodos, dependendo do tamanho das gotículas desejadas para a aplicação. Para criar pequenas gotículas do tamanho de nanômetros, pode ser usada agitação ultrassônica. Para criar gotículas maiores, um agitador de frascos pode ser usado para agitar a mistura líquida.

[0083] Em algumas configurações, uma solução lipídica consiste em vários materiais lipídicos diferentes em solução. Os lipídios obtidos são armazenados em um congelador a cerca de -20°C. A esta temperatura, os lipídios estão em estado sólido. Os lipídios podem ser retirados do congelador e deixados em temperatura ambiente por cerca de 20 minutos antes do uso. Isso é feito para trazer os lipídios para o estado de gel. Uma vez que os lipídios geralmente não se dissolvem na água, o propilenoglicol pode ser usado para dissolvê-los. É desejável não dissolver todos os lipídios de uma só vez no propilenoglicol, pois colocar todos os lipídios de cada vez pode resultar na formação de aglomerados brancos na solução. A solubilidade de cada material lipídico deve ser comparada e o material lipídico com solubilidade máxima deve ser dissolvido primeiro no propilenoglicol e assim por diante. Uma vez que, a solubilidade dos lipídios são uma função da temperatura da solução, a solução deve ser mantida a uma temperatura acima da temperatura de transição dos lipídios. A tabela 2 é um exemplo de uma composição lipídica. Tabela 2 Lipídios Concentração total de 1 mg/ml lipídio Peso Mol (gm) Razão Informação Nº. de molar de catálogo carbo- Avanti nos DPPA 670,87 11 16 DPPC 734,04 82 16 DPPE-PEG-5000 5744 0 880200 16

DSPE-PEG-2000 2805,49 0 880120 18 DSPE-PEG-2000- 3070 0 880129 18

BIOTIN DSPE-PEG-5000- 5670 7 18

BIOTIN V (stock lipid DPPA (mg) DPPC DSPE-PEG-5000-BIOTIN (mg) volume), mL (mg) 10 0,69 5,61 3,70 20 1,38 11,22 7,40 30 2,06 16,84 11,10 40 2,75 22,45 14,80 50 3,44 28,06 18,50 60 4,13 33,67 22,20 70 4,82 39,28 25,90 80 5,50 44,89 29,60 90 6,19 50,51 33,30 100 6,88 56,12 37,00 110 7,57 61,73 40,70 120 8,26 67,34 44,40

[0084] Um processo representativo para a criação de uma solução lipídica é o seguinte. Primeiro, o propilenoglicol é aquecido à máxima temperatura de transição da mistura lipídica para misturar. Em seguida, o material lipídico com máxima solubilidade é adicionado ao propilenoglicol aquecido. O material lipídico e o propilenoglicol são então misturados em um banho de ultrassom. Sequencialmente, lipídios de baixa solubilidade são adicionados na mistura de propilenoglicol, enquanto está no banho de ultrassom.

[0085] Uma mistura de glicerol e solução tampão pode ser preparada simultaneamente. A solução de glicerol e tampão é aquecida até a máxima temperatura de transição. Uma vez que a solução lipídio- propilenoglicol esteja translúcida (livre de aglomerados brancos) no ultrassom, a solução lipídio–glicol é misturada com a solução glicerol- tampão. A mistura resultante é homogeneizada com um homogeneizador operando a 3000 rpm. A homogeneização é realizada por cerca de uma hora. Durante o processo de homogeneização, a temperatura é mantida na máxima temperatura de transição dos lipídios.

[0086] A solução lipídica preparada é filtrada para remover quaisquer possíveis contaminantes, tais como poeira, aglomerados lipídicos não dissolvidos, etc. O processo de filtragem pode ser realizado com um filtro de seringa hidrofílica. Os filtros são encharcados no mesmo lote de temperatura antes do uso. Em algumas configurações, um filtro de 2,0 mícron é usado. Em outras configurações é usado um filtro de 0,8 mícron. Em outras configurações, um filtro de 0,45 mícron é usado. Em algumas configurações, uma combinação de filtros pode ser usada.

[0087] A solução de lipídio é então misturada com o líquido PFC em um vaso estreito para criar partículas núcleo-casca. O líquido PFC é colocado inicialmente em um vaso e a solução lipídica é derramada em cima. Para fazer uma gotículas de tamanho menor, a quantidade de líquido PFC no vaso deve ser mínima. À medida que a razão entre o volume líquido de PFC e o volume da solução lipídica aumenta, o tamanho da gotícula formada aumenta até atingir um platô para uma determinada energia de sonicação. Deve-se notar que os líquidos PFC são de baixa resistência, pois possuem baixo valor de tensão superficial. Portanto, a amplitude de sonicação deve ser selecionada adequadamente e a entrada de ondas ultrassônicas deve ser feita em um modo pulsado em vez de em um modo contínuo. A ponta de um conjunto sonicador de chifre deve ser colocada na interface de duas soluções líquidas. Para evitar a formação de bolhas/espuma, o chifre deve estar suficientemente dentro da solução. No presente documento, o objetivo é preparar uma solução de gotículas, assim o vaso estreito é submerso em um banho transparente de baixa temperatura. O banho transparente de baixa temperatura é feito, por exemplo, fazendo uma solução supersaturada de sal e, em seguida, armazenando a solução salina no congelador a -20°C. A sonicação produz grânulos menores.

[0088] Em um exemplo, a solução lipídica pode compreender cerca de 1 ml propilenoglicol + 1 ml glicerol + 8 ml solução tampão + mistura lipídica de 10 mg. 9 ml da solução lipídica podem ser combinados com cerca de 1 ml de solução PFC. A solução lipídio - PFC pode ser sonicada. Para uma sonda de 0,5 polegadas e um sônico de 750 watts, uma solução de PFC usando 30% de PFP é sonicada por cerca de 3 segundos e desligada por cerca de 10 segundos, até que um tempo total de sonicação de cerca de 15 segundos seja atingido. Uma solução de PFC usando 40% de PFH é sonicada por cerca de 3 segundos e desligada por cerca de 10 segundos, até que um tempo total de sonicação de cerca de 15 segundos seja atingido. Uma solução PFC usando 50% de PFOB é sonicada por cerca de 3 segundos e desligada por cerca de 10 segundos, até que um tempo total de sonicação de cerca de 15 segundos seja atingido. A sonicação produz uma solução de gotículas.

[0089] Para preparar gotículas de tamanho maior, a quantidade de líquido PFC é aumentada e a entrada de energia do sonicador é reduzida drasticamente. Em outro exemplo não limitante de configuração, 500 microlitros de PFC e 2 ml de solução lipídica, são colocados em um frasco de 3 ml. O frasco pode então ser sacudido em um agitador de frascos a 4800 rpm, por 30 segundos. A suspensão de gotículas preparada pode ter algumas microbolhas. Nos casos em que as microbolhas estão presentes, a solução pode ser centrifugada.

[0090] A eficiência de ligação dessas partículas PFC-lipídicas pode ser testada adicionando NeutrAvidin® à solução de gotículas. NeutrAvidin® é uma versão deglicosilada de avidina, com uma massa de aproximadamente 60.000 daltons. Como a própria avidina, NeutrAvidin® é um tetrâmero com forte afinidade pela biotina (Kd = 10-

15 M). Como os carboidratos são removidos, a ligação indesejada da lecitina é reduzida a níveis indetectáveis, mas a afinidade de ligação de biotina é mantida. NeutrAvidin® também tem um pH quase neutro (pH

6.3), minimizando interações não específicas com a superfície celular carregada negativamente ou com DNA/RNA. NeutrAvidin® ainda possui resíduos de lisina que permanecem disponíveis para derivatização ou conjugação. Alternativamente, se um complexo de ligação estiver presente (por exemplo, avidina-biotina), agregados podem ser formados. Este fenômeno de agregação pode ser uma maneira de distorcer a população de gotículas para um tamanho maior. Este mecanismo é ilustrado na FIGURA 4. Nove partículas PFC-lipídio 300 são ilustradas no lado esquerdo, com a casca lipídica em torno do núcleo PFH líquido. Os lipídios incluem um complexo de biotina 306. Após a exposição à avidina ou molécula similar, as partículas se agregam em uma partícula maior 310.

[0091] Em um experimento, 5 ml da solução de gotículas foram tomados e incubados com 100 microlitros de solução NeutrAvidin® 5 mg/ml. Esta solução combinada foi deixada por uma hora e foi feita a medida do tamanho a partir da solução original de gotículas e da solução de gotículas incubada com NeutrAvidin®.

[0092] FIGURA 5A é um gráfico que mostra o tamanho da distribuição de gotículas tendo um tamanho de 0,6 mícron a 1,25 mícron. FIGURA 5B é um gráfico que mostra o tamanho da distribuição de gotículas tendo um tamanho de 1,25 mícron a 2,25 mícron. A linha fina é para a solução de gotículas sem adição de NeutrAvidin®. A linha mais grossa é para a solução de gotículas incubada com NeutrAvidin®. Como é visto no presente documento, o número de partículas de um determinado tamanho foi maior quando NeutrAvidin® foi adicionado ou, colocado de outra forma, a linha foi deslocada para a direita (por exemplo, maiores tamanhos de partículas).

[0093] Partículas poliméricas também podem ser produzidas através de uma emulsão de fase contínua e descontínua, onde há uma fase aquosa e uma fase monomérica descontínua. O vaso de reação para a emulsão também pode conter surfactantes e iniciadores de radicais livres. À medida que a emulsão é agitada, é aquecida e iniciadores radicais livres são introduzidos na emulsão. Isso faz com que as partículas monômeras polimerizem e, assim, resultando uma mistura de micropartículas polimerizadas na fase aquosa. Este processo proporciona partículas de tamanho uniforme. Um exemplo desse processo é o monômero de estireno dispersado em uma fase aquosa com um octilfenol etoxilado, um surfactante não iônico, onde o peróxido de benzoíla é introduzido no vaso de reação enquanto a emulsão é agitada e aquecida.

[0094] Micropartículas também podem ser produzidas usando uma técnica de pulverização eletro-hidrodinâmica (EHDS), onde um fluido polimérico é pulverizado em uma mistura de gás, de tal forma que a atomização do fluxo líquido enquanto está sendo pulverizado, permite uma geração de tamanho de partículas muito finas. O polímero pode estar assentado antes de ser introduzido no bocal de pulverização. Além disso, o polímero pode ser o resultado da reação de uma mistura dupla ou multicomponente que é misturada antes do bocal de pulverização e polimeriza à medida que se move através do bocal de pulverização e para dentro da mistura de gás ou do gás. O gás pode ser um gás inerte, como nitrogênio ou argônio. A mistura de gás pode ser ar ou outras misturas gasosas, tais como misturas de hélio / oxigênio e nitrogênio / oxigênio. O sistema EHDS é tipicamente um processo físico causado pela força elétrica aplicada à superfície do líquido.

[0095] Micropartículas e nanopartículas também podem ser produzidas por simples secagem por spray de um líquido polimérico ou um líquido polimérico que é transportado em uma base aquosa ou solvente.

[0096] O fluido médio ou primário no qual as partículas são usadas também pode ser modificado para aumentar a diferenciação entre as partículas e o fluido primário.

[0097] A Figura 6 ilustra um exemplo de processo 600 para a criação e carregamento de uma carga útil em micro/nanopartículas e a liberação dessa carga útil, descrita em mais detalhes em Xu et al. “Hollow hierarchical hydroxyapatite/Au/polyelectrolyte hybrid microparticles for multi-responsive drug delivery,” J. Mater. Chem. B. 2014, 2, 6500-6507, que é no presente documento incorporado por referência em sua totalidade. Primeiro em 602, Na2CO3 e Ca(NO3) 2 são combinados para formar micropartículas 603 de modelo CaCo3. Em seguida, um revestimento 606 de (Ca10(PO4)6(OH)2, HAP) ("HAP") é aplicado ao núcleo de CaCO3 603, em uma reação hidrotérmica em 604. O HAP é amplamente usado no campo biomédico devido à sua biocompatibilidade e biodegradabilidade. Seguindo a criação da camada HAP 606, as partículas com o núcleo de CaCO3 603 e o revestimento HAP 606 são então submetidas a uma técnica camada por camada (LbL) para incorporar polieletrólitos 608. Tais polieletrólitos incluem (poli (uretano-amina) alifático) (PUA) e poli (estirenossulfonato) de sódio) (PSS). Após o revestimento LbL 605, nanopartículas de ouro (AuNPs) 610, são carregados nas micropartículas através de interação eletrostática. Os AuNPs 610 ajudam a retardar a liberação de uma carga útil carregada em uma partícula oca.

[0098] Uma partícula HAP oca 612 é formada removendo o núcleo CaCO3 603 com uma etapa de solução de decapagem química 611, por exemplo, ácido acético. A partícula HAP oca 612 é então carregada com carga útil 614 para entrega de carga. Uma vez que a partícula carregada 616 atinja o destino desejado, a carga 614 pode ser liberada do portador de partículas ocas 612. A liberação / ativação 620 da carga 614 pode ser facilitada com uma alteração na temperatura ambiental, pH ou em resposta à irradiação infravermelha próxima (NIR). Dispositivos e Sistemas

[0099] Geralmente as partículas da presente invenção podem ser manipuladas com ondas acústicas. A onda acústica que pode ser usada para manipulação das micropartículas e nanopartículas pode ser uma onda estacionária acústica, tal como uma onda estacionária acústica multidimensional, uma onda estacionária planar ou a combinação de uma onda estacionária acústica multidimensional e uma onda planar.

[0100] A FIGURA 7 ilustra uma onda viajante acústica 700. Ondas acústicas são um tipo de ondas longitudinais que se propagam por meio de compressão e descompressão adiabática em um meio. A onda 700 inclui uma crista 702. A crista 702 se move na direção da propagação

704.

[0101] Uma onda viajante acústica 700 pode alterar o fator de contraste das micropartículas e nanopartículas quando são processadas em um sistema acústico. Em outras palavras, o fator de contraste das micropartículas e nanopartículas que são processadas por uma onda acústica viajante, pode ser diferente das micropartículas e nanopartículas quando são processadas por uma onda acústica estacionária.

[0102] Uma combinação de múltiplas ondas viajantes pode gerar uma onda estacionária acústica quando cada onda viajando em direções opostas, cria uma superposição das ondas. A FIGURA 8 ilustra um sistema de onda estacionária acústica 800 que cria uma onda estacionária 801. O sistema é composto por uma placa refletora 804 e um transdutor ultrassônico 802. Frequências de excitação tipicamente na faixa de centenas de kHz a dezenas de MHz são aplicadas pelo transdutor 802. Uma ou mais ondas estacionárias são criadas entre o transdutor 802 e o refletor 804. A onda estacionária é a soma de duas ondas propagadoras que são iguais em frequência e intensidade e que estão viajando em direções opostas, por exemplo, do transdutor para o refletor e de volta. As ondas propagadoras destrutivamente interferem entre si e assim geram a onda estacionária. O ponto A no meio passa de um deslocamento máximo positivo para um deslocamento negativo máximo ao longo do tempo. O diagrama mostra apenas meio ciclo do movimento do padrão de onda estacionária. O movimento continuaria e persistiria, com o ponto A retornando ao mesmo deslocamento positivo máximo e, em seguida, continuando sua vibração de ida e volta entre a posição de cima e para baixo. A posição A, tendo um deslocamento máximo, é conhecida como anti-nó. Note que o ponto B no meio é um ponto que nunca se move. O ponto B é um ponto sem deslocamento. Tais pontos são conhecidos como nós.

[0103] Um meio fluido carregando partículas 806 (micropartículas ou nanopartículas) descrito acima, pode fluir em uma direção 805 através de uma câmara acústica / sistema de onda estacionária acústica

800. A onda estacionária 801 produzida, pode prender as partículas 806 contra o fluxo de fluido 805. Partículas tendo um fator de contraste positivo, ficariam presas em um nó de pressão, enquanto partículas tendo um fator de contraste negativo, ficariam presas em um anti-nó. Colocado de outra maneira, as partículas estão concentradas em um primeiro local ou em um local desejado. Se as partículas carregam uma carga útil, essa carga pode ser liberada. Essa liberação pode ocorrer, por exemplo, após passagem de tempo (por exemplo, a casca se dissolve ou derrete), ou após a exposição a uma fonte de energia externa, ou como descrito anteriormente no presente documento.

[0104] Os dispositivos acústicos no presente documento discutidos podem operar em multimodo ou modo planar. Multimodo refere-se à geração de ondas acústicas por um transdutor acústico que cria forças acústicas em três dimensões. As ondas acústicas multimodo, que podem ser ultrassônicas, são geradas por um ou mais transdutores acústicos e às vezes são referidas neste documento como ondas estacionárias acústicas multidimensionais ou tridimensionais. O modo planar refere-se à geração de ondas acústicas por um transdutor acústico que criam forças acústicas substancialmente em uma dimensão, por exemplo, ao longo da direção de propagação. Tais ondas acústicas, que podem ser ultrassônicas, que são geradas em modo planar são às vezes referidas no presente documento como ondas estacionárias acústicas unidimensionais.

[0105] Os dispositivos acústicos podem ser usados para gerar ondas acústicas volumétricas em uma mistura de fluido/partícula. Ondas acústicas volumétricas se propagam através de um volume do fluido e são diferentes ondas acústicas de superfície, que tendem a operar em uma superfície de um transdutor e não se propagam através de um volume de um fluido.

[0106] Os transdutores acústicos podem ser compostos de um material piezoelétrico. Tais transdutores acústicos podem ser excitados eletricamente para gerar ondas acústicas planares ou multimodos. As forças acústicas tridimensionais geradas por ondas acústicas multimodo incluem forças radiais ou laterais que não estão alinhadas com uma direção de propagação de ondas acústicas. As forças laterais podem agir em duas dimensões. As forças laterais são em adição às forças axiais em ondas acústicas multimodo, que estão substancialmente alinhadas com a direção da propagação de ondas acústicas. As forças laterais podem ser da mesma ordem de magnitude que as forças axiais para tais ondas acústicas multimodo. O transdutor acústico excitado na operação multimodo pode exibir uma onda estacionária em sua superfície, gerando assim uma onda acústica multimodo. A onda estacionária na superfície do transdutor pode estar relacionada com o modo de operação da onda acústica multimodo. Quando um transdutor acústico é eletricamente excitado para gerar ondas acústicas planares, a superfície do transdutor pode exibir uma ação similar ao pistão, gerando assim uma onda acústica unidimensional. Em comparação com as ondas acústicas planares, as ondas acústicas multimodo exibem uma atividade de captura de partículas significativamente maior em uma base contínua com a mesma potência de entrada. Um ou mais transdutores acústicos podem ser usados para gerar ondas estacionárias planares e/ou multidimensionais. Em alguns modos de operação, ondas acústicas multimodo geram um efeito de interface que pode conter ou reter partículas de um determinado tamanho, enquanto partículas menores podem fluir através das ondas acústicas multimodo. Em alguns modos de operação, ondas planares podem ser usadas para desviar partículas em certos ângulos que são característicos do tamanho das partículas.

[0107] A acustoforese é a separação de materiais usando ondas acústicas. Uma implementação no presente documento discutida fornece uma abordagem de baixa potência, sem queda de pressão, sem entupimento, em estado sólido, para a separação de partículas de dispersões de fluidos. A varredura do campo acústico fora das partículas cria forças acústicas secundárias que reúnem partículas. A operação multimodo resulta em uma força de radiação acústica tridimensional, que age como um campo de captura tridimensional. A força de radiação acústica é proporcional ao volume de partícula (por exemplo, o cubo do raio) quando a partícula é pequena em relação ao comprimento de onda. A força de radiação acústica é proporcional à frequência e ao fator de contraste acústico. A força de radiação acústica escala com energia acústica (por exemplo, o quadrado da amplitude de pressão acústica).

[0108] A discussão a seguir é direcionada para células biológicas, que podem ser consideradas como partículas para fins de acustoforética. A maioria dos tipos de células biológicas apresenta maior densidade e menor compressibilidade do que o meio fluido em que estão suspensos, de modo que o fator de contraste acústico entre as células e o meio tem um valor positivo. Como resultado, a força de radiação acústica axial (ARF) conduz as células em direção aos nós de pressão de onda estacionária. O componente axial da força de radiação acústica conduz as células, com um fator de contraste positivo, aos nós de pressão, enquanto as células ou outras partículas com um fator de contraste negativo são conduzidas aos anti-nós. O componente radial ou lateral da força de radiação acústica é a força que prende as células. O componente radial ou lateral da ARF é maior do que o efeito combinado da força de arrastamento do fluido e da força gravitacional.

[0109] Para uma célula ficar presa na onda estacionária ultrassônica multidimensional, o equilíbrio de força na célula pode ser considerado zero, e, portanto, uma expressão para a força de radiação acústica lateral FLRF é FLRF = FD + FB, onde FD é a força de arrastamento e FB é a força de flutuação. Para uma célula de tamanho e propriedade material conhecidos e para uma determinada taxa de fluxo, esta equação pode ser usada para estimar a magnitude da força de radiação acústica lateral.

[0110] Um modelo teórico que é usado para calcular a força de radiação acústica é baseado na formulação desenvolvida por Gor'kov. A força de radiação acústica primária FA é definida como uma função de um potencial de campo U, FA  U  que é afetado pela pressão acústica p p,a velocidade da partícula fluida u ,a razão da densidade celular ρp para densidade de fluidos ρf, a razão da velocidade do som celular cp a velocidade do som fluido cf, e o volume da célula biológica Vo.

[0111] A teoria de Gor'kov pode ser limitada a tamanhos de partículas que são pequenas em relação ao comprimento de onda dos campos sonoros no fluido e na partícula e também pode não levar em conta o efeito da viscosidade do fluido e da partícula na força de radiação. Modelos teóricos e numéricos adicionais foram desenvolvidos para o cálculo da força de radiação acústica para uma partícula sem qualquer restrição quanto ao tamanho das partículas em relação ao comprimento de onda. Esses modelos também incluem o efeito da viscosidade do fluido e das partículas, e, portanto, são um cálculo mais preciso da força de radiação acústica. Os modelos que foram implementados baseiam-se no trabalho teórico de Yurii Ilinskii e Evgenia Zabolotskaya, como descrito no AIP Conference Proceedings, Vol. 1474-1, pp. 255-258 (2012). Modelos adicionais foram desenvolvidos para calcular forças de captura acústica para objetos cilíndricos, como os "discos de hóquei" de partículas presas em onda estacionária, que se assemelham a um cilindro.

[0112] Desejavelmente, o transdutor ultrassônico gera uma onda estacionária multidimensional no fluido, que exerce uma força lateral sobre as partículas suspensas para acompanhar a força axial. Resultados típicos publicados na literatura afirmam que a força lateral é duas ordens de magnitude menor que a força axial. Em contraste, a tecnologia descrita neste pedido de patente provê que uma força lateral seja da mesma ordem de magnitude que a força axial. No entanto, em certas configurações descritas no presente documento, o dispositivo usa ambos os transdutores que produzem ondas estacionárias acústicas multidimensionais e transdutores que produzem ondas estacionárias planares. O componente de força lateral da força de radiação acústica total (ARF) gerada pelos transdutores ultrassônicos da presente invenção é significativo e é suficiente para superar a força de arrastamento do fluido em velocidades lineares de até 1 cm/s, e para criar aglomerados bem empacotados e é da mesma ordem de magnitude que o componente de força axial da força de radiação acústica total.

[0113] A onda acústica é um campo acústico tridimensional, que, no caso da excitação por um transdutor retangular, pode ser descrito como ocupando um volume de prisma aproximadamente retangular de fluido. O transdutor pode ser configurado para estar de frente a um refletor ou borda para permitir a geração de uma onda estacionária elas. O transdutor pode ser configurado para estar de frente a outro transdutor, ambos dos quais operados para gerar uma onda estacionária entre eles. O transdutor pode ser configurado para estar de frente a um material acústico absorvente para permitir a geração de uma onda viajante.

[0114] Em alguns exemplos, o prisma retangular inclui duas faces opostas definidas pelo transdutor e o refletor, um par adjacente de faces opostas compostas pelas paredes do dispositivo, e um par final de faces opostas que podem definir uma entrada e saída de canal de fluxo. A onda acústica gerada pelo transdutor e pelo refletor criam uma interface ou interface de região de barreira perto da entrada do canal de fluxo, por exemplo, localizada perto da face a montante do campo de onda estacionária acústica, gerando uma "barreira acústica ou efeito de borda". Este local também é referido como uma região de interface a montante. A barreira acústica pode impedir que partículas com certas características, como um alto fator de contraste acústico, por exemplo, passem pela onda acústica gerada pelo transdutor e pelo refletor.

[0115] As partículas que são retidas ou bloqueadas pela barreira acústica podem ser capturadas em uma câmara, como uma coluna, ou devolvidas a um dispositivo de retenção, como um biorreator. Um movimento de fluxo circulante pode ser gerado ao lado da barreira acústica por um fluxo primário de recirculação e pode ser otimizado com variações de geometria da câmara acústica para melhorar a eficiência do sistema.

[0116] FIGURA 9 e FIGURA 10 são vistas de um dispositivo acustoforético que pode ser usado com as partículas da presente invenção. FIGURA 9 é uma visão transversal frontal e FIGURA 10 é uma visão de perspectiva exterior. Notavelmente, esta configuração é especificamente projetada de tal forma que pode ser fabricada com técnicas de usinagem limpa, usando materiais classe VI (dispositivo médico grau HDPE, por exemplo), ou mesmo como peça moldada por injeção única ou soldada. Desta forma, esta configuração é um exemplo de um dispositivo de uso único, que é gama-estável. Os dispositivos são lavados para remover a biocarga e, em seguida, gama irradiada (geralmente de 25-40 kGy) para esterilizar qualquer contaminação potencial que poderia destruir uma cultura de células saudável, tal como a presente em um biorreator de perfusão.

[0117] Referindo-se primeiro ao FIGURA 9, neste dispositivo 700, a porta de entrada 710 e a porta de coleta 770 estão localizadas na extremidade superior 718 do dispositivo, ou na parede superior 776 do dispositivo. A porta de saída 730 está localizada na extremidade inferior 716 do dispositivo. No presente documento, a porta de entrada 710 e a porta de saída 730 estão ambas em um primeiro lado 712 do dispositivo. O caminho de fluxo de entrada 751 está na forma de um canal 755,que vai da porta de entrada para baixo em direção à extremidade inferior e depois da porta de saída, sendo o canal separado da câmara acústica 750 (no presente documento, a separação ocorrendo por uma parede interna 756). O fluido fluirá para baixo no canal, em seguida, subirá para cima na câmara acústica 750. A parede inferior 720 da câmara acústica é uma superfície planar inclinada que desce em direção ao porto de saída 730. A localização dos transdutores ultrassônicos 760 são mostrados no presente documento como dois quadrados, entre a extremidade superior e a extremidade inferior do dispositivo. A rota de fluxo de coleta 753 está localizada acima dos transdutores.

[0118] Referindo-se agora à FIGURA 10, o dispositivo 700 é mostrado como sendo formado dentro de uma carcaça retangular tridimensional 706. Pode-se ver que a porta de saída 730 na extremidade inferior 716 do dispositivo está localizada em uma parede frontal 775. Novamente, a porta de coleta 770 e a porta de entrada 710 estão localizadas em uma parede superior 776. Uma janela de visualização 708 feita de um material transparente está presente na parede frontal. Através dessa janela de visualização, pode-se ver que os transdutores ultrassônicos estão montados na parede traseira 778 do dispositivo que abriga 706. A janela de visualização atua como um refletor para gerar as ondas estacionárias acústicas multidimensionais.

[0119] O dispositivo 700 pode ser usado para fazer com que células e partículas reajam entre si, com as partículas entregando cargas úteis para as células na a área ao redor dos transdutores 760, onde as ondas acústicas estão presentes. As células podem então sair pela porta de saída 730, enquanto outras saídas de fluido saem pela porta de coleta

770.

[0120] As partículas também podem interagir com as células e realizar seleção negativa ou positiva, dependendo da funcionalização na superfície da partícula e das células desejadas a serem selecionadas. A parte funcional da partícula se ligará aos receptores na superfície das células alvo, de tal forma que as células possam ser removidas ou retidas no sistema.

[0121] FIGURA 11 é uma visão transversal de um transdutor ultrassônico 81, de acordo com um exemplo da presente invenção, que é usado no dispositivo de filtragem acústica da presente invenção. O transdutor 81 tem a forma de um disco ou uma placa, e tem uma carcaça de alumínio 82. A carcaça de alumínio tem uma extremidade superior e uma extremidade inferior. A carcaça do transdutor também pode ser composta de plásticos, como HDPE de grau médico, ou outros metais. O elemento piezoelétrico é uma massa de cerâmica de perovskita, cada um consistindo de um íon metálico pequeno, tetravalente, geralmente titânio ou zircônio, em uma rede de íons metálicos maiores e divalentes, geralmente chumbo ou bário, e íons de O2-. Neste exemplo, um elemento piezoelétrico PZT (titanato zircanato de chumbo) 86 define a extremidade inferior do transdutor e é exposto a partir do exterior da extremidade inferior da carcaça. O elemento piezoelétrico é apoiado em seu perímetro por uma pequena camada elástica 98, por exemplo, epóxi, silicone ou material similar, localizado entre o elemento piezoelétrico e a carcaça. Dito de outra forma, não há placa de desgaste ou material de apoio. No entanto, em algumas configurações, há uma camada de plástico ou outro material separando o elemento piezoelétrico do fluido no qual a onda acústica está sendo gerada. O elemento piezoelétrico / cristal tem uma superfície exterior (que está exposta) e uma superfície interior também. Em configurações especiais, o elemento piezoelétrico / cristal é um polígono irregular e em outras configurações, um polígono irregular assimétrico.

[0122] Os parafusos 88 anexam uma placa superior de alumínio 82a da carcaça ao corpo 82b da carcaça através de arames. A placa superior inclui um conector 84 para alimentar o transdutor. A superfície superior do elemento piezoelétrico PZT 86 está conectada a um eletrodo positivo 90 e a um eletrodo negativo 92, que são separados por um material isolante 94. Os eletrodos podem ser feitos a partir de qualquer material condutor, tal como prata ou níquel. A energia elétrica é fornecida ao elemento piezoelétrico PZT 86 através dos eletrodos no elemento piezoelétrico. Note que o elemento piezoelétrico 86 não tem camada de apoio ou camada epóxi. Dito de outra forma, há um volume interno ou uma abertura de ar 87 no transdutor entre a placa superior de alumínio 82a e o elemento piezoelétrico 86 (por exemplo, a carcaça está vazia). Um mínimo de apoio 58 (na superfície interna) e/ou placa de desgaste 50 (na superfície exterior) pode ser fornecido em algumas personificações, como visto na FIGURA 12.

[0123] O design do transdutor pode afetar o desempenho do sistema. Um transdutor típico é uma estrutura em camadas com o elemento piezoelétrico cerâmico ligado a uma camada de apoio e uma placa de desgaste. Como o transdutor é carregado com a alta impedância mecânica apresentada pela onda estacionária, as diretrizes tradicionais de design para placas de desgaste, por exemplo, espessura de comprimento de meia onda para aplicações de ondas em pé ou espessura de comprimento de onda para aplicações de radiação, e métodos de fabricação podem não ser apropriados. Em vez disso, em uma configuração da presente invenção, os transdutores não têm uma placa de desgaste ou apoio permitindo que o elemento piezoelétrico vibre em um de seus modos Eigen com um fator Q elevado, ou em uma combinação de vários modos Eigen. O elemento/disco piezoelétrico cerâmico vibrante está diretamente exposto ao fluido que flui através da célula fluida.

[0124] A remoção do apoio (por exemplo, fazendo o elemento piezoelétrico apoiado a ar) também permite que o elemento piezoelétrico cerâmico vibre em modos de vibração de ordem superior com pouco amortecimento (por exemplo, deslocamento modal de ordem superior). Em um transdutor com um elemento piezoelétrico com um apoio, o elemento piezoelétrico vibra com um deslocamento mais uniforme, como um pistão. A remoção do suporte permite que o elemento piezoelétrico vibre em um modo de deslocamento não uniforme. Quanto mais alta a forma do modo do elemento piezoelétrico, mais linhas nodais o elemento piezoelétrico tem. O deslocamento modal de ordem superior do elemento piezoelétrico cria mais linhas de captura, embora a correlação da linha de captura ao nó não seja necessariamente uma para uma, e conduzir o elemento piezoelétrico em uma frequência mais alta, não necessariamente produzirá mais linhas de captura.

[0125] Em algumas configurações do dispositivo de filtragem acústica da presente invenção, o elemento piezoelétrico pode ter um suporte que afeta minimamente o fator Q do elemento piezoelétrico (por exemplo, menos de 5%). O apoio pode ser feito de um material substancialmente transparente, tal como madeira de balsa, espuma ou cortiça, que permite que o elemento piezoelétrico vibre em uma forma de modo de ordem mais alta e mantém um alto fator Q, ao mesmo tempo que fornece algum suporte mecânico para o elemento piezoelétrico. A camada de apoio pode ser sólida ou pode ser uma rede com buracos através da camada, de modo que a rede segue os nós do elemento piezoelétrico vibrante em um determinado modo de vibração de ordem superior, fornecendo suporte em locais de nó, permitindo que o resto do elemento piezoelétrico vibrar livremente. O objetivo da malha de rede ou material acústico transparente é fornecer suporte sem diminuir o fator Q do elemento piezoelétrico ou interferir na excitação de uma forma de modo específico.

[0126] Colocar o elemento piezoelétrico em contato direto com o fluido também contribui para o alto fator Q, evitando os efeitos de amortecimento e absorção de energia da camada epóxi e da placa de desgaste. Outras configurações do transdutor podem ter placas de desgaste ou uma superfície de desgaste para evitar que o PZT, que contém chumbo, entre em contato com o fluido hospedeiro. Isso pode ser desejável em aplicações biológicas, por exemplo, tal como separar sangue, perfusão biofarmacêutica ou filtração por de lotes de alimentação de células de mamíferos. Tais aplicações podem usar uma camada de desgaste, tal como cromo, níquel eletrolítico ou níquel sem eletrólito. A deposição de vapor químico pode ser usada para aplicar uma camada de poli (p-xilileno) (por exemplo, Parileno) ou um outro polímero. Revestimentos orgânicos e biocompatíveis, tais como silicone ou poliuretano, também são utilizáveis como superfície de desgaste.

Filmes finos, como um filme PEEK, também podem ser usados como uma capa da superfície transdutor exposta ao fluido, com a vantagem de ser um material biocompatível. Em uma configuração, o filme PEEK é aderido à face do piezo-material usando adesivo sensível à pressão (PSA). Outros filmes também podem ser usados.

[0127] Em algumas configurações, para aplicações tais como divisão de emulsão de óleo/água e outras como perfusão, o transdutor ultrassônico tem uma frequência nominal de ressonância de 2 MHz. Cada transdutor pode consumir cerca de 28 W de energia para capturar gotículas a uma taxa de fluxo de 3 GPM. Isso se traduz em um custo de energia de 0,25 kW h/ m3. Isso é uma indicação do custo muito baixo de energia desta tecnologia. Cada transdutor pode ser alimentado e controlado por um condutor dedicado, que pode incluir um amplificador, ou vários transdutores podem ser conduzidos por um único condutor. Em outras configurações, o transdutor ultrassônico usa um elemento piezoelétrico quadrado, por exemplo, com dimensões de 1" x 1". Alternativamente, o transdutor ultrassônico pode usar um elemento piezoelétrico retangular, por exemplo, com dimensões de 1" x 2,5". A dissipação de energia por transdutor foi de 10 W por transdutor de área transversal 1"x1" e por polegada de extensão de onda estacionária acústica, a fim de obter forças suficientes de captura acústica. Para um período de 4" de um sistema de escala intermediária, cada transdutor quadrado de 1" x 1" consome 40 W. O maior transdutor retangular de 1" x2, 5" usa 100W em um sistema de escala intermediária. A matriz de três transdutores quadrados de 1"x1" consumiria um total de 120 W e a matriz de dois transdutores de 1" x 2,5" consumiria cerca de 200 W. Matrizes de transdutores bem espaçados representam potenciais configurações alternativas da tecnologia. Tamanho, forma, número e localização do transdutor podem ser variados como desejado para gerar padrões de onda estacionária acústica multidimensional desejados.

[0128] O tamanho, a forma e a espessura do transdutor determinam o deslocamento do transdutor em diferentes frequências de excitação, o que, por sua vez, afeta a eficiência da separação. Normalmente, o transdutor é operado em frequências próximas à frequência de ressonância de espessura (meio comprimento de onda). Gradientes no deslocamento transdutor normalmente resultam em mais locais de captura para as células / biomoléculas. Deslocamentos modais de ordem superior geram ondas estacionárias acústicas tridimensionais com gradientes fortes no campo acústico em todas as direções, criando assim forças de radiação acústica igualmente fortes em todas as direções, levando a múltiplas linhas de captura, onde o número de linhas de captura se correlaciona com a forma de modo particular do transdutor.

[0129] A força lateral da força de radiação acústica gerada pelo transdutor pode ser aumentada conduzindo o transdutor em formas de modo de ordem mais alta, em oposição a uma forma de vibração onde o cristal efetivamente se move como um pistão tendo um deslocamento uniforme. A pressão acústica é proporcional à tensão de condução do transdutor. A energia elétrica é proporcional ao quadrado da tensão. O transdutor é tipicamente uma placa piezoelétrica fina, com campo elétrico no eixo z e deslocamento primário no eixo z. O transdutor é tipicamente acoplado de um lado pelo ar (por exemplo, a abertura de ar dentro do transdutor) e do outro lado pela mistura fluida do meio de cultura celular. Os tipos de ondas geradas na placa são conhecidos como ondas compostas. Um subconjunto de ondas compostas na placa piezoelétrica é similar às ondas de Lamb simétricas vazadas (também referidas como compressivas ou extensivas). A natureza piezoelétrica da placa normalmente resulta na excitação de ondas de Lamb simétricas. As ondas são vazadas porque irradiam para a camada de água, o que resulta na geração das ondas acústicas na camada de água. Ondas de Lamb existem em placas finas de extensão infinita com condições livres de tensões em suas superfícies. Como os transdutores dessa configuração são de natureza finita, os deslocamentos modais reais são mais complicados.

[0130] Os transdutores são acionados de modo que o elemento piezoelétrico vibra em modos de ordem mais elevados da fórmula geral (m, n), onde m e n são independentemente 1 ou maior. Geralmente, os transdutores vibrarão em modos de ordem mais elevados do que (2,2). Modos de ordem mais elevados produzirão mais nós e anti-nós, resultando em ondas tridimensionais na camada de água, caracterizadas por gradientes fortes no campo acústico em todas as direções, não apenas na direção das ondas estacionárias, mas também nas direções laterais. Como consequência, os gradientes acústicos resultam em forças de captura mais fortes na direção lateral.

[0131] Em configurações, o sinal de voltagem que conduz o transdutor pode ter uma forma de onda sinusoidal, quadrada, serra, pulsada ou triângulo; e ter uma frequência de 50 kHz a 10 MHz. O sinal de voltagem pode ser acionado com modulação de largura de pulso, que produz qualquer forma de onda desejada. O sinal de voltagem também pode capacidade de iniciar / parar modulação de frequência ou amplitude para eliminar transmissão.

[0132] Os transdutores são usados para criar um campo de pressão que gera forças de radiação acústica da mesma ordem de magnitude, tanto ortogonalmente à direção da onda estacionária, como na direção de onda estacionária. Quando as forças são aproximadamente da mesma ordem de magnitude, partículas de tamanho de 0,1 mícron a 300 mícron, serão movidas de forma mais eficaz para "linhas de captura", de modo que as partículas não passem pelo campo de pressão e continuem a sair através das portas de coleta do dispositivo filtrante. Em vez disso, as partículas permanecerão dentro da câmara acústica para serem recicladas de volta ao biorreator.

[0133] Em aplicações biológicas, todas as partes do sistema (por exemplo, o biorreator, dispositivo de filtragem acústica, tubulação que conecta fluidamente os mesmo, etc.) podem ser separadas umas das outras e serem descartáveis. Separadores acustoforéticos podem proporcionar melhor desempenho que centrífugas e filtros, por permitirem uma melhor separação das células CHO sem diminuir a viabilidade das células. Os transdutores também podem ser conduzidos a criar mudanças rápidas de pressão para prevenir ou limpar bloqueios devido à aglomeração de células CHO. A frequência dos transdutores também pode ser variada para obter eficácia ideal para uma determinada potência.

[0134] As técnicas e implementações no presente documento descritas podem ser usadas para o bioprocessamento automatizado integrado. Como exemplo não limitante, o processamento de CHO mAb pode ser realizado usando as técnicas e aparelhos descritos no presente documento. O controle pode ser distribuído para algumas ou todas as unidades envolvidas no bioprocessamento. O feedback das unidades pode ser provido para permitir uma visão geral do bioprocesso, que pode ser na forma de exibições de tela, feedbacks de controle, relatórios, relatórios de status e outras informações de transporte. O processamento distribuído permite um alto grau de flexibilidade na obtenção de um controle de processo desejado, por exemplo, coordenando etapas entre as unidades e fornecendo um controle executivo de lote.

[0135] O bioprocessamento pode ser alcançado com componentes comercialmente disponíveis e obter 100% de retenção celular. A densidade celular pode ser controlada através de uma sangria celular externa, com base em um sinal de capacitância. O dispositivo de perfusão usando um sistema de ondas acústicas pode ser implementado com materiais biocompatíveis, podendo incluir componentes de uso único e gama-esterilizados. O sistema de processamento também permite a medição do fluxo ultrassônico, que não é invasivo, e é capaz de operar com fluidos de alta viscosidade. O sistema pode ser implementado com conectores estéreis de uso único e uma interface gráfica simples (GUI) para controle.

[0136] O sistema de ondas acústicas inclui um fluxo de varredura que é induzido abaixo da câmara acústica. Uma onda acústica estacionária pode atuar como uma barreira para partículas no fluido para permitir que um fluxo clarificado seja passado e extraído. A volta de recirculação pode ser implementada com alta velocidade de fluido e com uma baixa taxa de cisalhamento. A velocidade do fluido através do campo acústico pode ser menor do que a velocidade do fluido através da volta de recirculação, o que pode ajudar a melhorar a separação com forças de cisalhamento baixas.

[0137] A seleção positiva e negativa das células também pode ser realizada usando várias partículas. Por exemplo, a seleção negativa de células T positivas TCR é um processo onde partículas funcionalizadas se ligam com células T positivas TCR, de tal forma que a célula T positiva TCR é removida do sistema. As células T positivas TCR são prejudiciais a processos tais como terapias de células T de receptor de antígeno quimérico (CAR – T).

[0138] Um processo de seleção positivo também pode ser usado para células específicas, onde as células T modificadas são selecionadas por partículas adequadamente funcionalizadas, de tal forma que são retiradas de uma cultura celular para, posteriormente, serem usadas em uma terapia celular.

[0139] Os métodos, sistemas e dispositivos discutidos acima são exemplos. Várias configurações podem omitir, substituir ou adicionar vários procedimentos ou componentes como apropriado. Por exemplo,

em configurações alternativas, os métodos podem ser executados em uma ordem diferente da descrita, e que várias etapas podem ser adicionadas, omitidas ou combinadas. Além disso, os recursos descritos em relação a determinadas configurações podem ser combinados em várias outras configurações. Diferentes aspectos e elementos das configurações podem ser combinados de forma similar. Além disso, a tecnologia evolui e, assim, muitos dos elementos são exemplos e não limitam o escopo da invenção ou das reivindicações.

[0140] Detalhes específicos são dados na descrição para prover uma compreensão completa das configurações de exemplo (incluindo implementações). No entanto, as configurações podem ser praticadas sem esses detalhes específicos. Por exemplo, processos, estruturas e técnicas bem conhecidas foram mostrados sem detalhes desnecessários para evitar ocultar as configurações. Esta descrição fornece apenas configurações de exemplo e não limita o escopo, aplicabilidade ou configurações das reivindicações. Em vez disso, a descrição anterior das configurações provê uma descrição para a implementação de técnicas descritas. Várias alterações podem ser feitas na função e disposição dos elementos sem partir do espírito ou escopo da invenção.

[0141] Também configurações podem ser descritas como um processo que é ilustrado em um diagrama de fluxo ou diagrama de bloco. Embora cada um possa descrever as operações como um processo sequencial, muitas das operações podem ser realizadas em paralelo ou simultaneamente. Adicionalmente, a ordem das operações pode ser reorganizada. Um processo pode ter etapas adicionais ou funções não incluídas na figura.

[0142] Tendo descrito várias configurações de exemplo, várias modificações, construções alternativas e equivalentes podem ser usados sem partir do espírito da invenção. Por exemplo, os elementos

Claims (1)

1. acima podem ser componentes de um sistema maior, no qual outras estruturas ou processos podem ter precedência sobre ou modificar a aplicação da invenção.

   Além disso, uma série de operações podem ser realizadas antes, durante ou depois dos elementos acima serem considerados.

   Assim, a descrição acima não vincula o escopo das reivindicações.