CN109312290A - 灌注式生物反应器和处理血管化复合组织的方法 - Google Patents
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Abstract
提供了用于包含血管部分(202)和血管蒂(204)的血管化结构(200)的生物反应器(100),所述生物反应器(100)包括配置以容纳任选地包含在具有第一开口(114)的第一容器(110)中的血管蒂(204)的第一空隙空间(112)、与血管部分(202)的至少一部分流体接触的第二空隙空间(142)和用于支持血管化结构(200)并将第一空隙空间(112)与第二空隙空间(142)流体分离的支持元件(170),所述支持元件(170)包括开孔区(176),所述开孔区(176)包括配置以容纳至少一部分血管蒂(204)的一个或多个孔。
Description
技术领域
本文描述了用于处理组织和器官,具体地用于在组织工程领域中特别适用的血管化结构的灌注式生物反应器。
背景技术
灌注式生物反应器主要设计通过在细胞器官支架,如心脏、肝、肾等中培养细胞用于体外灌注和再生((再)细胞化)以用于最终向受试者的移植。现有的生物反应器通常包括用于更换灌注液的液体容器和多个阀口,然而已发现它们不适合于身体部分,如血管化复合组织(VCT,或者同义词复合组织同种移植(CTA)),例如,具有多个层和接触面,特别是皮层的那些。仍非常需要处理VCT,如四肢、躯干、较大部分连接的面部和头皮、子宫或定址(addressing)单层:简单结构,如皮瓣、肌瓣;或者;或者目标区域中的复杂结合,如亚单元:耳、鼻、唇、眼睑、舌、手指、乳腺、生殖器-需要保存、需要灌注去细胞化/再细胞化技术或者合成支架细胞化。去细胞化是从供体组织除去天然细胞,同时保持其胞外基质(ECM)和相关生物化学组分的过程,从而产生了可以用来自移植受体的细胞再群体化(再细胞化)的基质。这种方法避免或降低了受体移植排斥的可能性。本发明旨在提供血管化复合组织生物工程问题的解决方案。
发明内容
本文描述了用于包含血管部分(202)和血管蒂(204)的血管化结构(200)的生物反应器(100),所述生物反应器(100)包括:
-配置用于容纳血管蒂(204)的第一空隙空间(112),任选地,其包含在具有第一开口(114)的第一容器(110)中,
-与血管部分(202)的至少一部分流体接触的第二空隙空间(142),
-用于支持血管化结构(200)并且将第一空隙空间(112)与第二空隙空间(142)流体分离的支持元件(170),其包括开孔区(176),所述开孔区(176)包括配置以容纳血管蒂(204)的至少一部分的一个或多个孔。
可以提供生物反应器(100),其中:
-支持元件(170)包括设置有邻接第一空隙空间(112)的第一侧面(172)和邻接第二空隙空间(142)的第二侧面(174)的主体,并且其中开孔区(176)将第一侧面(172)与第二侧面(174)相连,
-第二空隙空间(142)包含在具有第二开口(144)的第二容器(140)中或者包含在支持元件(170)和盖板之间的间隙中。
所述支持元件(170)还可以包含配置以固定附接围绕开孔区(176)外周的血管部分(202)的至少一部分的夹或更多个缝合锚钉,借此将开孔区(176)流体密封。
第一容器(110)和第二容器(140)或者盖板可以分别可拆卸地可附接至支持元件(170)。当开孔区(176)密封时,它们可以彼此流体分离。
所述第一容器(110)可以进一步布置可密封进入开口(111)以用于手动进入血管蒂(204)。
所述第一容器(110)可以进一步布置与第一空隙空间(112)流体连接以用于流体、一个或多个导电电缆或者一个或多个软线的进入和/或离开的一个或多个阀口(113),任选地一些阀口布置在距第一开口(114)不同的距离或者在第一容器周围不同的外周位置。
所述第二容器(140)可以进一步布置与第二空隙空间(142)流体连接以用于流体、一个或多个导电电缆或者一个或多个软线的进入和/或离开的一个或多个阀口(113),任选地第二容器(140)上的一些阀口布置在距第二开口(114)不同的距离或者在第二容器周围不同的外周位置。
支持元件(170)可以配置为将开孔区(176)定位在第一空隙空间(112)内,并且任选地在第一容器(110)的壁(118)和支持元件(170)之间提供间隙,任选地所述间隙具有环状形式。
生物反应器(100)可以进一步包含通过支持元件(170)与第一空隙空间(112)或第二空隙空间(142)分离的第三空隙空间(192),所述第三空隙空间(192)配置以容纳未被第二空隙空间(142)所容纳的血管部分(202)的至少一部分。
还提供了如本文所述的生物反应器(100)用于血管化结构(200)的灌注、用于血管化复合组织的去细胞化、血管化复合组织支架的再细胞化或者用于血管化复合组织的保存(保护,preservation)的用途。
可以提供所述用途,其中:
-配置第一空隙空间(112)以含有液体,并且配置第二空隙空间(142)以含有气体气氛,或反之亦然,或者
-分别配置第一空隙空间(112)和第二空隙空间(142)以含有液体,或者
-分别配置第一空隙空间(112)和第二空隙空间(142)以含有气体环境。
还提供了灌注血管化结构(200)的方法,其包含以下步骤:
-提供根据权利要求1至9中任一项所述的生物反应器(100),
-将血管化结构(200)附接至支持元件(170),从而使所述血管部分(202)的至少一部分与第二空隙空间(142)流体连接并且将血管蒂(204)的至少一部分布置在第一空隙空间(112)中,
-其中将血管化结构(200)的一部分在开孔区(176)上缝合和/或夹紧以使其密封,借此将第一空隙空间(112)与第二空隙空间(142)分离,和
-通过血管蒂(204)的血管系统灌注血管化结构(200)。
还提供了包含根据权利要求1至9中任一项所述的生物反应器(100)的试剂盒,其中存在至少两个可互换的支持元件(170),每个支持元件(170)具有不同的开孔区(176)尺寸和/或形状。
所述试剂盒还可以包含至少两个不同的绘图模板,一个用于各个不同的支持元件(170)以标记要获得的供体皮肤,从而使要获得的皮肤的尺寸和形状适合于在支持元件(170)的相应开孔区(176)尺寸和/或形状上缝合和/或夹紧。
根据用途、相应的方法或相应的试剂盒的血管化结构(200)可以是血管化复合组织或者血管化复合组织支架。
附图说明
图1为本文所述的生物反应器的第一容器和第二容器的横截面的示意图。
图2部分A和B分别显示了如本文所述的支持元件的平面图和侧视图。
图3显示了举例说明的作为手臂一部分的血管化结构。
图4显示了布置了血管化结构的组装的生物反应器。
图5显示了包含夹配合体的支持元件的横截面图。
图6是部分生物反应器的照片,其显示了布置有作为手的血管化结构的血管部分的第二容器。
图7是部分生物反应器的照片,其显示了布置有作为手的血管化结构的血管蒂的第一容器。
图8是本文所述的示例性生物反应器的立体图
图9是包含三个空隙空间的如本文所述的示例性生物反应器的横截面的示意图。
图10部分A至D显示了绘图模板的不同尺寸。
图11部分A显示了作为皮瓣的血管化结构。部分B显示了作为生物反应器中所提供的部分A的皮瓣的血管化结构。
图12部分A显示了作为面部的包含血管部分和血管蒂的血管化结构。部分B显示了作为生物反应器中所提供的部分A的面部的血管化结构。
图13显示了生物反应器中所提供的包含血管部分(子宫、阴道)和血管蒂的阴道和子宫的血管化结构
图14部分A显示了布置在如图4所示的生物反应器中的手臂的血管化结构以及作为圆柱形笼的辅助支持结构和作为中空圆柱体突出的其它辅助支持结构。
图14部分B是图14部分A的区域B的截面,其显示了作为围绕所述开孔区并从第二侧面伸出的中空圆柱体突出的其它辅助支持结构。
图15部分A至D显示了安装在支持元件上的包含血管部分和血管蒂的皮瓣的血管化结构的照片。
图16部分A和B显示了安装在支持元件第二侧面上的作为鼻和周围皮肤的血管化结构(血管部分侧面)的照片。
图17部分A和B显示了安装在支持元件第二侧面上的作为耳朵和周围皮肤的血管化结构(血管部分侧面)的照片。
图18部分A和B显示了作为圆柱形笼的两种辅助支持结构的照片。
图19部分A至C显示了使用绘图模板获得口和鼻的照片。
具体实施方式
在描述本发明所述的系统和方法之前,应理解本发明不局限于所描述的特定系统和方法或组合,当然,这是因为这些系统和方法和组合可以改变。还应理解本文所使用的术语并非意欲限制,因为本发明的范围仅通过所附权利要求限制。
除非上下文明确规定,否则如本文所使用的,单数形式的“一个”和“所述”包括单数和复数对象两者。
如本文所使用的术语“包含”和“由...组成”与“包括”或“含有”是同义的,并且是包含两端或开放式的,并且不排除其它未列举的成员、元素或方法步骤。将理解如本文所使用的术语“包含”和“由...组成”包括术语“由...组成”。
通过端点列举的数值范围包括包含在各个范围内的所有数值和部分以及列举的端点。
当表示可测量值,如参数、量、持续时间等时,如本文所使用的术语“约”或“大约”表示涵盖给定值和距给定值的+/-10%或以下,优选地+/-5%或以下,更优选地或以下,并且更优选地+/-0.1%或以下的变化,这些变化范围适合于在所公开的发明中实施。应理解本身还具体并且优选地公开了修饰词“约”或“大约”所涉及的值。
尽管通过进一步举例说明,术语“一个或多个”或者“至少一个”,如一组成员中的一个或多个成员或至少一个成员本身是清楚的,但是该术语特别涵盖了对所述成员中任一个的提及,或对所述成员中任何两个或更多个的提及,如(例如)任何≥3、≥4、≥5、≥6或≥7个等所述成员,和多达全部所述成员。
在本说明书中引用的所有参考文献以其全部内容作为参考并入本文。具体地,在本文中具体提及的所有参考文献的教导内容作为参考并入。
除非另外定义,否则在公开本发明时使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本发明所属领域中技术人员通常理解的含义相同。通过进一步指导,包含了术语定义以更好理解本发明的教导内容。
在以下段落中,更详细地定义了本发明的不同方面。除非明确相反指明,否则所定义的每个方面可以与任何其它方面组合。具体地,指明是优选的或有利的任何特征可以与指明是优选的或有利的任何其它特征组合。
在整个说明书中,提及“一个实施方式”或者“实施方式”表示在本发明的至少一个实施方式中包含了结合所述实施方式描述的具体特征、结构或特性。因此,在整个说明书中的多个地方出现短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”不必需,但是可以全部表示相同的实施方式。此外,在一个或多个实施方式中,可以以任何适合的方式组合具体特征、结构或特性,如根据本发明公开对本领域技术人员将显而易见的。此外,尽管本文所述的一些实施方式包括包含在其它实施方式中的一些,但非其它特征,但是不同实施方式的特征组合表示在本发明的范围内,并且构成了不同的实施方式,如本领域那些技术人员将理解的。例如,在所附权利要求中,可以以任意组合使用任何所主张的实施方式。
在本发明的描述中,提及了构成本发明的一部分的附图,并且其中仅作为例证显示了本发明可实施的具体实施方式。各个元件所附的用圆括号括起或者突出显示的附图标记仅通过举例的方式来举例说明所述元件,所述附图标记不旨在限制各个元件。应理解不离开本发明的范围,可以使用其它实施方式并且可以做出结构或逻辑变化。因此,不应以限制含义理解以下详细说明,并且通过所附权利要求限定本发明的范围。
本发明涉及用于血管化结构的生物反应器。所述血管化结构包含血管部分和血管蒂。具体地,所述生物反应器包含配置以容纳至少一部分血管蒂(和VCT的内部部分,如果需要)的第一空隙空间。所述生物反应器还包含配置以容纳至少一部分血管部分的第二空隙空间(其它层区室化)。所述生物反应器还包含支持元件,其用于支持血管化结构和使所述第一空隙空间与所述第二空隙空间分离,具有设置有邻接所述第一空隙空间的第一侧面和邻接所述第二空隙空间的第二侧面的主体、包含将所述第一侧面与所述第二侧面连接的一个或多个通孔的开孔区,所述开孔区配置以容纳从中穿过的血管蒂。它可以进一步包含来自血管部分的其它内部部分。所述第一空隙空间可以包含在具有第一开口的第一容器中。所述第二空隙空间可以包含在具有第二开口的第二容器中,或者包含在通过平板和支持元件所形成的空间中,特别是其中的凹口中。所述生物反应器用于体外灌注。
所述生物反应器允许血管部分与血管蒂分离,从而使它们保持在不同的环境中以用于最优处理。例如,将所述血管蒂浸没在液体中,而所述血管部分暴露于气体环境;从而使得第一次灌注在最优条件下进行。
当所述血管化结构为身体部分,如皮瓣、手指、四肢和躯干以及它们的子单元、耳、整个面部等,所述身体部分将处理以用于移植到患者或者体外研究模型时,所述生物反应器具有具体应用。通常,处理需要将液体泵送通过血管蒂的动脉或静脉,所述液体灌注到血管部分并且它们的组成取决于要求(例如,去细胞化、再细胞化、保存)。根据一个方面,所述处理是灌注。所述灌注可以是机械灌注。灌注表示使液体通过血管蒂流入血管部分;通常液体通过动脉进入并且通过静脉泄露出。根据另一个方面,所述处理是直接注射。处理可以是灌注和直接注射的组合。
所述生物反应器可以用于血管化复合组织的去细胞化、用于去细胞化血管化复合组织支架的再细胞化或者用于血管化合成支架的细胞化或者用于天然或再生血管化复合组织的保存。
“去细胞化”是指其中从血管化复合组织中除去细胞的过程,通常通过用一种或多种适合的去细胞化液体灌注穿过血管蒂来完成,从而留下提供机械和生物化学支持的作为胞外基质的组织支架。“再细胞化”是指其中通过灌注穿过血管蒂和/或通过直接注射和/或通过局部施用,用细胞使去细胞化血管化复合组织支架或血管化合成支架至少部分再群体化的过程。细胞接种在组织层中。所述细胞可以是分化的、未分化的(例如,干)细胞、基因工程细胞、合成细胞或任何类型的细胞。
本发明人已认识到血管化结构的分离或区室化,例如,血管蒂与血管部分的分离或者与血管蒂有关的内部部分与生物反应器提供的外部部分(参见下文)的分离改善了血管化结构的处理和性质。此外,血管化结构的支持降低了对脆弱且通常精细的组织的机械应力和损害。通过将其放置在与血管部分分离的容器中,它保护血管蒂。与其中拖曳的血管系统(trailing vasculature)大量且强健的经典器官移植(例如,肾、肝)相比,血管化结构通常具有薄且脆弱的蒂并且它需要显著不同的方法。具体地,当所述血管化结构包括(如)手指、手臂或面部中的皮肤部分时,所述血管部分可以在与血管蒂(例如,液体)相比不同的条件(例如,气体)下包含在所述第一容器内。它不同于通常使用单一容器的经典灌注技术。本发明人已认识到维持单独环境的益处,特别是对于最佳移植组织将血管蒂保留在液体环境中的需要,所述液体环境可以不同于不应液体浸没的皮肤。
所述生物反应器是指为血管化结构提供空隙空间以提供实施多种类型程序的最佳环境的装置。它可以允许控制环境组成,例如,气体或液体、温度、湿度、机械和/或电刺激的组成。所述生物反应器可以用于如灌注、机械灌注、保存和注射的程序。所述生物反应器可以用于实施体外或体内(例如,身体部分的原位再生)程序。所述生物反应器可以配置用于在培育箱中使用,例如,对于控制外部环境。所述生物反应器可以设置温度-控制夹套。所述生物反应器可以设置液体搅拌方式(例如,搅拌扇叶或搅拌棒)以用于包含在一个或多个空隙空间中的流体的均匀分布。所述生物反应器的空间取向可以是固定的或连续可调的。
所述血管化结构是指包含血管部分和血管蒂的任何类型的结构,包括合成结构。血管化表示所述血管部分设置了与所述血管部分中的组织类型有关的动脉、静脉、淋巴管、神经(例如,运动、感觉)中的一种或多种。
血管化结构的实例包括血管化复合组织(VCT)(例如,四肢或其部分,如手臂或手指、耳、唇、舌、面部、面颊、鼻)、血管化去细胞化复合组织(例如,去细胞化四肢或其部分,如手臂或手指、耳、唇、舌、面部、面颊、鼻)、血管化再细胞化复合组织(例如,再细胞化四肢或其部分,如手臂或手指、耳、唇、舌、面部、面颊、鼻)、血管化合成支架(例如,3D打印的四肢或其部分,如手臂或手指、耳、唇、舌、面部、面颊、鼻)和用于移植的器官(例如,用于异体移植的肝、肾、心脏)、合成器官。
所述血管蒂通常包含拖曳的血管系统,即用于一端连接至灌注流体进入和/或离开的外部导管而另一端导向血管部分的动脉和/或静脉。它可以进一步包含淋巴管和/或神经(例如,马达、传感)。所述血管蒂可以进一步包含骨及其它组织,如脂肪(脂肪)组织、肌肉和/或腱。
所述血管部分通常是大部分的血管化结构并且可以是血管化复合组织。它同样可以是去细胞化的血管化复合组织支架、再细胞化的血管化复合组织支架或者血管化合成支架。所述血管部分可以包含器官。
血管化复合组织是指具有不止一种与非细胞材料,如胞外基质有关的组织类型的组织,所述组织类型通常成层布置,如在手臂(含有皮肤、脂肪组织、腱、肌肉、骨)和耳(含有皮肤、脂肪组织、软骨)中成层布置。血管化复合组织的其它实例包括面部、手指、舌或唇等。
去细胞化的血管化复合组织支架是指由血管化复合组织的去细胞化所产生的结构,通常是指胞外基质。再细胞化的血管化复合组织支架是指由去细胞化血管化复合组织的再细胞化所产生的结构。血管化合成支架是指已通过去细胞化以外的方法,例如,通过3D打印所形成的支架。本发明的生物反应器适合于和所有类型的血管化结构一起使用。所述血管化结构可以来自人或动物(例如,小鼠、大鼠、猪)。它可以具有合成来源。
在一些情况下,血管化结构可以具有内部部分和外部部分,所述内部部分是指通过血管化结构的横截面所显示的并且包含在外层,如皮肤或上皮细胞内的部分,而所述外部部分由所述外层所表示。所述内部部分与血管蒂相连。一个方面在于所述支持元件将内部部分与外部部分分离;所述内部部分可以与所述第一空隙空间流体接触,所述外部部分可以与所述第二空隙空间流体接触。在一些情况下,所述内部部分包含在所述第一容器内,所述外部部分包含在所述第二容器内。
所述血管化结构的形状可以是基本平面或“表面的”,其中所述血管部分的高度尺寸小于宽度尺寸,或者总高较低,如等于或小于2cm。表面血管化的实例包括皮瓣。作为另外一种选择,血管化结构的形状可以是突出-状或“圆柱体的”(圆柱状),其中所述血管部分的高度尺寸大于宽度尺寸,或者具有相当的纵向高度,如大于2cm。圆柱体血管化的实例包括手臂或手指。所述表面或圆柱体血管化结构可能对所述第二空隙空间有影响,特别是所述第二空隙空间是否包含在容器内(例如,对于四肢)或包含在结构元件的凹口内(例如,对于皮瓣)。
可以根据不同的外部组织-类型表面的数目,即不同的上皮细胞的数目对血管化结构分类。外部组织-类型表面是可以与外部气氛(例如,皮肤)邻接或者与内部通道或孔口或腔(例如,唇、阴道)邻接的表面。血管化结构的单相类型主要具有一种类型的外部组织-类型表面;这种血管化结构通常具有作为皮肤并且包括四肢,如手指、手臂的外部组织-类型表面。血管化结构的双相类型主要具有两种类型的外部组织-类型表面;例如,唇具有皮肤(角质化上皮细胞)外部表面和内衬口腔的非角化复层扁平上皮外部表面。所有血管化结构包含血管蒂。
所述第一空隙空间配置以容纳血管蒂。所述第一空隙空间包含在具有第一开口的第一容器中。所述第一空隙空间或第一容器配置用于保持流体,例如,液体。可以布置所述第一容器,从而纵轴具有基本垂直的取向(如图4所示)。可以布置所述第一容器,从而纵轴具有基本水平的取向(如图9所示)。所述第一容器可以具有圆柱形外部形状。所述第一开口可以具有环形形状。所述第一容器优选地具有第一容器基底和从所述第一容器基底伸出的第一容器侧壁。所述第一容器基底可以是可拆卸的。
所述第一容器侧壁和基底限定了所述第一开口和第一空隙空间。所述第一容器侧壁可以布置与所述第一空隙空间流体连接的一个或多个阀口。可以配置所述阀口以用于流体、管或者用于至少一部分血管部分的电刺激的一个或多个导电电缆或者用于机械刺激(例如,拉伸)的一个或多个软线的进入和/或离开。所述软线可以由单根线或编织在一起的多根线制成。可以以距所述第一开口相同或不同的距离布置一些阀口。可以在围绕所述侧壁相同或不同的外周(例如,径向)位置布置一些阀口。通过允许控制各个空隙空间环境,例如,控制温度、气体水平(例如,CO2、NO)、浸没流体组成或者废物等的流体交换,所述阀口提供了自持型生物反应器。作为本发明的方面,将所述生物反应器配置用于在培育箱中使用。
所述容器可以设置用于刺激血管部分和/或血管蒂的刺激单元。可以在所述第一空隙空间的内部和/或外部提供所述刺激单元。所述刺激单元可以配置用于提供机械刺激;它可以包含一个或多个传输元件(例如,杆、软线)以用于将机械力,如张力、挤压力和/或扭转力传输通过所述支持元件开孔区并进入所述血管部分。另外或作为另外一种选择,所述刺激单元可以配置用于提供电刺激;它可以包含一个或多个电极以用于将电信号(例如)直接或通过神经转移至所述血管部分。
所述第一容器,具体地所述第一容器侧壁可以布置可密封进入开口,即进入窗以允许手动进入所述第一空隙空间。例如,所述可密封进入开口允许用户将管手动连接至血管蒂。优选地,它的尺寸设计用于手动进入,例如,通过手指或手进入。所述可密封进入开口可以具有任何适合的形状,例如,椭圆形、圆形或长方形。通过密封盖,所述可密封进入开口对流体进入是可密封的。所述密封盖配置用于密封和可拆卸地附接至所述可密封进入开口。
所述第一容器可以设置围绕所述第一开口的第一边缘以用于密封所述支持元件的附接。所述第一边缘可以形成与所述支持元件的协同操作区密封咬合的基本平面区。所述第一边缘可以设置用于夹紧装置,如螺母及螺栓的附接的一个或多个洞或槽;可以在所述支持元件中提供与所述第一边缘的那些对齐的互补的洞或槽。
所述第一空隙空间配置以容纳血管蒂,如(例如)图4所示。所述第一空隙空间可以与所述血管化结构的内部部分流体连接。所述第一空隙空间可以配置以容纳至少所述血管蒂。所述第一空隙空间可以配置进一步以容纳部分血管部分,例如,就如图13所示的阴道和子宫来说,其中第一容器在第一空隙空间中含有阴道和子宫,第二容器的第二空隙空间通过孔口(阴道)与子宫内部流体连接,并且所述支持元件通过围绕组织瓣的夹将所述第一和第二空隙空间密封分离。
所述第一容器可以由任何适合的材料制成。通常,所述第一容器基本由耐腐蚀材料,如聚碳酸酯、玻璃、不锈钢或钛制成。优选地,所述容器基本由透明材料,如聚碳酸酯或玻璃制成。所述密封盖可以由相同材料或不同材料制成,例如,由不锈钢制成。所述第一容器可以设置温度调节方式,如温度控制夹套。
使用时,所述第一容器通常设置了在灌注期间用于浸没血管蒂的液体。将所述管布置通过一个或多个阀口以用于灌注所述血管化结构。与其中必需浸没整个支架/器官的单室装置相比,在灌注期间用于浸没血管蒂和内部部分的第一容器提供了节省培养基和对血管蒂的安全处理。
所述第二空隙空间配置与血管化结构的血管部分的至少一部分流体连接。所述第二空隙空间可以与基本上所有血管部分流体连接。所述第二空隙空间可以与一段血管部分流体连接。所述第二空隙空间可以与血管化结构的外部部分流体连接。所述第二空隙空间可以与血管部分的孔口流体连接;它可以进一步与通过所述孔口进入的腔流体连接。
所述第二空隙空间可以配置以容纳血管化结构的血管部分的至少一部分。所述第二空隙空间可以配置以容纳基本上所有血管部分。所述第二空隙空间可以配置以容纳一段(例如,支架的皮肤结合部分)血管部分(参见,例如图4)。所述第二空隙空间可以配置以容纳血管化结构的外部部分。所述第二空隙可以配置以容纳血管部分的孔口。如上所述,就如图13所示的阴道和子宫来说,其中第一容器在第一空隙空间中含有阴道和子宫,第二容器的第二空隙空间通过孔口(阴道)与子宫内部流体连接,并且所述支持元件通过围绕组织瓣的夹将所述第一和第二空隙空间密封分离。当所述血管化结构是“表面的”时,所述第二空隙空间将具有相应的低高度尺寸;它可以包含在所述支持元件的凹口内。当所述血管化结构是“圆柱形”时,所述第二空隙空间将具有相应的高度尺寸;它可以包含在与所述支持元件连通的第二容器内。
所述第二空隙空间可以包含在具有第二开口的第二容器中。所述第二空隙空间可以包含在所述支持元件和盖板之间的间隙中;当所述血管化结构为基本平面,如组织瓣时,它是典型的(参见,例如,图15部分A至D)。所述第二空隙空间或第二容器配置用于保持流体,例如,液体或气体。可以布置所述第二容器,从而纵轴具有基本垂直的取向(如图4所示)、基本水平的取向(如图9所示)或者处于任何取向。所述取向可以影响所述血管化结构内的压力。所述第二容器可以具有圆柱形外部形状。所述第二开口可以具有环形形状。所述第二容器优选地具有第二容器基底和从所述第二容器基底伸出的第二容器侧壁。所述第二容器基底可以是可拆卸的。
所述第二容器侧壁和基底限定了所述第二开口和第二空隙空间。所述第二容器侧壁可以布置与所述第二空隙空间流体连接的一个或多个阀口。可以配置所述阀口以用于流体(例如,气体)、管或者一个或多个导电电缆或者用于机械刺激(例如,拉伸)的一个或多个软线的进入和/或离开。所述软线可以由单根线或编织在一起的多根线制成。可以以距所述第二开口不同的距离布置阀口。可以在围绕所述侧壁相同或不同的外周(例如,径向)位置布置一些阀口。
所述第二容器可以设置围绕所述第二开口的第二边缘以用于密封所述支持元件的附接。所述第二边缘可以形成与所述支持元件的协同操作区密封咬合的基本平面区。所述第二边缘可以设置用于夹紧装置,如螺母及螺栓的附接的一个或多个洞或槽;可以在所述支持元件中提供与所述第二边缘的那些对齐的互补的洞或槽。
如以上所提及的,所述容器可以设置用于刺激血管部分的刺激单元。可以在所述第二空隙空间的内部和/或外部提供所述刺激单元。所述刺激单元可以配置用于提供机械刺激;它可以包含一个或多个传输元件(例如,杆、软线)以用于将机械力,如张力、挤压力和/或扭转力传输至所述血管部分。附加地或作为另外一种选择,所述刺激单元可以配置用于提供电刺激;它可以包含一个或多个电极以用于将电信号(例如)直接转移至所述血管部分。
所述第二容器可以由任何适合的材料制成。通常,所述第二容器基本由耐腐蚀材料,如聚碳酸酯、玻璃、不锈钢或钛制成。优选地,所述第二容器基本由透明材料,如聚碳酸酯或玻璃制成。所述第二容器可以设置温度调节方式,如温度控制夹套。
使用时,所述第二空隙空间通常设置了在灌注期间用于浸没血管部分的流体。在一些情况下,所述流体可以基本包含气体,例如,就四肢来说,当所述血管部分具有皮层时。在其它情况下,所述流体可以基本包含液体,例如,当所述血管部分包含通常与液体接触的层或段时,例如,面颊或唇的内部。根据血管部分,可以改造所述第二容器的尺寸和/或形状,例如,与耳相比,可以将较长的第二容器用于四肢,如手臂。
本发明的方面在于所述生物反应器包含一个或多个其它空隙空间。每个其它空隙空间包含在具有开口的单独的其它容器中。具体地,当所述血管化结构是双相的时,所述第二容器容纳第一外部组织类型,所述其它容器容纳第二组织类型。如图9所示,所述生物反应器布置了三个分离的区室化空隙空间。
所述支持元件用于提供区室化(不透气和/或不透水),即所述空隙空间的分离(例如,第一空隙空间与第二空隙空间的分离),和为所述血管化结构提供机械支持。所述支持元件包含主体,其设置有适合于覆盖所述第一开口的第一侧面,适合于覆盖所述第二开口的第二侧面、包含将所述第一侧面与所述第二侧面连接的一个或多个通孔的开孔区,所述开孔区配置用于使至少一部分,优选地全部血管蒂从中穿过。当所述开孔区密封时,所述第一侧面可以配置用于密封覆盖所述第一开口以防止流体穿过所述支持元件。当所述开孔区密封时,所述第二侧面可以配置用于密封覆盖所述第二开口以防止流体穿过所述支持元件。当在本文中提及流体密封或流体分离时,它表示密封或分离以防止流体通过。
所述支持元件的主体为所述血管部分提供了机械支持,例如,当将其布置在所述第二侧面上时,所述开孔区的外周边缘可以支持所述血管部分的重量。所述支持元件的主体可以围绕所述开孔区进一步包含一个或多个辅助支持结构,例如,中空圆柱体突出。它可以从所述支持元件的第一侧面伸出。它可以从所述支持元件的第二侧面伸出,如(例如)图14B所示;可以配置这种辅助支持结构,从而从手臂内部(皮肤下方)为所述手臂提供垂直支持。辅助支持结构的另一种实例是(例如)从围绕所述开孔区布置的中空圆柱体所形成的外部笼。它可以从所述支持元件的第一侧面突出。它可以从所述第二侧面突出,如图14A所示;可以配置这种辅助支持结构,从而从手臂外部(皮肤上方)为所述手臂提供垂直支持。辅助支持结构的另一种实例是(例如)从覆盖所述开孔区的丝网所形成的浮雕结构(reliefstructure)。它可以从所述支持元件的第一侧面突出。它可以从所述支持元件的第二侧面突出。可以配置这种辅助支持结构,从而为松软的血管部分,如面部提供支持和形状。所述浮雕型辅助支持结构可以定制。它可以3D打印。所述辅助支持结构可以与所述支持元件主体永久性附接或者可以可拆卸地附接至所述支持元件主体。
所述支持元件的主体可以设置一个或多个缝合锚钉,其提供了用于缝合血管化结构,优选地将所述血管部分缝合至所述支持元件的位点。缝合锚钉可以采取位于所述主体表面的钩或者穿过所述主体的洞的形式。缝合所述血管化结构,优选地所述血管部分可以密封所述开孔区的一个或多个孔。所述密封优选地为流体密封。可以使用所述血管部分封离所述开孔区。例如,当所述血管化结构为耳时,所述耳和所述耳周围的皮肤在所述开孔区上方配合,并且当在其上方夹紧时,有效密封开孔区以防止流体从中穿过。因此,所述血管化结构,具体地所述血管部分用作衬垫。具体地,可以将所述辅助支持结构(例如,支架/VCT)获得/设计为具有额外的皮肤部分以有利于密封功能。
当存在三个或以上空隙空间时,所述支持元件可以进一步包含含有其它开孔区的其它主体,所述其它主体将使不同的空隙空间对分离。所述其它主体可以是分离的或者是所述主体的延伸。含有3个空隙空间的生物反应器的实例如图9所示。
根据一个方面,将所述支持元件主体成形以提供环状外周间隙(例如,图5,179)。所述间隙可以存在于所述支持元件主体的第一侧面上。可以通过相对于所述支持元件主体边缘降低所述开孔区的位置来产生间隙;因此,与所述支持元件主体相比,可以将所述支持元件主体进一步降低至所述第一空隙空间中,从而形成环状外周间隙。可以配置所述支持元件以将所述开孔区定位在所述第一空隙空间内(例如,进入1-3cm)。所述间隙的高度可以等于所述第一开口和所述开孔区之间的轴向距离。所述间隙的高度可以为1-3cm。所述环状外周间隙可以与所述第一侧壁中存在的阀口流体接触,从而允许所述环状外周间隙与所述外部环境之间气体交换。
所述支持元件还可以包含配置以夹紧围绕所述开孔区外周的血管部分的至少一部分的夹,借此密封所述开孔区的一个或多个孔。所述密封优选地为流体密封。所述夹可以包含与围绕所述孔的外周的支持元件主体咬合的配合体。当所述开孔区为圆形时,所述配合体可以包含环(环状)形状。所述配合体可以设置一个或多个洞或槽以用于容纳螺栓;所述支持元件主体可以设置一个或多个螺纹孔以用于咬合容纳螺栓。所述配合体可以与所述支持元件主体的第一侧面或第二侧面咬合。所述配合体可以与所述支持元件主体的辅助支持结构咬合,例如,围绕所述开孔区并从所述第二侧面伸出的中空圆柱体突出,如(例如)图14B所示。
所述支持元件从所述生物反应器上可拆卸。它可以与具有不同尺寸和/或形状的开孔区的支持元件互换。本发明的一个方面提供了包含如本文所定义的生物反应器和分别具有不同尺寸和/或形状的开孔区的多个不同支持元件的试剂盒。所述可互换性使得相同生物反应器能够适合于和大量不同的血管化结构(例如,面部、耳、手指、手臂等)或来源(如用于相同VCT类型的小动物或大动物)一起使用。
本发明的方面提供了对应于所述开孔区尺寸和/或形状的绘图模板。所述绘图模板用于在供体患者上画出轮廓以用于切割要获得的血管化结构。当所述开孔区包含圆孔时,所述绘图模板还可以是圆形或环形的,并且限定了用于标记供体皮肤的大于所述开孔区的圆形区域。较大的尺寸使得能够围绕所述开孔区的外周夹紧所述支持结构。本发明的一个方面提供了试剂盒,其包含如本文所定义的生物反应器和分别具有不同尺寸和/或形状的开孔区的多个不同支持元件,和分别与支持元件开孔区互补的用于标记要获得的血管化结构的切除边界,从而使其覆盖互补的支持元件开孔区的多个绘图模板。
在一种配置中,所述支持元件是基本平面的,具有第一和第二侧面,所述第一和第二侧面分别密封覆盖所述第一和第二开口,更具体地,分别密封覆盖各个第一或第二边缘。所述支持元件可以设置一个或多个洞或槽以用于夹紧装置,如螺母和螺栓的附接;可以分别在所述第一和/或第二容器中,具体地,与所述支持元件的那些对齐的第一和/或第二边缘中设置互补的洞或槽。所述支持元件包含含有血管蒂从中穿过的圆孔的开孔区,和用于将所述血管部分附接至所述支持元件,从而使其密封所述圆孔的环形夹。
所述生物反应器可以设置一个或多个其它支持结构,其配置以支持所述血管化部分和/或血管蒂。所述其它支持结构优选地从所述生物反应器上可拆卸。所述其它支持结构可以可拆卸地可附接至所述支持元件,至所述第一容器或者至所述第二容器。根据一个方面,所述其它支持结构包含通过配置以延伸通过所述第一空隙空间、所述开孔区和所述第一空隙空间的至少一部分的第一基底所支持的杆;这种杆可以用于支持纵向血管部分,如四肢(例如,手臂或腿的一部分)。
本发明还提供了如本文所述的生物反应器用于血管化结构灌注的使用。本发明还提供了如本文所述的生物反应器用于血管化复合组织去细胞化的使用。本发明还提供了如本文所述的生物反应器用于血管化复合组织支架再细胞化的使用。本发明还提供了如本文所述的生物反应器用于血管化复合组织保存的使用。
本发明还包括用于血管化结构灌注的方法,其包括以下步骤:
-提供如本文所述的生物反应器,
-将所述血管化结构附接至支持元件,从而所述血管部分的至少一部分与所述第二空隙空间流体连接并且将所述血管蒂的至少一部分布置在所述第一空隙空间中,
-其中将所述血管化结构的一部分在开孔区上夹紧以使其密封,借此将所述第一空隙空间与所述第二空隙空间分离,和
-通过所述血管蒂灌注所述血管化结构。
本发明还包括用于血管化结构灌注的方法,其包括以下步骤:
-提供如本文所述的生物反应器,
-将所述血管化结构附接至所述支持元件,从而将所述血管部分的至少一部分布置在所述第二空隙空间中并且将所述血管蒂的至少一部分布置在所述第一空隙空间中,
-其中将所述血管化结构的一部分在开孔区上夹紧以使其密封,借此将所述第一空隙空间与所述第二空隙空间分离,和
-通过所述血管蒂灌注所述血管化结构。
所述生物反应器可以用于灌注所有类型的血管化结构,如
-血管化复合组织同种移植(例如,四肢或其部分,如手臂、耳、唇、舌、手指、面部、面颊、鼻),
-血管化去细胞化复合组织(例如,去细胞化四肢或其部分,如手臂或手指、耳、唇、舌、面部、面颊、鼻),
-血管化再细胞化复合组织(例如,四肢或其部分,如手臂或手指、耳、唇、舌、面部、面颊、鼻),
-血管化合成支架(例如,3D打印的四肢或其部分,如手臂或手指、耳、唇、舌、面部、面颊、鼻),
-合成器官。
所述血管化结构可以具有任何体积尺寸或者任何层组成(例如,皮肤、脂肪组织、肌肉、软骨、骨、粘膜),或者可以具有血管化层。它可以用于实施去细胞化、再细胞化、保存、肌肉刺激(例如,电学、机械、电动机械)。
附图描述
图1为本发明所述的生物反应器的第一容器(110)和第二容器(140)的横截面的示意图。所述第一容器(110)具有第一基底(116)和第一侧壁(118),其限定了第一空隙空间(112)和第一容器开口(114)。所述第二容器(140)具有第二基底(146)和第二侧壁(148),其限定了第二空隙空间(142)和第二容器开口(144)。
图2部分A和B分别显示了如本文所述的支持元件(170)的平面图和侧视图。所述支持元件(170)具有圆形且布置了在第一开口(114)上方封闭的第一侧面(172)和在第二开口(144)上方封闭的第二侧面(174)的主体(178)。所述主体(178)设置了将所述第一侧面(172)与所述第二侧面(174)连接的开孔区(176)。
图3显示了作为手臂的一部分举例说明的血管化结构(200)。手臂(手和小臂)的大部分形成了血管部分(202),而除残余肌肉(222)和骨(224)之外的提供血管部分(202)的元件,如动脉(229)、静脉(228)、神经(226)和淋巴管(220)形成了血管蒂。还显示了将形成最终的密封衬片的皮瓣(230)。
图4显示了本文所述的生物反应器(100),其中血管化结构(200)的血管部分(202)布置在第二容器(140)的第二空隙空间(142)中,并且血管蒂(204)布置在第一容器(110)的第一空隙空间(112)中,其通过支持元件(170)分离(区室化)和支持。
图5显示了如本文所述的支持元件(170)的横截面视图,所述支持元件(170)还包含与支持元件(170)的主体(178)的一部分协同操作的圆环形夹配合体(180)。支持元件(170)本身显示为在第一容器(110)的第一边缘(119)和第二容器(140)的第二边缘(149)之间夹紧。通过相对于支持元件主体(178)的外周边缘降低开孔区(176)形成了环状外周间隙(179)。
图6是部分生物反应器的照片,其显示了第二容器(140),其中作为手的血管化结构(200)的血管部分(202)布置在第二空隙空间(112)中。所述手通过支持结构(170)支持并使用夹配合体(180)夹紧至支撑结构(170)主体。在本实施例中,第二容器(140)具有可移动基底,所述基底已从所述第二侧壁上卸下。
图7是部分生物反应器的照片,其显示了第一容器(110),其中通过支持结构(170)支持作为手的血管化结构(200)的血管部分(202)并将其夹紧至所述支持结构(170),并且所述血管化结构(200)的血管蒂(204)布置在第一容器(110)中。所述第一侧壁(118)设置有可密封进入开口(111)以用于手动进入所述第一空隙空间,具体地进入血管蒂(202)。所述第一侧壁(118)还设置有与第一空隙空间(112)流体连接的多个阀口(113)。还显示了与环状外周间隙(参见图5,179)流体连接的上阀口(113');附接过滤器(117)以保持无菌。
图8是本文所述的示例性生物反应器(100)的立体图,其显示了具有第一侧壁(118)的第一容器(110),其设置有可密封进入开口(111)以用于手动进入用密封盖(115)覆盖的第一空隙空间。所述第一侧壁(118)还设置有与第一空隙空间(112)流体连接的多个阀口(113,113')。所述第二容器(140)具有第二侧壁(148)和可拆卸基底(149)。所述第一侧壁(118)还设置有与第一空隙空间(112)流体连接的多个阀口(113,113')。在第一(110)和第二(140)容器之间是支持元件(170)。
图9是如本文所述的包含三个空隙空间(112,132,192)的示例性生物反应器(100)的横截面的示意图,所述三个空隙空间分别包含在第一(110),第二(140)和第三(190)容器中。配置第一空隙空间(112)以容纳血管蒂,配置第二空隙空间(142)以容纳部分血管部分,并且配置第三空隙空间(192)以容纳其余的血管部分。支持元件(170)将各个空隙空间分开;所述支持元件(170)的第一主体(174)将第一(112)和第二(142)空隙空间分开,并且所述支持元件(170)的第二主体(174')将第二(142)和第三(192)空隙空间分开。设置在所述第一主体(174)中的第一开孔区(176)具有容纳血管蒂的尺寸。设置在所述第二主体(174')中的第二开孔区(176')具有容纳部分血管部分的尺寸。
图10部分A至D显示了不同尺寸的绘图模板(大至小),每个绘图模板均为圆环。
图11部分A显示了作为皮瓣包含血管部分(202)和血管蒂(204)的血管化结构(200)。
图11部分B显示了生物反应器(100)中所提供的作为部分A的皮瓣的血管化结构(200)。所述血管部分(202)布置在第二容器(140)中,并且血管蒂(204)布置在第一容器(110)中。通过支持元件(170)将所述第一(110)和第二(140)容器的各个空隙空间密封分离。
图12部分A显示了作为面部包含血管部分(202)和血管蒂(204)的血管化结构(200)。
图12部分B显示了生物反应器(100)中所提供的作为部分A的面部的血管化结构(200)。所述血管部分(202)布置在第二容器(140)中,并且血管蒂(204)布置在第一容器(110)中。通过支持元件(170)将所述第一(110)和第二(140)容器的各个空隙空间密封分离。
图13显示了生物反应器中所提供的包含血管部分(202,208(子宫)、210(阴道))和血管蒂(204)的阴道和子宫的血管化结构(200)。大部分血管部分(202)和血管蒂(204)布置在第一容器(110)中。部分血管部分(202)布置在第二容器(140)中。孔口(206)将子宫腔(212)连接至第二容器(140)的第二空隙空间(142)。
图14部分A显示了布置在如图4所示的生物反应器(100)中的手臂的血管化结构(200)以及类似于外部支架的用于机械支持手臂外部的作为圆柱形笼(260)的辅助支持结构。部分B显示了作为围绕开孔区(176)并从第二侧面伸出的中空圆柱体突出的其它辅助支持结构。部分B还显示了用于将皮瓣加紧至支持元件(170),借此密封开孔区(176)的夹配合体(182)。
图15显示了安装在支持元件(170)上的包含血管部分(202)和血管蒂(204)的皮瓣的血管化结构(200)的照片。部分A显示了使用缝合附接至支持元件(170)的第二侧面(174)上的血管部分(202)。部分B显示了使用配合体(180)在孔上方夹紧的血管部分(202);所述皮瓣的皮肤侧将暴露于第二空隙空间。部分C显示了穿过所述孔区域的血管蒂(204)。部分D显示了除去配合体(180)后的血管部分(202)。
图16显示了安装在支持元件(170)第二侧面(174)上的作为鼻和周围皮肤的血管化结构(血管部分(202)侧)的照片。部分A为部分B中,夹紧前,应用夹配合体(180)。
图17显示了安装在支持元件(170)第二侧面(174)上的作为耳和周围皮肤的血管化结构(血管部分(202)侧)的照片。部分A为部分B中,夹紧前,应用夹配合体(180),并且还显示了作为圆柱形笼(262)的辅助支持结构。
图18显示了作为圆柱形笼的两个辅助支持结构(260,262)的照片。在部分A中,显示了内笼(260),部分B中,显示了安装在生物反应器(100)中的外笼(262)。
图19显示了使用绘图模板获得口和鼻的照片。在部分A中,将作为圆环的绘图模板(280)应用于头部(210)的面部区域,从而所述环的洞覆盖鼻和口。使用所述模板的内边界和外边界作为指导,在面部上画线(282)(部分B)。获得血管化结构(200)并置于支持元件(170)的开孔区上(部分C)。
Claims (15)
1.一种用于包含血管部分(202)和血管蒂(204)的血管化结构(200)的生物反应器(100),所述生物反应器(100)包括:
-配置以容纳所述血管蒂(204)的第一空隙空间(112),任选地其包含在具有第一开口(114)的第一容器(110)中,
-与所述血管部分(202)的至少一部分流体接触的第二空隙空间(142),和
-用于支持所述血管化结构(200)并将所述第一空隙空间(112)与所述第二空隙空间(142)流体分离的支持元件(170),所述支持元件(170)包括开孔区(176),所述开孔区(176)包括配置以容纳至少一部分所述血管蒂(204)的一个或多个孔。
2.根据权利要求1所述的生物反应器(100),其中:
-所述支持元件(170)包括设置有邻接所述第一空隙空间(112)的第一侧面(172)和邻接所述第二空隙空间(142)的第二侧面(174)的主体,并且其中所述开孔区(176)将所述第一侧面(172)与所述第二侧面(174)相连,和
-所述第二空隙空间(142)包含在具有第二开口(144)的第二容器(140)中或者包含在所述支持元件(170)和盖板之间的间隙中。
3.根据权利要求1或2所述的生物反应器(100),其中所述支持元件(170)还包含配置以固定附接围绕所述开孔区(176)外周的所述血管部分(202)的至少一部分的夹或更多个缝合锚钉,借此将所述开孔区(176)流体密封。
4.根据权利要求2或3所述的生物反应器(100),其中所述第一容器(110)和第二容器(140)或者盖板分别可拆卸地可附接至所述支持元件(170)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的生物反应器(100),其中所述第一容器(110)还布置有可密封进入开口(111)以用于手动进入所述血管蒂(204)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的生物反应器(100),其中所述第一容器(110)还布置了与所述第一空隙空间(112)流体连接以用于流体、一个或多个导电电缆或者一个或多个软线的进入和/或离开的一个或多个阀口(113),任选地一些阀口布置在距所述第一开口(114)不同的距离或者在第一容器周围不同的外周位置。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的生物反应器(100),其中所述第二容器(140)还布置有与所述第二空隙空间(142)流体连接以用于流体、一个或多个导电电缆或者一个或多个软线的进入和/或离开的一个或多个阀口(113),任选地所述第二容器(140)上的一些阀口布置在距所述第二开口(114)不同的距离或者在第二容器周围不同的外周位置。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的生物反应器(100),其中所述支持元件(170)配置为将所述开孔区(176)定位在所述第一空隙空间(112)内,并且任选地在所述第一容器(110)的壁(118)与所述支持元件(170)之间提供间隙,任选地所述间隙具有环状形式。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的生物反应器(100),其进一步包含通过所述支持元件(170)与所述第一空隙空间(112)或所述第二空隙空间(142)分离的第三空隙空间(192),所述第三空隙空间(192)配置以容纳未被所述第二空隙空间(142)所容纳的所述血管部分(202)的至少一部分。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的生物反应器(100)用于血管化结构(200)的灌注、用于血管化复合组织的去细胞化、血管化复合组织支架的再细胞化或者用于血管化复合组织的保存的用途。
11.根据权利要求10所述的用途,其中:
-所述第一空隙空间(112)配置以含有液体,并且所述第二空隙空间(142)配置以含有气体气氛,或反之亦然,或者
-所述第一空隙空间(112)和所述第二空隙空间(142)分别配置以含有液体,或者
-所述第一空隙空间(112)和所述第二空隙空间(142)分别配置以含有气体环境。
12.一种灌注血管化结构(200)的方法,其包含以下步骤:
-提供根据权利要求1至9中任一项所述的生物反应器(100),-将所述血管化结构(200)附接至所述支持元件(170),从而使所述血管部分(202)的至少一部分与所述第二空隙空间(142)流体连接并且将所述血管蒂(204)的至少一部分布置在所述第一空隙空间(112)中,
-其中将所述血管化结构(200)的一部分在所述开孔区(176)上缝合和/或夹紧以使其密封,借此将所述第一空隙空间(112)与所述第二空隙空间(142)分离,和
-通过血管蒂(204)的血管系统灌注所述血管化结构(200)。
13.一种包含根据权利要求1至9中任一项所述的生物反应器(100)的试剂盒,其中存在至少两个可互换的支持元件(170),每个支持元件(170)具有不同的开孔区(176)尺寸和/或形状。
14.根据权利要求13所述的试剂盒,还包含至少两个不同的绘图模板,一个用于各个不同的支持元件(170)以标记要获得的供体的皮肤,从而使获得的所述皮肤的尺寸和形状适合于在所述支持元件(170)的相应开孔区(176)尺寸和/或形状上缝合和/或夹紧。
15.根据权利要求1至9中任一项所述的生物反应器(100)、根据权利要求10或11所述的用途、根据权利要求12所述的方法或者根据权利要求13或14所述的试剂盒,其中所述血管化结构(200)是血管化复合组织或血管化复合组织支架。
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
RU2715313C1 (ru) * | 2018-11-08 | 2020-02-26 | Алексей Вячеславович Ковалев | Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1320014A (zh) * | 1998-09-29 | 2001-10-31 | 器官恢复体系股份有限公司 | 维持和/或恢复器官生存力的装置和方法 |
TW200411046A (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-01 | Univ Nat Taiwan | Double-chamber bioreactor for tissue engineering |
CN101372661A (zh) * | 2008-03-18 | 2009-02-25 | 北京航空航天大学 | 一种具有培养腔旋转的可调控灌注式血管组织工程反应器 |
WO2009132018A1 (en) * | 2008-04-22 | 2009-10-29 | The Board Of Regents Of The University Of Texas System | Fluidics-based pulsatile perfusion organ preservation device |
CN102036555A (zh) * | 2007-04-26 | 2011-04-27 | 梅丁诺娃公司 | 移植物存储 |
CN103609551A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-03-05 | 尚文俊 | 器官转运装置 |
WO2014160869A1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-02 | Harvard Apparatus Regenerative Technology, Inc. | Bioreactors and uses thereof |
CN104271168A (zh) * | 2012-03-06 | 2015-01-07 | Uab研究基金会 | 三维的预血管化的工程化的组织建造物、制造以及使用组织建造物的方法 |
CN204168947U (zh) * | 2014-10-20 | 2015-02-25 | 中山大学附属第一医院 | 肝脏灌注支撑设备及箱体 |
CN104583384A (zh) * | 2012-06-22 | 2015-04-29 | 莱卡生物系统努斯洛赫有限责任公司 | 活检组织样本运送装置和其使用方法 |
CN105142652A (zh) * | 2013-01-08 | 2015-12-09 | 耶鲁大学 | 人和大型哺乳动物肺生物反应器 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3862002A (en) * | 1962-05-08 | 1975-01-21 | Sanfar Lab Inc | Production of physiologically active placental substances |
US8409846B2 (en) * | 1997-09-23 | 2013-04-02 | The United States Of America As Represented By The Department Of Veteran Affairs | Compositions, methods and devices for maintaining an organ |
AU2001241540A1 (en) * | 2000-02-17 | 2001-08-27 | Johns Hopkins University | Transplant organ external cooling system |
-
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-
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- 2017-05-24 CA CA3028253A patent/CA3028253A1/en not_active Abandoned
- 2017-05-24 US US16/304,022 patent/US20190338229A1/en not_active Abandoned
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- 2017-05-24 CN CN201780032287.8A patent/CN109312290A/zh active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1320014A (zh) * | 1998-09-29 | 2001-10-31 | 器官恢复体系股份有限公司 | 维持和/或恢复器官生存力的装置和方法 |
TW200411046A (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-01 | Univ Nat Taiwan | Double-chamber bioreactor for tissue engineering |
CN102036555A (zh) * | 2007-04-26 | 2011-04-27 | 梅丁诺娃公司 | 移植物存储 |
CN101372661A (zh) * | 2008-03-18 | 2009-02-25 | 北京航空航天大学 | 一种具有培养腔旋转的可调控灌注式血管组织工程反应器 |
WO2009132018A1 (en) * | 2008-04-22 | 2009-10-29 | The Board Of Regents Of The University Of Texas System | Fluidics-based pulsatile perfusion organ preservation device |
CN104271168A (zh) * | 2012-03-06 | 2015-01-07 | Uab研究基金会 | 三维的预血管化的工程化的组织建造物、制造以及使用组织建造物的方法 |
CN104583384A (zh) * | 2012-06-22 | 2015-04-29 | 莱卡生物系统努斯洛赫有限责任公司 | 活检组织样本运送装置和其使用方法 |
CN105142652A (zh) * | 2013-01-08 | 2015-12-09 | 耶鲁大学 | 人和大型哺乳动物肺生物反应器 |
WO2014160869A1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-02 | Harvard Apparatus Regenerative Technology, Inc. | Bioreactors and uses thereof |
CN103609551A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-03-05 | 尚文俊 | 器官转运装置 |
CN204168947U (zh) * | 2014-10-20 | 2015-02-25 | 中山大学附属第一医院 | 肝脏灌注支撑设备及箱体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3464553A1 (en) | 2019-04-10 |
CA3028253A1 (en) | 2017-11-30 |
EP3249039A1 (en) | 2017-11-29 |
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