CN105163688A

CN105163688A - 三维大容量细胞包封装置组件

Info

Publication number: CN105163688A
Application number: CN201480024150.4A
Authority: CN
Inventors: 文森特·索; 劳拉·马丁森; 乔德·格林; 米歇尔·斯哥特
Original assignee: Viacyte Inc
Current assignee: Viacyte Inc
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2034-03-07
Also published as: JP2018027094A; EP2964147B1; AU2019253889A1; CN109394380B; JP7378542B2; AU2014225352A1; US20140257515A1; US20170113028A1; US20220016406A1; JP2021027835A; JP7139106B2; US9526880B2; JP2022132291A; PL2964147T3; WO2014138691A1; AU2022221517A1; AU2014225352B2; AU2017202671B2; CA2897972A1; US11077289B2

Abstract

本文公开了可植入的三维大容量装置组件，具体地说，用于包封治疗糖尿病的胰腺祖细胞的大容量装置组件。

Description

三维大容量细胞包封装置组件

相关申请案的交叉引用

本申请要求于2013年3月7日提交的第61/774,443号美国临时申请的权益，该临时申请在此以其整体且出于所有目的并入。

发明领域

本发明领域涉及医疗装置和细胞疗法。具体地说，本文所述的实施方案涉及通过半透性可植入装置的大容量细胞包封。

发明概述

本文所述的实施方案涉及用于将活细胞群体植入到哺乳动物宿主中的细胞包封组件、大容量装置组件或三维大容量装置组件。

在一个实施方案中，大容量装置组件包括至少两个细胞腔室以及至少两个折叠和展开的构型，其中该折叠构型具有比展开构型小的投影区(footprint)。

本文使用的投影区是指装置在解剖部位上的二维平面投影。在一个实施方案中，提供了用于植入到哺乳动物宿主的大容量装置组件，该组件包含包封活细胞的至少两个腔室，其中该组件还包含位于组件的外周边缘处的第一密封件，从而形成包封组件，以及包含至少第二密封件，其中该第二密封件在所述细胞包封组件内并且形成细胞腔室的内边缘。细胞包封组件可包括第三或第四密封件，其进一步分隔每个细胞腔室，即分区密封件。

在一个实施方案中，大容量装置组件为三维的并且呈罗马帘、U形、扇贝形、鳍形、扁平管形、圈状、扇形、散热器形或能够包封有效治疗剂量的细胞同时约束组件的投影区的任何其它三维形状。

在一个实施方案中，大容量装置组件为能够插入宿主体内的三维组件并维持其形状、形成和位置。

在一个实施方案中，细胞包封组件的细胞腔室包含细胞腔基质，其中该基质为腔室中的细胞，特别是在腔室核心或中心的细胞提供改善的氧气或营养物交换。腔基质可以包括弹性体基质，其包括但不限于硅酮弹性体，如硅酮泡沫或纤维。在另一方面，腔基质是起到导管作用的任何生物稳定剂并提供和增加氧气和营养物至包封的细胞的流动，从而在植入后短期和长期促进细胞存活。

在一个实施方案中，大容量装置组件包含至少两个细胞腔室以及至少两个折叠和展开的构型，其中该折叠构型具有比展开构型小的投影区但具有与展开构型相同的表面积。

在一个实施方案中，大容量装置组件包含呈折叠构型的至少两个细胞腔室，一旦移植到哺乳动物宿主中，所述折叠构型变平或展开。关于该实施方案，切口部位小，但一旦植入，组件变平以减少从宿主的挤出而使插入最大化。

在一个实施方案中，大容量装置组件包含第一展开构型、第二折叠构型和第三植入构型，所述第三植入构型比折叠构型扁平。

在一个实施方案中，大容量装置组件包含呈折叠构型的至少两个细胞腔室，所述组件具有的活细胞至少比具有相同投影区的扁平组件多2。

本发明的优选特征和方面如下。

在优选实施方案中，组件包含用于包封活细胞的不止1个腔室。在优选实施方案中，组件包含用于包封活细胞的至少2个细胞腔室。

在优选实施方案中，组件包含无细胞区。在优选实施方案中，组件包括沿最长轴分隔细胞腔室的无细胞区。在优选实施方案中，组件包括被弯曲以形成折叠的无细胞区。在优选实施方案中，与无折叠的组件相比，折叠降低组件的投影区。

在优选实施方案中，组件基本上维持与有或无折叠相同的细胞体积容量。

在优选实施方案中，组件包含半透膜。

在优选实施方案中，组件包含两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或更多个细胞腔室。

在优选实施方案中，组件包含至少一个装载口。在优选实施方案中，组件包含两个装载口。

在优选实施方案中，活细胞为定形内胚层谱系细胞。在优选实施方案中，活细胞为人胰腺和十二指肠同源盒基因1(pancreaticandduodenalhomeoboxgene1，PDX1)-阳性的胰腺祖细胞。在优选实施方案中，活细胞为人内分泌前体细胞。在优选实施方案中，活细胞为人未成熟β细胞。在优选实施方案中，细胞分散在腔室内。

在优选实施方案中，细胞腔室具有带多个互相连接的腔洞或孔的基质以分散细胞腔室内的活细胞和改善细胞腔室内部的氧分布。在优选实施方案中，互相连接的腔洞具有不同的腔洞尺寸。在优选实施方案中，基质为聚二甲硅氧烷(PDMS)、聚二甲硅氧烷单丙烯酸酯和聚二甲硅氧烷单甲基丙烯酸酯。在优选实施方案中，基质为硅酮弹性体。

在优选实施方案中，细胞腔室彼此平行。在优选实施方案中，细胞腔室被分离了约20度。在优选实施方案中，细胞腔室被分离了约40度。在优选实施方案中，腔室包括细胞腔室内的分区密封件。

附图简述

图1为显示β细胞团和相对胰岛当量(IEQ)/kg体重(BW)的图。该图还将糖尿病发作描述为具有约10-20％β细胞团，而具有小于10％β细胞团的患者没有可辨别的血清c-肽；虽然存在宽的治疗指数范围，但约200,000IEQ为待由包封的PEC移植物递送的潜在有效剂量。

图2为将人胰岛IEQ和C-肽与来自成熟包封的胰腺内胚层细胞(PEC)移植物的C-肽相关联的图。

图3A-B为三维大容量装置组件的一个实施方案的透视图。图3B为图3A的横截面，显示了以使得细胞腔室基本上彼此平行的角度折叠的装置组件的三维性质。

图4A-B为三维大容量装置组件的一个实施方案的照片。图4A显示扁平的、平面的八个细胞腔室装置，图4B显示了被折叠以使细胞腔室基本上彼此平行的与图4A装置相同的装置。

图5A-B为细胞包封装置的照片。图5A为具有双端口的三维大容量装置组件；并与图5B中示出的较小容量平面装置相比较。

图6A-C为无端口的三维大容量装置组件的一个实施方案的透视图。图6A显示以使得细胞腔室彼此基本上平行或0度分离的角度折叠的装置组件的三维性质；图6B显示装置的顶视图；以及图6C显示装置的横截面。

图7A-B为具有端口的三维大容量装置组件的一个实施方案的透视图。图7A显示装置组件的三维性质；以及图7B显示具有端口的装置的横截面，其中各细胞腔室与端口分离约20度。

图8A-B为具有端口的三维大容量装置组件的一个实施方案的透视图。图8A显示装置组件的三维性质；以及图8B显示具有端口的装置的横截面，其中各细胞腔室与端口分离约40度。

图9A-C为无端口的三维大容量装置组件的一个实施方案的透视图(“罗马帘”)。图9A显示装置组件的三维性质；图9B显示装置的顶视图；以及图9C显示无端口的装置的横截面。细胞腔室彼此平行但呈一个角度。

图10A-C为三维大容量装置组件的一个实施方案的透视图，其中该腔室为连续管。图10A显示图10B的管状装置的横截面，使得图10B被切成两半以显示弯曲细胞腔室的细节；图10B显示在两端具有开口的扁平薄片管状装置；以及图10C显示管状装置的顶视图。

图11A-C为三维大容量装置组件的一个实施方案的透视图。图11A显示三维大容量装置；图11B显示装置的顶视图；图11C显示具有彼此平行的细胞腔室的装置的横截面，其中一侧连接于基部。

图12A-C为三维大容量装置组件的一个实施方案的透视图(“百叶窗”)。图12A显示三维大容量装置；图13B显示装置的顶视图；图12C显示具有与基部互相连接的平行细胞腔室的装置的横截面。

图13A-B为在形成或折叠成为三维大容量装置组件之前含有具有一个(图13A)或两个端口(图13B)的八个细胞腔室的细胞包封大容量装置组件的两个实施方案的顶视透视图。

图14A-B为含有具有一个端口(图14A)的十六个细胞腔室的细胞包封大容量装置组件以及带有具有一个端口的一个、两个、三个或更多个细胞腔室的装置组件的模块化制造的两个实施方案的顶视透视图。

图15为具有多细胞腔室以及每个细胞腔室具有单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的透视图。

图16为具有多细胞腔室以及每个细胞腔室具有单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的后视图。

图17为具有多细胞腔室以及每个细胞腔室具有单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的正视图。

图18为具有多细胞腔室以及每个细胞腔室具有单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的俯视平面图。

图19为具有多细胞腔室以及每个细胞腔室具有单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的仰视平面图。

图20为具有多细胞腔室的三维大容量细胞包封装置或组件的右视图，每个细胞腔室具有端口(圆形)，并且由此细胞腔室彼此平行。

图21为具有多细胞腔室的三维大容量细胞包封装置或组件的左视图，每个细胞腔室具有端口(圆形)，并且由此细胞腔室彼此平行。

图22为具有多细胞腔室以及每个细胞腔室具有单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的透视图。

图23为具有多细胞腔室以及每个细胞腔室具有单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的后视图。

图24为具有多细胞腔室以及每个细胞腔室具有单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的正视图。

图25为具有多细胞腔室以及每个细胞腔室具有单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的俯视平面图。

图26为具有多细胞腔室以及每个细胞腔室具有单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的仰视平面图。

图27为具有多细胞腔室的三维大容量细胞包封装置或组件的右视图，每个细胞腔室具有端口(圆形)，并且由此细胞腔室彼此平行。

图28为具有多细胞腔室的三维大容量细胞包封装置或组件的左视图，每个细胞腔室具有端口(圆形)，并且由此细胞腔室彼此平行。

图29为具有单细胞腔室的三维大容量细胞包封装置或组件的透视图，所述单细胞腔室呈管的形状和形式并且在各端具有端口。

图30为具有单细胞腔室的三维大容量细胞包封装置或组件的后视图，所述单细胞腔室呈管的形状和形式并且在各端具有端口。

图31为具有单细胞腔室的三维大容量细胞包封装置或组件的正视图，所述单细胞腔室呈管的形状和形式并且在各端具有端口。

图32为具有单细胞腔室的三维大容量细胞包封装置或组件的俯视平面图，所述单细胞腔室呈管的形状和形式并且在各端具有端口。

图33为具有单细胞腔室的三维大容量细胞包封装置或组件的仰视平面图，所述单细胞腔室呈管的形状和形式并且在各端具有端口。

图34为具有单细胞腔室的三维大容量细胞包封装置或组件的右视图，所述单细胞腔室呈管的形状和形式并且在各端具有端口。

图35为具有单细胞腔室的三维大容量细胞包封装置或组件的左视图，所述单细胞腔室呈管的形状和形式并且在各端具有端口。

图36为由在各侧具有细胞腔室的单模块单元构建的三维大容量细胞包封装置或组件的透视图。

图37为由在各侧具有细胞腔室的单模块单元构建的三维大容量细胞包封装置或组件的后视图。

图38为由模块细胞腔室单元构建的三维大容量细胞包封装置或组件的正视图，虽然附图显示八个组装的此类单元，但对于该装置，可以组装更多或更少数目的单元。

图39为由在各侧具有细胞腔室的单模块单元构建的三维大容量细胞包封装置或组件的俯视平面图。

图40为由在各侧具有细胞腔室的单模块单元构建的三维大容量细胞包封装置或组件的仰视平面图。

图41为由在各侧具有细胞腔室的单模块单元构建的三维大容量细胞包封装置或组件的右视图。

图42为由在各侧具有细胞腔室的单模块单元构建的三维大容量细胞包封装置或组件的左视图。

图43为具有多细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的透视图。

图44为具有多细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的后视图。

图45为具有多细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的正视图。

图46为具有多细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的俯视平面图。

图47为具有多细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的仰视平面图。

图48为具有多细胞腔室和单端口(圆形)的三维大容量细胞包封装置或组件的右视图,由此该细胞腔室彼此面向平行。

图49为具有多细胞腔室和单端口(圆形)的三维大容量细胞包封装置或组件的左视图，由此该细胞腔室彼此面向平行。

图50为具有单细胞腔室和端口的三维大容量细胞包封装置或组件的透视图。

图51为具有单细胞腔室和端口的三维大容量细胞包封装置或组件的后视图。

图52为具有单细胞腔室和端口的三维大容量细胞包封装置或组件的正视图。

图53为具有单细胞腔室和端口的三维大容量细胞包封装置或组件的俯视平面图。

图54为具有单细胞腔室和端口的三维大容量细胞包封装置或组件的仰视平面图。

图55为具有单细胞腔室和端口的三维大容量细胞包封装置或组件的右视图。

图56为具有单细胞腔室和端口的三维大容量细胞包封装置或组件的左视图。

图57为具有多细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的透视图，组件类似种植园式百叶窗(plantationshutter)设计。

图58为具有多细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的后视图。

图59为具有多细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的正视图。

图60为具有多细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的俯视平面图。

图61为具有多细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的仰视平面图。

图62为具有多细胞腔室和单端口(圆形)的三维大容量细胞包封装置或组件的右视图，组件类似种植园式百叶窗设计。

图63为具有多细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的左视图，组件类似种植园式百叶窗设计。

图64为具有单细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的透视图，组件类似种植园式百叶窗设计。

图65为具有单细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的后视图。

图66为具有单细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的正视图。

图67为具有单细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的俯视平面图。

图68为具有单细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的仰视平面图。

图69为具有单细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的右视图，组件类似种植园式百叶窗设计。

图70为具有单细胞腔室和单端口的三维大容量细胞包封装置或组件的左视图，组件类似种植园式百叶窗设计。

图71A-C为用于细胞包封装置组件的细胞腔室内部的编织以形成垫(mat)的硅基中空纤维管(图71A-B)和硅酮基弹性体泡沫(图71C)的照片图像。

图72为显示人C-肽在六只实验动物和六只对照动物的植入小鼠的血清中的浓度的图。在禁食时植入或移植后13周以及在腹腔给予葡萄糖之后30min和60min分析体内葡萄糖响应函数的水平。所有动物接受有或无硅酮中空纤维腔基质的包封的PEC移植物(EN20或EN20,ViaCyte,SanDiego,CA)。

图73A-B为具有硅酮中空纤维的外植PEC移植物的组织切片的照片图像。中空纤维为在装置的半透膜之间的白色圆形结构。将切片用标准的苏木精和伊红染色(图73A)以及抗胰岛素抗体(图73B)进行染色，所述抗胰岛素抗体将那些表达胰岛素的细胞染成棕色。

图74A-C为显示植入人(新鲜的)尸体并超声成像的EN250装置(图74A)的三维细胞包封装置组件原型的超声图像。U形EN250装置原型被显示，并能够在压缩负载应用于在(图74B&C)中的尸体之前、之中和之后观察到。

图75A-B为润湿的空装置以及填充的EN250和EN20装置的超声图像。

优选实施方案的详述

除非另有说明，本文使用的术语为相关领域普通技术人员根据常规用法所理解的。在整个申请中，引用了多项专利和非专利出版物。所有这些出版物和这些出版物中引用的那些参考文献的公开内容据此通过引用整体并入本申请中，以便更为全面的描述本专利所属领域的现状。

此外，出于本说明书和所附权利要求书的目的，除非另有说明，所有表示成分数量的数字、材料的百分比或比例、反应条件以及在本说明书和权利要求书中使用的其它数值在所有情况下都将被理解为通过术语“约”修饰。

因此，除非有相反的指示，下述说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是近似值，其可以根据期望的寻求获得的性质而变化。每个数值参数应至少根据报道的有效数字的数值以及通过应用常规舍入技术来理解，至少并不试图将等同原则的应用限制于权利要求书的范围。

在一个实施方案中，提供生物相容性可植入装置。因此，大封装装置描述于美国专利第6,773,458；6,156,305；6,060,640；5,964,804；5,964,261；5,882,354；5,807,406；5,800,529；5,782,912；5,741,330；5,733,336；5,713,888；5,653,756；5,593,440；5,569,462；5,549,675；5,545,223；5,453,278；5,421,923；5,344,454；5,314,471；5,324,518；5,219,361；5,100,392；和5,011,494号，所述专利全部归属于Baxter。

本文所述的其它合适的实施方案进一步详细描述于至少以下中：2012年7月3日授权的美国专利第8,211,699号,“使用ERBB3配体在悬液中培养多能干细胞的方法(METHODSFORCULTURINGPLURIPOTENTSTEMCELLSINSUSPENSIONUSINGERBB3LIGANDS)”；2011年7月26日授权的美国专利第7,958,585号,“前原条和中内胚层细胞(PREPRIMITIVESTREAKANDMESENDODERMCELLS)”；分别为2009年3月31日和2012年7月10日授权的美国专利第7,510,876和8,216,836号,“定形内胚层(DEFINITIVEENDODERM)”；2009年6月2日颁发的美国专利第7,541,185号,“鉴别用于使定形内胚层分化的因素的方法(METHODSFORIDENTIFYINGFACTORSFORDIFFERENTIATINGDEFINITIVEENDODERM)”；2009年12月1日颁布的美国专利第7,625,753号,“定形内胚层的扩增(EXPANSIONOFDEFINITIVEENDODERM)”；2010年4月13日授权的美国专利第7,695,963号,“用于增加定形内胚层产生的方法(METHODSFORINCREASINGDEFINITIVEENDODERMPRODUCTION)”；2010年4月27日颁布的美国专利第7,704,738号,“定形内胚层(DEFINITIVEENDODERM)”；2011年8月9日授权的美国专利第7,993,916号,“用于增加定形内胚层产生的方法(METHODSFORINCREASINGDEFINITIVEENDODERMPRODUCTION)”；2011年8月30日授权的美国专利第8,008,075号,“干细胞团块悬浮组合物及其分化方法(STEMCELLAGGREGATESUSPENSIONCOMPOSITIONSANDMETHODSOFDIFFERENTIATIONTHEREOF)”；2012年5月29日授权的美国专利第8,178,878号,“在人胚胎干细胞中用于自我更新和分化的组合物和方法(COMPOSITIONSANDMETHODSFORSELF-RENEWALANDDIFFERENTIATIONINHUMANEMBRYONICSTEMCELLS)”；2012年7月10日授权的美国专利第8,216,836号,“鉴别用于使定形内胚层分化的因素的方法(METHODSFORIDENTIFYINGFACTORSFORDIFFERENTIATINGDEFINITIVEENDODERM)”；分别为2009年5月19日、2010年4月13日和2011年8月9日授权的美国专利第7,534,608、7,695,965和7,993,920号；2012年3月6日授权的美国专利第8,129,182号,“内分泌前体细胞、表达胰腺激素的细胞及产生方法(ENDOCRINEPRECURSORCELLS,PANCREATICHORMONEEXPRESSINGCELLSANDMETHODSOFPRODUCTION)”；2012年12月25日授权的美国专利第8,338,170号,“用于纯化来源于人胚胎干细胞的内胚层和胰腺内胚层细胞的方法(METHODSFORPURIFYINGENDODERMANDPANCREATICENDODERMCELLSDERIVEDFROMHUMANEMBRYONICSTEMCELLS)”；2012年12月18日授权的美国专利第8,334,138号,“含有人血清的无饲养多能干细胞培养基的方法和组合物(METHODSANDCOMPOSITIONSFORFEEDER-FREEPLURIPOTENTSTEMCELLMEDIACONTAININGHUMANSERUM)”；2012年10月2日授权的美国专利第8,278,106号,“来源于人多能干细胞的胰腺细胞的包封(ENCAPSULATIONOFPANCREATICCELLSDERIVEDFROMHUMANPLURIPOTENTSTEMCELLS)”；2012年12月25日授权的美国专利第8,338,170号，发明名称为“用于纯化来源于人胚胎干细胞的内胚层和胰腺内胚层细胞的方法(METHODFORPURIFYINGENDODERMANDPANCREATICENDODERMCELLSDERIVEDFROMHUMANEMBRYONICSTEMCELLS)(CYTHERA.063A)”；2013年2月6日提交的美国申请13/761,078，“来源于分化的程序化细胞的细胞组合物(CELLCOMPOSITIONSDERIVEDFROMDEDIFFERENTIATEDREPROGRAMMEDCELLS)”；2012年11月8日提交的美国申请13/672,688,“可扩展的灵长类多能干细胞团悬浮培养及其分化(Scalableprimatepluripotentstemcellaggregatesuspensioncultureanddifferentiationthereof)”；2001年12月21日提交的外观设计专利申请29/408,366；29/408,368和29/408,370以及2012年5月31日提交的外观设计专利申请29/423,365。

定义

如本文所用，本文使用的“约”意指被以“约”提及的数值包含所述及的数值加或减该述及数值的1-10％。例如，“约”100个细胞可意指95-105个细胞或少至99-101个细胞，这视情况而定。每当它在本文出现时，诸如“1至20”的数值范围是指给定范围中的每个整数；例如“1至20个细胞”意指1个细胞、2个细胞、3个细胞等，直至并且包括20个细胞。在约修饰以非整数表示的范围时，其意指所述及的数值以与有效数字表示的相同程度加或减1-10％。例如，约1.50至2.50mM可以意指少至1.35M或多达2.75M或之间0.01增量的任何量。

如本文所用的，结合细胞群的组合物使用时，术语“实质上”或“基本上”意指占主导地位地或主要地。

如本文所用，术语化合物的“有效量”或其等同物是指该化合物的浓度在存在限定培养基的其余组分下足以实现培养物中的可分化细胞在缺乏饲养细胞和在缺乏血清或血清替代物时的稳定化超过一个月。该浓度可由本领域普通技术人员容易地确定。

如本文所用，当提到“细胞”、“细胞系”、“细胞培养物”或“细胞群”或“细胞群体”时，术语“分离的”是指基本上与细胞的来源分开使得活细胞、细胞系、细胞培养物、细胞群或细胞群体能够在体外培养更长时段。此外，术语“分离”可用于指从两种或更多种细胞的组中物理选择一种或多种细胞，其中基于细胞形态和/或不同标志物的表达来选择细胞。

如本文所用，术语“基本上”是指很大的范围或程度上，例如，上下文中的“基本上类似的”可以用于描述一种方法在很大范围或程度上类似于或不同于另一种方法。然而，如本文所用，术语“基本上不含”，例如，“基本上不含”或“基本上不含污染物”，或“基本上不含血清”或“基本上不含胰岛素或胰岛素样生长因子”或其等同物意指溶液、培养基、补充物、赋形剂等为至少98％或至少98.5％、或至少99％、或至少99.5％、或至少100％不含血清、污染物或其等同物。在一个实施方案中，提供的限定培养基不含血清，或为100％不含血清，或基本上不含血清。相反地，如本文所用，术语“基本上类似的”或其等同方式意指组合物、过程、方法、溶液、培养基、补充物、赋形剂等意指过程、方法、溶液等与在本文说明书中之前描述的、或在以其整体并入本文的之前描述的过程或方法中的那些至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、或至少99％类似。

如本文所用，适于移植的细胞是指对于体内治疗代谢障碍来说活力和/或功能充足的细胞或细胞群。例如，在将适于移植的细胞植入到患有糖尿病的对象之后的一段时间，糖尿病或其一种或多种症状可得到改善或减轻。在一个优选实施方案中，适于移植的细胞或细胞群为胰腺祖细胞或群，或PDX1阳性的胰腺祖细胞或群，或内分泌前体细胞或群，或多激素或单激素内分泌细胞和/或细胞或细胞群的任意组合，或PEC或甚至是其纯化的或富集的细胞或细胞群体。

可植入的大容量装置

本文所述的一个实施方案涉及包封装置，优选为细胞包封装置，优选为巨细胞包封装置，优选为大容量装置组件，优选为由至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个细胞腔室的装置组成的任何尺寸的细胞包封装置组件。如本文所用，术语“组件”是指由多个或许多细胞腔室组成的细胞包封装置。在一个实施方案中，组件由至少1、2、4、5、6、7、8、9、10或更多个细胞腔室组成。在另一实施方案中，制备组件使得组件可由任意数目的细胞腔室(或模块单元)组成。例如，模块单元可由1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个细胞腔室组成，这取决于治疗疾病所需的细胞数目或剂量。因此，如本文所用，术语“装置”可以指诸如先前描述的由一个细胞腔室组成的单个装置或诸如本文所述的三维装置或装置组件的由多细胞腔室组成的一个装置。因此，在一些情况下，装置和组件可互换使用。

在一个实施方案中，装置或组件可被制造成具有超过约20μL、50μL、100μL、150μL、200μL、250μL、300μL、350μL、400μL、450μL、500μL、550μL、600μL、650μL、700μL、750μL、800μL、850μL、900μL、950μL、1000μL或更多的总体积。总细胞体积可由带一个具有期望的细胞剂量的细胞腔室的一个装置组成，或可由具有任何数目或多个细胞腔室的1个或更多个装置或组件组成，所述细胞腔室总共具有期望的细胞剂量。在一个实施方案中，通过在细胞腔室中产生一个或多个隔室来改善装置，如先前在美国专利8,425,928中所述。图3-70为装置或组件的实施方案，但装置或组件并不是要受到图3-70所示出的那些的限制。相反，装置或组件可包括基于本文所述的变体并且其为本领域常规考虑的。在一些实施方案中，装置设计可依据包封的生物活性剂和/或细胞的类型而进行改进以满足需要和研究功能。

此类装置和/或组件可被植入到哺乳动物中以治疗多种疾病和病症。在优选实施方案中，该装置包括生物相容的免疫隔离装置，其能够将治疗生物活性剂和/或细胞完全包封在其中。例如，此类装置可在半透膜内容纳治疗有效量的细胞，该半透膜具有的孔径使得对细胞存活和功能重要的氧气和其它分子能够通过该半透膜移动，而免疫系统的细胞无法透过或穿过该孔。类似地，此类装置可含有治疗有效量的生物活性剂,例如血管生成因子、生长因子、激素等；或由细胞分泌的生物活性剂，例如抗体、蛋白质、激素等。

可使用本文所述的装置和/或组件来治疗需要向生物体连续供给生物活性物质的病理。例如，此类装置还可被称为生物人工器官，其含有生物活性剂和/或细胞的同质或异质混合物，或者产生一种或多种目标生物活性物质的细胞。理想地，生物活性剂和/或细胞被完全包封或包裹在至少一个内部空间内，或者为包封腔室，其被至少一个或多个半透膜界定。这样的半透膜应该容许包封的目标生物活性物质(例如胰岛素、胰高血糖素、胰腺多肽等)通过，使活性物质可到达装置外的靶细胞和患者体内。在优选实施方案中，半透膜容许天然存在于个体中的营养物通过该膜，从而将必需的营养物提供给包封的细胞。同时，这样的半透膜抑制或防止患者的细胞，尤其为免疫系统细胞通过并进入该装置以及伤害装置中的包封的细胞。例如，在糖尿病的情况下，该方法能够使葡萄糖和氧气刺激胰岛素生成细胞来实时释放身体所需的胰岛素，同时防止免疫系统细胞识别和破坏植入的细胞。在优选实施方案中，半透膜抑制植入的细胞从包封中逃逸。

优选的装置或组件可以具有某些期望的特征，但该特征不限于下述特征中的一种或组合：i)包括允许递送大或高细胞剂量同时约束装置的投影区(例如在期望的解剖部位由装置或组件占据的空间)的三维构型；ii)在焊接部分或装置被密封处或甚至在细胞腔室内包括折叠或弯曲或角度，由此折叠的角度范围为0(或180)至90度，优选为0至50度，优选为0至40度；iii)包含在生理条件下起作用的生物相容性材料，该生理条件包括pH和温度；实例包括但不限于，各向异性材料、聚砜(PSF)、纳米纤维垫、聚酰亚胺、四氟乙烯/聚四氟乙烯(PTFE；也称为)、ePTFE(膨体聚四氟乙烯)、聚丙烯腈、聚醚砜、丙烯酸树脂、醋酸纤维素、硝酸纤维素、聚酰胺以及羟丙基甲基纤维素(HPMC)膜；iv)不释放伤害或损害包封在装置中的生物活性剂和/或细胞的毒性化合物；v)促进生物活性剂或大分子跨装置的分泌或释放；iv)促进大分子扩散的快速动力学；vi)促进包封的细胞的长期稳定性；vii)促进血管化；viii)包含化学惰性的膜或外壳结构；ix)提供稳定的机械特性；x)维持结构/外壳完整性(例如，防止毒性或有害试剂和/或细胞的不期望的泄露)；xi)是可重装填和/或可冲洗的；xii)是机械上可扩展的；xiii)不含端口或含至少1个、2个、3个或更多个端口；xiv)免疫隔离来自宿主组织的移植细胞；xv)易于制造和生产；xvi)可被灭菌；xvii)可以以模块化方式生产，xviii)在植入后可取回，xix)当装载细胞或治疗剂时，其为通气的。

本文所述的包封装置的实施方案不旨在限于特定的装置尺寸、形状、设计、体积容量和/或用于制备该包封装置的材料，只要实现上述一个或多个因素即可。

包封提供保护屏障，其阻碍宿主免疫系统的成分破坏细胞。这允许使用不匹配的人甚或动物组织而无需对接受者进行免疫抑制，因此导致可用于治疗的细胞类型的多样性增加。此外,因为植入的细胞被膜保留，所以细胞的包封防止另外存在于一些基于细胞的治疗中的肿瘤形成的内在风险。

在装置核心的组织或细胞可以另外地被固定于固定化基质，如水凝胶或细胞外基质成分。此外，装置的核心可以含有插入物以在核心的中心产生“无细胞”区以便进一步降低装置中心处细胞坏死核的可能性。

在优选实施方案中，装置为免疫隔离的。在植入到哺乳动物宿主后，“免疫隔离的”装置使宿主的免疫系统对装置核心内细胞的有害影响最小化。为了是免疫隔离的，装置的周围或外围区域应(a)对包封的细胞赋予保护，使其免受来自植入装置或组件的宿主的免疫系统之害，(b)防止宿主体内的有害物质进入装置的核心，以及(c)在隔离的细胞与宿主的免疫系统之间提供足以防止有害免疫接触的物理屏障。该物理屏障的厚度可变化，但其一直足够厚以防止屏障任一侧的细胞和/或物质之间直接接触。该区域的厚度范围通常为5至200微米；10至100微米的厚度为优选的，并且20至75微米的厚度为特别优选的。可通过使用本发明的媒介物预防或最小化的免疫攻击的类型包括但不限于巨噬细胞、中性粒细胞、细胞免疫应答(例如，自然杀伤细胞和抗体依赖性T细胞介导的细胞溶解(ADCC))和体液应答(例如，抗体依赖性、补体介导的细胞溶解)的攻击。

装置可具有适于维持生物活性并提供产物或功能递送通路的任何构型，包括例如，圆柱形、矩形、盘形、贴片形、卵形、星形或球形。此外，装置可以为盘绕的或管状的或包裹成网状或嵌套结构。如果在植入后某时将装置取回，应避免趋向于导致装置从植入位点迁移的构型(如球形装置足够小以在接受者的血管中通行)。本发明的优选实施方案包括提供高的结构完整性并容易从宿主取回的形状。此类形状包括矩形贴片、圆盘、圆柱和扁平薄片。

在一个实施方案中，装置或组件在移植后为可取回的，并且优选装置具有助于取回的栓系(tether)。此类栓系为本领域熟知的。

在另一实施方案中，装置或组件缝合在或接近期望解剖位点以防止其在患者内迁移、移动或穿行。缝合或固定装置或组件的任何手段都在本领域技术人员能力范围内，例如可将缝合标签组装入类似于在申请人的美国序列号29/423,365中所述的装置或组件中。在一个实施方案中，预期装置组件保护同种异体移植物免于在非免疫的啮齿动物和人接受者中的排斥，这已经通过类似的包封装置，例如TheracyteTM装置证明。参见Braukeretal.Neovascularizationofsyntheticmembranesdirectedbymembranemicroarchitecture.J.Biomed.Mater.Res.29:1517-1524；1995；Tibelletal.Survivalofmacroencapsulatedallogeneicparathyroidtissueoneyearaftertransplantationinnonimmunosuppressedhumans.CellTransplant.10:591-599；2001；以及Kumagai-Braeschetal.TheTheraCyteTMDeviceProtectsagainstIsletAllograftRejectioninImmunizedHosts,CellTransplant.2012年10月3日。类似地，异种移植物并不受TheracyteTM装置的保护，相反渗漏的异种抗原引起移植物周围强烈的炎症反应。参见Braukeretal.Localinflammatoryresponsearounddiffusionchamberscontainingxenografts.Nonspecificdestructionoftissuesanddecreasedlocalvascularization.Transplantation61:1671-1677；1996；Loudovarisetal.Destructionofxenograftsbutnotallograftswithincellimpermeablemembranes.Transplant.Proc.24:2291-2292；Loudovarisetal.CD4+Tcellmediateddestructionofxenograftswithincell-impermeablemembranesintheabsenceofCD8+TcellsandBcells.Transplantation61:1678-1684；1996；以及McKenzieetal.Protectionofxenograftsbyacombinationofimmunoisolationandasingledoseofanti-CD4antibody.CellTransplant.10:183-193；2001。

在其它实施方案中，装置组件由一种或两种或更多种进一步分隔装置的管腔的密封件组成，即分区密封件。参见，例如申请人的美国外观申请29/408366、29/408368、29/408370和29/423,365。此类设计抑制、降低或并不促成大的细胞团块或簇或聚集体，使得被包装入大的细胞簇/聚集体中心处的细胞被摒弃，或接受很少的营养物和氧气，因此可能无法存活。因此含有多个腔室或隔室的装置更能够将细胞分散在整个腔室/隔室或多个腔室/隔室中。这样，每个细胞更有机会接受营养物和氧气，从而促进细胞存活而非细胞死亡。

在一个实施方案中，涉及基本上由椭圆形至矩形细胞腔室组成的装置或组件。这些装置进一步被分区或重构建使得存在通过装置中心走向的焊接部分或焊缝，将装置的每一半密封起来，从而形成两个分开的储库、管腔、腔室、中空空间、容器或隔室；或者该焊接部分或焊缝形成手风琴形腔室，由于该焊接部分其从中间被隔开或分开，但在此情况下的此类焊接部分没有完全密封腔室。

另一个实施方案涉及类似装置或组件，其基本上由具有跨该装置平面的2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个焊接部分的椭圆形或矩形细胞腔室组成(参见例如美国专利8,425,928)。在一些方面，焊接部分跨装置的水平面或水平平面。在其它方面，焊接部分跨装置的垂直面或垂直平面。在其它方面，交叉的焊接部分存在于跨平面的水平面和垂直面二者。在一些方面，焊接部分彼此平行且等距。在其它方面，焊接部分是垂直的。在其它方面，焊接部分平行但不等距。如在上述实例中，如果焊道穿过装置并连接装置的两个边界，此类设计能够有效形成完全分开的多达2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个室，或者它能够形成一个连续但互相交叉的腔室，从而在相同腔室内形成分立区域。此外，尽管某些示例性装置在与平行或平行并等距的焊接部分一起描述，但其它装置还可以用任何方向或取向上的焊接部分定制或制备，包括具有不被焊接部分中断的区域的长焊接部分。使用的焊接部分的类型和数量可取决于采用的细胞群或试剂以及取决于治疗或目的。在一些实施方案中，可排列焊接部分以修饰装置的外观。

图3-14显示三维细胞包封装置或组件的实施方案，但如上所述，这些仅为示例性实施方案并且本领域普通技术人员能够想到通过在任何此类装置中使用焊接部分或焊缝形成不同构型或修饰形状或加入由申请人先前所述的其它特征来定制适于预期目的的装置或组件。例如，可沿整个周界对装置进行超声焊接以产生完全封闭的内部管腔或形成多个管腔。可使用密封或隔绝膜以形成袋状装置的的其它手段。通过位于中心且沿装置的长轴延伸的内部焊接部分将管腔进一步分区。该焊接部分延伸到这样的点，该点有效限制了每个隔室的厚度或深度，但尚未完全将内部管腔分开。通过该方法，隔室的宽度和深度得到控制且可根据需要变化，从而实现细胞产物存活和性能。此外，该装置的所有尺寸，包括但不限于总长度、总宽度、周界焊接部分厚度、周界焊接部分宽度、隔室长度、隔室宽度、隔室深度、内部焊接部分长度、内部焊接部分宽度和端口位置为可改动的设计规格以使针对特定细胞产物和/或生物活性剂的装置最优化。

例如，图3-70，通过两个单独的端口向隔室装载细胞产物或生物活性剂，该端口在周界超声焊接时并入到装置中。这些端口延伸到管腔或隔室中，并允许通向隔室，用于在装载期间均匀分布细胞和/或试剂的目的。在某些实施方案中，端口帮助细胞腔室通风，同时细胞或治疗剂被装载于另一端口中，从而防止装置中压力的积聚。

可选地，在另一实施方案中，本文提供的装置或组件不含有进入或退出端口，即该装置称为是无端口的。在另一方面，首先通过超声焊接形成外部周界和分隔点焊部分。点焊接部分功能类似于内部焊接部分并且可以以跨装置的方式设置，以定期限制在任何给定点处的管腔或隔室的扩展。并且，通过点焊产生管腔或隔室，由此隔室互相连接，并且不分离或完全分开任一管腔或隔室。对于在一个装置中的一个细胞腔室或装置或组件中的多个细胞腔室或装置或组件中任何一个细胞腔室，能够实现该方法。此外，点焊部分的总数、直径和分布为设计参数，其可最优化以适应任何细胞产物或试剂的装载动力学和生长速率。

一旦细胞被载入装置中时，通过跨装置的边缘的第二个超声焊接部分将该外部周界完全且无菌地密封。多步密封方法的结果是完成的装置完全封闭且不具有从周界延伸的端口。该方法简化了装载过程且改善了装置的总体完整性和安全性，因为端口可以是这样的周界区域，在该处由于未达到最佳的超声焊接导致可能发生开裂。

此外，尽管上述方法以2个顺序步骤描述，用于包封细胞和/或试剂的手段并不限于所描述的2个步骤，而是以任何次序的任意数目的步骤，所述步骤对包封细胞是必需的且同时防止或降低装置开裂的水平。

本领域普通技术人员可以以多种方式实现这一点，例如通过使用具有尖锐内部边缘的超声焊极((ultrasonicsonotrode))，其可在焊接后立刻切割材料。这些切割出的焊接部分具有的优势在于，它们更易于与宿主组织整合，这是由于切割出的焊接部分促进装置的血管化，因此改善了氧气依赖性细胞产物和/或试剂的存活和性能。通过装置利于和促进新的血管系统的结果是氧气在X-Y方向上的扩散运输得到改善，该扩散运输通常局限于平面片层装置的中心。

在其它实施方案中，该装置设计可以为不同形状，例如细胞包封装置可以为管状或平管状，或者是满足本发明装置的上述要求之一的任何其它形状。

装置材料

有用的生物相容性聚合物装置包括(a)含有组织或细胞的核心，以及(b)不含有分离细胞的生物相容的、半透膜(夹套)(即，膜本身不能使细胞固定)的周围或边缘区域。

装置膜的“半透的”性质允许细胞产生的分子(代谢物、营养物和治疗物质)从装置扩散至周围的宿主组织，但足够不通透的以保护核心中的细胞免受宿主的有害免疫攻击。

所包括的细胞可透膜和不透膜已在本领域被描述，包括上文Baxter之前描述的那些专利，包括美国专利第6,773,458；6,520,997；6,156,305；6,060,640；5,964,804；5,964,261；5,882,354；5,807,406；5,800,529；5,782,912；5,741,330；5,733,336；5,713,888；5,653,756；5,593,440；5,569,462；5,549,675；5,545,223；5,453,278；5,421,923；5,344,454；5,314,471；5,324,518；5,219,361；5,100,392；和5,011,494号。

不同的聚合物和聚合物共混物可用于制备装置夹套，所述聚合物和聚合物共混物包括但不限于聚丙烯酸酯(包括丙烯酸共聚物)、聚偏乙烯、聚氯乙烯共聚物、聚氨酯、聚苯乙烯、聚酰胺、乙酸纤维素、硝酸纤维素、聚砜(包括聚醚砜)、聚磷腈、聚丙烯腈、聚(丙烯腈/氯化乙烯)、PTFE以及上述的衍生物、共聚物和混合物。

生物相容性半渗透中空纤维膜以及制备它们的方法公开于美国专利第5,284,761和5,158,881号(也参见WO95/05452)，每个通过引用并入本文。在一个实施方案中，装置夹套由聚醚砜中空纤维形成，如描述于美国专利第4,976,859和4,968,733号的那些，每个通过引用并入本文。

在一个实施方案中，包封装置由生物相容性材料组成，该生物相容性材料包括但不限于各向异性材料、聚砜(PSF)、纳米纤维垫、聚酰亚胺、四氟乙烯/聚四氟乙烯(PTFE；也称为)、ePTFE(膨体聚四氟乙烯)、聚丙烯腈、聚醚砜、丙烯酸树脂、醋酸纤维素、硝酸纤维素、聚酰胺以及羟丙基甲基纤维素(HPMC)膜。至少由例如Phillips和等制备这些和基本上类似的膜类型和组分。

装置装载

用于将包括细胞的治疗剂装载入可植入装置或装置的一个实施方案描述于2011年2月21日提交的申请人的公布WO/2012/115619(PCT/US11/25628)，“包封装置的装载系统(LOADINGSYSTEMFORANENCAPSULATIONDEVICE)”中,其整体并入本文。

在另一实施方案中，以上装置细胞装载完全自动化使得从PEC解冻和培养时段直至计数细胞团块并将其装载入装置，都在闭合且无菌环境中进行。

在另一实施方案中，使用注射器样系统将细胞团块装载入装置。

这些和其它类似方法对本领域技术人员为显而易见的。

细胞密度

细胞装载密度可以在宽范围内变化。装载入任何装置中的细胞数目取决于治疗所考虑的剂量或所要求的剂量以及在治疗中采用的巨包封装置的数目。

在一个实施方案中，将10x10³至10x10⁹个细胞装载入装置或组件的每个腔室(隔室或管腔)。在本发明的一个方面，申请人的用于制备PEC的方法产生约3至4百万个细胞/10L细胞团块悬液，或约367,000个细胞/微升的理论体积。在本发明的一个方面，对于EN250装置(能够容纳250L细胞团块悬液的装置)，细胞的总数目为约9100-9200万个细胞。在另一方面，用细胞装载多细胞腔室装置，其每个的容量容纳约100L细胞团块悬液(例如图3-70)。例如，组件含有8个100L细胞腔室(或约3-4百万个细胞/腔室)或约24000至32000万个细胞。细胞腔室可为任意尺寸，例如，在图5中，三维装置的细胞腔室为约121μL(基于200μm管腔)。因此，具有8个容量为约121μL的细胞腔室的装置或组件各自为约968μL，总细胞容量为约3600至4400万个细胞/腔室(121μL，367,000个细胞/1μL＝4440万个细胞/腔室；如果存在8个细胞腔室，总计约35490万个细胞/组件，如本文所述。

基于单个装置或较大装置内单独细胞腔室的最大体积容量，上文描述了理论的细胞剂量或数目；实际剂量可以取决于细胞类型和/或为了装载目的细胞所在的培养基。实际细胞剂量也可以取决于细胞培养物是否为治疗细胞的同质纯培养物或由不同细胞群组成的群体，使得任何治疗细胞的实际细胞剂量为装载入或接种到装置或细胞腔室的总细胞数目的百分比。类似地，对于巨细胞包封递送，优选的是植入尽可能少的装置或在任何装置中尽可能少的细胞腔室，优选不超过10个、优选不超过9个，优选在装置中不超过8个细胞腔室，在装置中不超过7个细胞腔室，在装置中不超过6个细胞腔室，在装置中不超过5个细胞腔室，在装置中不超过4个细胞腔室，在装置中不超过3个细胞腔室，在装置中不超过2个细胞腔室以及每个装置中不超过1细胞腔室，如果可能的话。所需的细胞腔室的任何数目取决于腔室的腔容量。

多腔室模块装置

在一个实施方案中，提供含有通过无细胞区例如折叠和弯曲部互相连接的多个或多重细胞腔室的装置或组件。例如，一个实施方案包括彼此侧面连接的多个有孔细胞腔室(参见图3-70)。在一个此类实施方案中，例如，通过沿基本上平行于装置的纵轴的线来超声焊接多孔材料的顶部表面和底部表面以形成多个有孔细胞腔室，并容纳任何2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18或更多个细胞腔室。每个细胞腔室具有固定的体积容量，例如100μL，其具有一个或多个端口和内部基质支架(scaffold)或泡沫以及(如果需要的话)一个或多个内部焊接部分以周期性地限制管腔或隔室的扩展。在一个方面，本文所述的细胞包封装置包括至少2个有孔腔室或充足的腔室以在一旦植入后容纳来源于多能干细胞的足够的人胰岛剂量来治疗和减轻患有糖尿病的对象。在优选实施方案中，每个腔室具有基本上相同的内径并可容纳约相同数目的细胞。多腔室的可获得性允许使用任意数目或组合的腔室，这取决于所需的细胞制剂体积、规定的疾病治疗方案，这在本领域技术人员确定的知识和技术范围内。

在本发明的一个实施方案中，在多腔室装置或组件中的邻近细胞腔室可以呈现不同的设计、体积容量、横截面尺寸和表面积。在一个方面，多个有孔细胞腔室通过从近端至远端超声焊接聚合物网状物来形成，从而在每个焊接部分产生无细胞区。细胞腔室的顶部和底部表面在跨一个或多个细胞腔室处为连续的，除了它们通过超声焊接线或产生无细胞区的其它形式而中断。出于分隔腔室以及降低装置中心的细胞坏死核的可能性(当细胞腔室的直径变得太大或太宽时，其可能发生)的目的，每个细胞腔室的核心或中心可以在细胞腔室内部含有密封件或焊接部分以在腔室中心产生“无细胞”区。此类无细胞区或焊接部分也描述于申请人的美国专利8,278,106，具体地说为图2-7以及先前提及的申请人的外观设计申请中。这些无细胞区或焊接部分可以以如下角度弯曲或折叠，例如5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175和180度，这通过向装置组件加入更多细胞腔室提供增加细胞体积的构型同时约束或甚至有时减少或降低整个多腔室装置组件的投影区。

在本发明的优选实施方案中，装置在侧面彼此连接并通过无细胞区和/或焊接部分分开。参见例如图13-14。在一个此类实施方案中，通过沿基本上平行于装置纵轴的线来超声焊接多孔材料的顶部表面和底部表面以形成多个有孔细胞腔室，并容纳至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18或更多个细胞腔室。每个腔室可容纳在相同侧或相对侧的一个或多个端口。此外，每个腔室可具有内部基质支架和/或含有内部焊接部分。

可选地，在任何装置或组件中的单独细胞腔室不需要具有相同构型或设计。每个腔室可呈现不同的特征性设计，包括但不限于细胞腔室可含有弹性体泡沫、细胞腔室具有内部焊接区分(如先前在申请人的美国专利8,278,106中所述的)、细胞腔室具有不同的外部网状物层、细胞腔室具有不同的多孔膜、细胞腔室具有另外的多孔膜(例如血管化膜或洗脱某些因子以促进血管化的膜)、细胞腔室具有不同尺寸以使细胞剂量个体化等。多细胞腔室装置或组件对于以下目的是重要的：向患者递送高治疗有效剂量同时提供给药方案的灵活性且不增加装置的投影区。

装置制造

在一个非限制性实施方案中，提供用于制备具有一个或多个细胞腔室的一个或多个装置或组件的制造过程，所述细胞腔室由不同部件组成，所述部件包括但不限于外部网状物、不透细胞的但多孔的层、粘合层或薄膜以及装置必需的任何其它部件(例如，端口)。制造方法可包括但不限于细胞腔室的每个分层部件的冲压、焊接、浇铸、模塑、挤制、模锻和/或冲切和/或切割(例如，激光切割、喷水切割、机床切割等)。可对齐一层或多层并一起冲压或切割，例如通过激光。

在另一非限制性制造过程中，装置的一层或多层可通过以下形成：生成装置或装置的一个或多个部分的机械制图和/或计算机图像。一种常见的商业软件包为AutoCAD，但可获得并且可使用其它制图工程软件包。这些层通过本领域常见的技术粘附在一起，所述技术包括但不限于：热压紧、焊接(包括高频或超声)、粘合、胶粘、压力热熔合以及借助于常规的药学上可接受的粘着剂、膜等的粘附。在优选实施方案中，由于速度、清洁(无溶剂)以及产生薄且窄的焊缝和强度，超声焊接被用于将细胞腔室或装置的不同柔性薄片连接在一起。

装置闭合和密封

在一个实施方案中，装置组件由至少一个，优选至少两个细胞腔室组成，所述装置组件通过焊接形成以密封或完全包封细胞腔室中的细胞。许多技术用于焊接塑料，它们中的任一个在本发明中被考虑为密封细胞腔室装置或组件的手段。例如，虽然本文的装置使用高频超声焊接、粘附和夹钳、但考虑了其它塑料焊接方法，包括但不限于使用热风枪的热气体焊接或热风焊接或产生使待连接的两部分和塑料焊条软化的热风喷气；热风/气体焊接；热密封，包括但不限于板式热封机、脉冲热封机；徒手焊接，由此热风(或惰性气体)同时在焊接区域以及焊条尖端；速度尖端焊接(speedtipwelding)；挤压焊接,特别是用于连接超过6mm厚的材料；接触焊接；热板焊接；射频焊接；注射焊接；超声焊接；摩擦焊接；旋转焊接；激光焊接；透明激光塑料焊接；以及溶剂焊接。对于焊接塑料的这些和其它方法为本领域熟知的，并且本领域技术人员能够采用任何手段以满足粘附或邻接材料的需要。

在另一实施方案中，可以使用密封细胞腔室的任何合适的方法。密封的优选方法包括采用聚合物粘合剂、皱褶、打结和热密封。这些密封技术为领域中已知的。在其它优选实施方案中，使用任何合适的“干”密封方法，如在美国专利第5,738,673号中所述。在此类方法中，通过引入含细胞的溶液提供了基本上无孔的配件(fitting)。在装填后，密封装置。密封装置的方法为是本领域已知的。

在另一实施方案中，提供了闭合细胞腔室或装置的方法，其包括用液体润湿装置的至少一部分可透性聚合物膜以及向与膜相关的至少一部分润湿的热塑性聚合物施加热量，以产生闭合。此类闭合在本文中称为“湿密封”。在该“湿密封”过程中，热塑性聚合物在比聚合物膜低的温度下熔解。一旦熔解，热塑性聚合物与聚合物膜结合，沿表面流动并流入膜的可利用的间隙中。通过通道填充熔解的聚合物，从而阻断闭合区域中聚合物膜的液体连通。当热塑性聚合物在低于其熔解温度冷却时，装置中形成闭合。闭合为细胞密封的，且通常为液体密封的。具有用湿密封形成的闭合的装置部分描绘了装置的细胞不可渗透区域。

一个实施方案提供了闭合容纳装置的方法，其包括用液体润湿容纳装置的多孔膨体聚四氟乙烯(ePTFE)膜，以及向与热塑性聚合物连通的一部分膜如氟化乙丙烯(FEP)施加热量以产生闭合。在存在液体的情况下通过聚合物自身以及膜的熔解和熔化来形成闭合。

在一个实施方案中，提供了闭合细胞腔室或装置的方法，其包括向与热塑性聚合物相关的一部分可透膜施加足够的热量以使热塑性聚合物熔解并流动，随后通过在加热区域扭动膜/热塑性聚合物组合以形成闭合。当加热或扭动材料时，膜/热塑性聚合物组合也被拉长。在加热、扭动和拉长后，形成分离区域并在该分离区域切割膜。

密封的这些和其它“液封”方法详细描述于美国专利第6,617,151号中。

固定化装置

在一个实施方案中，提供了可植入的装置，其被固定于植入部位以将包封的细胞和/或生物活性剂维持在植入部位并允许例如表达和分泌的治疗多肽从该植入部位扩散。使装置固定于植入部位的此类手段可为如上文所述的装置上的缝合标签或设想将装置粘贴或粘合至解剖部位的其它手段。一方面，该植入部位在治疗所针对的组织或器官处或者邻近该组织或器官。在其它方面，在从装置分泌的试剂的递送并非位置依赖性的且该试剂的生物分布取决于血管系统的情况下，该装置可以植入远程位置或靠近大血管或毛细血管床。例如，在优选实施方案中，该生物相容的装置皮下植入在前臂、或侧腹、或背部、或臀部、或腿部等的皮肤下面，在该处其基本上保持直到需要将其移出或外植的这样的时间。

可扩展的装置

常规的可植入装置通常由刚性的、非扩展的生物相容性材料制成。在一个实施方案中，提供的装置或组件为可扩展的。装置是否能够扩展可以是制作该装置所采用的材料的固有部分，例如可扩展的聚合物鞘，或者可以设计使得其可扩展或具有可扩展的能力。例如，提供了扩展尺寸以容纳另外的细胞或以重新装填现有装置的装置。

在一个实施方案中，大容量装置或组件包含于更大的外壳或支持物或笼中，所述外壳或支持物或笼是稍微更为刚性的，且不可扩展的，但允许其中含有一个或多个小或大的细胞包封装置。支持物类似于能够容纳一个或多个盒的盒式支持物。可选地，该支持物含有多个装置，其中仅有一些装置装载了细胞或其中包封了细胞，而其它装置是空的，并能够在后期适时地或在最初植入后的任意时间被装载和装填细胞或试剂。此类可植入外壳由适于体内移植的惰性材料组成，该惰性材料为例如金属、钛、钛合金或不锈钢合金、塑料以及适合在哺乳动物中、更具体地在人体内植入的陶瓷。

可重装填的细胞包封装置

在一个实施方案中，本文提供涉及具有可重装填的储库、管腔、容器或隔室的包封装置，其可用适合的治疗或生物活性试剂和/或细胞定期装填或冲洗。可以通过将治疗有效量的适合的治疗或生物活性剂和/或细胞例如真皮下或皮下注射进植入的储库、管腔、容器或隔室来实现此类装填，例如使用注射器或本领域用于体内装填比如储库、管腔、容器或隔室的其它标准手段进行。

包封的细胞

在一个实施方案中，包封于三维大容量装置组件中的细胞包括但不限于中内胚层、定形内胚层谱系类型细胞，包括但不限于PDX-1阴性前肠细胞、PDX-1阳性前肠细胞、胰腺内胚层细胞(PE或PEC)、胰腺祖细胞、内分泌前体细胞或祖细胞、内分泌细胞如未成熟的β细胞等。通常，定形内胚层谱系细胞也可以包括来源于定形内胚层及其衍生物和后代的任何细胞，包括但不限于来源于肠管的器官，诸如肺、肝、胸腺、甲状旁腺和甲状腺、胆囊和胰腺。参见Grapin-Botton和Melton,2000；Kimelman和Griffin,2000；Tremblay等,2000；Wells和Melton,1999；Wells和Melton,2000。这些和其它定形内胚层谱系类型细胞已经由申请人详细描述，至少在本文所述的其它合适的实施方案中，至少还详细描述于美国专利第7,958,585号，前原条和中内胚层细胞(PREPRIMITIVESTREAKANDMESENDODERMCELLS)；第7,510,876、8,216,836、8,623,645号，定形内胚层(DEFINITIVEENDODERM)；第8,129,182号，内分泌前体细胞、表达胰腺激素的细胞及产生方法(ENDOCRINEPRECURSORCELLS,PANCREATICHORMONEEXPRESSINGCELLSANDMETHODSOFPRODUCTION)；第8,278,106号，来源于人多能干细胞的胰腺细胞的包封(ENCAPSULATIONOFPANCREATICCELLSDERIVEDFROMHUMANPLURIPOTENTSTEMCELLS)；以及2013年12月13日提交的美国申请第14/106,330号,多能干细胞至胰腺内胚层细胞(PEC)和内分泌细胞的体外分化(INVITRODIFFERENTIATIONOFPLURIPOTENTSTEMCELLSTOPANCREATICENDODERMCELLS(PEC)ANDENDOCRINECELLS)中。

本发明还考虑到来自动物中的任何来源的可分化细胞，条件是该细胞是本文所限定的可分化的。例如，可以从胚胎或其中的任何原始胚层、从胎盘或绒毛膜组织、或从例如成人干细胞的更为成熟的组织，包括但不限于脂肪、骨髓、神经组织、乳腺组织、肝组织、胰腺、上皮组织、呼吸组织、性腺组织和肌肉组织收获可分化细胞。在特定实施方案中，可分化细胞为胚胎干细胞。在其它特定实施方案中，可分化细胞为成人干细胞。在其它特定实施方案中，干细胞为源于胎盘或绒毛膜的干细胞。

当然，本发明考虑到使用来自能够产生可分化细胞的任何动物的可分化细胞。从其收获可分化细胞的动物可以为脊椎动物或无脊椎动物，哺乳动物或非哺乳动物，人或非人。动物来源的实例包括但不限于灵长类动物、啮齿类动物、犬科动物、猫科动物、马科动物、牛科动物和猪。

可使用本领域技术人员已知的任何方法生成可分化细胞。例如，可以使用去分化和核转移方法制备人多能细胞。此外，本文使用的人ICM/上胚层细胞或原始外胚层细胞可在体内或体外生成。原始外胚层细胞可以在贴壁培养中产生，或作为细胞团块在悬浮培养中产生，如在WO99/53021中所述。此外，可使用本领域技术人员已知的任何方法传代人多能细胞，这些方法包括人工传代方法和批量传代方法，如酶促或非酶促的传代。

本文所述的组合物和方法的实施方案考虑了使用不同可分化的灵长类多能干细胞，其包括人多能干细胞，如hESC，包括但不限于CyT49,CyT212,CyT203,CyT25,(至少在本申请提交之时可从位于3550GeneralAtpmicsCourt,SanDiegoCA92121的ViaCyteInc.商购),BGO1,BG02和MEL1以及诱导的多能干(iPS)细胞如iPSC-482c7和iPSC-603(CellularDynamicsInternational,Inc.,Madison,Wisconsin)以及iPSC-G4(在下文中称为“G4”)和iPSC-B7(在下文中称为“B7”)(ShinyaYamanaka,CenterforiPSCellResearch,KyotoUniversity)；使用G4和B7的研究在本文中被详细描述。这些人多能干细胞的某些在国家登记处如美国国家卫生研究院(NIH)登记并列于NIH人类干细胞细胞登记处(例如，CyT49登记号#0041)。关于CyT49、其它可获得的细胞系的信息也可见于万维网stemcells.nih.gov/research/registry。而其它细胞系，例如BG01和BG01v分别由-Wisconsin国际干细胞(WISC)库的隶属机构(目录名称,BG01)和ATCC(目录号SCRC-2002)出售并分发给第三方。虽然本文所述的其它细胞系可能并未由生物储存库如或ATCC登记或分发，但公众可从主要研究者、实验室和/或机构直接或间接地获得此类细胞系。例如，公众要求细胞系和试剂对生命科学领域中的技术人员而言是惯常的。通常，这些细胞或材料的转移通过细胞系或材料的所有者与接受者之间的标准材料转移协议。这些类型的材料转移在研究环境中经常发生，特别是在生命科学中。

在2006年8月，Klimanskaya等证明hESC可来源于单个分裂球，因此保持胚胎完整且未引起其破坏。使用显微操作技术对每个胚胎进行活组织检查，并获得十九(19)个ES细胞样衍生物和两个(2)稳定的hESC系。这些hESC系能够维持未分化状态超过六(6)个月，并显示正常核型和多能性标志物的表达，所述标志物包括Oct-4、SSEA-3、SSEA-4、TRA-1-60、TRA-1-81、Nanog和碱性磷酸酶。这些hESC可在体外分化并形成所有三(3)个胚胎胚层的衍生物并在体内形成畸胎瘤。产生新的干细胞系而未破坏胚胎的这些方法解决了使用人胚胎的伦理关注。参见Klimanskaya等.(2006)Nature444:481-5,Epub,2006年8月23日。然而，Klimanskaya等将衍生的hESC系与其它hESC共培养。后来，在2008年，ChungY等能够从单个卵裂球中再次获得hES细胞系而未与hESC共培养。参见ChungY等,CellStemCell2008,2(2),113-117。因此，可以实施如本文提供的用于包封的细胞的产生，而无需破坏或商业化人胚胎。

现有的数据库描述并提供了各种多能干细胞系的信息并定期更新。这些数据库包括但不限于美国国立卫生研究院(NIH)人类干细胞登记处、人类胚胎干细胞登记处和位于美国的马萨诸塞州伍斯特的麻省大学医学院(theUniversityofMassachusettsMedicalSchool,Worcester,Massachusetts,USA)国际干细胞登记处。

提高细胞存活的方法

细胞和组织包封/免疫隔离领域的一个障碍是跨过用于包封细胞和组织的聚合物膜的氧气和营养物运输的不足。这种气体和营养物交换不足的结果是降低的代谢活性和细胞死亡。本文所述的实施方案涉及解决现有技术的这一缺陷的可植入细胞包封装置。

已经测量了在胰岛的天然环境中、分离后和在不同聚合物装置中移植后、以及裸露或游离的例如在肾包膜下的胰岛内的氧分压。胰腺胰岛中的氧分压是体内任何器官中最高的(37-46mmHg)。然而，分离后，这些值急剧下降(14-19mmHg)。胰腺胰岛经移植到血糖量正常的动物中后，与它们分离的值相比，该值略微下降(9-15mmHg)。参见Dionne等,Trans.Am.Soc.Artf.Intern.Organs.1989；35:739-741；和Carlsson等,Diabetes,1998年7月,47(7):1027-32。这些研究证实了当组织被免疫隔离并移植时，即使在诸如肾包膜的血管化区域中，与其自然状态相比(37-46mmHg)，该氧分压也下降。因此，这些近乎缺氧的条件可导致细胞死亡，特别是更为接近细胞簇的中心或包封装置的中心的细胞。

为了实现更好的氧气利用性和向包封的细胞或组织和/或生物活性剂的更好的递送，本文所述的实施方案涉及在装置设计和/或配制中使用例如全氟化物质，例如在用于装配该装置的膜或材料中使用。特别地，由于对氧气的溶解性比水高数倍，全氟有机化合物，例如全氟化碳(PFC)是良好的溶剂。例如，在正常条件下，液体PFC溶解以体积计的40至55％的氧气和以体积计的100至150％的CO2。PFC被大量用作血液替代物和组织保存。此外，PFC衍生物是无法代谢的密集的、化学惰性的和水不溶性化合物。

在一个实施方案中，O₂递送的增强通过PFC-乳液或PFC和一些基质的混合物来进行。例如，装置部件或细胞可悬浮于或浸于或孵育于上述乳液/基质中以形成涂层。已知还有某些具有更高重量/体积浓度的PFC-乳液具有改善的氧气递送和保留特性。并且，由于由PFC的O₂携带能力产生更高氧分压，产生O₂压力梯度，其推动溶解氧扩散到组织中，从而增强向细胞的O₂递送。

PFC物质包括但不限于全氟三丁基胺(FC-43)、全氟萘烷、全氟溴辛烷、二-全氟丁基乙烯或其它适合的PFC。优选的PFC通常含有约60至约76重量％的碳键合的氟。全氟液体可为单一化合物，但通常为此类化合物的混合物。美国专利第2,500,388(Simons)；2,519,983(Simons)；2,594,272(Kauck等)；2,616,927(Kauck等)；和4,788,339号(Moore等)。用于本文所述的实施方案的PFC还包括描述于EncyclopediaofChemicalTechnology,Kirk-Othmer,第三版，第10卷，第874-81页,JohnWiley&Sons(1980)的那些。例如，有用的PFC包括全氟-4-甲基吗啉、全氟三乙基胺、全氟-2-乙基四氢呋喃、全氟-2-丁基四氢呋喃、全氟戊烷、全氟-2-甲基戊烷、全氟己烷、全氟-4-异丙基吗啉、全氟二丁基醚、全氟庚烷、全氟辛烷以及它们的混合物。优选的惰性氟化物液体包括全氟己烷、全氟-2-丁基四氢呋喃、全氟庚烷、全氟辛烷以及它们的混合物。用于本文所述的实施方案的可商购获得的PFC包括FLUORINERT液体，例如FC-72、FC-75、FC-77和FC-84(描述于1990年产品说明书#98-0211-5347-7(101.5)NPI)、FLUORINERT液体(可得自MinnesotaMiningandManufacturingCompany,St.Paul,Minn)以及它们的混合物。

腔基质、泡沫或支架

在本发明的一个实施方案中，策略用于增加整个包封腔室内的氧气供应和溶解性，特别是增加在接近细胞腔室的内部分中的氧溶解性。

在一个实施方案中，增加细胞腔室核心中氧气的方法或手段由以下组成：在形成细胞腔室的细胞包封装置的壁之间提供腔或腔室基质、泡沫或支架或插入物。此类基质基本上由互相连接的腔洞或孔组成,该腔洞或孔的尺寸允许细胞或细胞簇或细胞团块存在于开放空间或孔中,并且还是将氧气或其它营养物运输至在整个泡沫基质中的细胞的导管、管道或通道。泡沫支架的孔尺寸、孔密度和空隙体积可以变化。孔形状可以为圆形、椭圆形或能够容纳单细胞、细胞簇或细胞团块的不规则形状。因为孔形状可发生相当大的变化，所以其尺寸可以根据被测量的轴而变化。出于本发明的目的，泡沫中至少一些孔的孔直径应为40至小于1000m，优选50至500μm、优选50至400μm、优选50至300μm、优选50至200μm并且优选50至100μm。在一个实施方案中，泡沫孔为圆形的和/或非圆形的，如果为非圆形的(例如，椭圆形的)，孔可以具有可变的尺寸，只要其尺寸足以允许细胞存在于孔内的腔或表面。除了上述容许细胞的孔尺寸外，优选地，泡沫中的至少一部分腔和孔应小于10μm使细胞不被容许的，但仍在整个泡沫中提供营养物和生物活性分子(包括氧气)运输的通道。

泡沫的孔密度(即，可适应细胞的每一孔体积的数目，如上所述)可在20-90％之间变化，优选在50-70％之间。

在一个实施方案中，腔基质或泡沫为弹性体基质。已经描述了不同的弹性体聚合物，例如，Stabler等的WO2010/121024描述了递送氧气的复合物，其包括生物相容性聚合物载体，其包括但不限于硅酮、聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯、其共聚物以及它们的混合物。该聚合物载体还可包括含有硅氧基硅烷的聚合物，其包括但不限于由聚合物前体形成的乙烯基-、烷基-或烷基芳基-硅氧基硅烷，该聚合物前体包括单体、寡聚体和聚合物，其包括但不限于聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚二甲硅氧烷单丙烯酸酯和聚二甲硅氧烷单甲基丙烯酸酯以及它们的混合物。

本文使用的术语“硅酮弹性体”或“硅酮组合物”或“硅酮基质”为广义术语，对本领域普通技术人员而言应给予其普通和通常含义(并不限定于特定或自定义的含义)，且是指但不限于在骨架中包含具有至少硅和氧原子的聚合物的物质的组合物。

在另一实施方案中，其它非生物可吸收材料可以包括诸如以下的聚合物：聚乙烯、聚乙烯乙酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、硅酮、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚氨酯、聚乙烯醇、天然的生物聚合物(例如，纤维素颗粒、几丁质、角蛋白、蚕丝和胶原颗粒)以及氟化聚合物和共聚物(例如，聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯和六氟丙稀)。

在另一实施方案中，PDMS可用如上文所述的氧合的PFC或羟化钙作为氧源来配制。

泡沫支架的一般合成

视情况而定，泡沫支架适合适应装置。对于管状(或“中空纤维”)实施方案，泡沫支架可以形成柱形管或杆、矩形管或杆或任何其它倾斜形状，只要其能够在中空纤维的管腔内适合。应理解，在一些实施方案中，泡沫支架可以具有鳍状物或其它突出，其可以接触中空纤维的内壁。

在本发明的一个实施方案中，由具有圆柱形内部泡沫支架的中空纤维膜形成细胞装置。

装置也可以为呈扁平薄片形式的装置。扁平薄片装置详细描述于WO92/19195、美国外观设计申请29/408366、29/408368、29/408370和29/423,365以及先前提及的那些Baxter出版物。本发明的此类扁平薄片装置通常以以下为特征：具有第一内表面的第一扁平薄片膜以及具有第二内表面的第二扁平薄片膜，两个膜在边缘处密封，其中泡沫支架放置于膜之间。然后，可以通过进入端口引入细胞，并用插入端口的塞子完成密封。

根据任何合适的方法可以形成本发明的装置。在一个实施方案中，泡沫支架可以预形成并作为分立组件插入到预制的夹套，例如中空纤维膜中。

体内成像能力

在一个实施方案中，提供了用于在体内成像或检测包封装置中细胞的手段。成像在干细胞疗法中起到重要作用。例如，无创的成像形式可用于：(1)确定细胞和/或待治疗的疾病的存在、严重性或表型；(2)监测移植细胞疗法中有害或非目标细胞类型和结构的出现，如囊肿或小囊肿；(3)引导治疗的递送；(4)跟踪疾病的时间进程和评估治疗效果或治疗功效；(5)提供标签和限定疗法的机制；(6)分析和评估移植的细胞的存活和功能；(7)检测和监测装置血管化，其对包封的细胞存活是重要的；以及(8)通常易化任何细胞疗法的过程，例如通过确定细胞疗法的移植、存活和局部功能，包括本文所述的通过替代和/或植入胰腺祖细胞用于治疗糖尿病的细胞疗法。此外，尽管细胞疗法目标在于降低发病率/死亡率，本文和下文更详细描述的无创成像技术可作为有用的替代性指标，例如在初步试验或临床前研究中。

任何理想的体内成像技术为：i)无创的；ii)可靠地重复的；iii)能够进入组织直到至少3mm的深度；iv)分辨能力不大于500μm，并且优选地不大于50至100μm；v)成像不被装置材料削弱，例如可透过PTFE成像；vi)临床上相容的，且不是技术上难处理的或复杂的；vii)可商购获得的；viii)FDA批准用于人类使用；ix)合理的成本效益；以及x)可在合理的时间段(例如数秒或数分钟)内对细胞成像，或者上述的任意组合。

到目前为止，当前的方法包括但不限于共聚焦显微技术、2-光子显微技术、高频和低频超声、光学相干断层成像术(OCT)、光声成像技术(photoacoustictomography，PAT)、计算机断层扫描技术(CT)、磁共振成像(MRI)、单光子发射计算机断层成像术(SPECT)和正电子发射断层成像术(PET)。这些技术单独或组合可提供监测移植的细胞的有用手段。此外，期望此类技术将随着时间而改进，但每项技术发挥功能的基本原理或其利用基本上是类似的。这就是说，本文所述的体内成像不旨在限于下文描述的技术，还涉及将起到和本文所述的相同效用的今后开发的和描述的技术。

在一个实施方案中，采用的成像技术为无创的，且提供三维断层扫面数据，具有高的时间和空间分辨率，能够分子成像，并且是低廉和便于携带的。尽管现在没有单独的模式是理想的(下文更为详细地讨论)，每一个具有不同的特性，并且这些模式可共同提供值得称赞的信息。

共聚焦显微技术为提高显微相差的光学成像技术并能够通过使用光学针孔来消除比聚焦平面更厚的样本中的焦点外光线，从而重建三维图像。由于在样品中一次只有一个点被照射，2D或3D成像需要扫描样本中规则的光栅(即矩形的平行扫描线条式样)。通常采取三个主要扫描变量来产生共聚焦显微扫描图像。可通过下述方式来实现基础上等同的共聚焦操作：采用偶联于稳定照射光束的侧向移动的样本镜台(镜台扫描)、具有稳态的扫描光束(光束扫描)、或通过在用通过旋转的Nipkow或Nipnov盘的孔透射的光点阵列扫描样本的同时，维持镜台和光源稳定。每项技术具有使得其有利于特定共聚焦应用的性能特性，但是限制了其它应用的特性的使用。

所有的共聚焦显微镜都依赖于该技术通过相对厚的切片或整个封固的样本依次产生高分辨率图像的能力，该高分辨率图像称为光切片。基于作为基础图像单元的光切片，可以以单、双、三或多波长照射模式从固定的和染色的样本收集数据，并且将不同照射和标记策略收集的图像相互对准。活细胞成像和延时顺序是可行的，并且应用于图像顺序的数字图像处理方法能获得样本的z-系列和三维表现，以及作为四维成像的3D数据的时间顺序表现。并不限定于上述共聚焦显微镜的使用，因为现在或以后开发的其它共聚焦显微镜也涵盖在本文所述的实施方案中。

可使用大量的荧光探针，当引入到相对简单的方案中时，其可以给某些细胞表面标志物和/或蛋白及胞内细胞器和结构染色，例如Celltracker、DiI、核活体染料等。特异地直接或间接结合某些细胞表面标志物的荧光标志物可特别地用于鉴别例如不想要的细胞类型。在一个优选实施方案中，对体内存在的包封的多能细胞的实时成像提供了检测手段，并因此提供了预防由多能干细胞引起的畸胎瘤形成的可能性，该多能干细胞如hES或人胚胎生殖细胞或诱导的多能干(IPS)细胞或无精生殖(parthenote)细胞等。同一检测手段还可鉴别从装置逸出或泄漏的(或变得不被包封的)多能干细胞。还可使用在多能干细胞中表达上调的荧光标记的启动子基因OCT4和NANOG进行此类细胞的鉴别。类似地，某些标记核、高尔基体、内质网和线粒体的胞内荧光标志物以及甚至诸如以细胞内聚合的肌动蛋白为靶点的荧光标记的鬼笔环肽的染料也是可商购获得的，且可以提供关于细胞命运的重要信息。

在另一个实施方案中，双光子激发荧光(TPEF)显微术是监测分化或反过来说是鉴别多能干细胞(例如hESC或IPS细胞或无精生殖细胞)的无创手段，该多能干细胞不分化，且作为包封于本文所述装置的非常小百分比的产物细胞而无意中植入。双光子激发荧光显微术基本上依赖于内部来源的相差，但还可经由二次谐波发生来检测例如原纤维基质分子。简言之，双光子显微术所依赖的荧光发射类似于共聚焦显微术采用的荧光发射。Rice等(2007)描述了TPEF可用于揭示生物化学状态中的量差以及分化和未分化干细胞的二维(2-D)形状。参见Rice等,(2007)JBiomedOpt.2007年11月-12月；12(6),其公开内容通过引用明确并入本文。在一个实施方案中，多能干细胞能够通过基因修饰以表达荧光蛋白，例如增强的绿色荧光蛋白，并被多能干细胞启动子(例如OCT4或NANOG或以后鉴别的任何其它多能干细胞启动子)驱动。对于比皮下移植更深，即深度低于皮肤表面的那些可植入装置，双光子提供比共聚焦显微术更深的无创成像。此外，使用的红外线对活细胞的伤害比暴露于可见光或紫外线的小，这是因为荧光发射所需的光子能量仅在焦点平面处出现，并且不被焦点外平面中的细胞或组织感受到。

在另一实施方案中，超声是便于携带的、基本上无害的、多功能的，且可在包封的细胞产物和/或包封的生物活性剂植入时实时进行或作为监测植入过程的工具。具体地说，常规低和/或相应高频超声可用于提供定性以及定量光谱数据。虽然与临床低频超声(在1–20MHz内80μm–1.5mm)相比，高频超声能够增加成像分辨率(在20-50MHz内30-80μm)，但其具有有限的组织穿透深度，从而其用途限制于表面组织部位。高分辨率成像使得可以体内评估哺乳动物纵向研究中的解剖结构和血液动力学功能。例如，VisualSonics的Vevo提供：(1)在个体对象中进行疾病发展和退行的纵向研究的能力；(2)低至30微米的解剖和生理结构的成像分辨率；(3)使图像引导的针注射和抽取可视化的能力；(4)微循环和心血管血流评价；(5)经由用户友好的设备和研究驱动的界面的高通量；和(6)获得全面测量和注释以及离线数据分析的开放性结构。评价微循环和心血管血流的能力将有助于确定细胞的活力，例如O2流动和递送。相比之下，已经显示低频超声(约7-10mHz)检测与暴露于化疗的急性骨髓性白血病细胞的组织学细胞死亡相关的微结构组织变化。参见Azrif等,Conventionallow-frequencyultrasounddetectioninapoptosis,ProceedingsoftheAmericanInstituteofUltrasoundinMedicine,NewYork,NY2007(AIUMLauraM.D.,2007)p.S185。

在另一个实施方案中，磁共振成像(MRI)可用于使用对比剂来区分健康的和患病组织。此外，在另一实施方案中，计算机断层扫描技术(CT)或CT扫描可用于产生机体组织和结构的详细图像。CT或CT扫描同样使用对比剂，并由于特定吸收速率使其易于使异常组织可视化。对比剂例如8-羟基喹啉铟-111(I-111)的一个用途是用于追踪干细胞，尽管其半衰期确实短。此外，在另一实施方案中，正电子发射断层扫描技术(PET)扫描可用于测量来自正电子发射分子，例如碳、氮和氧等的发射，并且提供有价值的功能信息。在又一个实施方案中，光子共聚焦断层扫描技术(OCT)或光声断层扫描技术(PAT)也可用于检查装置内外的细胞和组织。OCT检测不同组织的反射率差异，而PAT检测组织暴露于低能量激光而被加热时产生的超声波。

不同方法和技术或工具可单独或组合用于可视化、分析和评价体内装置内植入的细胞。这些和现在已知或今后开发的其它技术可利用到这样的程度，即它们能够用于体内成像和监测本文所述的细胞和/或试剂。

实施例

实施例1

推断PEC的治疗有效剂量

为帮助确保患者群体的采用，诸如申请人预期的用于治疗糖尿病的包封细胞疗法必须优选由提供治疗有效剂量必需的最少数目的巨包封细胞产品(也称为“VC组合产品”)组成以治疗患有疾病的患者。

对于患有胰岛素依赖性糖尿病的患者，独立于胰岛素需要约～200,000个胰岛当量或“IEQ”。IEQ基于制剂中存在的胰岛数目和直径来计算，并基于胰岛体积进行数学上的校正。胰岛直径为约150μm。不同直径的胰岛通过数学上补偿其体积而被标准化至150μm直径的IEQ数。基于糖尿病发作时胰岛异体移植(例如尸体器官供者胰岛)、自体移植和β细胞团可获得的描述，已经确定治疗患有胰岛素依赖型糖尿病患者的治疗性IEQ数。对于异体移植，靶IEQ为约10,000IEQ/千克体重；然而，仅约40％的胰岛存活，从而提供约4,000IEQ/kg的疗效。在胰岛自体移植中，分离自患者胰腺的整个胰岛团被递送回去，总的IEQ通常为200,000至300,000IEQ(总递送的)并经常使患者不依赖于外源胰岛素。类似地，在自体移植中的胰岛存活也是个问题。参见Korsgren等,(2005),CurrentStatusofClinicalIsletTransplantation,Transplantation79:1289–1293。

鉴于上述，申请人估计来自PEC移植物的必需的总治疗性IEQ在约200,000lEQ范围。图1显示的图在左边描述了β细胞团以及在右边显示了可比较的IEQ以在左边获得类似水平的β细胞团和/或功能。在约10-20％的β细胞团处出现糖尿病发作。然而，存在宽的治疗性细胞(安全性)指数使得100％的β细胞团(“正常”，非糖尿病状态)不必恢复以便实现疾病的胰岛素非依赖性或改善。因为植入的PEC细胞不含有胰岛，因此直至体内成熟之后才能等同于IEQ，基于在体内成熟之后外植的包封PEC移植物(或VC-01移植物)的总C-肽蛋白质含量，申请人已经测量体内达到的β细胞团。在已知数目的IEQ中也测量C-肽用于将移植物C-肽含量外推至IEQ的。图2A为显示来自不同数目的人尸体胰岛的总人C-肽蛋白含量的图。从范围为500至5000IEQ的第3方来源获得在限定的IEQ量的人胰岛等分试样。使用ELISA测量总的人C-肽含量，并且如图1A中所示，在人胰岛数目(IEQ)与总的C-肽蛋白含量(pM)之间存在线性关系。

使用IEQ数目与C-肽蛋白含量之间该限定的线性关系，申请人能够测量包封PEC移植物的总人C-肽蛋白含量，该包封PEC移植物在4至11个月的时段产生范围约1400-2000pM的一致的总C-肽含量水平。参见图1B。然后，可使这些总的人C-肽含量水平与图1A关联以确定成熟时VC-01产品递送的IEQ范围。具体地说，参见图2B中的虚线，该图2B显示了在六十只动物中发现的成熟的VC-01移植物中总人C-肽的第25百分位数和中值。当与图1A关联时，这些C-肽水平对应于VC-01移植物递送的约2500至约3500IEQ。因此，小的包封装置(功能体积为约20μL，或EN20装置)可含有约2,500至3,500IEQ的β细胞团或在小鼠中超过80,000IEQ/kg。假定包封装置的功能体积与容纳成比例地更大体积的治疗细胞的容量之间的关系为线性的，更大的药物递送装置，例如容纳约250μL功能体积(EN250装置)，比EN20装置大约12.5倍(12.5X)并可含有高达约～30,000至45,000IEQ的装置。类似地，EN100装置(EN20装置的6.5X)可含有高达约16,250至22,750IEQ；以及含有4个细胞腔室的EN-(大容量)LC装置(EN20装置的48.4X)可含有高达约121,000至169,400IEQ等。因此，为了将治疗有效剂量递送给患者，预期需要用至少约4、约5、约6、约7、约8个EN250装置或约2个EN-LC装置进行包封以递送充足的PEC量。以下更详细地描述大容量装置。

实施例2

使用于细胞疗法的表面积和细胞体积最优化的三维大容量装置组件

鉴于实施例1，申请人着手建立增加每一装置功能细胞剂量的大容量装置，同时使装置限于占据人体解剖部位的最小的有效面积(或投影区)，例如尽可能最少量的空间。

申请人的专利药物递送装置在之前已被描述于2001年12月12日提交的美国外观设计专利申请第29/408,366；29/408,368和29/408,370号以及2012年5月31日提交的第29/423,365号和2012年10月10日授权的美国专利第8,278,106号，来源于人多能干细胞的胰腺细胞的包封(ENCAPSULATIONOFPANCREATICCELLSDERIVEDFROMHUMANPLURIPOTENTSTEMCELLS)。

装置的有效面积或投影区为在x和y维度被装置占据的，例如被人体中的装置占据的2维区域。先前描述的装置为2维扁平的或平面的，并且因此当考虑用于人时，具有某些尺寸约束，例如此类装置可仅变得更大(有效面积或投影区增加)以容纳更多细胞产物或细胞团。熟知的是人(尸体的)胰岛具有非常小的增殖容量以及移植后存在大量的细胞损失。Korsgren等,(2005)，见上文，报道植入的人胰岛存活率估计仅为约10％至20％，这归因于引发的血栓形成/炎症反应，在移植之后，当胰岛与ABO-相容的血液直接接触并在大约几分钟内，观察到白细胞浸润胰岛，从而引起即时的血液介导的炎症反应(IBMIR)并导致细胞损失。在实验性研究中移植啮齿动物和人胰岛之后，也已经报道了相同的胰岛细胞损失。参见Korsgren等,见上文,p1291。申请人的早期研究显示植入的PEC细胞具有增殖潜能，且不管最初接种于装置中的细胞数目(例如1、1.5、3、4.5、6或9百万个细胞)，它们增殖并成熟以成为分泌胰岛的细胞。例如，参见美国专利8,278,106。因此，装置的尺寸、设计和构造而非装载入装置的细胞数目限制并决定成熟之后存在的细胞数目(或剂量)。并且，对最大细胞数目的主要约束不是细胞容量问题，而是物理装置容量问题。

图3-70阐明大容量装置组件的各种实施方案。如图中所示，组件含有至少2个、优选3个、优选4个、优选5个、优选6个、优选7个、优选8个或更多个细胞腔室100/组件或治疗剂量必需的任何数目的多个腔室100。大容量装置为三维的且非扁平或平面的，如先前在2011年12月12日提交的美国外观设计申请第29/408366、29/408368和29/408370号；2012年5月31日提交的第29/423,365号；以及美国专利第8,278,106号中所述的EN250或EN100装置。

图3-8示例由8个细胞腔室100或隔室组成的组件。图3、4、5A和6示例在每个分隔的管腔或细胞腔室100之间折叠约0度角度(相对于平行的面向腔室)的装置组件。折叠或弯曲40仅存在于装置组件的隔板(或在分隔的细胞腔室之间的密封件或无细胞区域)部分。图7和8示例了这样的组件，在组件中，细胞腔室100分别以约20度角度或40度角度彼此分开。并且，组件通过弯曲或折叠隔板或无细胞区40来形成三维装置。总高度(z-维度)和宽度(x-维度)将稍有不同，这取决于在隔板区域折叠或弯曲40的程度，例如，当在0度弯曲时，总高度和宽度为大约10.5mm和25.2mm，但当在20度弯曲时，总高度和宽度为大约9.2mm和44.0mm。因此，装置组件的总体有效面积或投影区可通过改变装置中折叠的性质而改变和操作。图4A、13和14显示折叠组件之前的装置组件。

通常，为了使任何给定装置中细胞腔室内部的细胞体积或细胞密度最优化，需要使体积与有效面积比率最大化。有效面积或投影区为在x和y维度被装置占据的，例如被人体中的装置占据的2维区域。表1显示，在一个实施方案中，三维大容量(3-DEN-LC)装置组件具有8个细胞腔室，在该原型中的每个细胞腔室具有约120μL体积，最大体积(MV)为约968μL。该3-DEN-LC的有效面积(EA；x和y平面)为约3420mm²(38mmx90mm)。3-DEN-LC装置的体积与有效面积(MV/EA)比率为约0.283(即，968/3420)。将这与平面装置的一个实施方案-EN250装置进行比较，该EN250装置的最大体积为约249μL以及有效面积为2295mm²(27mmx85mm)。该平面EN250装置的体积与有效面积(MV/EA)比率为约0.108(即249/2295)。因此，3-DEN-LC装置可容纳4倍体积的平面EN250装置，而没有占据4倍有效面积来实现这一点。即，与平面EN250装置相比，3-DEN-LC装置的体积与有效面积比率更大(或更好)，因此在相同的有效面积或投影区允许更多细胞被包封。3-DEN-LC装置能够实现这一增加的体积与有效面积比率，因为它能够在z维度(高度)折叠而不受限制；并且其高度比EN250装置大约9至10倍。EN250装置在z维度受其约1mm的最大管腔直径的限制。

表1比较了图3、4和5A中示出的装置组件，可实现其它设计而不脱离以上描述或本文所述的描述，所述设计采用在装置组件中产生角度和/或弯曲40的原则以增加总体积与有效面积比。例如，图6-14示例了呈以下形式的装置组件：罗马帘形(图9，15-28)、管或一系列管或扁平管形(图10，29-42)、梳形或鳍状(图11，43-56)、波形或U形或百叶窗形(图3、4、5A、6、7)、百叶窗形(图12，57-70)、辐射体形、表面纹理、圆片形、圈形等。这些装置可具有多细胞腔室100、端口20、30以及不同角度的折叠或弯曲40。所有这些装置在本文体现并阐明，因为此类设计将类似地增加装置的体积与有效面积比。

表2比较了三维大容量装置组件的另外实施方案的体积与有效面积比。出于比较不同实施方案的目的，将有效面积(或投影区)在50x20mm或1000mm²保持不变。对于表2中的计算，除扁平平面装置外，所有实施方案的总高度(z维度)也在约2mm保持不变，该扁平平面装置的管腔厚度为约0.2mm(厚度也受细胞腔室自身厚度的限制)。此外，对于三维大容量装置组件，每个细胞腔室之间也存在约0.6mm的间隙。每个实施方案的体积为装置的最大化体积。罗马帘设计(图9)能够具有最大体积，而扁平(平面，2维)装置能够具有最小体积。因此，具有最大的最大化体积与有效面积比的实施方案也为罗马帘装置，具有最小的最大化体积与有效面积比的实施方案为扁平装置。

因此，类似于表1，表2显示除非装置可利用z-维度(高度)，最大体积与有效面积比会受限。通过加入该额外的z-维度以及本文所述的考虑该z-维度在内的不同设计构型，本文的三维大容量装置组件可优化需要高的细胞剂量或数目的那些细胞疗法或替代的细胞递送(例如，1型糖尿病)。

本文的装置组件实施方案通常通过标准的切割形式来制造，包括但不限于激光切割和/或模切每层或每部件，例如网状物、粘附薄膜和细胞不可渗透层。将部件对齐使得当每个部件或层置于焊机时，每个管腔可在另一个顶部适当地对齐或分层。图13示例第一细胞腔室的边缘周围的第一密封件10通过同时焊接入所有层形成扁平薄片。在激光切割期间可通过加入连接至其的对齐特征作为每层的部分来促进焊接的精度，然后可在焊接或形成第一密封件时或之后对其进行调整。也可使用高频超声焊接、热封、粘接和扣紧来实现密封。为在已经产生细胞腔室之后形成三维组件，使用足够的热量预处理组件，所述热量使得细胞腔室之间的无细胞区呈现或赋予3-D构造较小角度。然后，将装置组件置于模具中并用热赋予基本上永久的构造。另外，可用多种方式实现形成三维组件，所述方式为本领域普通技术人员应知道的。例如，装置组件可被模塑或成形加工(例如夹住)或挤出，或可连接具有赋予的折叠形状的外部框架/材料。外部框架/材料可以以多种方式连接(例如高频超声焊接、热封、粘接和扣紧)。图3-70示例在此类构造可为图3-70显示的可变角度时弯曲或折叠40的角度。可选地，通过模塑例如单个大容量装置已经形成其它三维大容量装置。

对于模块化生产，图14示例任何数目的细胞腔室100可用任何数目的另外第二密封件、第三、第四、第五、第六、第七或八个或更多个密封件10形成以形成期望的相应数目的细胞腔室。可选地，能够一步完成整个多腔室装置，由此焊接部分同时形成所有细胞腔室。优选地，装置组件可通过分开构建各个装置组件甚或装置组件中的各个细胞腔室来制造，使得基于针对任何给定患者的细胞剂量选择细胞腔室的数目。与以上类似，模块化生产可采用本领域中可获得的任何方法，包括高频超声焊接、热封、粘接和扣紧，只要此类方法不损害装置组件的完整或功能。

此外，在装置的三维构建体中的无细胞区或折叠可被穿孔以允许宿主细胞侵入，例如，允许血管从装置的任一表面或侧面穿过孔眼并且从而增加装置的血管化以及其中的细胞。

图3-70还示例了类似于其它平面药物递送系统的装置组件，大容量装置组件的每个细胞腔室100可在一端或在各端含有端口20、30或装载管。另外，其它细胞腔室可在各个细胞腔室内部或细胞腔室核心中含有支架，优选泡沫或网状支架，优选提供增加的氧渗透或灌注的任何内部基质以促进细胞存活和/或细胞产物分布，如以下更详细讨论并示于图71中。

实施例3

优化氧运输并增加胰岛素产量的方法

申请人先前已经显示与成熟的成人胰岛相比，PEC祖细胞对于如在移植期间及之后出现的缺氧条件为耐受的。例如，在异体-和自体移植中，在移植时和移植期间血管化的缺乏和细胞缺氧为主要的细胞存活问题。另外，可以优化腔室核心处改善细胞的足够营养物并向细胞提供足够的营养物。

已经探究不同基质以改善宿主与装置之间界面处的血管化，然而，细胞腔室内部的基质或泡沫并未得到充分描述。因为此类基质由互相连接的腔和凹槽组成，其为容纳细胞团块以及细胞团块遍及细胞腔室或管腔的均匀分布提供合适的结构，同时其充当导管或通道来为细胞提供氧气和其它营养物以促进存活。使用硅酮来源的弹性体作为基质材料的至少一个优势是由于其高的氧溶解性，这允许材料起到向细胞腔室的核心输送氧气或含氧悬液或液体的氧导管或装置的作用。

为测定硅酮弹性体是否能够潜在地改善细胞腔室核心处的细胞存活，最初测试两(2)个硅酮来源的基质：硅酮纤维或硅酮中空纤维以及由基于硅酮的混合物形成的泡沫。硅酮中空纤维具有特别的气体转移性质(MedArray的PermSelect膜组件)，因为硅酮为密实的(无孔的)并且其防止液体通过膜应用；从而允许其广泛用于液体，而不管表面张力。例如，PermSelect膜组件提供具有不同膜表面积10cm²(PDMSXA-10)、2,500cm²(PDMSXA-2500)、1m²(PDMSXA-1.0)和2.1m²2(PDMSXA-2.1)的均匀间隔的中空纤维的填充束，然而，可制造并测试其它习惯用途的其它标称膜表面积。这些硅酮中空纤维被组装成置于装置中的垫。下表4显示垫的部件的尺寸，以及图71A-B显示表明如何使用涤纶纱将中空纤维编织或针织在一起的图像。这些硅酮纤维垫可以以单层或多层制备，或可堆叠单个垫。然后，切割垫以适合装置(例如EN20装置)的管腔内部。然后，基本上如申请人在专利和非专利出版物中先前所述的，将装置装载约6百万个PEC，并植入小鼠中。

表4：硅酮中空纤维垫尺寸

硅酮(PDMS)	尺寸
		纤维外径(OD)	300mm(0.0118英寸)
纤维内径(ID)	190mm(0.0075英寸)
		膜(纤维壁)厚度	55mm(0.0022英寸)

类似于硅酮中空纤维垫，制备插入细胞腔室的基于硅酮的泡沫。产生多孔基质或多孔硅酮材料的方法详细描述于DexcomInc.的美国专利第7,192,450号以及SMTECHNOLOGIES的美国专利第5,624,674和5,605,693号。另外，制备其它类型的生物稳定性泡沫的其它方法为本领域普通技术人员已知的，其可用于产生优选实施方案的结构。例如，Roby的美国专利第3,929,971号公开了制备具有多孔微结构的合成膜的方法，所述合成膜通过将碳酸钙珊瑚材料转化成羟磷灰石同时保留珊瑚材料的独特微结构制备的。作为另一实例，Pekkarinen的美国专利第6,520,997号公开了产生多孔膜的光刻工艺。在一个示例性实施方案中，通过将大约500克糖晶体与大约15克水混合约3-6分钟来形成泡沫。在铸入模具之前，可通过改变糖晶体大小(例如，平均直径为约90至约250微米)以及加入至糖的水量来获得不同的架构或腔尺寸。然后，将混合物压入用作模具的6孔组织培养皿中并在室温干燥过夜。可采用干燥糖晶体混合物的其它方法，例如在合适的温度下烘烤合适的时段。硅酮弹性体，具体地说，根据制造商的说明将两部分铂固化硅酮弹性体(NuSilSiliconeTechnologyPart#MED-6015)以约10:1(部分A:B)的比混合，并以约3克硅酮/962mm²的糖模具表面积的比例均匀地涂敷于糖模具表面。将真空应用于模具以通过模具中的孔拉伸硅酮约6分钟或合适的时间使得所有硅酮填充模具中的腔并在约40℃或某些合适的温度固化过夜。然后，使用去离子水溶解糖模具，这产生呈6孔组织培养孔形状的多孔硅酮(泡沫)的浅圆柱物。图71C显示由插入形成细胞腔室的膜之间的硅酮三维基质或泡沫组成的腔基质的一个实施方案的横截面。图71C还显示泡沫具有多个互相连接的腔洞或开放空间，腔洞基本上到处互相连接并且可以以具有不同腔洞尺寸的层形成。

然而，泡沫太厚而不能全部掺入至少EN20装置，因此在低温恒温器上切割之前通过将该泡沫包埋在最佳切割温度(OCT)化合物中来将它切割成约300微米厚的薄片。可选地，硅酮泡沫也可被置于组织学组织处理器中，用石蜡包埋并在切片机上切片。OCT化合物通过将其在水中洗涤多次而去除，石蜡通过将其在二甲苯、随后在乙醇、然后在水中洗涤多次而去除。然后，泡沫插入物被切割成适合装置内部的尺寸，所述装置特别为EN20装置。然后，将EN20-泡沫装置装载约6百万个PEC、密封并皮下移植，如先前所述。

总体上，用硅酮中空纤维垫中的每一个(动物编号4174、4175、4176、4177、4178和4179)和多孔硅酮薄膜基质(数据未显示)预装载六个EN20装置，以及有相同数目的无基质的对照或EN20装置(动物编号4180、4181、4182、4183、4184和4185)；参见图72。所有12个装置接受约6百万个PEC(为通常装载于该尺寸装置的量的约2倍)并皮下植入免疫低下小鼠(例如SCID-Beige和Rag2)的背部。在植入后13周，将小鼠禁食过夜并用葡萄糖溶液以3mg/kg体重的剂量经腹腔注射该小鼠。在禁食时取血样以及在葡萄糖施用之后30min和60min再次取血样。使用对人c-肽特异的ELISA试剂盒测量血清c-肽，结果显示于图72中。此外，测定血清c-肽的方法先前已经在申请人的专利和非专利出版物中充分描述。

图72的结果表明与对照动物相比，具有硅酮中空纤维的包封PEC移植物看起来具有可比较的功能，如在移植后13周由血清c-肽水平所评估的。例如，在葡萄糖刺激后60分钟将来自具有中空纤维的PEC移植物的编号为4174(1270pM)、4175(977pM)和4176(327pM)的动物与来自无中空纤维的PEC移植物的编号为4181(1112pM)和4184(462pM)的动物的血清人c-肽水平进行比较。然而，无PEC中空纤维移植物具有如在对照动物4182中观察到的稳健功能。

处死编号为4174的动物用于PEC中空纤维移植物的组织学分析。图73显示包封移植物或外植体的横截面并用苏木精和伊红染色(图73A)以及胰岛素(图73B)。来自PEC移植物的细胞填充腔室并位于紧密接近中空纤维处。有趣地是，胰岛素阳性染色细胞(棕色，图73B)在相邻中空纤维之间的裂隙(从外部腔室膜约256μm)中出现，这表明硅酮纤维确实起导管的作用以吸取较多的氧气进入腔室核心。与最靠近半透膜的细胞相比，长期在核心的细胞可变为坏死性的。因此，虽然这些PEC中空纤维移植物并没有比最稳健的对照PEC移植物表现得更好，但基于硅酮的中空纤维可以为接近腔室核心的那些细胞提供长期细胞存活优势。

实施例4

三维装置当植入时插入身体并耐受高压缩负载而没有改变形状

本发明的一个主要实施方案为这样的三维装置，当植入时，其能够具有高的细胞体积容量同时约束装置的总表面积或投影区。为了测定此处和以上所述的三维大容量装置一旦植入是否会完全插入身体并在不同的压缩负载下维持其形状和形式，扁平(平面)的EN250装置基本上弯曲成三维手风琴形装置，如以上实施例2所述(图74A)。新的三维装置的投影区为高度为约10mm的初始扁平薄片装置的投影区的约50％。将三维装置(图74A)移植入人(新鲜的)尸体，然后超声成像。图74B显示皮下脂肪或皮肤容易地插入折皱的三维装置的凹处以及通过超声成像容易地观察到该装置的轮廓。

由于该装置为良好插入的，进行测试以确定在高压情况下，装置是否会维持其弯曲的3-D形式，或是否为扁平的并保持如此或是否从初始植入位点移动。将约20-30lbs的压缩负载直接应用于经皮下(在Scarpia的筋膜下)植入装置的尸体上的位点。图74C显示在相同植入位点应用压缩负载之前、期间或之后成像的相同装置。随着植入位点处渐增的压缩负载压力，装置变为扁平的，然而，在释放负载后，装置恢复到其初始的弯曲手风琴形形式。装置基本上不移动并且皮肤保持插入装置的折叠和凹处。

该测试显示，此处所述的三维巨包封装置当植入时可变为插入身体，耐受高的压缩负载而未改变其形状或改变其总投影区并且基本上不会从初始植入位点移动。

实施例5

装置可利用超声体内成像

任何细胞包封疗法的主要关注为安全性，不仅是关于细胞产品方面而且还关于装置安全性和完整性方面。虽然装置组件制造包括进行一连串质量控制测试以确保装置的完整性(例如压力衰减等)，虽遥远但仍可能发生的是一旦包封细胞产品植入身体，可能出现这样的时间和事件：其可能导致装置出现缺口(泄露)。装置的缺口可由装置内部异常细胞生长引起(例如囊肿、良性肿瘤)，导致装置以与例如正常细胞移植物产品不一致的方式扩展。可选地，在植入部位，由于身体损伤或身体穿刺，装置可被机械或物理破坏。因此，需要监测装置，优选可视化定期监测装置以确保其为完整的并且在体内未被破坏。

因此，申请人探究是否可利用在许多医院和医师房间中使用的简单的、通常使用的操作，如超声来监测移植的装置。超声使用高频声波来产生内部身体结构的图像。它为非侵入性的，不使用辐射并且某些超声技术允许制成三维图像。超声检查通常花费不超过30或60分钟并且通常为无痛的。超声广泛用于检查，可揭示血管、血块的扩大或动脉变窄或它能够定位在器官和组织中的肿块，并频繁地用于引导针芯活检。因为预期包封细胞产品的植入为皮下的(例如，在侧腹、背部、上臂以及类似区域)，所以超声检查为容易且方便的门诊病人程序。

为测试超声成像的可行性，将扁平(平面)空装置和装载的EN250及EN20尺寸药物递送装置植入皮肤下并成像。图75显示超声成像可检测空(但润湿的，出于成像目的)装置以及装载的装置以扩展至约1.5mm和约2.5mm。此外，申请人先前已显示高频超声不仅显示装置周围的膜分离，而且显示囊肿生长和血流量(用造影剂)。因此，超声成像为定期监测装置完整性的容易的、不可逃避的手段。在存在装置异常扩展或存在装置缺口的情况下，装置可通过手术从身体移除；这同样作为门诊病人程序。

实施例4和5显示没有发明对成像和监测体内装置是必要的。本文考虑了体内装置成像和外部测试体内装置完整性的这些和其它手段。

因此，对本领域技术人员显而易见的是，可以对本文公开的实施方案进行不同的替代、修饰或优化、或者组合，而不偏离本发明的范围和精神。

如下文的权利要求书和整个公开内容中所用的，短语“基本上由......组成”意指包括该短语之后列出的任何元素，并且限于不干扰或促进本公开内容针对所列出的元素而限定的活性或作用的其它元素。因此，短语“基本上由......组成”表明所列出的元素是必需的或强制的，但是其它元素是任选的，并且存在与否取决于它们是否影响所列出元素的活性或作用。

实施方案

实施方案1：用于植入哺乳动物宿主的细胞包封组件，所述组件包括用于包封活细胞的至少两个腔室，其中所述组件包括第一密封件以及至少第二密封件，所述第一密封件在所述组件的外周边缘处，由此形成所述包封组件，其中所述第二密封件在所述细胞包封组件内并形成所述细胞腔室的边缘。

实施方案2：如实施方案1所述的组件，其中所述第二密封件还以一定角度被折叠并与在第二密封件中无折叠的组件相比，减少组件的总投影区。

实施方案3：如实施方案2所述的组件，其中所述组件在所述第二密封件中有和无折叠情况下基本上维持相同的细胞体积容量。

实施方案4：如实施方案1所述的组件，其中所述组件包括半透膜。

实施方案5：如实施方案1所述的组件，其中所述组件在通过所述第二密封件形成的所述细胞腔室内具有第三密封件或第四密封件。

实施方案6：如实施方案1所述的组件，还包括至少一个装载口。

实施方案7：如实施方案1所述的组件，还包括两个装载口。

实施方案8：如实施方案1所述的组件，其中所述组件还包括活细胞。

实施方案9：如实施方案6所述的组件，其中所述活细胞为人胰腺和十二指肠同源盒基因1(PDX1)-阳性胰腺祖细胞。

实施方案10：如实施方案6所述的组件，其中所述活细胞为人内分泌前体细胞。

实施方案11：装置组件，其包括：第一密封的边缘；在所述第一密封件内形成细胞腔室外周密封的第二密封件；并且其中所述细胞腔室内的第二和分区密封件不增加所述装置组件的表面积。

实施方案12：如实施方案11所述的组件，其中所述第二密封件为折叠的。

实施方案13:如实施方案12所述的组件，其中所述第二密封件以0至90度折叠。

实施方案14：如实施方案12所述的组件，其中所述第二密封件以0至45度折叠。

实施方案15：如实施方案12所述的组件，其中所述第二密封件以0至30度折叠。

实施方案16：如实施方案12所述的组件，其中所述第二密封件以0至40度折叠。

实施方案17：如实施方案12所述的组件，其中所述第二密封件以0至90度折叠。

实施方案18：如实施方案12所述的组件，其中所述第二密封件以0度折叠。

实施方案19：如实施方案12所述的组件，其中所述第二密封件以40度折叠。

实施方案20：如实施方案12所述的组件，其中所述第二密封件当折叠时降低所述组件的总投影区。

实施方案21：如实施方案11所述的组件，还包括分区密封件，其中所述分区密封件在所述第二密封件内并降低所述腔室厚度。

实施方案22：如实施方案11所述的组件，还包括至少一个装载口。

实施方案23：如实施方案11所述的组件，还包括两个装载口。

实施方案24：如实施方案11所述的组件，其中所述组件还包括活细胞。

实施方案25：如实施方案24所述的组件，其中所述活细胞为人胰腺和十二指肠同源盒基因1(PDX1)-阳性胰腺祖细胞。

实施方案26：如实施方案24所述的组件，其中所述活细胞为人内分泌前体细胞。

实施方案27：如实施方案11所述的组件，还包括在腔室内部的基质。

实施方案28：如实施方案27所述的组件，其中所述基质包括促进氧气和营养物摄取的生物稳定性材料。

实施方案29：医疗装置，其被配置为减少所述装置投影区。

实施方案30：装置组件，其包括至少两个细胞腔室。

实施方案31：如实施方案30所述的组件，其中所述两个腔室为第一展开构型。

实施方案32：如实施方案31所述的组件，其中所述两个腔室为第二折叠构型。

实施方案33：装置组件，其包括至少两个腔室，其中所述腔室被配置为减少所述装置组件的投影区。

实施方案34：如实施方案33所述的组件，其中当被配置为减少所述装置组件的投影区时，所述腔室的表面积保持相同。

实施方案35：三维细胞包封组件,所述组件包括用于包封活细胞的至少两个细胞腔室，沿最长轴分离所述细胞腔室的无细胞区，其中所述无细胞区弯曲以形成折叠，并且其中与无折叠的组件相比，所述折叠减少所述组件的有效面积，从而形成三维细胞包封装置。

实施方案36：如实施方案35所述的组件，其中所述组件在有或无所述折叠的情况下基本上维持相同的细胞体积容量。

实施方案37：如实施方案35所述的组件，其中所述组件包括半透膜。

实施方案38：如实施方案35所述的组件，其中所述组件包括至少两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或更多个细胞腔室。

实施方案39：如实施方案35所述的组件，其还包括至少一个装载口。

实施方案40：如实施方案35所述的组件，其还包括两个装载口。

实施方案41：如实施方案35所述的组件，其中所述活细胞为定形内胚层谱系细胞。

实施方案42：如实施方案35所述的组件，其中所述活细胞为人胰腺和十二指肠同源盒基因1(PDX1)-阳性胰腺祖细胞。

实施方案43：如实施方案35所述的组件，其中所述活细胞为人内分泌前体细胞。

实施方案44：如实施方案35所述的组件，其中所述活细胞为人未成熟的β细胞。

实施方案45：如实施方案35所述的组件，其还包括具有多个互相连接的腔或孔的细胞腔室基质以分散所述活细胞以及改善所述细胞腔室内部的氧分布。

实施方案46：如实施方案45所述的组件，其中所述互相连接的腔具有不同的腔尺寸。

实施方案47：如实施方案45所述的组件，其中所述基质为聚二甲硅氧烷(PDMS)、聚二甲硅氧烷单丙烯酸酯和聚二甲硅氧烷单甲基丙烯酸酯。

实施方案48：如实施方案45所述的组件，其中所述基质为硅酮弹性体。

实施方案49：如实施方案45所述的组件，其中所述基质为聚二甲硅氧烷(PDMS)。

实施方案50：如实施方案35所述的组件，其中所述细胞腔室彼此平行。

实施方案51：如实施方案35所述的组件，其中所述细胞腔室被分离了约20度。

实施方案52:如实施方案35所述的组件，其中所述细胞腔室被分离了约40度。

实施方案53:如实施方案35所述的组件，其还包括在所述细胞腔室内的分区密封件。

Claims

1.三维细胞包封组件，所述组件包含用于包封活细胞的至少两个细胞腔室、沿最长轴分离所述细胞腔室的无细胞区，其中所述无细胞区被弯曲以形成折叠，并且其中与无折叠的组件相比，所述折叠减少所述组件的有效面积，从而形成三维细胞包封装置。

2.如权利要求1所述的组件，其中所述组件在有或无所述折叠的情况下基本上维持相同的细胞体积容量。

3.如权利要求1所述的组件，其中所述组件包含半透膜。

4.如权利要求1所述的组件，其中所述组件包含至少两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或更多个细胞腔室。

5.如权利要求1所述的组件，其还包含至少一个装载口。

6.如权利要求1所述的组件，其还包含两个装载口。

7.如权利要求1所述的组件，其中所述活细胞为定形内胚层谱系细胞。

8.如权利要求1所述的组件，其中所述活细胞为人胰腺和十二指肠同源盒基因1(PDX1)-阳性胰腺祖细胞。

9.如权利要求1所述的组件，其中所述活细胞为人内分泌前体细胞。

10.如权利要求1所述的组件，其中所述活细胞为人未成熟的β细胞。

11.如权利要求1所述的组件，其还包含具有多个互相连接的腔洞或孔的细胞腔室基质，以分散所述活细胞以及改善所述细胞腔室内部的氧分布。

12.如权利要求11所述的组件，其中所述互相连接的腔洞具有不同的腔洞尺寸。

13.如权利要求11所述的组件，其中所述基质为聚二甲硅氧烷(PDMS)、聚二甲硅氧烷单丙烯酸酯和聚二甲硅氧烷单甲基丙烯酸酯。

14.如权利要求11所述的组件，其中所述基质为硅酮弹性体。

15.如权利要求11所述的组件，其中所述基质为聚二甲硅氧烷(PDMS)。

16.如权利要求1所述的组件，其中所述细胞腔室彼此平行。

17.如权利要求1所述的组件，其中所述细胞腔室被分离了约20度。

18.如权利要求1所述的组件，其中所述细胞腔室被分离了约40度。

19.如权利要求1所述的组件，其还包含在所述细胞腔室内的分区密封件。