BR112021000996A2

BR112021000996A2 - biorreator de recirculação empilhado

Info

Publication number: BR112021000996A2
Application number: BR112021000996-5A
Authority: BR
Inventors: Jonathan N. Thon; Jorge Valdez; Marcus Lehmann; Douglas G. Sabin; Shawn P. Murphy; Shweta V. Krishnan
Original assignee: Platelet Biogenesis, Inc.
Priority date: 2018-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2021-04-20
Also published as: KR20210034041A; MX2021000743A; US20210238523A1; CA3106613A1; WO2020018950A1; EP3824069A4; CN112739812A; AU2019305092A1; JP2021531003A; EP3824069A1

Abstract

BIORREATOR DE RECIRCULAÇÃO EMPILHADO. A presente divulgação fornece um sistema que compreende uma pluralidade de biorreatores empilhados, em que o sistema é configurado para fornecer uma vazão substancialmente igual de fluido e uma queda de pressão através de cada um da pluralidade de biorreatores. Em algumas modalidades, o fluxo do fluido através de cada um da pluralidade de biorreatores é configurado para gerar taxas de cisalhamento fisiológicas para induzir um material de origem biológica nos biorreatores para produzir produtos biológicos alvo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: “BIORREATOR DE RECIRCULAÇÃO EMPILHADO”

DECLARAÇÃO DE SUPORTE DO GOVERNO

[001] Esta invenção foi feita com suporte governamental sob 5R44HL131050 concedido pelo National Institutes Of Health (NIH) e sob W81XWH1810187 concedido pelo Departamento de Defesa. O governo tem certos direitos na invenção.

PEDIDOS RELACIONADOS

[002] Este pedido reivindica o benefício e a prioridade do Pedido de Patente Provisório U.S. Número de Série 62/700.495, depositado em 7 de Julho de 2018, cuja totalidade é aqui incorporada por referência.

CAMPO

[003] A presente divulgação refere-se, de modo geral, a sistemas de fluidos e, mais particularmente, a biorreatores.

FUNDAMENTOS

[004] Na prática médica, vários produtos biológicos podem ser usados para tratar vários distúrbios, infecções, malignidades e traumas. Adicionalmente, tais produtos biológicos (por exemplo, plasma, plaquetas, células brancas de sangue, células vermelhas de sangue) podem ser usados para substituir produtos biológicos esgotados dentro de um paciente. A produção de tais produtos biológicos têm sido tentada usando-se várias técnicas, tais como a produção de várias células-tronco. Células tronco utilizadas geralmente incluem células-tronco embrionárias, células-tronco de sangue do cordão umbilical e células-tronco pluripotentes induzidas. Outras fontes de células-tronco incluíram células-tronco encontradas na medula óssea, fígado fetal e sangue periférico. Entretanto, a despeito da produção bem sucedida de alguns produtos biológicos no laboratório, muitas limitações permanecem para uso em um cenário clínico.

[005] Portanto, permanece uma necessidade de maneiras eficientes para produzir rendimentos clinicamente relevantes de produtos biológicos que possam satisfazer as demandas clínicas crescentes e evitar os riscos e custos associados com a coleta e armazenamento de doador.

SUMÁRIO

[006] A presente divulgação descreve várias modalidades de biorreator e métodos de seu uso em uma ou mais configurações empilhadas que incluem um número de características e capacidades visando a geração de produtos biológicos clinicamente e comercialmente relevantes a partir de materiais de origem biológica. Em algumas modalidades, o sistema e método aqui descritos podem ser usados para gerar altos rendimentos de plaquetas utilizáveis para infusão de plaquetas.

[007] Em alguns aspectos, a presente divulgação fornece um sistema que compreende uma pluralidade de biorreatores empilhados, cada biorreator compreendendo: um primeiro canal configurado para receber pelo menos um primeiro fluido em uma vazão do primeiro canal; um segundo canal configurado para receber pelo menos um segundo fluido em uma vazão do segundo canal; e uma barreira de separação entre o primeiro canal e o segundo canal, a barreira de separação tendo uma pluralidade de microcanais formando um trajeto de comunicação fluídica entre o primeiro e o segundo canais; um primeiro coletor de entrada em comunicação fluídica com o primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores e configurado para distribuir o fluxo através do primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores; e um segundo coletor de entrada em comunicação fluídica com o segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores e configurado para distribuir o fluxo através do segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores, um ou mais coletores de saída em comunicação fluídica com pelo menos um dos primeiros canais e dos segundos canais de cada um da pluralidade de biorreatores para coletar o primeiro fluido e o segundo fluido dos biorreatores, em que o sistema é configurado para fornecer uma vazão substancialmente igual do primeiro fluido e do segundo fluido através de cada um da pluralidade de biorreatores.

[008] Em algumas modalidades, o um ou mais coletores de saída incluem um primeiro coletor de saída em comunicação fluídica com os primeiros canais de cada um da pluralidade de biorreatores e um segundo coletor de saída em comunicação fluídica com os segundos canais de cada um da pluralidade de biorreatores.

Em algumas modalidades, o primeiro coletor de entrada e segundo coletor de entrada são configurados para assegurar uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

Em algumas modalidades, um trajeto de fluxo através da pluralidade de biorreatores é definido pelo primeiro coletor de entrada,

pelo segundo coletor de entrada, por um ou mais de coletores de saída e pela pluralidade dos biorreatores, o trajeto de fluxo sendo configurado para garantir uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

Em algumas modalidades, a queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores garante um fluxo substancialmente igual através de cada um da pluralidade de biorreatores.

Em algumas modalidades, o primeiro coletor de entrada e o segundo coletor de entrada são moldados para garantir uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

Em algumas modalidades, o primeiro coletor de entrada e o segundo coletor de entrada incluem uma inserção para criar uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

Em algumas modalidades, o primeiro canal, o segundo canal ou ambos têm uma seção transversal variável ao longo do comprimento para conferir uma queda de pressão consistente através da membrana ao longo de todo o comprimento da membrana. Em algumas modalidades, a queda de pressão substancialmente igual através da membrana ao longo de todo o comprimento da membrana garante um fluxo substancialmente igual através da membrana ao longo de seu comprimento para distribuir o primeiro fluido substancialmente igualmente ao longo do comprimento da membrana. Em algumas modalidades, o sistema compreende adicionalmente uma ou mais de bombas em comunicação fluídica com o primeiro coletor de entrada e o segundo coletor de entrada. Em algumas modalidades, uma única cabeça de bomba é configurada para fornecer fluxo para o primeiro e o segundo coletores de entrada para garantir um fluxo pulsátil substancialmente igual no primeiro e no segundo canais de coletores de entrada. Em algumas modalidades, cada biorreator compreende adicionalmente um corpo do biorreator, e em que o primeiro canal, o segundo canal, uma porção do primeiro coletor de entrada e uma porção do segundo coletor de entrada são formados no corpo do biorreator de cada biorreator. Em algumas modalidades, a pluralidade de biorreatores é empilhada em uma configuração vertical.

[009] Em alguns aspectos, a presente divulgação fornece um sistema que compreende: uma pluralidade de biorreatores empilhados, cada biorreator compreendendo: um primeiro canal configurado para receber pelo menos um primeiro fluido em uma vazão do primeiro canal, o pelo menos um primeiro fluido compreendendo um material de origem biológica capaz de produzir produtos biológicos alvo; um segundo canal configurado para receber pelo menos um segundo fluido em uma vazão do segundo canal; e uma barreira de separação entre o primeiro canal e o segundo canal, a barreira de separação tendo uma pluralidade de microcanais formando um trajeto de comunicação fluídica entre o primeiro e o segundo canais, em que a pluralidade de microcanais é dimensionada para capturar seletivamente o material de origem biológica, um primeiro coletor de entrada em comunicação fluídica com o primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores e configurado para distribuir o fluxo através do primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores; e um segundo coletor de entrada em comunicação fluídica com o segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores e configurado para distribuir o fluxo através do segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores,

um ou mais de coletores de saída em comunicação fluídica com pelo menos um dos primeiros canais e dos segundos canais de cada um da pluralidade de biorreatores para coletar o primeiro fluido e o segundo fluido dos biorreatores, em que o sistema é configurado para fornecer uma vazão substancialmente igual do primeiro fluido e do segundo fluido através de cada um da pluralidade de biorreatores, e em que o fluxo do primeiro fluido e do segundo fluido através de cada um da pluralidade de biorreatores é configurado para gerar taxas de cisalhamento fisiológicas ao longo de uma superfície da membrana no segundo canal para induzir o material de origem biológica capturado pela membrana para produzir o produto biológico alvo. Em algumas modalidades, o material de origem biológica compreende megacariócitos e os produtos biológicos são plaquetas.

[0010] Em alguns aspectos, a presente divulgação fornece um sistema que compreende: uma pluralidade de biorreatores empilhados, cada biorreator compreendendo: um primeiro canal configurado para receber pelo menos um primeiro fluido em uma vazão do primeiro canal; um segundo canal configurado para receber pelo menos um segundo fluido em uma vazão do segundo canal; e uma barreira de separação entre o primeiro canal e o segundo canal, a barreira de separação tendo uma pluralidade de microcanais formando um trajeto de comunicação fluídica entre o primeiro e o segundo canais, um coletor em comunicação fluídica com cada um da pluralidade de biorreatores empilhados, o coletor compreendendo um primeiro canal de entrada principal tendo uma pluralidade de primeiros canais de entrada secundários conectando fluidamente o primeiro coletor de entrada ao primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores; e um segundo canal de entrada principal tendo uma pluralidade dos segundos canais de entrada secundários conectando fluidamente o segundo coletor de entrada com o segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores; e um ou mais canais de saída em comunicação fluídica com pelo menos um do primeiro ou do segundo canal, em que um comprimento dos primeiros canais de entrada secundários e dos segundos canais de entrada secundários diminui com base em uma distância de uma entrada para o primeiro canal de entrada principal ou um segundo canal de entrada principal, respectivamente.

[0011] Em alguns aspectos, a presente divulgação fornece um método para operar um biorreator, o método compreendendo: direcionar o fluxo de fluido para um primeiro coletor de entrada e um segundo coletor de entrada de um sistema que compreende uma pluralidade de biorreatores empilhados, cada biorreator compreendendo: um primeiro canal em comunicação fluídica com o primeiro coletor de entrada e sendo configurado para receber pelo menos um primeiro fluido em uma vazão do primeiro canal; um segundo canal em comunicação fluídica com o segundo coletor de entrada configurado para receber seletivamente pelo menos um segundo fluido em uma vazão do segundo canal; e uma barreira de separação entre o primeiro canal e o segundo canal, a barreira de separação tendo uma pluralidade de microcanais formando um trajeto de comunicação fluídica entre o primeiro e o segundo canais, um ou mais coletores de saída em comunicação fluídica com pelo menos um dos primeiros canais e dos segundos canais de cada um da pluralidade de biorreatores para coletar o primeiro fluido e o segundo fluido dos biorreatores; distribuir o fluido do primeiro coletor de entrada através do primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores; distribuir o fluido do segundo coletor de entrada através do segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores; ajustar uma vazão do fluido para os biorreatores para expor um material de origem biológica semeado nas membranas a uma taxa de cisalhamento desejada no segundo canal para fazer com que o material de origem biológica produza um produto biológico alvo.

[0012] Em algumas modalidades, o método compreende adicionalmente circular o fluido através de cada um da pluralidade de biorreatores a uma vazão substancialmente igual. Em algumas modalidades, o método compreende adicionalmente fornecer uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores. Em algumas modalidades, o método compreende adicionalmente semear o material de origem biológica em cada biorreator da pluralidade de biorreatores. Em algumas modalidades, o método compreende adicionalmente o reabastecimento do material de origem biológica em cada biorreator da pluralidade de biorreatores conforme o material de origem biológica existente se torna desativado.

Em algumas modalidades, o fluxo através do primeiro canal entra em uma primeira entrada no primeiro canal e flui através da membrana para o segundo canal. Em algumas modalidades, o fluxo através dos segundos canais entra em uma segunda entrada e flui através do segundo canal para sair de uma segunda saída. Em algumas modalidades, o material de origem biológica compreende megacariócitos e o produto biológico alvo compreende plaquetas.

[0013] Em alguns aspectos, a presente divulgação fornece um método para operar um biorreator, o método compreendendo direcionar um fluido para um primeiro coletor de entrada e um segundo coletor de entrada de um sistema que compreende uma pluralidade de biorreatores empilhados, cada biorreator compreendendo: um primeiro canal em comunicação fluídica com o primeiro coletor de entrada e sendo configurado para receber pelo menos um primeiro fluido em uma vazão do primeiro canal; um segundo canal em comunicação fluídica com o segundo coletor de entrada configurado para receber seletivamente pelo menos um segundo fluido em uma vazão do segundo canal; e uma barreira de separação entre o primeiro canal e o segundo canal, a barreira de separação tendo uma pluralidade de microcanais formando um trajeto de comunicação fluídica entre o primeiro e o segundo canais, um ou mais coletores de saída em comunicação fluídica com pelo menos um dos primeiros canais e dos segundos canais de cada um da pluralidade de biorreatores para coletar o primeiro fluido e o segundo fluido dos biorreatores; distribuir o fluido do primeiro coletor de entrada através do primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores; distribuir o fluido do segundo coletor de entrada através do segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores; introduzir uma concentração de um material de origem biológica no fluido; circular o fluxo através de cada um da pluralidade de biorreatores a uma vazão substancialmente igual, de modo que o material de origem biológica seja distribuído uniformemente através da pluralidade de biorreatores.

[0014] Em alguns aspectos, a presente divulgação fornece um biorreator compreendendo: um primeiro canal configurado para receber pelo menos um primeiro fluido em uma vazão do primeiro canal, o pelo menos um primeiro fluido; um segundo canal configurado para receber pelo menos um segundo fluido em uma vazão do segundo canal; e uma barreira de separação entre o primeiro canal e o segundo canal, a barreira de separação tendo uma pluralidade de microcanais formando um trajeto de comunicação fluídica entre o primeiro e o segundo canais, em que a pluralidade de microcanais é dimensionada para capturar seletivamente o material de origem biológica, em que o primeiro canal, o segundo canal ou ambos têm uma seção transversal variável que varia não linearmente ao longo do comprimento do canal para conferir uma queda de pressão consistente através da membrana ao longo de todo o comprimento da membrana quando o primeiro fluido e o segundo o fluido são circulados através do primeiro canal e do segundo canal. Em algumas modalidades, pelo menos um do primeiro canal ou do segundo canal é dimensionado para conferir uma taxa de cisalhamento uniforme ao longo de uma superfície da membrana.

[0015] Em alguns aspectos, a presente divulgação fornece um método para operar um biorreator que compreende: distribuir fluido através de um coletor de entrada para uma pluralidade de biorreatores; introduzir uma primeira concentração do material de origem biológica no coletor de entrada de modo que o material de origem biológica seja distribuído entre a pluralidade dos biorreatores; expor o material de origem biológica nos biorreatores a tensão de cisalhamento para induzir o material de origem biológica a produzir um produto biológico alvo; e introduzir uma segunda concentração do material de origem biológica no coletor de entrada para reabastecer o material biológico a partir da primeira concentração do material biológico. Em algumas modalidades, o método compreende adicionalmente a manutenção de uma vazão substancialmente igual do fluido através de cada biorreator da pluralidade de biorreatores, de modo que o material de origem biológica seja distribuído uniformemente entre os biorreatores.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0016] As modalidades presentemente divulgadas serão adicionalmente explicadas com referência aos desenhos anexos, em que estruturas similares são referidas por numerais similares por todas as diversas vistas. Os desenhos mostrados não estão necessariamente em escala, com ênfase geralmente colocada na ilustração dos princípios das modalidades presentemente divulgadas.

[0017] A Figura 1 é uma ilustração que ilustra a produção de plaquetas in vivo na medula óssea;

[0018] A Figura 2 é um diagrama de blocos que ilustra um sistema para produção de produtos biológicos, de acordo com várias modalidades;

[0019] A Figura 3 ilustra uma modalidade de biorreatores empilhados;

[0020] A Figura 3B ilustra uma modalidade de um sistema para produção de produtos biológicos que incluem um conjunto de biorreator na forma de um reator multi-empilhado;

[0021] A Figura 3C ilustra uma modalidade de uma instalação de reator multi-empilhado que tem uma pluralidade de reatores multi-empilhados para formar um sistema de biorreator modular e escalável;

[0022] A Figura 4A e Figura 4B ilustram uma modalidade de um biorreator;

[0023] A Figura 5A ilustra uma modalidade de biorreator de trajeto de fluxo único;

[0024] As Figuras 5B e 5C são vistas em perspectiva e de topo que ilustram uma modalidade de um biorreator, de acordo com várias modalidades;

[0025] A Figura 6A ilustra uma modalidade de biorreatores de trajeto de fluxo múltiplo;

[0026] As Figuras 6B, 6C, 6D, 6E, 6F, 6G e 6H ilustram várias vistas de uma modalidade de um biorreator de 16 canais;

[0027] A Figura 7 é uma imagem exemplar de vista em perspectiva de um biorreator de 16 canais;

[0028] As Figuras 8A e 8B são vistas em detalhe de uma vista lateral em seção transversal de um canal do biorreator de acordo com várias modalidades;

[0029] A Figura 8C é uma modalidade de uma vista lateral em seção transversal do biorreator que ilustra queda de pressão através de uma membrana;

[0030] A Figura 8D ilustra uma vista em seção transversal de um primeiro e segundo canais;

[0031] As Figuras 9A e 9B são vistas laterais em seção transversal que ilustram uma posição de repouso e uma posição esticada de uma membrana flexível de um canal do biorreator de acordo com várias modalidades;

[0032] As Figuras 10A, 10B e 10C ilustram vistas laterais e em perspectiva de uma modalidade de um coletor para empilhar e conectar fluidicamente uma pluralidade de biorreatores;

[0033] A Figura 10D ilustra uma modalidade de um coletor que inclui uma pluralidade de biorreatores empilhados dentro de um quadro que mantém os biorreatores e o coletor juntos;

[0034] As Figuras 11A e 11B são imagens de uma modalidade de um coletor para empilhamento e conectar fluidicamente uma pluralidade de biorreatores;

[0035] As Figuras 12A, 12B e 12C ilustram uma vista em perspectiva, superior e lateral de uma modalidade de um biorreator com características relacionadas ao empilhamento de um ou mais biorreatores;

[0036] As Figuras 13A, 13B, 13C, 13D, 13E, 13F, 13G e 13H ilustram modalidades adicionais para conectar fluidamente os biorreatores da presente descrição;

[0037] A Figura 14A é uma imagem que mostra a distribuição de megacariócitos ao longo de uma seção de um canal do biorreator de acordo com várias modalidades;

[0038] A Figura 14B é uma imagem que mostra a distribuição de megacariócitos em várias estações ao longo de um canal do biorreator de acordo com várias modalidades;

[0039] As Figuras 15A e 15B são imagens de distribuição de semeadura celular exemplar de uma modalidade de um biorreator de 16 canais;

[0040] A Figura 16 é uma imagem que mostra a distribuição de semeadura celular exemplar de uma modalidade de um biorreator de quatro canais;

[0041] A Figura 17A e Figura 17B são gráficos de citometria de fluxo que mostram uma população mista de células nucleadas grandes e partículas de tamanho de plaqueta antes da semeadura das células (Figura 17A) e após a semeadura das células (Figura 17B) no biorreator;

[0042] A Figura 18 é um gráfico exemplar que ilustra a produção de plaquetas utilizando várias modalidades de biorreatores com diferentes rendimentos por número de trajetos de fluxo;

[0043] A Figura 19 é uma modalidade exemplar de uma configuração iniciadora de um sistema de biorreator empilhado;

[0044] A Figura 20 é uma modalidade exemplar de uma configuração operacional de um sistema de biorreator empilhado;

[0045] A Figura 21 é uma vista em seção transversal de um orifício que tem um aprisionador de bolhas de acordo com várias modalidades;

[0046] A Figura 22 é um esquema que mostra um biorreator de recirculação de acordo com várias modalidades;

[0047] As Figuras 23A a e 23B são diagramas de fluxo funcionais que ilustram um método de onda de pressão para a semeadura de um biorreator de acordo com várias modalidades; e

[0048] A Figura 24 é um diagrama de fluxo funcional que ilustra um método de infusão direta para a semeadura de um biorreator de acordo com várias modalidades.

[0049] Enquanto os desenhos acima identificados apresentam modalidades presentemente divulgadas, outras modalidades também são contempladas, conforme observado na discussão. Esta divulgação apresenta modalidades ilustrativas por meio de representação e não limitação.

Numerosas outras modificações e modalidades podem ser planejadas por aqueles versados na técnica que se enquadrem dentro do escopo e espírito dos princípios das modalidades presentemente divulgadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0050] A presente divulgação fornece sistemas e métodos capazes de produção eficiente e escalável de produtos biológicos, tais como plaquetas. Permanece uma necessidade de maneiras eficientes para produzir rendimentos clinicamente relevantes de produtos biológicos que possam satisfazer demandas clínicas crescentes, e evitar riscos e custos associados com coleta e armazenamento do doador. A presente divulgação trata de tais necessidades.

[0051] A presente divulgação refere-se a sistemas e métodos que incluem um biorreator fluídico, por exemplo, um biorreator milifluídico (“millifluidic bioreactor”), um biorreator microfluídico ou aglomerados de tais reatores, que podem ser usados para gerar produtos biológicos/substância biológica alvo a partir de material de origem biológica. Em algumas modalidades, uma pluralidade de biorreatores pode ser usada em conjunto, por exemplo, em uma configuração empilhada, para produzir um rendimento aumentado de um tipo de célula desejada.

[0052] Em algumas modalidades, o termo "material de origem biológica" refere-se a um material biológico que pode produzir ou dar origem a outro material biológico quando submetido a tensão de cisalhamento. Por exemplo, materiais biológicos podem incluir, mas não estão limitados a uma suspensão de células, por exemplo, megacariócitos, células CHO, ou células de levedura ou organismos vivos.

[0053] Em algumas modalidades, o termo "produtos biológicos" refere-se a um produto biológico que pode resultar do material de origem biológica sendo exposto a tensão de cisalhamento, por exemplo, conferido pela vazão, assim como transporte de nutriente e gás sendo facilitado pela vazão média. Produto biológico pode ser produzido pelo material de origem biológica disparando alterações citoesquelética em resposta ao cisalhamento, sendo extrudado a partir do material de origem ou permitindo a secreção de produto do material de origem. Exemplos de produtos biológicos podem incluir, mas não estão limitados a plaquetas, micropartículas, vesículas, proteínas, como anticorpos, e fatores de crescimento e plasmídeos.

[0054] Por exemplo, o presente biorreator pode ser usado para replicação de um processo que produz plaquetas, tal como o processo mostrado na Figura 1. Conforme ilustrado na Figura 1, megacariócitos gerados na medula óssea se movem na direção e se instalam em células endoteliais que alinham vasos sanguíneos. Elas se estendem por longas estruturas celulares de ramificação denominadas proplaquetas no espaço do vaso sanguíneo através de espaços no endotélio.

Experimentando taxas de cisalhamento devido ao fluxo sanguíneo, proplaquetas se estendem e liberam plaquetas para a circulação. Por exemplo, proplaquetas experimentam taxas de cisalhamento de parede variando de 100 a 10.000 s-l ou, mais particularmente, de 500 a 2500 s-l.

[0055] Deve-se entender que qualquer vazão através de um biorreator pode ser usada para a obtenção de uma cultura celular, dependendo do tipo de célula e rendimento desejado.

De acordo com várias modalidades, o biorreator pode suportar a cultura de células de alto rendimento em volumes muito menores, o que permite reduções substanciais de custos na cultura celular. Tais reduções de custos podem fornecer uma produção comercialmente viável, economicamente eficiente de produtos biológicos, permitindo assim a tradução dos processos de produção para uma produção industrial comercialmente viável para uso clínico. Será entendido que embora os sistemas e métodos da presente divulgação sejam descritos em conexão com a produção de plaquetas de megacariócitos, os presentes métodos e sistemas podem ser usados em conexão com outros materiais de origem biológica para a produção de produtos biológicos correspondentes.

[0056] Voltando agora à Figura 2, é mostrado um diagrama esquemático de uma modalidade exemplar de um sistema 100 para produtos biológicos. Em geral, o sistema 100 inclui uma bomba 102 para fornecer origem biológica 102, um conjunto de biorreator 104 e uma saída 106, onde a origem biológica 102 e saída 106 são conectáveis a várias entradas e saídas do conjunto de biorreator 104, respectivamente. O conjunto de biorreator 104 pode ser na forma de um biorreator de trajeto de fluxo único, um biorreator de trajeto de fluxo múltiplo ou uma configuração empilhada de uma pluralidade de biorreatores de trajeto de fluxo único ou de trajeto de fluxo múltiplo, como será explicado em maiores detalhes abaixo.

[0057] Especificamente, a origem biológica 102 pode ser configurada com várias capacidades para introdução no conjunto de biorreator 104 de diferentes materiais de origem biológica, substâncias, gás ou meios fluidos, para produzir eficientemente produtos biológicos desejáveis, tais como, por exemplo, plaquetas. Por exemplo, a origem biológica 102 pode incluir uma ou mais bombas para distribuição, sustentação e/ou recirculação de meios fluidos no conjunto de biorreator 104. Exemplos incluem, mas não estão limitados a bombas fluídicas, bombas de seringa, bombas peristálticas, bombas pneumáticas e similares. Os materiais de origem biológica podem incluir, mas não estão limitados a células, meios de cultura celular, compostos moleculares pequenos, gases e misturas gasosas, e nutrientes. Em algumas modalidades, a origem biológica inclui um material de origem biológica que é entregue ao biorreator para produzir um produto biológico desejado.

[0058] Conforme mostrado na Figura 2, em algumas modalidades, o sistema 100 também pode incluir um controlador 108 para controlar a origem biológica 102. Especificamente, o controlador 108 pode ser um dispositivo ou sistema programável configurado para controlar a operação do conjunto de biorreator 104, incluindo as temporizações, quantidades e tipos de material de origem biológica, substâncias, meios fluidos ou gás introduzido nele. Em alguns aspectos, o controlador 108 pode ser configurado para funcionalizar seletivamente e/ou operar o conjunto de biorreator 104 para recriar condições fisiológicas e processos associados com diferenciação celular (por exemplo,

produção de plaquetas) no corpo humano. Por exemplo, o controlador 108 pode ser programado para entregar um número selecionado de megacariócitos para o conjunto de biorreator

104. Além disso, o controlador 108 pode controlar as vazões de fluido ou pressões de fluido no conjunto de biorreator 104 para facilitar a extensão de proplaquetas e produção de plaquetas. Por exemplo, o controlador 108 pode estabilizar vazões de até 150.000 microlitros/hora em vários canais configurados no conjunto de biorreator 104, ou qualquer vazão necessária para estabelecer uma taxa de cisalhamento local que aciona a produção de plaquetas a partir dos megacariócitos semeados ou outros produtos biológicos.

[0059] Embora o controlador 108 seja mostrado na Figura 2 como separado da origem biológica 102, pode-se considerar que estes podem ser combinados em uma única unidade. Em algumas modalidades, a origem biológica 102 e o controlador 106 podem ser incorporados em uma bomba fluídica programável ou sistema de injeção. Além disso, em algumas implementações, o controlador 108 e/ou origem biológica 102 também pode incluir, comunicar-se com ou receber feedback a partir de sistemas ou equipamentos (não mostrados na Figura 2) que podem regular a temperatura, exposição à luz, vibração, pressão, taxa de cisalhamento, tensão de cisalhamento, estiramento e outras condições do conjunto de biorreator

104.

[0060] Voltando à Figura 2, em geral, a saída 106 é configurada para receber meios fluidos contendo vários produtos biológicos gerados no conjunto de biorreator 104.

Em algumas modalidades, tal efluente pode ser redirecionado ou circulado de volta para o conjunto de biorreator 104.

Desta maneira, menos volume de fluido pode ser utilizado, e os produtos biológicos gerados podem ser mais concentrados.

Em alguns aspectos, a saída 106 também pode incluir capacidades de coleta, armazenamento e/ou processamento adicional de meios fluidos recebidos. Em algumas modalidades, tais características podem melhorar vantajosamente a eficiência do processo de geração de produto biológico, reduzindo assim custos de fabricação. Em algumas modalidades, tais capacidades podem ser usadas para fins de controle de qualidade, onde, por exemplo, plaquetas e células nucleadas em circulação podem ser monitoradas, bem como condições de cultura, tais como pressão parcial de gases diferentes, temperatura e umidade. Outros testes de avaliação de qualidade podem incluir a medição da distribuição celular (por exemplo, medição ótica), pressão do sistema de teste, volume do sistema de teste e contagem de células nucleadas versus não-nucleadas. Em algumas modalidades, os biorreatores podem ser acoplados com sistemas de microscopia para visualizar distribuição celular. Em algumas modalidades, um biorreator pode ser transparente para permitir a visualização e avaliação da operação. Em algumas modalidades, orifícios podem ser incluídos em células de amostra. Em algumas modalidades, características podem ser incluídas para coletar o produto para processamento adicional ou armazenamento, tal como um saco.

[0061] Recirculação de plaquetas pode contribuir para a geração de plaquetas maduras, já que plaquetas imaturas são inicialmente produzidas como plaquetas maiores que a média. Recirculação pode contribuir para a maturação de plaquetas recentemente geradas. Além disso, agitação é necessária para impedir a ativação de plaquetas.

Recirculação de plaquetas geradas pode, de modo similar, impedir a ativação causada pelo contato prolongado das plaquetas estáticas com as interfaces. Elementos de filtração, tais como fibras ocas, bem como unidades de centrifugação, podem ser introduzidos em linha (por exemplo, nos sistemas mostrados nas Figuras 3B-3C) para concentrar o produto de plaqueta e remover subprodutos fora da faixa de tamanho alvo de 1-5 µm (ou outro, dependendo da aplicação).

Os subprodutos podem ser removidos em resíduos ou isolados para caracterização ou retratamento, por exemplo, micropartículas de plaqueta, de tamanho menor do que 1 µm.

Estes elementos também podem ser usados para a troca de meios em casos onde o meio usado para produção precisa ser diferente daquele usado para o armazenamento. Por exemplo, e meio apropriado para produção de megacariócitos de plaquetas pode ser trocado após a produção com um meio apropriado para armazenamento de plaquetas, por exemplo, solução aditiva de plaquetas e misturas de plasma sintético.

[0062] Pode ser apreciado que o sistema 100 descrito acima tem uma ampla faixa de funcionalidade, e não necessita ser limitado a replicar condições fisiológicas ou processos, nem produzir plaquetas. Isto é, o sistema 100 pode ser usado para gerar uma ampla variedade de produtos biológicos. Por exemplo, o sistema 100 pode ser usado para suportar cultura de células e/ou separar vários materiais de origem biológica ou substâncias, células em vários estágios de seu processo de diferenciação e coleta de seus produtos ou conteúdo.

Especificamente, pelo controle da composição do meio, fluxo de fluido e pressões, bem como outras condições, vários materiais de origem biológica podem ser produzidos e liberados e, subsequentemente, coletados. Produtos biológicos de exemplo incluem, mas não estão limitados ao isolamento de células da mistura celular ou em vários estágios de diferenciação, fatores de crescimento, anticorpos e outros componentes encontrados em células.

Condições de operação de controle, tais como temperatura, pH, concentração de compostos ou proteínas, podem ser usadas para influenciar as propriedades dos produtos biológicos,

tais como estado de ativação de plaquetas, carga de composto de plaquetas ou proteína, conformação de proteína e rendimento de produto. Produtos biológicos produzidos, de acordo com a presente divulgação, além do uso clínico, podem encontrar uso em uma variedade de aplicações, incluindo isolamento de células da mistura celular, diferenciação de progenitores de células, geração de tecidos, e como componentes de meios de cultura celular e cosmecêuticos, tais como cosméticos, xampus, aditivos para pele, cremes ou limpadores e assim por diante.

[0063] Várias modalidades do sistema 100 acima serão agora descritas. Pode ser apreciado que estes são exemplos não-limitativos, e, na verdade, várias modificações ou combinações são possíveis e consideradas por aqueles versados na técnica para estarem dentro do escopo pretendido do presente pedido.

[0064] Como mostrado na Figura 3, uma pluralidade de biorreatores, com entradas e saídas separadas para o primeiro canal (material de origem biológica, tal como megacariócitos (MK)) e o segundo canal (produtos biológicos, tais como plaquetas, (P)LT) seções do biorreator que são separadas por uma membrana, podem ser multiplexadas em um único dispositivo com múltiplos canais. Várias configurações de biorreatores podem ser usadas em paralelo para formar a configuração empilhada 120 de modo que qualquer número de biorreatores de trajeto de fluxo múltiplo ou trajeto de fluxo único possam ser empilhados de várias maneiras. Em algumas modalidades, os biorreatores são empilhados em uma configuração vertical.

[0065] Referindo-se agora às Figuras 3B-3C, são mostradas várias modalidades de um sistema de biorreator de produção de plaquetas empilhado. Referindo-se agora à Figura 3B, é contemplada outra escalabilidade pelo uso de um biorreator empilhado que inclui uma pluralidade de biorreatores modulares de pastilha dispostos em uma pilha para maior capacidade de produção. Figura 3B ilustra uma modalidade de um sistema para produzir produto biológico que inclui uma pluralidade de unidades de biorreator 120 de trajeto de fluxo múltiplo empilhado para formar um reator multi-empilhado 130 tendo uma única entrada 122. O sistema inclui uma interface de usuário 124, tal como uma tela de exibição/controle, que permite que as variáveis operacionais sejam controladas por um controlador e/ou unidade de monitoramento de células 138. Controle pode ser obtido de uma variedade de modos, incluindo remotamente (por exemplo, usando a nuvem). Dados referentes à avaliação de qualidade do produto podem ser coletados automaticamente e podem ser compartilhados por qualquer método de transferência de dados para uso no controle do sistema e produção do produto biológico. Tais dados podem incluir, mas não estão limitados a contagens de células discriminatórias entre células nucleadas e anucleadas, pressão do sistema, volume do meio de sistema, temperatura, pH, vazão, volume, concentração de CO2, concentração de 02 e pressão parcial de gases diferentes. O reator multi-empilhado 130 também pode incluir uma bomba de recirculação 126, uma unidade de aquecimento 128, uma saída de rejeito 132, uma unidade de concentração e troca de meios 134 e um ou mais dispositivos de coleta 136, tais como sacos, para coletar a saída do reator multi- empilhado 130. Referindo-se agora à Figura 3C, ainda outra escalabilidade é contemplada pelo uso de um biorreator industrial que inclui uma pluralidade dos biorreatores empilhados para aumentar ainda mais a capacidade de produção.

Em algumas modalidades, uma pluralidade de pilhas de biorreator de trajeto de fluxo múltiplo (tal como o reator multi-empilhado 130 que inclui uma pluralidade de biorreatores 120, como mostrado na Figura 3B) pode ser usada para formar uma instalação de biorreator 150 para aumentar a produção do produto biológico. A instalação de biorreator 150 pode incluir uma entrada principal 152, saídas concentradas 154 e um ou mais dispositivos de coleta 156, tais como sacos de unidade de plaquetas. Opcionalmente, em algumas modalidades, todo ou parte do sistema pode ser posicionada dentro de um controlador de temperatura e/ou gás que pode incluir controles para fatores ambientais. Os fatores ambientais no sistema podem influenciar a produtividade e viabilidade do material de origem biológica, por exemplo, megacariócitos, e também podem influenciar a estabilidade do produto, por exemplo, plaquetas ou proteína produzida.

[0066] As Figuras 4-8 ilustram modalidades de biorreatores que podem ser usados para suportar cultura celular e podem ser empilhados para aumentar a produção de produtos biológicos.

[0067] Em algumas modalidades, uma pluralidade de biorreatores de trajeto de fluxo único ou de trajetos de fluxo múltiplo pode ser usada em conjunto para formar um biorreator empilhado. Por exemplo, um biorreator 160 mostrado nas Figuras 4A e 4B pode incluir um corpo do biorreator 162 tendo múltiplos canais 163, cada um tendo um primeiro canal 164 e um segundo canal 166 com um material poroso ou uma membrana 168 pelo menos parcialmente entre elas. Em algumas modalidades, o corpo do biorreator ou substrato pode incluir um primeiro substrato e um segundo substrato oposto, cada um tendo um canal, tal que quando o primeiro e segundo substratos são conectados, o corpo do biorreator inclui um primeiro canal 164 e um segundo canal 166 alinhado com o primeiro canal e separado do primeiro canal pelo material poroso, como mostrado na vista em seção transversal do biorreator mostrado na Figura 4B. A membrana 168 pode ser qualquer material que inclua poros tal que possa capturar seletivamente a substância biológica no primeiro canal, e também fornecer microcanais para conectar fluidamente o primeiro canal 164 e o segundo canal 168. Em algumas modalidades, o biorreator pode ainda incluir uma pluralidade de entradas (pelo menos uma entrada por canal) e uma pluralidade de saídas (pelo menos uma saída por canal).

Por exemplo, em algumas modalidades, o biorreator pode incluir uma primeira entrada para fornecer um primeiro fluxo de fluido para o primeiro canal, uma segunda entrada para fornecer um segundo fluxo de fluido para o segundo canal. O biorreator pode incluir uma primeira saída para permitir que o primeiro fluxo saia do primeiro canal e uma segunda saída para permitir que o segundo fluxo saia do segundo canal.

Será entendido, entretanto, que qualquer número de entradas e saídas pode ser fornecido para suprir ou remover fluidos ou materiais para dentro e fora dos canais e que condutos adicionais também podem ser formados nos substratos de um biorreator.

[0068] Em algumas modalidades, biorreatores individuais, tendo um trajeto de fluxo único ou trajetos de fluxo múltiplo, podem ser configurados para operar em paralelo ou em série. Por exemplo, cada corpo do biorreator (ou múltiplos grupos de corpos do biorreator) pode ser operado independentemente em paralelo, em que cada corpo do biorreator ou grupo de corpos do biorreator inclui primeira e segunda bombas e primeira e segunda linhas de recirculação, conforme descrito em maiores detalhes abaixo. Em algumas modalidades, por exemplo, dois ou mais dos corpos do biorreator podem ser conectados em série de modo que, uma vez semeados, um único par de primeira e segunda bombas podem ser configuradas para fornecer fluxo através de cada um dos corpos do biorreator conectados em série. Será apreciado que, em algumas modalidades, a vazão de entrada da bomba pode ser independente do número de corpos do biorreator em série, embora reservatórios maiores possam ser requeridos para acomodar o volume do sistema.

[0069] A Figura 5A ilustra uma modalidade de um biorreator 200 de trajeto de fluxo único 202. Referindo-se agora às Figuras 5B-5C, é mostrado um biorreator de canal único similar ao ilustrado na Figura 5A. Em algumas modalidades, o biorreator 300 inclui um corpo de biorreator 302 incluindo um primeiro canal 304, um segundo canal 306 e uma membrana 308 disposta pelo menos parcialmente entre elas (como, por exemplo, mostrado na Figura 8B). Em algumas modalidades, o primeiro canal é posicionado em um primeiro substrato, e o segundo canal é posicionado em um segundo substrato oposto. O biorreator 300 pode incluir uma primeira entrada 310 para fornecer um primeiro fluxo de fluido para o primeiro canal 304, uma segunda entrada 312 para fornecer um segundo fluxo de fluido para o segundo canal 306, e uma terceira entrada 314 para introduzir um material de origem biológica no primeiro canal 304. Como também mostrado nas Figuras 5B-5C, em algumas modalidades, o biorreator 300 pode incluir uma primeira saída 316 para permitir que o primeiro fluxo saia do primeiro canal 304 e uma segunda saída 318 para permitir que o segundo fluxo saia do segundo canal 306.

Será aparente, entretanto, que qualquer número de entradas e saídas pode ser fornecido para suprir ou remover fluidos ou materiais para dentro e fora dos canais. Em algumas modalidades, algumas das entradas e saídas podem ser combinadas, tais como, por exemplo, mostrado na Figura 5A, o material de origem biológica pode ser introduzido através da primeira entrada. Opcionalmente, em algumas modalidades, um canal de perfusão também pode ser incluído no biorreator.

Em tais modalidades, o canal de perfusão pode, por exemplo, permitir o fluxo de um gás, que pode subsequentemente perfundir através dos materiais do substrato e dentro do primeiro e segundo canais do biorreator. Por exemplo, em algumas modalidades, uma mistura gasosa tendo cerca de 5% de CO2 a cerca de 10% de CO2 pode ser perfundida em um ou mais dos canais para fornecer tamponamento de pH apropriado. Em algumas modalidades, uma mistura gasosa tendo cerca de 4% de O2 a cerca de 20% de O2 pode ser perfundida em um ou mais dos canais para fornecer um teor de oxigénio apropriado para células com diferentes necessidades metabólicas. Em algumas modalidades, uma mistura gasosa que inclui cerca de 4% de O2 e cerca de 10% de CO2 pode ser perfundida em um ou mais dos canais e pode ser usada para várias aplicações de diferenciação celular. Em algumas modalidades, uma mistura gasosa que inclui cerca de 20% de O2 e cerca de 5% de CO2 pode ser perfundida em um ou mais dos canais e pode ser usada para várias aplicações de crescimento celular. Será entendido que as entradas e saídas do biorreator podem ser posicionadas nos lados, topo ou fundo do biorreator para facilitar uma configuração empilhada.

[0070] A Figura 6A ilustra uma modalidade de um biorreator de trajeto de fluxo múltiplo 400 que pode ser usado com uma estratégia de paralelização para formar um biorreator de produção de plaquetas empilhado. Os canais de biorreator multiplexados podem ser dispostos em outras configurações, tais como radialmente alinhadas em uma plataforma circular, onde múltiplos canais são fluidicamente conectados ou independentemente paralelizados. Será entendido que um biorreator também pode ser referido como uma lâmina.

[0071] Com referência às Figuras 6B-6H, em algumas modalidades, uma pluralidade de biorreatores de trajeto de fluxo múltiplos pode ser usada em conjunto em uma configuração empilhada. Por exemplo, um biorreator 410 tendo 16 canais pode ser empregado. Os canais múltiplos podem ter uma entrada para cada seção dos canais que distribui o fluxo para todos os canais, e uma saída para cada seção do canal, que combina a saída de todos os 16 canais. Em algumas modalidades, cada canal pode ter sua própria entrada e sua própria saída. Em algumas modalidades, os canais podem ter uma entrada comum e uma saída diferente ou uma saída comum e diferentes entradas. Os dispositivos multiplexados podem ser empilhados em qualquer configuração, por exemplo, em grupos de oito dispositivos. Será entendido que o número de dispositivos empilhados pode variar. As entradas dos dispositivos empilhados podem ser conectadas fluidicamente a uma entrada principal para as seções superior e inferior dos dispositivos. Da mesma forma, as saídas podem ser combinadas em uma saída principal para cada uma das seções do canal. Por exemplo, as Figuras 6B-6H ilustram um dispositivo l6-plex 410 com uma única entrada para os primeiros canais (por exemplo, a composição de origem biológica), uma única entrada para os segundos canais, uma única saída para todos os primeiros canais e uma única saída para todos os segundos canais.

[0072] As Figuras 6B-6H ilustram várias vistas de um projeto de camada de biorreator de l6 canais empilhável. As entradas de camada 414a, 416a e saídas 414b, 416b estão localizadas nos primeiros canais laterais dos canais 412 para facilitar o empilhamento dos biorreatores e conexão das entradas, conforme mostrado na Figura 6D. A primeira entrada de canal 4l4a e saída 4l4b tem um coletor que distribui o fluxo para dentro e fora para seus 16 canais. A segunda entrada de canal 416a e saída 416b se conectam ao segundo lado dos canais 418 através do filme PET 420, e em um coletor que distribui o fluxo para todos os 16 canais do segundo lado do canal. O filme PET 420 é posicionada entre o primeiro lado dos canais e os segundos lados dos canais, e o segundo coletor de canal contata o filme PET que serve como um teto para o segundo coletor de canal, e o primeiro coletor de canal contata o mesmo filme PET, que serve como um piso para o primeiro coletor de canal.

[0073] Em qualquer uma das várias modalidades de biorreator aqui descritas, os materiais de entrada que entram nas entradas do primeiro canal podem incluir células e misturas celulares, meios de cultura celular, tampões, soluções de proteínas e compostos de molécula pequena. Os componentes dessas entradas, cujo tamanho é acima do tamanho da membrana do biorreator, permanecerão no primeiro canal, enquanto aqueles abaixo desse limite serão permitidos passar para o segundo canal. As entradas do segundo canal podem incluir meios de cultura celular, tampões, soluções de proteínas e compostos de molécula pequena. A saída do primeiro canal pode incluir produtos dos materiais de entrada tais como plaquetas ou proteínas, bem como os materiais de entrada tais como células e meios de cultura. A saída do segundo canal pode incluir produtos das entradas do primeiro canal que estão abaixo do tamanho dos poros da membrana, bem como produtos das entradas para o segundo canal, por exemplo, plaquetas e proteínas. Por exemplo, as primeiras entradas de canal podem ser a entrada MK e S, a primeira saída de canal pode ser a saída MK, a segunda entrada de canal pode ser a entrada PLT e a segunda saída de canal pode ser a saída PLT.

[0074] A Figura 7 ilustra uma modalidade de um biorreator de múltiplos canais. O corpo ou substrato do biorreator, em algumas modalidades, pode ser de qualquer tamanho adequado, incluindo, por exemplo, tendo dimensões laterais em uma faixa entre 10 mm e 100 mm, e uma espessura em uma faixa entre 1 e 10 mm, embora outras dimensões possam ser usadas de acordo com várias modalidades. Os substratos, em algumas modalidades, podem ser fabricados utilizando-se qualquer combinação de materiais biocompatíveis, materiais inertes, bem como materiais que podem suportar gás pressurizado e fluxo de fluido, ou difusão de gás, e proporcionar suporte estrutural. Em alguns aspectos, os materiais utilizados no biorreator podem ser compatíveis com processos de fabricação específicos, tais como fundição de inserção. Além disso, materiais utilizados podem ser opticamente claros para permitir a visualização de meios fluidos e outras substâncias, presentes ou que fluem em várias porções do biorreator. Os substratos, em algumas modalidades, podem ser construídos, por exemplo, de um ou mais de polimetilmetacrilato (PMMA), polidimetilsiloxano (PDMS), um ou mais policarbonatos (PC), copolímero de olefina cíclica (COC), polímero de olefina cíclica (COP), policloreto de vinila (PVC), poliestireno revestido, vidro revestido, poliuretano (PU), elastômeros de silicone, ou combinações dos mesmos. Os substratos e canais, de acordo com várias modalidades, podem ser construídos por um ou mais canais de fluxo de usinagem em material de base de bloco, moldagem por injeção, fundição, estampagem a quente, litografia suave, termoformação, fundição de inserção, ou combinações dos mesmos. Os substratos podem ser montados com a membrana entre eles, por exemplo, pela aplicação de duas peças de adesivo sensível à pressão de corte a laser para aderir os substratos a cada lado da membrana, fixação mecânica, ligação por solvente, ligação térmica, ligação por difusão, soldagem a laser, combinações das mesmas, ou mesmo fabricadas em uma peça através de moldagem por injeção.

[0075] Os canais formados no corpo do biorreator podem variar em comprimento, tamanho e forma. Em algumas modalidades, um comprimento de cada um do primeiro e segundo canais pode estar na faixa de cerca de 10.000 a cerca de

1.000.000 micrômetros ou, mais particularmente, na faixa de cerca de 25.000 a cerca de 320.000 micrômetros, enquanto pelo menos uma dimensão transversal de cada um do primeiro e segundo canais pode estar na faixa de cerca de 100 a cerca de 3.000 micrômetros ou, mais particularmente, na faixa de cerca de 500 a cerca de 1.000 micrometros. Entretanto, será entendido que primeiro e segundo canais podem ser de qualquer comprimento ou largura de acordo com várias modalidades. Em algumas modalidades, o primeiro e segundo canais podem ter comprimento e dimensões transversais idênticas. Em algumas modalidades, o primeiro e segundo canais podem ter larguras e/ou dimensões transversais diferentes. Por exemplo, em algumas modalidades, o primeiro canal pode ser mais largo ou mais estreito do que o segundo canal. Estas modificações geométricas podem ser usadas para controlar as propriedades dinâmicas de fluido de cada canal independentemente. Além disso, em algumas modalidades, conforme mostrado nas Figuras 8A-8B que ilustra uma vista em seção transversal do biorreator da Figura 5B através da linha X, cada canal 304, 306 também pode ser afunilado em todo o comprimento do trajeto da serpentina ou numa porção do comprimento do trajeto da serpentina para controlar taxas de cisalhamento ou diferenciais de pressão entre os canais, numa área de contato ativo, regulando a perfusão através da membrana 308.

[0076] Várias implementações do biorreator são possíveis dependendo dos usos específicos ou aplicações. Por exemplo, dimensões, formas e outras características de vários componentes do biorreator podem ser selecionadas com base na saída desejada do biorreator. Em particular, em algumas modalidades, o primeiro e segundo canais, junto com outros elementos fluídicos do biorreator, podem ser modelados e dimensionados para reproduzir condições fisiológicas, tais como, por exemplo, aquelas encontradas em medula óssea e vasos sanguíneos. Em algumas modalidades, formas e dimensões de canal podem ser selecionadas para obter vazões fisiológicas, taxas de cisalhamento, pressões de fluido e/ou diferenciais de pressão similares àqueles associados com, por exemplo, produção de plaquetas in vivo, conforme descrito com referência à Figura 1.

[0077] Com referência à Figura 8C, em algumas modalidades, o biorreator pode operar por ter uma queda de pressão entre as entradas e saídas que direciona o fluido das entradas para as saídas. A geometria do um ou ambos dos canais pode ser ajustada para ajustar o diferencial de pressão através da membrana a ser uniforme por todo o canal.

A geometria do um ou ambos canais também pode ser ajustada para alcançar taxas de cisalhamento constantes ou quase constantes na superfície da membrana no segundo canal através de todo o comprimento dos canais do dispositivo. Por exemplo, em um regime em que a largura (w) do canal é muito maior do que a sua altura (h), a taxa de cisalhamento na membrana (τ) pode ser mantida aproximadamente constante através do comprimento do canal, onde a vazão volumétrica de escoamento (Q) está diminuindo ou aumentando, diminuindo ou aumentando a altura do canal seguindo a relação: 6𝑄 𝜏= 𝑤ℎ

[0078] Em algumas modalidades, o biorreator instantâneo pode ser configurado de modo que a pressão e tensão de cisalhamento sejam desacoplados e possam variar independentemente um do outro. Em algumas modalidades, o biorreator instantâneo é projetado de modo que a tensão de cisalhamento possa ser alterada alterando-se a vazão operacional, enquanto a pressão transmembranar associada com tal mudança de vazão pode ser compensada pela redução do fluxo através da membrana, por exemplo, modificando o número de células ocluindo os poros da membrana.

[0079] Alternativamente, a taxa de cisalhamento pode ser aumentada aumentando vazão, enquanto a pressão através da membrana pode ser mantida constante pela redução da densidade de semeadura da célula. Isto pode permitir a identificação de regimes apropriados de parâmetros biofísicos que permitem processos biológicos específicos, tais como a produção de plaquetas.

[0080] Em algumas modalidades, o primeiro canal, o segundo canal ou ambos podem ser dimensionados e modelados para assegurar a semeadura uniforme do material de origem biológica sobre a membrana. Em algumas modalidades, tal semeadura uniforme pode ser obtida mantendo-se a distribuição de cisalhamento quase constante ao longo da membrana pela altura decrescente do canal, bem como mantendo um diferencial de pressão constante através da membrana.

Isto pode ser obtido em ambos os lados da membrana invertendo a direção do fluxo em ambos os canais.

[0081] Em algumas modalidades, o primeiro e segundo canais terminam para criar um único conduto de fluido da primeira entrada para a primeira saída e da segunda entrada para a segunda saída, respectivamente, conforme mostrado, por exemplo, nas Figuras 5B-5C. Em algumas modalidades, o meio fluido introduzido na primeira entrada é extraído da primeira saída e o meio fluido introduzido na segunda entrada é extraído da segunda saída. Em algumas modalidades, o meio fluido introduzido na primeira e segunda entradas pode ser extraído da segunda saída, e a primeira saída pode permanecer fechada durante a operação do dispositivo. Entretanto, será apreciado em vista desta divulgação que entradas e saídas adicionais também podem ser possíveis com o biorreator e conectadas ao primeiro e segundo canais ou quaisquer canais adicionais através do substrato (por exemplo, a terceira entrada como mostrado nas Figuras 5B-5C). Entradas adicionais podem ser usadas para introduzir diferentes materiais biológicos. Saídas adicionais podem ser usadas para, por exemplo, fracionar o resultado de produtos biológicos, seja uniformemente ou fazendo uso de diferenças nas propriedades intrínsecas dos produtos que afetam seu posicionamento nos canais.

[0082] A membrana entre o primeiro canal e o segundo canal pode ser formada de diversas maneiras. Em algumas modalidades, a membrana pode ser feita de qualquer material poroso, incluindo qualquer camada rígida ou flexível, filme, malha ou estrutura de material configurada para conectar o respectivo primeiro canal e segundo canal por meio de trajetos fluídicos formadas nela. Em algumas modalidades, a membrana pode ser formada a partir de qualquer material adequado incluindo, por exemplo, Policarbonato de Track Etch – Livre de Polivinilpirrolidona (PCTEF), Policarbonato de Track Etch – PVP Revestido (PCTE), policarbonatos hidrófilos, policarbonatos hidrofóbicos, policloreto de vinila (PVC), poliéster, acetato de celulose, polipropileno, PTFE, poliuretano (PU), elastômeros de silicone ou combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, trajetos fluídicos na membrana podem ser formados utilizando poros, espaços ou microcanais, distribuídos com qualquer densidade, tanto periodicamente ou aperiodicamente, em torno da membrana. Em algumas modalidades, a membrana pode incluir uma estrutura tridimensional formada usando micro ou nano- fibras entrelaçadas dispostas para permitir a passagem de fluido. Em algumas modalidades, a membrana pode ser um material bidimensional tal como um filme ou uma folha de material poroso. Em algumas modalidades, a membrana pode ser formada integralmente com o corpo do biorreator formando uma pluralidade de trajetos fluídicos no biorreator entre o primeiro e segundo canais. Embora mostrado nas Figuras 5B- 5C e 8A-8B como retangular em formato, pode ser apreciado que a membrana pode ter qualquer forma, incluindo formatos circulares, formatos ovais e assim por diante. De acordo com aspectos da divulgação, a membrana pode ser configurada para capturar seletivamente materiais ou substâncias de origem biológica específicos para produzir produtos biológicos desejados. Por exemplo, ao produzir plaquetas de megacariócitos, a membrana pode ser configurada para capturar seletivamente megacariócitos e permitir que os megacariócitos capturados se estendam de extensões de proplaquetas através da membrana e liberem plaquetas no segundo canal.

[0083] Em algumas modalidades, a membrana pode ser flexível para simular mais estreitamente o fluxo sanguíneo pulsátil dentro de um paciente. Em tais modalidades, conforme mostrado nas Figuras 9A-9B, a membrana pode transitar entre uma posição de repouso substancialmente plana durante um pulso de repouso, como mostrado na Figura 9A, e uma configuração esticada durante um pulso de pressão, conforme mostrado na Figura 9B. A membrana pode ser feita de um material flexível, ou um material que pode permitir que a membrana estigue ou curve sob pressão. Em algumas modalidades, isto pode ainda auxiliar no ajuste da pressão através da membrana, ao mesmo tempo que evita danos ao material de origem biológica que pode ser distribuído sobre a superfície da membrana ou dentro da membrana.

[0084] Em algumas modalidades, os canais podem ser projetados para que sejam criadas as melhores condições fluídicas com relação à queda de pressão através da membrana e cisalhamento sobre a superfície da membrana no segundo canal quando fluxos iguais são introduzidos na primeira entrada de canal e na segunda entrada de canal. Isto pode ser obtido pela operação do biorreator com a primeira (superior) saída de canal fechada, e pela variação da área de seção transversal de canais ao longo de seu comprimento para restringir a taxa de cisalhamento no segundo canal (inferior).

[0085] Em algumas modalidades, tais condições de fluido incluem, por exemplo, uma queda de pressão constante através da membrana por unidade de área da membrana. Desta maneira, a vazão através da membrana pode também ser constante ao longo da membrana. Conforme mostrado nas Figuras 8D, em algumas modalidades, a área de seção transversal do primeiro canal 802 pode diminuir a partir da entrada 804 em direção à extremidade oposta 806 do primeiro canal. Em algumas modalidades, a área de seção transversal do segundo canal 808 pode aumentar a partir da segunda entrada 810 em direção à segunda saída 812. A mudança na seção transversal pode ocorrer sobre uma porção do canal ou por todo o comprimento do canal. Em algumas modalidades, o perfil da mudança da área de seção transversal pode depender do tamanho do canal, do formato do canal, da vazão desejada através da membrana, da queda de pressão desejada através da membrana, da queda de pressão desejada através do biorreator, do tamanho do material biológico ou de um parâmetro operacional similar.

Em algumas modalidades, a mudança na área de seção transversal pode ser não linear. Em algumas modalidades, a mudança na área de seção transversal pode ser linear. Em algumas modalidades, o tamanho e forma dos canais podem ser selecionados de modo que o diferencial de pressão através da membrana possa ser uniforme sobre a superfície da membrana no primeiro canal ou no segundo canal e a taxa de cisalhamento do fluido sobre a superfície da membrana no primeiro canal ou no segundo canal pode ser uniforme através da superfície.

[0086] Em algumas modalidades, o comprimento dos canais pode estar entre cerca de 30 mm e cerca de 300 mm de comprimento. Em algumas modalidades, o comprimento dos canais pode estar entre cerca de 100 mm e cerca de 150 mm de comprimento. Em algumas modalidades, os canais podem ter uma altura substancialmente similar na entrada e uma altura diferente na saída, com o primeiro canal tendo uma altura menor na saída. Em algumas modalidades, a altura de entrada pode estar entre cerca de 100 mícrons a cerca de 3 mm. Em algumas modalidades, a altura de entrada pode estar entre cerca de 0,1 mm a cerca de 0,5 mm. Em algumas modalidades, a altura de saída no segundo canal pode estar entre 200 mícrons a cerca de 6 mm. Em algumas modalidades, a altura de saída no segundo canal pode estar entre cerca de 0,3 mm a cerca de 0,8 mm. A altura do primeiro canal diminui em direção à saída, mas é limitada pelo tamanho do material da origem biológica e é também de preferência dimensionada para permitir que bolhas de ar ventilem para fora do primeiro canal. Em algumas modalidades, a largura dos canais pode estar entre cerca de 0,5 mm a cerca de 5 mm. Em algumas modalidades, a largura dos canais pode estar entre cerca de 0,5 mm a cerca de 5 mm. Em algumas modalidades, a largura dos canais pode estar entre cerca de 1,5 mm a cerca de 4 mm.

[0087] Em algumas modalidades, o diferencial de pressão através da membrana pode ser uniforme sobre a superfície da membrana e a taxa de cisalhamento do fluido sobre a superfície da membrana no primeiro canal ou no segundo canal pode ser uniforme através da superfície. Em algumas modalidades, a vazão volumétrica do primeiro canal pode ser substancialmente igual à vazão volumétrica do segundo canal.

Nesta modalidade, o material de origem biológica experimenta uma força de arrasto na superfície da membrana voltada para o segundo canal causado por um campo de cisalhamento uniforme.

[0088] Em algumas modalidades, uma única cabeça de bomba peristáltica pode ser usada para bombear fluido para ambas as entradas. Deste modo, a variabilidade na vazão volumétrico da bomba peristáltica será sincronizada entre os canais superior e inferior. Esta condição criará uma pressão variável, mas sempre positiva sobre a membrana quando se movimenta do primeiro para o segundo canal. A pressão positiva permite que o material de origem biológica venha a repousar nos poros na membrana e nunca se torne desalojado pela pressão negativa através da membrana mesmo se a vazão volumétrica variar com a fase da cabeça da bomba ou a velocidade de rotação da cabeça de bomba for ajustada.

[0089] As dimensões da membrana são também variáveis.

Em algumas modalidades, a membrana pode incluir dimensões longitudinais e transversais em uma faixa entre cerca de 1 a cerca de 100 milímetros, e ter uma espessura em uma faixa entre cerca de 0,1 a cerca de 20 micrômetros, embora outras dimensões sejam possíveis. Também, a membrana pode incluir poros, espaços ou microcanais dimensionados em uma faixa entre cerca de 1 micrômetros a cerca de 20 micrômetros, por exemplo, cerca de 5 a cerca de 8 micrômetros. Em algumas modalidades, o tamanho de poros, espaços ou microcanais, número e densidade podem depender de vários fatores, incluindo, mas não limitados a produtos biológicos desejados e rendimentos de produto, bem como impedâncias de fluxo, taxas de cisalhamento, diferenciais de pressão, vazões de fluido e outros parâmetros operacionais. Em algumas modalidades, a membrana pode incluir poros, espaços ou microcanais em uma densidade de cerca de 500 a cerca de

10.000 poros por mm2.

[0090] Como será apreciado, o primeiro e segundo canais opostos estão em alinhamento sobreposto para definir uma área de contato ativa na membrana. Por exemplo, uma área de contato ativa pode estar em uma faixa entre cerca de 1 mm2 a cerca de 250 mm2, embora outras áreas ativas sejam possíveis, dependendo das dimensões e número de canais utilizados. Em algumas implementações, a área de contato ativa juntamente com características de membrana pode ser otimizada para obter um rendimento de produto biológico desejado. Por exemplo, uma membrana com 47 mm de diâmetro, 5% de área de contato ativa e uma densidade de poros de cerca de 1x105 poros/cm2 pode proporcionar cerca de 200.000 locais potenciais para geração de um rendimento de produto biológico desejado, tal como um rendimento de plaquetas desejado. Em algumas aplicações, a área de contato ativa pode ser configurada para capturar pelo menos cerca de 1x104 megacariócitos.

[0091] Os substratos e a membrana podem ser fabricados por vários processos diferentes. A título de exemplo, o primeiro substrato ou segundo substrato, ou ambos, ou porções dos mesmos, podem ser fabricados utilizando-se materiais poliméricos orgânicos à base de silício de células inertes, tais como dimetil polissiloxano (“PDMS”), materiais termoplásticos, tais como policarbonato (PC), polímero de ciclo-olefina (“COP”), vidro, acrílicos e assim por diante.

Por outro lado, a membrana 116 pode ser fabricada utilizando PDMS, termoplásticos, seda, hidrogéis, proteínas de matriz extracelular, materiais de policarbonato, materiais de poliéstersulfona (“polyesthersulfone”), materiais de policloreto de vinila, materiais de polietileno tereftalato, poliuretano (PU), elastômeros de silicone e outros materiais sintéticos ou orgânicos. Adicionalmente, o biorreator pode ser fabricado como uma peça e como uma série de biorreatores, através de processos tais como moldagem por injeção.

[0092] Em algumas modalidades, o biorreator pode ser funcionalizado para replicar condições fisiológicas in vivo a fim de produzir produtos biológicos tais como, por exemplo, plaquetas. Por exemplo, várias substâncias podem ser introduzidas sobre uma superfície da membrana ou em um ou mais dos canais para afetar as reações dentro do biorreator.

Em algumas modalidades, uma superfície superior da membrana pode ser seletivamente revestida com proteínas de matriz extracelular ou peptídeos funcionais ou outras moléculas, por exemplo, enquanto uma superfície inferior pode ser deixada sem, ou pode ser revestida com diferentes proteínas ou substâncias. Em algumas modalidades, um ou ambos canais podem ser preenchidos com células de aprisionamento de hidrogel e outros materiais em uma matriz 3D. Perfusão seletiva dos meios em um canal, em que o segundo canal contém um hidrogel pode, por exemplo, criar um gradiente de concentração no gel que pode ser usado para dirigir a migração ou diferenciação celular ou estudar pequenas moléculas, citocinas, difusão do fator de crescimento.

[0093] Tais revestimentos podem ser obtidos, por exemplo, por infusão de um primeiro meio fluido contendo proteínas de matriz extracelular, utilizando entradas e saídas no primeiro substrato. Substancialmente no mesmo tempo, um segundo fluxo de meio fluido pode ser mantido no segundo substrato usando entradas e saídas respectivas, onde o segundo meio fluido pode não conter proteínas, ou proteínas ou substâncias diferentes. Em algumas modalidades, vazões do primeiro e segundo meios de fluido podem ser configuradas de modo que ocorreria pouca ou nenhuma mistura de fluido.

Tal funcionalização seletiva pode garantir que as células produtoras de plaquetas introduzidas, por exemplo, entrem em repouso sobre a superfície superior, podem contatar proteínas de matriz extracelular, enquanto proplaquetas se estendem através da membrana e plaquetas liberadas das mesmas não entrariam em contato com proteínas de matriz extracelular ou entrariam em contato com diferentes proteínas ou substâncias biológicas. Em algumas modalidades, a membrana pode, em vez disso, ser pré-revestida antes da montagem no biorreator.

[0094] Exemplos não limitantes de substâncias biológicas e materiais para a funcionalização do biorreator podem incluir células humanas e não humanas, tais como megacariócitos, células endoteliais, células de medula óssea, osteoblastos, fibroblastos, células tronco, células sanguíneas, células mesenquimais, células pulmonares e células compreendendo membranas basais. Outros exemplos podem incluir pequenas moléculas, tais como CCL5, CXCL12, CXCL10, SDF-1, FGF-4, VEGF, Flt-3, IL6, 9, 3, 1b, TPO, S1PR1, RGDS, Metilcelulose. Ainda outros exemplos podem incluir proteínas de matriz extracelular, tais como albumina de soro bovino, colágeno tipo I, colágeno tipo IV, fibronectina, fibrinogênio, laminina, vitronectina (PLL) ou quaisquer sequências peptídicas derivadas destas moléculas. Em particular, para replicar a organização da matriz extracelular tridimensional e a rigidez fisiológica da medula óssea, as células podem ser infundidas em uma solução de hidrogel, que pode ser subsequentemente polimerizada. A solução de hidrogel pode incluir, mas não está limitada a alginato, matrigel, agarose, gel de colágeno, gel de fibrina/fibrinogênio e géis sintéticos, tais como géis de polietilenoglicol.

[0095] Vários mecanismos podem ser usados para empilhar uma pluralidade de biorreatores. Em algumas modalidades, um coletor pode ser usado para conectar fluidicamente uma pluralidade de biorreatores. Será entendido que o coletor pode ser configurado para manter qualquer número de biorreatores que têm qualquer número de canais. O coletor pode ser projetado para fornecer uma vazão igual a cada dispositivo tendo uma queda de pressão igual através de cada coletor de entrada, dispositivo e coletor de saída. Isto significa que, independentemente do caminho, o fluido que passa através do conjunto, terá uma queda de pressão igual a uma vazão volumétrica igual. A queda de pressão através de cada um dos trajetos pode ser modelada pela combinação da equação de Bernoulli 1 1 𝑃 + 𝜌𝑣 + 𝜌𝑔ℎ = 𝑃 + 𝜌𝑣 + 𝜌𝑔ℎ 2 2 e da Lei de Poiseuille 𝑃 − 𝑃 = 𝑄𝑅 onde P é pressão, ρ é densidade, v é velocidade do fluido, g é gravidade, h é altura do fluido, Q é vazão volumétrica e R é resistência ao fluxo. Em algumas modalidades, tais como, por exemplo, devido a baixas velocidades, ou mudanças em diferenciais de pressão devido a um cancelamento gravimétrico de cabeça no coletor de entrada e saída, a equação da Lei de Poiseuille pode ser usada por si mesma.

[0096] As Figuras 10A-10D ilustram uma modalidade de um coletor 500 para empilhamento de dispositivos multiplexados.

A altura e a área de seção transversal através do coletor são projetadas para garantir uma pressão igual em cada entrada. Especificamente, enquanto se fixa as vazões de entradas, a área de seção transversal diminui gradualmente para produzir uma velocidade média de fluido que força uma pressão constante para a vazão decrescente para cada pilha de biorreatores em cada uma das suas respectivas alturas dentro da pilha. A geometria na seção de saída do coletor é a versão invertida da seção de entrada para criar uma pressão igual através de cada um dos reatores. Em algumas modalidades, a lei de Poiseulle pode ser usada para levar em conta o efeito de resistência hidráulica sobre a queda de pressão, sendo mais crítica para a semeadura de grandes números de reatores, com canais de coletores mais longos.

[0097] A Figura 10C ilustra a área de seção transversal de um coletor 500 projetado para conectar 8 biorreatores.

Duas entradas principais 502, 504 distribuem fluxo para 8 reatores individuais, multiplexados ou não, em que cada um dos reatores tem uma entrada para o primeiro canal (um lado superior da membrana) e o segundo canal (um lado inferior da membrana). Duas saídas principais 506, 508 coletam o fluxo de saída a partir de cada saída independente do reator. Os reatores podem operar com ambas as saídas abertas, ou com somente uma saída aberta, forçando algum ou todo o fluxo de um dos canais através da membrana e para a outra seção do canal.

[0098] A Figura 10D ilustra um dispositivo multiplexado 8 com um grampo de suporte 510, conectado fluidicamente através do coletor lateral 500. Vedações entre o coletor principal e os biorreatores podem ser formadas usando uma variedade de dispositivos, incluindo O-rings. Os O-rings são intercalados entre o coletor e os reatores e a pressão entre eles podem ser aplicados através de diferentes métodos, incluindo barras sólidas que podem ser aparafusadas contra os reatores e coletor, conforme mostrado na Figura 10D. As entradas e saídas de coletor alinham-se com as entradas e saídas de reatores, com O-rings pressionados entre os mesmos.

[0099] As Figuras 11A e 11B ilustram um protótipo funcional com um coletor construído para conectar fluidicamente 4 biorreatores multiplexados, com duas fendas de biorreator ocupadas por biorreatores de 16 canais. Em algumas modalidades, todos os biorreatores conectados por um coletor podem ser similares. A vazão é controlada nas entradas, mas se cada reator for diferente (e, portanto, apresenta diferentes resistência ao fluxo), a vazão pode distribuir de forma desigual. Por exemplo, 8 reatores de 16 canais podem ser empilhados, ou reatores de 5 canais podem ser empilhados. Isto é, se houvesse uma configuração específica que gostaria de ter, como 4 reatores de 5 canais no fundo e 4 reatores de 5 canais no topo, o coletor poderia ser projetado para acomodar várias configurações de biorreatores. Em algumas modalidades, todas as fendas podem ser ocupadas, ou pelo menos ocupadas por um dispositivo de simulação que apresenta a mesma resistência, para permitir uma distribuição igual. Assim, em algumas modalidades, os coletores podem ser usados com todas as fendas ocupadas por biorreatores que têm resistência hidráulica equivalente.

[00100] Em algumas modalidades, um biorreator também pode incluir características para facilitar o empilhamento de uma pluralidade de biorreatores. Em algumas modalidades, como mostrado nas Figuras 12A-12C, um biorreator 600 pode incluir adaptações para permitir o deslizamento de dispositivos em uma estrutura principal ou um coletor.

Conforme visto na vista em perspectiva de uma modalidade de um biorreator 600 mostrado na Figura 12 e a vista superior do biorreator 600 mostrado na Figura 12B, uma ou mais características deslizantes 602 nos lados de um biorreator podem permitir fácil inserção e remoção da estrutura.

Conforme mostrado nas Figuras 12A e 12B, o biorreator inclui primeira e segunda características deslizantes 602, 604 em lados opostos do biorreator. Conforme mostrado na Figura 12B, uma parte de corte 606 na frente do dispositivo pode contrabalançar a força de vedação necessária sem comprimir o corpo do reator, desse modo atenuando a possibilidade de que o reator deformará ou empenará quando selado ao coletor.

A parte de corte 606 pode garantir que a placa coletora somente faça contato com as faces de vedação do biorreator.

Este projeto permite uma maior pressão entre os dispositivos e o coletor principal que reduz o risco de vazamento e melhora a vedação. Além disso, a localização da entrada e saída no lado do biorreator 600, conforme mostrado na Figura 12C, permite facilidade de conexão fluidicamente de uma pluralidade de biorreatores quando empilhados utilizando um coletor ou outro dispositivo.

[00101] Biorreatores também podem ser projetados para incluir uma forma para distribuição de fluido entre as camadas que são criadas pelas próprias camadas. Por exemplo, Figura 13A-13G ilustra uma configuração de um biorreator de bloco onde uma multiplicidade de biorreatores são combinados juntos para formar um bloco de biorreator estanque a líquido que inclui múltiplos canais de fluxo (tais como, por exemplo, furos de fluxo circular reto) que se conecta fluidamente aos canais de cada biorreator na pilha. Conforme mostrado nas

Figuras 13A e 13B, tais furos 706 podem ser formados em extremidades opostas de cada biorreator 702, de modo que quando os biorreatores são empilhados em um biorreator empilhado 700, os furos 706 são alinhados para formar um canal de fluxo que se estende através de todo o biorreator empilhado em comunicação fluida com os canais dos biorreatores individuais no biorreator empilhado 700.

[00102] Os biorreatores empilhados podem incluir uma placa terminal para ajudar a fornecer estrutura ao biorreator empilhado. Como mostrado na Figura 13A, a placa terminal 706 pode se estender ao longo de toda a superfície superior e inferior do biorreator empilhado 700. Conforme mostrado nas Figuras 13C e 13D, dois cabeçotes opostos são posicionados para se estenderem ao longo de uma borda externa das superfícies superior e inferior do biorreator empilhado 710 e podem incluir uma ou mais hastes de compressão, tal como haste de compressão 716, acoplada às placas terminais superior e inferior 712a, 712b, acoplada a cabeça superior e inferior em cada lado oposto do biorreator para fornecer compressão ao biorreator empilhado 710. As hastes de compressão podem proporcionar uma força de vedação entre os biorreatores nos O-rings 718 para criar uma vedação fluídica entre os biorreatores na pilha. Este arranjo pode ser usado com uma variedade de biorreatores empilhados, tal como um dispositivo de 8 pilhas mostrado na Figura 13C e um dispositivo de 32 pilhas mostrado na Figura 13E.

[00103] Com referência às Figuras 13F-13H, conforme discutido acima, em algumas modalidades, os canais de fluxo são projetados de modo que a queda de pressão em cada um dos biorreatores seja substancialmente a mesma, que também fornece um fluxo substancialmente igual através de cada reator. Em algumas modalidades, um ou mais dos canais de fluxo podem ser modificados para assegurar tal queda de pressão igual através dos biorreatores. Por exemplo, em algumas modalidades, conforme mostrado na Figura 13H, o canal de fluxo pode incluir uma inserção 720 que diminui a área aberta do canal de fluxo a partir da entrada em direção à saída do canal para os canais de fluxo que alimentam os biorreatores e em direção à entrada para os canais de fluxo que drenam os biorreatores. Em algumas modalidades, os canais de fluxo podem ser modelados para diminuir em diâmetro da entrada em direção à saída do canal para os canais de fluxo que alimentam os biorreatores e em direção à entrada para os canais de fluxo que drenam os biorreatores. Deste modo, pode- se manter a queda de pressão igual e o fluxo através de cada um dos biorreatores no biorreator empilhado.

[00104] Durante a fase de semeadura do uso do reator, o material de origem biológica é introduzido no primeiro canal e é depositado sobre ou capturado pela membrana. A distribuição do material biológico é uma função de como o material biológico é introduzido no reator, como se movimenta através do reator e a distribuição de fluxo através da membrana. Mais especificamente, a introdução do material de origem biológica sobre linhas de fluxo específicas no fluxo laminar na membrana, as propriedades de sedimentação ou flutuação do material de origem, fazem com que o material se mova entre linhas de fluxo laminar e a vazão volumétrico por unidade de área da membrana.

[00105] Em algumas modalidades, o material de origem biológica é introduzido em um pedaço de fluido bem disperso que coloca uma quantidade igual de material de origem em cada linha de fluxo quando entra no reator, a vazão é suficiente para mover este material ao longo das linhas de fluxo laminar sem flutuação ou deposição significativa, de modo que permanece sobre a linha de fluxo que foi introduzida, à medida que escoa para a membrana e a membrana tem uma vazão volumétrico uniforme por unidade de área, criando uma densidade uniforme de material de origem biológica através da superfície da membrana.

[00106] Os biorreatores conforme aqui descritos podem fornecer uma semeadura uniforme da membrana com material de origem biológica ao longo do comprimento do primeiro canal.

Por exemplo, a Figura 14A é uma imagem exemplar mostrando a distribuição de megacariócitos ao longo de uma seção de um canal do biorreator de acordo com várias modalidades.

Conforme mostrado, ao invés de um agrupamento em uma área localizada específica, os megacariócitos são distribuídos de maneira substancialmente uniforme através de e ao longo da membrana. Figura 14B ilustra a distribuição de megacariócitos exemplares em várias estações ao longo de um canal do biorreator de acordo com várias modalidades.

Conforme mostrado na Figura 14B, ao invés de um grupamento em uma área localizada específica, os megacariócitos são distribuídos de forma substancialmente uniforme através de e ao longo da membrana em cada estação, mas também são distribuídos de forma substancialmente uniforme entre cada uma das estações ao longo do comprimento do canal do biorreator. Tais distribuições uniformes de material de origem biológica semeado podem ser obtidas de várias maneiras, incluindo, por exemplo, uma ou mais das metodologias descritas abaixo com referência às Figuras 20, 21A-21B e 22.

[00107] As Figuras 15A e 15B ilustram uma distribuição de semeadura celular de um dispositivo l6-plex, com uma única entrada para os primeiros canais e uma única entrada para os segundos canais. As células semeadas são induzidas por células-tronco pluripotentes, diferenciadas em megacariócitos e coradas para núcleos com o corante fluorescente Hoechst, e visualizadas através da representação de “fogo” na Imagem J, com pontos quentes representando sinal fluorescente mais alto e pontos pretos ou frios que representam sinal fluorescente baixo. Figura 15A mostra três seções dos 8 primeiros canais do dispositivo: início, meio e fim. Figura 15B mostra a seção intermediária para cada um dos 16 canais.

[00108] Como explicado acima, biorreatores de trajeto de fluxo múltiplo podem ter qualquer número de canais. Por exemplo, um biorreator pode incluir quatro canais, e a Figura 16 ilustra uma distribuição de semeadura celular de um dispositivo 4-plex, com uma única entrada para os primeiros canais e uma única entrada para os segundos canais. As células semeadas são induzidas por células-tronco pluripotentes, diferenciadas em megacariócitos e coradas para núcleos com o corante fluorescente Hoechst, e visualizadas através da representação de “fogo” na Imagem J, com pontos quentes representando sinal fluorescente mais alto e pontos pretos ou frios que representam sinal fluorescente baixo.

[00109] Como notado acima, em algumas modalidades, a membrana usada nos presentes biorreatores pode incluir poros dimensionados para capturar seletivamente, um material de origem biológica capaz de gerar produtos biológicos e permitir que os produtos biológicos gerados passem para o interior do segundo canal. Por exemplo, os gráficos de citometria de fluxo na Figura 17A e Figura 17 B mostram uma população mista de células nucleadas grandes e partículas do tamanho de plaqueta antes da semeadura das células no biorreator, e virtualmente somente partículas do tamanho de plaqueta no fluxo de saída após a semeadura, indicando que todas as células nucleadas, maiores do que o tamanho dos poros, permanecem no biorreator, enquanto partículas menores fluem através dos poros da membrana.

[00110] As várias configurações relacionadas ao número de canais por dispositivo e o número de dispositivos empilhados podem afetar a produção de plaquetas. Por exemplo, a Figura 18 ilustra um gráfico exemplar de produção de plaquetas em 3 horas usando um único canal, 4-plex, 2 combinados de 4-plex (2x4-canal) ou dispositivos de 16 canais, conforme indicado na figura. Experimentos de produção de plaquetas foram feitos com dois tipos diferentes de células: megacariócitos derivados do receptor humano CD34 e células-tronco pluripotentes induzidas por seres humanos.

Para todos os dispositivos, cada canal individual foi semeado com o mesmo número de células. Plaquetas foram definidas como DNA negativo, células positivas duplas CD61 e CD41 por citometria de fluxo.

[00111] Em algumas modalidades, várias porções do biorreator podem ser configuradas para permitir montagem e desmontagem. Em algumas modalidades, o primeiro substrato, membrana e segundo substrato podem ser configurados para serem acoplados de forma removível um ao outro. Quando engatados utilizando fixadores, clipes ou outros mecanismos de travamento liberáveis, por exemplo, uma vedação hermética pode, então, ser formada entre várias superfícies dos substratos e membrana para restabelecer a integridade do trajeto de fluido entre a primeira e segunda entradas e a primeira e segunda saídas. Será entendido que qualquer tipo de conector pode ser usado para conectar os vários componentes do biorreator, contanto que possa ser obtido uma vedação hermética. Esta capacidade pode facilitar a preparação, como descrito acima, bem como limpeza para uso repetido. Além disso, a desmontagem permite a troca rápida de vários componentes, para a reprodução ou a rápida formação de prototipagem. Por exemplo, uma membrana tendo diferentes tamanhos de poros, ou diferentes preparações, pode ser facilmente trocada.

[00112] Alternativamente, o biorreator pode ser fabricado como um dispositivo unitário. Em algumas modalidades, o biorreator pode ser formado como um dispositivo unitário utilizando uma técnica de fundição de inserção ou uma técnica de moldagem por injeção, onde a membrana pode ser moldada nos substratos. Tais implementações podem ser vantajosamente integradas em técnicas de fabricação em grande escala. Em algumas modalidades, o primeiro e segundo substratos podem ser fabricados separadamente e então unidos por uso de uma ligação térmica e/ou adesivo para acoplar permanentemente o primeiro substrato, a membrana e o segundo substrato. Será entendido que qualquer técnica pode ser usada para produzir um biorreator unitário, que pode ser desejável para garantir que não haja vazamento dos canais do biorreator.

[00113] Além disso, configurações do biorreator podem ser escolhidas para permitir cooperação com outra instrumentação, tais como microscópios ou câmeras. Por exemplo, o biorreator pode ser configurado para aderir a dimensões padrões de microplaca. Entretanto, será aparente, em vista desta divulgação, que qualquer número de dimensões ou configurações pode ser usado de acordo com várias modalidades para permitir a conexão a qualquer número e tipo de instrumentos, dispositivos de infraestrutura operacional e/ou biorreatores adicionais.

[00114] Figura 19 e Figura 20 ilustram um sistema para a produção de um produto biológico incluindo um biorreator empilhado 1900 que compreende dois biorreatores individuais 1901 e 1902. Cada biorreator individual inclui um primeiro canal l903a, b e um segundo canal l904a, b separados por uma membrana l905a, b. O sistema inclui ainda um primeiro coletor de entrada 1906 e um primeiro coletor de saída 1907 que são conectados fluidamente aos primeiros canais, bem como um segundo coletor de entrada 1908 e um segundo coletor de saída

1909 que são conectados fluidamente aos segundos canais. Em algumas modalidades, o primeiro coletor de entrada e o segundo coletor de entrada são supridos com fluido através de uma única cabeça de bomba (tal como, a partir de uma bomba peristáltica) para assegurar um fluxo consistente através dos primeiros canais e dos segundos canais.

[00115] Com referência à Figura 19, antes da operação do biorreator empilhado 1900, os biorreatores individuais 1901, 1902 na configuração de biorreator empilhado podem ser preparados com um fluido de baixa tensão superficial, tal como, por exemplo, álcool. Durante a etapa de preparação, a primeira e segunda saídas de canal são abertas para permitir que o ar flua para fora dos canais. Uma vez preparada, a solução de baixa tensão superficial é descarregada usando um fluido, tal como meio de cultura a ser usado para a operação dos biorreatores para produção de plaquetas.

[00116] Em referência à Figura 20, a seguir, o material de origem biológica pode ser semeado sobre a membrana. Em algumas modalidades, a primeira saída de canal pode ser fechada e quantidades iguais de fluido são bombeadas para dentro da primeira entrada de canal e segunda entrada de canal dos biorreatores individuais. Durante a fase de semeadura, o material de origem biológica é introduzido na primeira entrada de canal e entra em repouso na membrana. Em algumas modalidades, o fluido do primeiro canal flui através da membrana e deposita o material de origem biológica na membrana. Conforme descrito em maiores detalhes abaixo, em algumas modalidades, uma quantidade substancialmente igual do material biológico pode ser entregue a cada um dos biorreatores individuais. Além disso, o material de origem biológica é distribuído uniformemente através da superfície de cada membrana. Em algumas modalidades, uma concentração desejada do material de origem biológica é adicionada ao fluido operacional e é entregue a biorreatores individuais.

Como a vazão através de cada biorreator é substancialmente igual e porque, dentro de cada biorreator, a vazão por unidade de área da membrana é substancialmente constante através da membrana, o material de origem biológica pode ser distribuído uniformemente através da membrana.

[00117] Em algumas modalidades, para realizar a semeadura uniforme do material de origem biológica, tanto a primeira saída como a segunda saída podem ser fechadas, e o fluxo de fluido é direcionado desde a primeira entrada para a segunda entrada, isto é, a segunda entrada de canal é usada como uma saída do biorreator. O material de origem biológica pode então ser introduzido na primeira entrada de canal, que pode fazer com que o material de origem biológica seja depositado sobre a membrana na porção da membrana que está mais próxima da entrada. O fluido operacional flui através dos poros da membrana e para fora através da segunda entrada de canal. À medida que os poros próximos à entrada se enchem, o fluxo é forçado a se mover para baixo do dispositivo para passar através dos poros abertos da membrana, porque o fluido operacional flui para dentro e para fora na mesma extremidade do dispositivo. Isto pode criar uma onda de semeadura que começa na extremidade de entrada e gradualmente progride para baixo do dispositivo para a extremidade de saída.

[00118] A etapa de semeadura termina com uma distribuição uniforme do material biológico na superfície da membrana no primeiro canal.

[00119] Com referência à Figura 20, é mostrado um conjunto operacional do biorreator empilhado com 2 biorreatores individuais. A primeira saída é fechada de modo que o fluido introduzido no primeiro canal flua através da membrana para o interior do segundo canal. O fluxo de fluido do primeiro canal combina com o fluido introduzido no segundo canal e a mistura flui para fora do biorreator através da segunda saída.

[00120] Conforme discutido acima, as taxas de fluido podem ser configuradas para manter taxas de cisalhamento em uma faixa predeterminada para permitir a produção eficiente de produtos biológicos desejados a partir do material de origem biológica. Em algumas modalidades, tal faixa predeterminada pode estar entre 10 s-1 e 10.000 s-1, embora outros valores possam ser possíveis. Em algumas modalidades,

taxas de cisalhamento fisiológicas consistentes com a extensão de proplaqueta e a produção de plaquetas in vivo podem ser desejáveis. Por exemplo, taxas de cisalhamento fisiológicas podem estar entre 500 s-1 e 2500 s-1. Em algumas modalidades, as taxas de cisalhamento são limitadas para não danificarem os produtos biológicos. Por exemplo, em algumas modalidades, as taxas de cisalhamento podem ser mantidas abaixo de 700 s-1 para impedir que as plaquetas sejam ativadas. Por outro lado, a taxa de cisalhamento pode ser suficiente para conduzir as plaquetas para fora do segundo canal para coleta. Por exemplo, uma taxa de compartilhamento desejada pode estar entre 400 s-1 e 600 s-1 para impedir a sedimentação das plaquetas no canal, mas também para impedir que as plaquetas sejam ativadas. Em várias modalidades, as taxas de cisalhamento podem ser alteradas pela mudança de um ou mais dentre o tamanho dos canais, a vazão no primeiro canal ou a vazão no segundo canal. Em algumas modalidades, a tensão de cisalhamento ao longo do comprimento da membrana é substancialmente uniforme por todo o comprimento do segundo canal.

[00121] A razão das vazões que operam no primeiro canal e no segundo canal pode ser variada desde que as formas de canal sejam variadas para manter as taxas de cisalhamento desejadas na superfície da membrana no segundo canal. Em algumas modalidades, para facilidade de operação, a razão das vazões pode ser de 1:1 (vazões iguais), que pode permitir que o fluido operacional seja entregue ao primeiro canal e ao segundo canal a partir de uma única cabeça de bomba peristáltica, que permite um fluxo pulsátil uniforme através do biorreator, ao mesmo tempo impedindo o desalojamento do material de origem biológica da membrana devido ao fluxo pulsátil no segundo canal ser inconsistente ou fora de fase com o fluxo através do primeiro canal. Conforme mostrado na Figura 20, em algumas modalidades, mesmo que seja usada uma única cabeça de bomba, os trajetos de fluxo através dos primeiros canais e dos segundos canais são entregues separadamente pela única cabeça de bomba para os coletores de entrada. Por exemplo, em operação, o fluido para os primeiros canais é entregue para a bomba 1910 a partir do reservatório 1912, através da tubulação l9l4a e então é entregue a partir da bomba 1901 para o primeiro coletor de entrada 1907, através da tubulação 1914b. Por outro lado, o fluido para os segundos canais é liberado para a bomba 1910 a partir do reservatório 1912, através da tubulação l9l6a e então é entregue a partir da bomba 1901 para o segundo coletor de entrada 1908, através da tubulação 1916b. Os conjuntos de tubos l9l4a.b e l9l6a, b são separados.

[00122] Conforme mostrado na Figura 20 e discutido acima, o fluido operacional é liberado para o primeiro canal (ou canais no caso de um biorreator de múltiplos canais) de cada biorreator de biorreatores através de um primeiro coletor e para o segundo canal (ou canais no caso de um biorreator de múltiplos canais) através de um segundo coletor. Como discutido acima, estes coletores são projetados de modo que uma queda de pressão através de biorreatores individuais (isto é, queda de pressão entre a primeira e segunda entrada e a segunda saída) na configuração do biorreator empilhado seja substancialmente a mesma ou igual, independentemente de qual biorreator na pilha que passa, embora a vazão para cada biorreator seja similar.

Desta maneira, a vazão do fluido operacional através do primeiro canal e do segundo canal do biorreator individual também pode ser substancialmente a mesma ou igual. Em algumas modalidades, a queda de pressão substancialmente igual através do dispositivo individual pode ser ajudada por um ou mais fatores, tais como, uma distribuição uniforme do material de origem biológica através dos biorreatores individuais, de modo que as membranas têm a mesma porcentagem dos poros abertos para o fluido operacional fluir entre o primeiro e segundo canais, o que pode permitir uma queda de pressão uniforme através da membrana em todos os biorreatores e uma distribuição uniforme do material de origem biológica ao longo da membrana para assegurar uma queda de pressão substancialmente igual por unidade de área de membrana.

[00123] Os produtos biológicos produzidos podem ser coletados na saída do segundo canal. Em algumas modalidades, o fluido operacional pode ser reciclado de volta para o biorreator empilhado.

[00124] Durante um único uso do biorreator, material de origem biológica adicional pode ser adicionado ao biorreator empilhado para ressemear o biorreator à medida que o material original se torna esgotado ou inativo. Em algumas modalidades, o material de origem biológica pode ser adicionado em série aos biorreatores introduzindo material de origem biológica através da primeira entrada de canal, com a mesma configuração de trajeto de fluxo que na operação do dispositivo. Em algumas modalidades, a saída do primeiro canal pode ser aberta para remover o material de origem de modo que a superfície da membrana esteja disponível para semeadura repetida de novo material de origem com vazão de entrada substancialmente similar. Em algumas modalidades, a saída do canal inferior pode ser fechada, e a saída do primeiro canal aberta, com uma vazão de entradas substancialmente igual para forçar o fluido através da membrana para o interior do primeiro canal para auxiliar na remoção do material de origem biológica.

[00125] Após a operação, o fluido operacional do biorreator pode ser recuperado por bombeamento de fluido fresco (não recirculado) através do dispositivo até que todo o material do produto biológico seja empurrado para fora do dispositivo e coletado. A etapa de coleta também pode ser alcançada ventilando as saídas para a atmosfera e permitindo que os conteúdos do bloco drenem ou bombeiem de volta para as entradas. Isto pode esvaziar o bloco, mas coletar o material de semente biológica com o material resultante.

[00126] O biorreator também pode incluir um número de elementos de filtração fluídicos e resistivos, conectados aos canais e dispostos em vários pontos ao longo dos vários trajetos fluidos que se estendem entre as entradas e saídas.

Figura 22 ilustra uma modalidade exemplar de um biorreator 900 que inclui características de filtração e resistivas.

Por exemplo, um ou mais elementos de filtração (não mostrados) podem ser colocados próximos a uma ou mais das entradas para capturar contaminantes ou substâncias ou materiais indesejáveis de um meio fluido introduzido. Além disso, um ou mais elementos resistivos 902 também podem ser incluídos para controlar as forças de fluxo ou flutuações úmidas em taxas de fluxo. Além dos elementos resistivos e de filtragem, elementos adicionais também podem ser incluídos.

Por exemplo, uma ou mais das entradas pode incluir aprisionadores de bolhas configurados para impedir que quaisquer bolhas de ar entrem no biorreator. Em algumas modalidades, uma ou mais das entradas pode incluir um misturador em linha para, por exemplo, homogeneizar o primeiro fluxo de fluido com o material de origem biológica ou, por exemplo, homogeneizar o segundo fluxo de fluido com os produtos biológicos.

[00127] A título de exemplo não limitante, a Figura 21 ilustra uma porta 920 que inclui conector fluídico ou porta 922 acoplada a uma entrada 9244 de um biorreator exemplar, de acordo com várias modalidades. Conforme mostrado, a entrada 804 tem um aprisionador de bolhas 806 que inclui uma região de expansão 808 e uma região cónica 810 separada por uma malha 812. O tamanho da malha 812 pode variar, mas em algumas modalidades, a malha 812 pode ter um tamanho de aproximadamente 140 micrômetros, embora outros valores possam ser possíveis. Como configurado, o aprisionador de bolhas é capaz de impedir que bolhas de ar entrem no biorreator.

[00128] Como mostrado na Figura 22, em algumas modalidades, um biorreator pode ser incluído em um biorreator de recirculação 900. Em algumas modalidades, o biorreator de recirculação 900 pode incluir um biorreator 104 como descrito acima com referência às Figuras 5A-5C e 6A-6H. Em algumas modalidades, o biorreator de recirculação 900 pode incluir primeira e segunda bombas 904, 906 para recirculação de fluxo da primeira e segunda saídas 912, 914 de volta para a primeira e segunda entradas 908, 910 através de primeira e segunda linhas de recirculação 916, 918. Em algumas modalidades, o biorreator de recirculação pode incluir uma terceira bomba 920 (por exemplo, uma bomba de seringa, conforme mostrado) para entregar um material de origem biológica ao primeiro canal 924 através da terceira entrada

922. Em algumas modalidades, uma ou mais válvulas podem ser posicionadas em comunicação fluida com cada uma das entradas e saídas para permitir, impedir ou controlar o fluxo para o mesmo. Na modalidade ilustrada, cada entrada 908, 910 e cada saída 912, 914 são associadas a uma válvula 926, 928, 930,

932. Em algumas modalidades, um ou mais reservatórios 932, 936 podem ser incluídos para armazenar meio fluido em excesso do primeiro e/ou segundo fluxos durante a operação. Em algumas modalidades, pelo menos um reservatório pode ser configurado para separar um produto biológico do segundo fluxo. Em algumas modalidades, um ou mais resistores de fluxo 902 podem ser adicionados a uma ou mais das linhas de recirculação para fornecer controle adicional sobre taxas de fluxo e pressões dentro do biorreator.

[00129] A primeira e segunda bombas 904, 906, de acordo com várias modalidades, podem ser qualquer bomba adequada capaz de imprimir energia motriz ao primeiro e segundo fluxos de fluido para promover fluxo através do primeiro e segundo canais e primeira e segunda linhas de recirculação 916, 918. Por exemplo, em algumas modalidades, a primeira e segunda bombas 904, 906 podem incluir um ou mais de um impulsor, uma bomba peristáltica, bomba de deslocamento positivo, bomba de engrenagem, bomba de parafuso, qualquer outra bomba adequada ou suas combinações.

Em algumas modalidades, cada uma da primeira e segunda bombas 904, 906 pode ser operada separadamente e reversível, a fim de fornecer controle de fluxo independente em cada um dos primeiro e segundo canais. Em algumas modalidades, as bombas 904, 906 podem ser configuradas para variar um ou mais de pressão, fluxo e/ou cisalhamento dentro de cada um dos primeiro e segundo canais para fornecer fluxo pulsátil através do biorreator. Em algumas modalidades, a taxa de pulso, pressão, cisalhamento e/ou o fluxo podem ser fornecidos para simular substancialmente o fluxo sanguíneo humano. Por exemplo, em algumas modalidades, durante a operação, a taxa de perfusão do fluxo que circula dentro dos primeiro e segundo canais pode estar entre cerca de lmL/h e cerca de 50 mL/h, por exemplo, cerca de 12,5 mL/h e produzir uma taxa de cisalhamento de parede entre cerca de 250 s-1 e cerca de 1800s-1, por exemplo, 800 s-1 e cerca de 1200s-1.

Taxa de pulso, de acordo com várias modalidades, pode ser de cerca de 0,5 hz a cerca de 5 hz, por exemplo, cerca de 1 hz a cerca de 2 hz.

[00130] A terceira bomba 920, de acordo com várias modalidades, pode ser qualquer bomba adequada ou infusão de material de origem biológica no primeiro canal. Por exemplo, em algumas modalidades, a terceira bomba 920 pode ser uma bomba de seringa, uma bomba de pistão, bomba alternativa, uma bomba de diafragma, qualquer outra bomba adequada ou combinações da mesma. Em algumas modalidades, a terceira bomba 920 pode ser configurada para entregar o material de origem biológica a uma taxa suficiente para semeadura da membrana com o material de origem biológica. Por exemplo, em algumas modalidades, o material de origem biológica pode ser infundido a uma taxa de cerca de 0,1 mL/h a cerca de 2 mL/h, por exemplo, cerca de 1 mL/h. Entretanto, será aparente em vista desta divulgação que qualquer vazão adequada pode ser usada de acordo com várias modalidades.

[00131] O resistor de fluxo 902, de acordo com várias modalidades, pode incluir, por exemplo, um bocal, uma extensão de tubo, qualquer outro dispositivo adequado para medir ou restringir o fluxo de fluido, ou combinações dos mesmos. As válvulas, em algumas modalidades, podem ser qualquer válvula conhecida na técnica para seletivamente permitir ou impedir o fluxo através dos primeiro ou segundo canais e/ou da primeira ou segunda linhas de recirculação.

O primeiro e segundo reservatórios podem ser qualquer béquer adequado, tubo de teste, frasco, garrafa, jarro, tanque, saco, ou qualquer outro reservatório adequado para reter um meio fluido. Em algumas modalidades, o segundo reservatório pode ainda incluir pelo menos um de um divisor, um separador, um classificador, ou qualquer outro dispositivo para remoção de um ou mais produtos biológicos do segundo fluxo de fluido, tal como uma fibra oca ou dispositivo de filtração cruzado.

[00132] Por meio de um exemplo não limitante, conforme mostrado na Figura 22, um biorreator da presente divulgação pode ser semeado usando uma técnica de semeadura de fluxo duplo. Na técnica de semeadura de fluxo duplo, materiais de origem biológica dispersos em um meio fluido são adicionados ao primeiro canal através da terceira entrada e com ambas as bombas em operação tal que o primeiro fluxo de fluido é fornecido através do primeiro canal e da primeira linha de recirculação e o segundo fluxo é fornecido através do segundo canal e da segunda linha de recirculação. A fim de impedir ou reduzir a recirculação contínua (sem captura pela membrana) do material de origem biológica, o resistor de fluxo pode ser ativado para aumentar a pressão através da membrana. A técnica de semeadura de fluxo duplo pode proporcionar vantajosamente uma distribuição mais uniforme do material de origem biológica comparado com a metodologia de infusão direta.

[00133] Além disso, a configuração operacional representada na Figura 22 também pode ser usada após a semeadura, independente da técnica de semeadura usada, para a operação real do biorreator de recirculação para produzir produtos biológicos. Em algumas modalidades, um resistor de fluxo 902 pode ser usado, por exemplo, para aumentar a pressão no primeiro canal pelo aumento da queda de pressão entre o primeiro canal e a saída. Em algumas modalidades, o resistor de fluxo 902 pode ser fornecido como um comprimento de tubulação tendo um diâmetro interno suficientemente grande para que uma célula semeadora passe, mas pequeno o suficiente (e longo o suficiente) para criar um aumento de pressão desejado. A pressão aumentada no primeiro canal pode criar um diferencial de pressão para manter o material de origem biológica semeado contra os poros da membrana, permitindo assim que o material de origem biológica semeado mantenha sua posição em um poro de membrana e não seja arrastado ou desalojado por outras forças tais como taxas de fluxo de meios de fluido operacional mais altas. Ter uma quantidade significativa de fluxo que sai da primeira saída de canal é um método útil de limpeza de bolhas do dispositivo e, portanto, é um modo ideal para preparar o reator antes da semeadura do reator com material de origem biológica.

[00134] As Figuras 23A-23B ilustram uma modalidade de um biorreator de recirculação 1000 semeado usando uma técnica de semeadura de onda de pressão. Na técnica de semeadura de onda de pressão, materiais de origem biológica dispersos em um meio fluido são adicionados a um primeiro canal 1002 através da terceira entrada com válvulas 1006, 1010, 1012 controlando a primeira entrada, a primeira saída, e a segunda saída fechada e a válvula 1008 controlando a segunda entrada aberta. Embora descrito aqui como fechado, a válvula 1006 associada à primeira entrada, em algumas modalidades, pode ser aberta minimamente. Por exemplo, em algumas modalidades, uma ou ambas das primeira ou segunda entradas podem ser cerca de 10% aberta para permitir um pequeno fluxo através da mesma, impedindo assim a coleta inadvertida de material de origem biológica na primeira ou segunda entradas. O meio fluido é então escoado da terceira entrada para a segunda entrada. Por causa dos fechamentos de válvula, a primeira entrada e primeira e segunda saídas são bloqueadas. Assim, meio fluido passa através da membrana para sair do biorreator

1000. Porque os poros na membrana são dimensionados e configurados para capturar o material da origem biológica, o material da origem biológica fica alojado nos poros da membrana. Inicialmente, conforme mostrado na Figura 23A, o material de origem biológica é capturado pelos poros mais próximos à terceira entrada e, então, à medida que os poros mais próximos são bloqueados, o material de origem biológica subsequente se desloca através do canal para atingir os próximos poros abertos disponíveis, conforme mostrado na Figura 23B. Consequentemente, o método de semeadura de onda de pressão deposita uma camada de células com uma célula em cada poro quando o fluxo é gradualmente bloqueado através da membrana. O método de semeadura de onda de pressão proporciona vantajosamente a colocação uniforme do material de origem biológica por toda a membrana. Adicionalmente, como o fluxo é gradualmente bloqueado através da membrana, pela medição da queda de pressão através da membrana durante este processo, o número de poros abertos e preenchidos pode ser estimada. Em algumas modalidades, o fluxo pode ser uma função de variação de tempo para fornecer variação temporal de cisalhamento, imitando uma vazão sanguínea pulsátil fisiológica.

[00135] A Figura 24 ilustra uma modalidade de um biorreator de recirculação 1100 semeado usando uma técnica de semeadura de infusão direta. Na técnica de semeadura de infusão direta, os materiais de origem biológica dispersos em um meio fluido são adicionados ao primeiro canal 1102 através da terceira entrada com todas as válvulas 1106, 1108, 1110, 1112 abertas. A primeira bomba 914 é inativa e a segunda bomba 1116 é operada para fornecer fluxo através do segundo canal 1104 e da segunda linha de recirculação. Este método impede que o material de origem biológica seja recirculado durante a semeadura, porque a primeira bomba 1114 está inativa. Em algumas modalidades, a semeadura de infusão direta resulta em concentrações de material de origem biológica próximo à primeira entrada e à primeira saída, com relativamente pouco material de origem biológica nas porções intermediárias do biorreator. Será aparente em vista desta divulgação, entretanto, que em algumas modalidades, a primeira bomba, para impedir a coleta inadvertida de material de origem biológica na primeira entrada, pode ser operada a uma velocidade suficientemente lenta para evitar a recirculação do material de origem biológica, por exemplo, cerca de 10% de vazão operacional.

[00136] As várias configurações apresentadas acima são meramente exemplos e não se destinam a limitar o escopo desta divulgação. Variações das configurações descritas aqui serão evidentes para aqueles versados na técnica, tais variações estando dentro do escopo pretendido do presente pedido. Em particular, características de uma ou mais das configurações descritas acima podem ser selecionadas para criar configurações alternativas compreendidas por uma subcombinação de características que podem não ser explicitamente descritas acima. Além disso, características de uma ou mais das configurações descritas acima podem ser selecionadas e combinadas para criar configurações alternativas compreendidas por uma combinação de características que podem não ser explicitamente descritas acima. Características adequadas para tais combinações e subcombinações seriam evidentes para os versados na técnica, mediante revisão do presente pedido como um todo. O assunto descrito aqui e nas reivindicações recitadas pretende cobrir e abranger todas as alterações adequadas na tecnologia.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de biorreatores empilhados, cada biorreator compreendendo: um primeiro canal configurado para receber pelo menos um primeiro fluido em uma vazão do primeiro canal; um segundo canal configurado para receber pelo menos um segundo fluido em uma vazão do segundo canal; e uma barreira de separação entre o primeiro canal e o segundo canal, a barreira de separação tendo uma pluralidade de microcanais formando um trajeto de comunicação fluídica entre o primeiro e o segundo canais; um primeiro coletor de entrada em comunicação fluídica com o primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores e configurado para distribuir o fluxo através do primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores; e um segundo coletor de entrada em comunicação fluídica com o segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores e configurado para distribuir o fluxo através do segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores, um ou mais de coletores de saída em comunicação fluídica com pelo menos um dos primeiros canais e dos segundos canais de cada um da pluralidade de biorreatores para coletar o primeiro fluido e o segundo fluido dos biorreatores, em que o sistema é configurado para fornecer uma vazão substancialmente igual do primeiro fluido e do segundo fluido através de cada um da pluralidade de biorreatores.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ou mais coletor(es) de saída inclui(em) um primeiro coletor de saída em comunicação fluídica com os primeiros canais de cada um da pluralidade de biorreatores e um segundo coletor de saída em comunicação fluídica com os segundos canais de cada um da pluralidade de biorreatores.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro coletor de entrada e o segundo coletor de entrada são configurados para garantir uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um trajeto de fluxo através da pluralidade de biorreatores é definido pelo primeiro coletor de entrada, pelo segundo coletor de entrada, por um ou mais de coletores de saída e pela pluralidade dos biorreatores, o trajeto de fluxo sendo configurado para garantir uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores garante um fluxo substancialmente igual através de cada um da pluralidade de biorreatores.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro coletor de entrada e o segundo coletor de entrada são moldados para garantir uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro coletor de entrada e o segundo coletor de entrada incluem uma inserção para criar uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro canal, o segundo canal ou ambos têm uma seção transversal variável ao longo do comprimento para conferir uma queda de pressão consistente através da membrana ao longo de todo o comprimento da membrana.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a queda de pressão substancialmente igual através da membrana ao longo de todo o comprimento da membrana garante um fluxo substancialmente igual através da membrana ao longo de seu comprimento para distribuir o primeiro fluido substancialmente igualmente ao longo do comprimento da membrana.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma ou mais de bombas em comunicação fluídica com o primeiro coletor de entrada e o segundo coletor de entrada.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que uma única cabeça de bomba é configurada para fornecer fluxo para o primeiro e o segundo coletores de entrada para garantir um fluxo pulsátil substancialmente igual no primeiro e no segundo canais de coletores de entrada.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada biorreator compreende adicionalmente um corpo do biorreator, e em que o primeiro canal, o segundo canal, uma porção do primeiro coletor de entrada e uma porção do segundo coletor de entrada são formados no corpo do biorreator de cada biorreator.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de biorreatores é empilhada em uma configuração vertical.

14. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma pluralidade de biorreatores empilhados, cada biorreator compreendendo:

um primeiro canal configurado para receber pelo menos um primeiro fluido em uma vazão do primeiro canal, o pelo menos um primeiro fluido compreendendo um material de origem biológica capaz de produzir produtos biológicos alvo;

um segundo canal configurado para receber pelo menos um segundo fluido em uma vazão do segundo canal; e uma barreira de separação entre o primeiro canal e o segundo canal, a barreira de separação tendo uma pluralidade de microcanais formando um trajeto de comunicação fluídica entre o primeiro e o segundo canais, em que a pluralidade de microcanais é dimensionada para capturar seletivamente o material de origem biológica,

um primeiro coletor de entrada em comunicação fluídica com o primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores e configurado para distribuir o fluxo através do primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores;

e um segundo coletor de entrada em comunicação fluídica com o segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores e configurado para distribuir o fluxo através do segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores,

um ou mais de coletores de saída em comunicação fluídica com pelo menos um dos primeiros canais e dos segundos canais de cada um da pluralidade de biorreatores para coletar o primeiro fluido e o segundo fluido dos biorreatores, em que o sistema é configurado para fornecer uma vazão substancialmente igual do primeiro fluido e do segundo fluido através de cada um da pluralidade de biorreatores, e em que o fluxo do primeiro fluido e do segundo fluido através de cada um da pluralidade de biorreatores é configurado para gerar taxas de cisalhamento fisiológicas ao longo de uma superfície da membrana no segundo canal para induzir o material de origem biológica capturado pela membrana para produzir o produto biológico alvo.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que um ou mais coletor(es) de saída inclui(em) um primeiro coletor de saída em comunicação fluídica com os primeiros canais de cada um da pluralidade de biorreatores e um segundo coletor de saída em comunicação fluídica com os segundos canais de cada um da pluralidade de biorreatores.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o primeiro coletor de entrada e o segundo coletor de entrada são configurados para garantir uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que um trajeto de fluxo através da pluralidade de biorreatores é definido pelo primeiro coletor de entrada, pelo segundo coletor de entrada, por um ou mais de coletores de saída e pela pluralidade de biorreatores, o trajeto de fluxo sendo configurado para garantir uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores garante um fluxo substancialmente igual através de cada um da pluralidade de biorreatores.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o primeiro coletor de entrada e o segundo coletor de entrada são moldados para garantir uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o primeiro coletor de entrada e o segundo coletor de entrada incluem uma inserção para criar uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o primeiro canal, o segundo canal ou ambos têm uma seção transversal variável ao longo do comprimento para conferir uma queda de pressão consistente através da membrana ao longo de todo o comprimento da membrana.

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a queda de pressão substancialmente igual através da membrana ao longo de todo o comprimento da membrana garante um fluxo substancialmente igual através da membrana ao longo de seu comprimento para distribuir o primeiro fluido de forma substancialmente igual ao longo do comprimento da membrana.

23. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma ou mais de bombas em comunicação fluídica com o primeiro coletor de entrada e o segundo coletor de entrada.

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que uma única cabeça de bomba é configurada para fornecer fluxo para o primeiro e o segundo coletores de entrada para garantir um fluxo pulsátil substancialmente igual no primeiro e no segundo canais de coletores de entrada.

25. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que cada biorreator compreende adicionalmente um corpo do biorreator, e em que o primeiro canal, o segundo canal, uma porção do primeiro coletor de entrada e uma porção do segundo coletor de entrada são formados no corpo do biorreator de cada biorreator.

26. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de biorreatores é empilhada em uma configuração vertical.

27. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o material de origem biológica compreende megacariócitos e os produtos biológicos são plaquetas.

28. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de biorreatores empilhados, cada biorreator compreendendo: um primeiro canal configurado para receber pelo menos um primeiro fluido em uma vazão do primeiro canal; um segundo canal configurado para receber pelo menos um segundo fluido em uma vazão do segundo canal; e uma barreira de separação entre o primeiro canal e o segundo canal, a barreira de separação tendo uma pluralidade de microcanais formando um trajeto de comunicação fluídica entre o primeiro e o segundo canais, um coletor em comunicação fluídica com cada um da pluralidade de biorreatores empilhados, o coletor compreendendo um primeiro canal de entrada principal tendo uma pluralidade de primeiros canais de entrada secundários conectando fluidamente o primeiro coletor de entrada ao primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores; e um segundo canal de entrada principal tendo uma pluralidade dos segundos canais de entrada secundários conectando fluidamente o segundo coletor de entrada com o segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores; e um ou mais canais de saída em comunicação fluídica com pelo menos um do primeiro ou do segundo canal, em que um comprimento dos primeiros canais de entrada secundários e dos segundos canais de entrada secundários diminui com base em uma distância de uma entrada para o primeiro canal de entrada principal ou um segundo canal de entrada principal, respectivamente.

29. Método para operar um biorreator, o método caracterizado pelo fato de que compreende: direcionar o fluxo de fluido para um primeiro coletor de entrada e um segundo coletor de entrada de um sistema que compreende uma pluralidade de biorreatores empilhados, cada biorreator compreendendo: um primeiro canal em comunicação fluídica com o primeiro coletor de entrada e sendo configurado para receber pelo menos um primeiro fluido em uma vazão do primeiro canal; um segundo canal em comunicação fluídica com o segundo coletor de entrada configurado para receber seletivamente pelo menos um segundo fluido em uma vazão do segundo canal; e uma barreira de separação entre o primeiro canal e o segundo canal, a barreira de separação tendo uma pluralidade de microcanais formando um trajeto de comunicação fluídica entre o primeiro e o segundo canais, um ou mais de coletores de saída em comunicação fluídica com pelo menos um dos primeiros canais e dos segundos canais de cada um da pluralidade de biorreatores para coletar o primeiro fluido e o segundo fluido dos biorreatores; distribuir o fluido do primeiro coletor de entrada através do primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores; distribuir o fluido do segundo coletor de entrada através do segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores; ajustar uma vazão do fluido para os biorreatores para expor um material de origem biológica semeado nas membranas a uma taxa de cisalhamento desejada no segundo canal para fazer com que o material de origem biológica produza um produto biológico alvo.

30. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente circular o fluido através de cada um da pluralidade de biorreatores a uma vazão substancialmente igual.

31. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente fornecer uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

32. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente semear o material de origem biológica em cada biorreator da pluralidade de biorreatores.

33. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o reabastecimento do material de origem biológica em cada biorreator da pluralidade de biorreatores conforme o material de origem biológica existente se torna desativado.

34. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o fluxo através do primeiro canal entra em uma primeira entrada no primeiro canal e flui através da membrana para o segundo canal.

35. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o fluxo através dos segundos canais entra em uma segunda entrada e flui através do segundo canal para sair de uma segunda saída.

36. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o material de origem biológica compreende megacariócitos e o produto biológico alvo compreende plaquetas.

37. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o primeiro coletor de entrada e o segundo coletor de entrada são configurados para garantir uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

38. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que um trajeto de fluxo através da pluralidade de biorreatores é definido pelo primeiro coletor de entrada, pelo segundo coletor de entrada, por um ou mais de coletores de saída e pela pluralidade de biorreatores, o trajeto de fluxo sendo configurado para garantir uma queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores.

39. Método, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que a queda de pressão substancialmente igual em cada um da pluralidade de biorreatores garante um fluxo substancialmente igual através de cada um da pluralidade de biorreatores.

40. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o primeiro canal, o segundo canal ou ambos têm uma seção transversal variável ao longo do comprimento para conferir uma queda de pressão consistente através da membrana ao longo de todo o comprimento da membrana.

41. Método para operar um biorreator, o método caracterizado pelo fato de que compreende:

direcionar um fluido para um primeiro coletor de entrada e um segundo coletor de entrada de um sistema que compreende uma pluralidade de biorreatores empilhados, cada biorreator compreendendo:

um primeiro canal em comunicação fluídica com o primeiro coletor de entrada e sendo configurado para receber pelo menos um primeiro fluido em uma vazão do primeiro canal; um segundo canal em comunicação fluídica com o segundo coletor de entrada configurado para receber seletivamente pelo menos um segundo fluido em uma vazão do segundo canal; e uma barreira de separação entre o primeiro canal e o segundo canal, a barreira de separação tendo uma pluralidade de microcanais formando um trajeto de comunicação fluídica entre o primeiro e o segundo canais, um ou mais de coletores de saída em comunicação fluídica com pelo menos um dos primeiros canais e dos segundos canais de cada um da pluralidade de biorreatores para coletar o primeiro fluido e o segundo fluido dos biorreatores;

distribuir o fluido do primeiro coletor de entrada através do primeiro canal de cada um da pluralidade de biorreatores;

distribuir o fluido do segundo coletor de entrada através do segundo canal de cada um da pluralidade de biorreatores; introduzir uma concentração de um material de origem biológica no fluido;

circular o fluxo através de cada um da pluralidade de biorreatores a uma vazão substancialmente igual, de modo que o material de origem biológica seja distribuído uniformemente através da pluralidade de biorreatores.

42. Método, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente expor o material de origem biológica nos biorreatores a tensão de cisalhamento para induzir o material de origem biológica para produzir um produto biológico alvo.

43. Método, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a introdução de uma segunda concentração do material de origem biológica no coletor de entrada para reabastecer o material biológico nos biorreatores.

44. Biorreator, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro canal configurado para receber pelo menos um primeiro fluido em uma vazão do primeiro canal, o pelo menos um primeiro fluido; um segundo canal configurado para receber pelo menos um segundo fluido em uma vazão do segundo canal; e uma barreira de separação entre o primeiro canal e o segundo canal, a barreira de separação tendo uma pluralidade de microcanais formando um trajeto de comunicação fluídica entre o primeiro e o segundo canais, em que a pluralidade de microcanais é dimensionada para capturar seletivamente o material de origem biológica, em que o primeiro canal, o segundo canal ou ambos têm uma seção transversal variável que varia não linearmente ao longo do comprimento do canal para conferir uma queda de pressão consistente através da membrana ao longo de todo o comprimento da membrana quando o primeiro fluido e o segundo o fluido são circulados através do primeiro canal e do segundo canal.

45. Biorreator, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do primeiro canal ou do segundo canal é dimensionado para conferir uma taxa de cisalhamento uniforme ao longo de uma superfície da membrana.

46. Método para operar um biorreator, caracterizado pelo fato de que compreende: distribuir fluido através de um coletor de entrada para uma pluralidade de biorreatores; introduzir uma primeira concentração do material de origem biológica no coletor de entrada de modo que o material de origem biológica seja distribuído entre a pluralidade dos biorreatores; expor o material de origem biológica nos biorreatores a tensão de cisalhamento para induzir o material de origem biológica a produzir um produto biológico alvo; e introduzir uma segunda concentração do material de origem biológica no coletor de entrada para reabastecer o material biológico a partir da primeira concentração do material biológico.

47. Método, de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente manter uma vazão substancialmente igual do fluido através de cada biorreator da pluralidade de biorreatores de modo que o material de origem biológica seja distribuído uniformemente entre os biorreatores.