CN112189050A - 用于从细胞生产组织的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于从细胞生产组织的装置。该装置包括细长体，该细长体具有至少一个周缘凹部并且可操作成通过紧密配合关系居中延伸穿过至少一个槽。该槽以闭合路径延伸，使得周缘凹部中的至少一个周缘凹部通向槽的内边缘。本申请还公开了一种经由过渡中间体从细胞生产组织的方法，该过渡中间体从细胞过渡为组织。

Description

用于从细胞生产组织的装置和方法
技术领域
本公开总体上涉及肌肉生产；更具体地，涉及一种用于从细胞生产组织的装置和一种使用上述装置从细胞生产组织的方法。
背景技术
自古以来，肉一直是人类饮食中优质蛋白质的主要来源，并且直到今天，它仍继续为世界成倍增长的人口提供营养。但是，肉是一种非常低效的食物来源，其产量增长使得以至现在它已成为造成许多严重问题的最大因素之一。首先，肉类生产是造成人为气候变化的最大因素之一。造成这种情况的主要原因是反刍动物和亚硝酸气体的甲烷排放，这些甲烷从肥料/粪肥和森林砍伐后的土壤中释放出来。除此之外，肉类生产还与动物救济、污染和食品安全问题有关。预计到2050年，对肉的需求将增加70％。因此，需要一种更具可持续性的肉类替代品。
但是，全球90％以上的人口非常依赖肉食，因此我们很难将其从饮食中去除。来自植物和其他可持续蛋白质来源的肉类替代品已经存在了数十年，并且通过先进的技术得到了改善，但仍未被社会大多数人接受为肉类替代品。
动物肉的理想替代品是通过组织工程生产的肉。几乎消除了所有上述肉类生产的弊端，但消费者仍然可以享用肉类。
在医学和研究领域中，已经长期研究和开发了生长中的肌肉组织，并且通过在生长存在和差异化培养基的情况下将二维(2D)肌肉细胞人工增殖为三维(3D)组织特异性祖细胞来进行。
但是，由于以下几个原因，即使是当前的组织工程技术也无法作为一种潜在地生产肉的技术：
首先，使用胎牛血清(FCS)仍可以生长肌肉生长所需的细胞，胎牛血清为一种对动物极为不友好且相对稀缺的物质；同样，组织形成通常利用促进组织形成的凝胶，该凝胶通常为源自动物的胶原蛋白。该过程需要无动物成分(初始细胞样本除外)。
同样，目前在医学或研究领域中进行的组织形成过程通常是劳动密集型的，因此在经济上无法大规模生产。
在寻找以有效方式生产的美味、不残忍且有营养的肉制品时，强烈需要开发自动化和可扩展的生物人工肌肉生产方法。
发明内容
本公开寻求提供一种用于从细胞生产组织的装置。本公开还寻求提供一种经由上述装置从细胞生产组织的方法。本公开寻求提供解决现有问题的解决方案，诸如从培养的细胞生产生物人工肌肉的规模的难度。本公开的目的是提供一种解决方案，该解决方案至少部分地克服了现有技术中遇到的问题，并且为传统肉类提供了有效且更具可持续性的替代方案。
一方面，本公开的一个实施例提供了一种用于从细胞生产组织的装置。该装置包括细长体，该细长体具有至少一个周缘凹部，并且可操作成通过紧密配合关系居中延伸穿过至少一个槽，至少一个槽以闭合路径延伸，至少一个周缘凹部通向槽的内边缘。
在另一方面，本公开的一个实施例提供了一种用于经由过渡中间体从细胞生产组织的方法，该过渡中间体从细胞过渡为组织，该方法包括：
a.提供根据前述权利要求中的任一项所述的装置；
b.将细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶添加到装置的至少一个槽中；
c.使支架生物材料交联(cross-linking)；
d.将分化培养基应用于过渡中间体；以及
e.在分化培养基中孵育过渡中间体以在至少一个周缘凹部中形成包括在环中的组织。
本公开的实施例基本上消除了或至少部分解决了现有技术中的上述问题，并且使得能够有效地生产生物人造肌肉，同时显著降低了劳动强度。而且，本公开使得能够比现有技术提供更大的组织生产规模。
根据附图和结合所附权利要求解释的说明性实施例的详细描述，本公开的其他方面、优点、特征和目的将变得显而易见。
应当理解，本公开的特征易于以各种组合进行组合，而不脱离如所附权利要求所限定的本公开的范围。
附图说明
当结合附图阅读时，将更好地理解以上发明内容以及以下对说明性实施例的详细描述。为了说明本公开，在附图中示出了本公开的示例性构造。然而，本公开不限于本文公开的特定方法和手段。此外，本领域技术人员将理解，附图未按比例绘制。只要有可能，相同的元件都用相同的标号表示。
现在将参考以下附图仅通过示例的方式描述本公开的实施例，其中：
图1为根据本公开的实施例的用于从细胞生产组织的装置的透视图；
图2为根据本公开的实施例的图1的装置的剖视图；
图3为根据本公开的实施例的用于装置的槽的透视图；
图4为根据本公开的实施例的处于堆叠位置的图3的槽的透视图；
图5为根据本公开的另一实施例的具有多个细长体的装置的透视图，该细长体可操作以居中延伸穿过多个槽；
图6为根据本公开的一个实施例的装置的细长体的透视图；
图7为根据本公开的又一实施例的用于从细胞生产组织的装置的透视图；
图8至图11为根据本公开的各种实施例的用于填充装置的槽的各种技术的示意图；
图12至图17为根据本公开的实施例的从细胞生产组织的过程的步骤的示意图；以及
图18为描绘根据本公开的实施例的，经由过渡中间体从细胞生产组织的过程的步骤的框图，该过渡中间体从细胞过渡为组织。
在附图中，带下划线的标号用于表示带下划线的标号所在的物项或与该下划线的标号相邻的物项。未带下划线的标号与通过将未带下划线的标号链接到该物项的线所标识的物项有关。当标号未带下划线并伴有关联的箭头时，未带下划线的标号用于标识箭头所指向的常规物项。
具体实施方式
以下详细描述示出了本公开的实施例以及可以实现它们的方式。尽管已经公开了执行本公开的一些模式，但是本领域技术人员将认识到，用于执行或实施本公开的其他实施例也是可能的。
本公开提供了一种用于从细胞生产组织的装置。有利地，该装置是有效的并且劳动强度较小。此外，该装置能够生产出更具可持续性的标准肉类替代品。换句话说，使用该装置生产的生物人造肌肉确保改善的质量，即所生产的生物人造肉所需的均匀性。生物人造肌肉的均匀性从外观、质地和风味方面模拟了标准肉。此外，生物人造肌肉以有竞争力的价格提供相同的消费者体验。
本公开提供了一种使用上述装置从细胞生产组织的方法。有利地，该装置是有效的并且劳动强度较小。此外，该装置提供了更具可持续性的标准肉类替代品。换句话说，使用该装置生产的生物人工肌肉可确保整个产品的均匀性。产品的均匀性从外观、质地和风味方面模拟了标准肉，同时以具有竞争力的价格提供了相同的消费者体验。
本公开提供了一种用于从细胞生产组织的装置，该装置包括细长体，该细长体具有至少一个周缘凹部(groove)，并且可操作成通过紧密配合关系居中延伸穿过至少一个槽(trough)，至少一个槽以闭合路径延伸，至少一个周缘凹部通向槽的内边缘。
在整个本公开中，本文中使用的术语“细长体(elongate body)”涉及由天然或合成材料构成的三维(3D)支撑结构。细长体可以由但不限于不锈钢或诸如缩醛、尼龙、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚乳酸的塑料材料构成，优选地，每种材料都被作为医用级材料来提供。细长体被设计成充当由肌肉细胞产生的生物人工肌肉组织的锚。可选地，细长体可以包含许多可变的形状和尺寸。可变的形状和尺寸可以被优化以确保用于细胞增殖并防止交联细胞破裂的理想结构。
需指出，可以优化细长体的长度以确定装置和过程的生产率。显然，较长的细长体可容纳更多量的生物人造产品。但是，为了避免在移入或移出(放置或缩回)细长体时材料变形或阻塞增加可能引起的限制，可以使用约20毫米至1000毫米长的细长体。可选地，除了细长体的长度之外，还可能需要优化细长体的直径。应当理解，较大的直径可以在最终组织中引起更大的拉应力，该拉应力在分化过程中很重要。因此，细长体的典型直径可以被优化为2毫米至10毫米。
更可选地，细长体可以为立柱的形式。在一个示例中，细长体可以为圆柱形的立柱，卵形的或椭圆形的立柱。具体地，立柱使生物人工肌肉能够形成环绕并且不粘附于立柱。这确保了结构的维持并减少了生物人工肌肉的浪费。但是，在其周围形成有所需产品的细长体在收缩阶段可能会遇到障碍。这种障碍可能导致所需产品的意外破裂，因此可以通过在细长体中提供至少一个周缘凹部或优化细长体的形状来将细长体设计为防止意外破裂。在这方面，细长体可以由柔性材料制成。在一个实施例中，细长体可以具有柔性表面层。有利地，细长体由柔性材料制成或可以具有柔性表面层以支撑所需产品的结构。可选地，细长体可以为可食用的，或者至少表面层可以由可食用的材料制成。
细长体包括至少一个周缘凹部，并且可操作成通过紧密配合的关系居中延伸穿过至少一个槽，该至少一个槽以闭合路径延伸，至少一个周缘凹部通向槽的内边缘。针对包括至少一个周缘凹部的细长体的合适的尺寸和形状进行了优化，以居中延伸穿过至少一个槽并装配到限定的位置。可选地，每个周缘凹部可以被优化为800微米的压痕深度(或厚度)。优选的是，周缘凹部的压痕深度足以容纳所生产的生物人工肌肉的厚度。另外，沿着细长体的长度的垂直相邻的周缘凹部可以被隔开与装置的竖直相邻的槽之间的竖直间隔相当的距离。此外，周缘凹部之间的较小间隔致使每根立柱长度产生更大量的生物人工肌肉。
可选地，每个周缘凹部通向槽的内边缘。在整个本公开中，本文使用的术语“槽(trough)”涉及用于容纳用于组织生产的起始生物材料的井。需指出，至少一个槽中的每个槽被设计成具有中心孔。可选地，至少一个槽中的每个槽中的中心孔可以为圆形、圆柱形、卵形或椭圆形。此外，具有至少一个周缘凹部的细长体可操作成通过紧密配合关系延伸穿过至少一个槽的中心孔。
至少一个槽被设计成在闭合路径中延伸。闭合路径可以具有任何形状以匹配细长体或立柱的截面形状。在一个实施例中，闭合路径为椭圆形的。在另一个实施例中，闭合路径为圆形。至少一个槽可以为设计用于容纳起始生物材料或起始细胞的圆形井，所述起始生物材料或初始细胞源自用于组织生产的选定供体生物体。因此，当槽以闭合路径(即圆形)延伸时，上述装置提供了环绕细长体的至少一个圆形槽。
在一个实施例中，闭合路径可以为体育场形状的(stadium-shaped)。体育场形状的闭合路径可以被设计成提供由矩形构成的槽，该矩形在矩形的一对相对边具有半圆形。此外，体育场形状的槽类似于胶囊。因此，当槽在体育场形状的闭合路径中延伸时，上述装置提供了至少一个形状类似于体育场的环绕细长体的轨道的槽。
可选地，至少一个槽具有外壁，外边缘，内边缘和倾斜壁。更可选地，至少一个槽具有从槽的下部区域延伸到内边缘的倾斜壁，以及从下部区域向槽的外边缘延伸的外壁。此外，更可选地，外壁可以为竖直的，具有向外的弯曲斜率，而延伸到内边缘的倾斜壁可以为弯曲的并且以一定角度倾斜，优选地以45度(或45°)的角度倾斜。在本公开的过程中，这种倾斜有助于生物材料环从槽中移出。有益地，槽的闭合路径以及壁的最佳高度(即深度)确保了从用于组织生产的选定供体生物体衍生的起始生物材料或初始细胞不会从槽中泄漏。可选地，每个槽的深度可以在40微升至1000微升的范围内。槽可以由任何合适的材料制成，诸如不锈钢或塑料，诸如乙缩醛，尼龙，聚苯乙烯，聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚乳酸。它们可以通过冲压、注塑、真空成型或CNC铣削来形成。
换句话说，当细长体居中延伸穿过至少一个槽并装配到限定的位置时，其中，至少一个周缘凹部通向槽的内边缘。相对于相应槽的内边缘的周缘凹部的这种构造使得从槽迁移的生物材料环能够通过其自身的发展张力被引导到周缘凹部中。
可选地，细长体以紧密配合的关系居中延伸穿过至少一个槽，至少一个周缘凹部通向槽的内边缘。细长体在其限定的位置处居中延伸穿过至少一个槽，使得细长体的周缘凹部中的至少一个周缘凹部与至少一个槽的内边缘对准。细长体的每个周缘凹部可以相对于相邻的槽在相应的限定位置对准。在一个示例中，第一周缘凹部与第一槽对准，其中，第一周缘凹部位于细长体的下端处，并且第一槽位于上述装置的底部处。类似地，第二周缘凹部与第二槽对准，其中，第一周缘凹部位于由细长体的一部分(不是周缘凹部)隔开的第一周缘凹部上方，并且第二槽位于由在第一槽和第二槽之间的预定义垂直间隔隔开的第一槽上方。
可选地，具有分离的细长体的至少一个细长体各自延伸穿过至少一个槽的分离体。如前所述，细长体居中延伸穿过至少一个槽。但是，分离的细长体也可以各自通过至少一个槽的分离而延伸。单独的细长体可以包括但不限于用于填充(和/或重新填充)用于从其生产组织的起始生物材料的管，培养基(诸如生长和/或分化培养基)，附加的生长因子等。分离的细长体可以延伸穿过至少一个槽的分离的通道(或中心孔)。可选地，细长体可以具有在预定义距离处的侧端口，以使其能够将其内容物倒入相邻的槽中。
可选地，诸如管的细长体可具有封闭端和在封闭端附近的侧端口，该管可操作以延伸穿过装置的至少一个或多个槽中的至少一个通孔。更可选地，管可以移动通过至少一个通孔，以使侧端口与至少一个槽对准，以执行期望的功能，即转移从其生产组织的起始生物材料、培养基(诸如生长和/或分化培养基)、附加的生长因子等。
在一个实施例中，一个或多个单独的细长体可以以同心布置放置在细长体内部，其中，细长体容纳管。可选地，诸如管的细长体可具有纵向内部通道和侧孔，该侧孔定位成从内部通道通向细长体的周缘凹部。随后，这种同心布置可移动通过中心孔并与至少一个槽对准以执行期望的功能。
可选地，细长体与至少一个槽之间的紧密配合关系包括滑动接合。通过使前者在后者中滑动，细长体延伸穿过至少一个槽。换句话说，控制细长体的延伸的紧密配合关系确保细长体居中通过至少一个槽的限定的定位。具体地，细长体的至少一个周缘凹部以其通向相邻的至少一个槽的内边缘的方式对准。更具体地，这种对准通过使细长体居中穿过至少一个槽而实现。
可选地，所述槽在其外壁的外侧沿边缘连接至横向相邻的槽，由此分离的细长体延伸穿过所述槽和横向相邻的槽。所述至少一个槽通过其外壁连接至其横向相邻的槽。分离的细长体可延伸穿过槽和由四个水平放置的槽的放置形成的空隙。例如，第一槽通过第一槽和第二槽的外壁沿边缘与第二槽连接，其中，第二槽放置成在横向上与第一槽相邻。类似地，第三槽通过第三槽和第二槽的外壁沿边缘与第二槽连接。此外，第四槽通过第四槽以及第一槽和第三槽的各自外壁沿边缘与第一槽和第三槽连接。
可选地，沿边缘连接的槽形成为一体的部件，该一体的部件具有顶表面和底表面。需指出，在以上示例中，在其外壁的外侧沿边缘连接在一起的四个横向相邻的槽形成板状布置，称为槽的一体的部件，包括单个公共顶表面和单个公共底表面。此外，一体的部件具有至少一个在顶表面和底表面之间连通的通孔，该通孔位于槽的外壁的外侧。需指出，在上面的示例中，包括第一槽、第二槽、第三槽和第四槽的一体的部件在横向相邻的四个槽之间形成了通孔。通孔连接槽的一体的部件的单个公共顶表面和单个公共底表面。显然，该通孔位于横向相邻的槽的外壁的外侧。
可选地，至少一个槽被堆叠。多个槽可以竖直地堆叠布置。更可选地，至少一个槽设置有竖直延伸的隔板，以在相邻堆叠的槽之间提供距离。如前所述，竖直堆叠的多个槽可以通过竖直延伸的隔板分离，以在相邻堆叠的槽之间提供距离。可选地，这种竖直延伸的隔板可用于在竖直相邻的槽之间产生1毫米至5毫米的距离。
可选地，所述槽的至少一个一体的部件沿边缘连接，所述一体的部件通过将一体的部件的槽的各个顶表面与上方相邻的一体的部件的槽的对应的底表面连接而竖直地连接以提供总的一体的部件。竖直连接在堆叠中的槽的多个一体的部件形成了槽的总的一体的部件。槽的多个一体的部件的这种竖直堆叠通过将一个一体的部件的槽的各个顶表面与另一个上面相邻的一体的部件的槽的相应底表面连接来实现。例如，梯子的阶梯被连接在一起以提供一体的梯子，其中，阶梯反映了竖直堆叠的槽，梯子反映了总的一体的部件。可选地，总的一体的部件可以通过3D打印或通过将一体的部件一起焊接在堆叠中而制造。
可选地，细长体具有纵向凹部，该纵向凹部的深度至少为至少一个周缘凹部的深度。应当理解，长的细长体允许在其周围形成多个生物人工肌肉(BAM)，从而简化了从细长体的生物人工肌肉(BAM)的收获和切割。有利地，通过沿着细长体的纵向凹部的切割器的单次运动，可以收获大量的生物人造肌肉(BAM)。另外，采用长的细长体消除了对多次精确和过度切割运动的需求，同时仍然获得了好处。
可选地，该装置的细长体和槽可以放置在用于从细胞生产组织的容器中。更可选地，可以提供至少一个或多个容器，特别是用于所述生产的不同阶段。具体地，可以将细长体从所述容器中移出并放置在另一个容器中以用于不同的孵育期。至少一个容器可以容纳生长培养基和/或分化培养基。此外，容器可以被设计用于接收和排出生长培养基和/或分化培养基，以帮助从细胞生产组织。
本公开还涉及一种用于经由过渡中间体从细胞生产组织的方法，该过渡中间体从细胞过渡为组织。
上述方法有助于确保具有适当厚度的优质产品，以解决与肌肉内部细胞中坏死核有关的问题，并且相对于传统方法，减少了环境影响和对动物的残酷性。另外，本公开旨在减少从细胞大量生产组织所需的装置的步骤和部件的数量。此外，该方法可以轻松地扩展规模，并通过自动化以最小的误差进行操作。此外，该方法还旨在减少分化培养基的总体积，该分化培养基是将具有生物材料环的细长体浸入其中的多个周缘凹部中所必需的。
经由从细胞过渡为组织的过渡中间体从细胞生产组织的方法包括提供用于从细胞生产组织的上述装置。
在整个本公开中，本文所用的术语“细胞”是指从供体生物体接收的起始材料。该细胞包括细胞膜，至少一个由遗传物质组成的染色体和细胞质。此外，细胞包含各种细胞器，其适合或专门用于执行一种或多种重要功能，诸如能量和蛋白质合成，呼吸，消化，营养物的存储和运输，运动，细胞分裂等。可选地，细胞可以选自间充质细胞、成肌细胞和肌肉细胞中的至少一种。更可选地，细胞可以包括但不限于间充质细胞，肌肉细胞(成肌细胞和肌肉细胞)，脂肪细胞，体细胞，软骨细胞，血细胞或干细胞。该细胞通过有丝分裂或减数分裂分裂，各自产生2或4个含有分离的遗传物质的子细胞。
可以使用源自选定供体生物体(即动物)的少量初始细胞(或起始生物材料)来启动细胞分裂。可选地，生产可食用动物组织，其中动物选自牛，猪，绵羊，家禽，鸭，鹿，兔，鱼或其他海鲜。更可选地，供体生物体可以选自牲畜物种(诸如奶牛，水牛，绵羊，山羊，猪，骆驼，兔子，鹿等)，家禽物种(诸如鸡，鹅，火鸡，野鸡，鸭，鸵鸟等)和/或水生或半水生物种(诸如鱼类)，软体动物(即鲍鱼，蛤，海螺，贻贝，牡蛎，扇贝和蜗牛)，头足类动物(即墨鱼，章鱼和乌贼)，甲壳类动物(即螃蟹，小龙虾，龙虾，明虾和虾)，鲸类动物，青蛙，乌龟，鳄鱼等。应当理解，将供体动物严格地保持在卫生条件下，以便获得高质量的初始细胞。此外，细胞分裂之后是细胞生长和分化成各种功能成分，即组织，以进行不同的活性。
可选地，所述方法可以用于生产人或动物组织。经由所述装置通过这样的方法生产的组织可以用于多种目的，诸如用在医学、外科、食品工业、皮革工业等中。
在整个本公开中，本文使用的术语“组织”是指相似细胞及其细胞外基质的集合。组织为细胞和生物体器官之间的中间体，其适于执行特定功能。组织可以分为四类：结缔组织，肌肉组织，神经和上皮组织。在一个示例中，多个组织可以在功能上分组以产生器官。
可选地，细胞为成肌细胞，并且该方法进一步包括通过提供表面来锚定成肌细胞并将它们在生长培养基中孵育，然后将成肌细胞与包含支架生物材料的液体水凝胶的混合物加入该装置的至少一个槽中，从而提供成肌细胞的增殖。从细胞生产组织的过程是在正确的环境中进行的，诸如最佳温度，获取营养的条件以及细胞的附着表面以传递有关细胞空间位置的信息。这样的附着表面可以为体内细胞的细胞外基质(ECM)。本公开中的细胞外基质(ECM)由包含已交联的支架生物材料的水凝胶组成。合适的支架生物材料的示例为附近细胞的各种细胞器产生的蛋白质和多糖。稍后将描述其他示例，并且某些示例不需要从动物组织中收获。当细胞外基质(ECM)排列在细胞的适当侧面(诸如基底或顶端)时，它将提供与细胞的附着表面，从而支持组织培养和结构。使细胞能够发育和改变其形态，例如变为肌纤维。这种过程称为分化过程，其中细胞生长并分化成专门的组织。
例如，肌肉细胞(即，肌肉细胞)生长并分化为肌肉组织。肌肉细胞为多核的，长而细长的，并类似于纤维，通常被称为肌肉纤维或肌肉细胞。肌肉细胞(或肌肉纤维或肌肉细胞)由成肌细胞融合成肌管、多核纤维而形成。成肌细胞为一种胚胎祖细胞，其能够在存在成纤维细胞生长因子(FGF)的情况下分化为肌肉细胞，而肌管形成肌肉组织的基础。肌肉组织可分为骨骼肌肉组织(多核)、平滑肌肉组织(单核)和心肌组织(单核)。
该方法进一步包括将细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶添加到装置的至少一个槽中。将肌肉细胞(成肌细胞和肌肉细胞)添加到液体水凝胶中。本文所用的术语“水凝胶”是指广泛分散在水中但由于其中不同类型的交联机理而变得不溶的亲水、天然或合成的聚合物网络。由于其吸收和保留水的能力，水凝胶对天然组织具有高度的反映性。水凝胶可以由天然或合成组分合成，并因此描绘出不同水平的官能度和可降解性。水凝胶包括聚合物组分和聚合物大分子之间的水填充空间的三维网络。水凝胶可以为均聚物、共聚物或多聚物互穿聚合物水凝胶(IPN)，这具体取决于各自衍生自单个单体种类、两种或多种不同单体种类或两种独立交联的合成和/或天然聚合物组分的聚合物网络的类型。水凝胶可以为但不限于胶原蛋白，弹性蛋白样多肽，弹性蛋白，透明质酸，藻酸盐，聚乙烯醇(PVA)，聚己内酯(PCL)，合成DNA水凝胶等。此外，水凝胶可包含高度反映细胞外基质(ECM)并有助于细胞附着和增殖的支架生物材料。
可以在将细胞添加到至少一个槽中之前方便地将其添加到液体水凝胶中。具体地，适当混合细胞和液体水凝胶可确保细胞附着在水凝胶内的支架生物材料上。本文所用的术语“支架生物材料(scaffolding biomaterial)”是指细胞可以附着于其上的天然或合成基质分子的阵列。天然支架生物材料可以为基于植物的材料或基于动物的二维(2D)或三维(3D)结构。支架生物材料可由高度多孔的材料组成，该材料为细胞附着和生长提供最大的表面积。可选地，支架生物材料可以为I型胶原蛋白，弹性蛋白，纤维蛋白，蛋白聚糖，聚氨酯，聚乳酸，果胶，甲壳质，透明质酸及其低聚物，微粒，脂质体，MatrigelTM等。
可选地，当在其中添加细胞和水凝胶时，至少一个槽用混合物填充至具有至少一个槽的内边缘的深度水平。应当理解，内边缘的高度被优化到起始生物材料或源自选定供体生物体的初始细胞的高度，以用于组织的生产。对应于至少一个槽的内边缘的深度水平确保混合物不会从井中泄漏出来。
可选地，可通过提供具有纵向内部通道和定位成从内部通道通向细长体的周缘凹部的侧孔的细长体来将细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶的混合物添加到至少一个槽中。这样的纵向内部通道和定位成从内部通道通向细长体的周缘凹部中的侧孔可用于将细胞与包含支架生物材料的液体水凝胶的混合物通过纵向通道和侧孔转移到该装置的至少一个槽中。
在一个实施例中，该方法包括经由管和侧端口将细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶添加到装置的至少一个槽中。随后，可将管移动穿过至少一个通孔，以使侧端口与至少一个槽对准，以用于将细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶添加到至少一个槽中。
在又一个实施例中，细胞和液体水凝胶的混合物可以通过管添加，该管可以居中延伸穿过至少一个槽，以填充细胞和液体水凝胶的混合物。随后，将管抽出并且通过居中延伸穿过至少一个槽将细长体定位在容器中。
在又一个实施例中，该装置可以包括具有同心布置和同心侧端口的管和细长体，该同心布置可操作以居中延伸穿过至少一个槽以经由管和侧端口将细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶填充到装置的至少一个槽中。随后，可将管和细长体移动穿过中心孔，并使侧端口与至少一个槽对准，以将细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶添加到至少一个槽中。此外，管和细长体的这种同心布置可用于用细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶的混合物填充和再填充至少一个槽。
在又一个实施例中，可通过移液通过将细胞与包含支架生物材料的液体水凝胶的混合物转移到装置的至少一个槽中，而将细胞和液体水凝胶的混合物添加到至少一个槽中。此外，将细胞和液体水凝胶的混合物转移到一个槽中，然后堆叠上面相邻的槽，依次堆叠至少一个槽的槽。此外，细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶的混合物的这种转移可以通过移液细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶的混合物来实现，以用细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶的混合物填充和再填充至少一个槽。
在又一个实施例中，可通过将槽浸没在装有细胞和液体水凝胶的混合物的容器中来添加细胞和液体水凝胶的混合物。
在一个实施例中，管可操作以从上方延伸并居中延伸穿过至少一个槽。在另一个实施例中，管可操作以从下方延伸并居中延伸穿过至少一个槽。可选地，用于填充的槽从底部到顶部按顺序填充。可替代地或另外地，可选地，用于填充的槽从顶部到底部按顺序填充。
可选地，在细胞特异性的最佳温度下进行孵育。更可选地，可以在最佳培养条件下，诸如最佳温度，在预定义的时间段内，并在预定义的调节条件下，进行孵育。可选地，细胞特异性的最佳温度为约37℃。然而，源自原始细胞的动物的正常血液温度为最佳温度提供了指导，这种正常血液温度是众所周知的。此外，允许孵育进行几天(诸如1或2天)，这适于使细胞附着至支架生物材料并生长。可选地，可以将生长培养基添加到至少一个槽中。可选地，培养基进入每个槽，同时在淹没槽之前缓慢上升通过外边缘的周长。培养基的这种添加确保了细胞和包含支架材料的液体水凝胶的混合物不会被单侧溢流损坏。
应当理解，细胞随后通过附着于支架生物材料的基质以单向方式增殖。
在一个实施例中，可以将容器中的包含细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶的混合物用气体(诸如CO2)熏蒸，调节至合适的pH并最终密封。此外，一旦细胞沉淀在水凝胶中存在的支架生物材料上，就可以根据需要添加氨基酸、维生素、葡萄糖和其他生长补充剂以及培养基提神用品(通常分批，通常每周两次或连续)。此外，可以以本领域技术人员已知的方式优化生长培养基和生长条件，以促进从细胞生产组织的过程。
如前所述，至少一个槽的内边缘通向细长体的每个周缘凹部。因此，增殖细胞可在细长体的周缘凹部上、上方或内部生长。需指出，在支架生物材料已经交联之后，过渡中间体从至少一个槽移动到至少一个周缘凹部。
在一个示例中，在存在分化培养基的情况下，支架材料为肌肉细胞提供了早期附着部位，以使其生长并分化为过渡中间体、肌纤维。肌纤维进一步分化为肌肉组织。在此过程中，肌纤维从至少一个槽迁移到细长体的相应的周缘凹部。
该方法进一步包括使支架生物材料交联。取决于水凝胶中材料的选择，早先已经提到了不同类型的交联机理，并且这些交联机理可以例如通过暴露于热或紫外线来促进。具有附着于其上的细胞的支架生物材料彼此交联以帮助细胞生长和增殖。此外，支架材料的交联可以在分化培养基的存在下发生。需指出，截留在上述生物活性水凝胶中的细胞增殖并转变为培养基。具体地，培养基的转变是指培养基从水凝胶(富含胶原蛋白等)到填充在容纳槽的容器中的分化培养基的变化。因此，在存在分化培养基的情况下，可复制的细胞分化产生融合的肌管，并进一步收缩(或压实)持续10-12天，以产生所需的生物人工肌肉(BAM)组织。应当理解，压实细胞在整个组织深度上都保持足够的细胞密度和单向细胞排列。
细胞增殖并分化以产生专门的组织。然而，经由细胞从细胞过渡到组织的过渡中间体实现了从细胞的组织生产。术语“过渡中间体”是指细胞及其相应组织之间的中间体。例如，从肌肉细胞生产肌肉组织的过程确保了单核(单核)肌肉细胞经由过渡中间体分化为多核(多核)肌管。
该方法进一步包括将分化培养基施加到过渡中间体上。过渡中间体分化以产生肌管，该肌管形成肌肉组织的基础。过渡中间体利用分化培养基中的营养物和氧气增殖并分化为肌肉组织，同时在分化过程中释放出颗粒物质。可选地，将分化培养基施加到装置的至少一个槽中的混合物。可选地，在孵育期的至少一部分之后使分化培养基再生，其中，该再生包括以下至少一种：i)氧化，ii)添加营养物，iii)去除颗粒物质和iv)用新鲜分化培养基交换分化培养基。细胞生长成过渡中间体之后，需要补充装置中的分化培养基，以供应新鲜的氧气、营养物并去除死细胞碎片和其他颗粒物质。需指出，混合物可以在超过孵育期的一部分的时段内孵育。
过渡中间体在分化培养基中的孵育可以分阶段进行。例如，可以在过渡中间体处于槽中时进行部分孵育。此外，在将细长体从槽中移出之前，可以在过渡中间体处于周缘凹部中时进行部分孵育过程。在将细长体从槽中移出之后，当过渡中间物在细长体的周缘凹部中时，有利地进行部分孵育过程。
可选地，在细长体的周缘凹部处产生的相对较大和较厚的生物人工肌肉(BAM)组织包括密集堆积、均匀排列和高度分化的肌纤维。可以通过控制三维结构中可复制细胞的空间分布来实现生物人工肌肉(BAM)的这种形状和结构。增殖细胞的空间分布是通过应用特定的几何约束来制造的。这种引导的空间分布确保环绕细长体的预定义部分的已制造生物人工肌肉(BAM)具有足够的组织孔隙率、大小和厚度。换句话说，由于固定在细长体的一个或多个表面或点上，肌肉细胞表现出应力纤维发育和单向细胞排列的能力致使在其周围制造生物人工肌肉(BAM)。可选地，孵育后形成的组织为肌纤维形式。肌纤维为能够收缩的多核单肌肉细胞。肌纤维的收缩归因于肌纤维的网络，肌纤维由肌动蛋白和肌球蛋白肌丝组成。肌动蛋白和肌球蛋白肌丝彼此滑过以在肌肉细胞中产生张力，从而产生主体部位的运动。换句话说，支架材料的交联产生组织，或者在当前情况下产生肌纤维。
可选地，从生物人工肌肉(BAM)的外边界施加的特定几何约束致使在整个组织区域中产生由高度对准的细胞组成的薄肌束或环。
在一个实施例中，可以通过在孵育期间使生物材料环经受电脉冲刺激来加快细胞的分化。分化过程的电刺激加快了过渡中间体的产生。
可选地，足够的组织孔隙度促进营养物和氧气在相对较厚的肌肉生物人工肌肉(BAM)组织内的运输。持续的营养物和氧气供应避免了组织内部细胞坏死核的发育。在这种情况下，生物人工肌肉(BAM)模仿标准肉的均匀排列结构，以产生与标准肉相同的外观、韧性和味道。
可选地，该方法包括：提供用于至少一部分细长体的容器，将分化培养基添加到该容器中，将细长体上的生物材料环浸没在容器中的分化培养基中，从而在分化培养基中孵育生物材料环，从细长体中排出分化培养基，并补充分化培养基以重新浸没生物材料环。更可选地，在移除肌纤维并清洁装置之后，可以重新使用同一装置。
可选地，该方法包括通过从细长体各自的至少一个槽中移出细长体来收集至少一个细长体，所述细长体在至少一个周缘凹部中具有生物材料环。在至少一个周缘凹部中具有生物材料环的细长体可通过从容器中取出来收集并在其他地方孵育，优选地在比该容器更大的容器中孵育。需指出，将在至少一个周缘凹部中具有生物材料环的细长体转移到较大的容器中允许释放空间，因为所述细长体可以彼此靠近放置在较大的容器中进行孵育。同时，可将第一容器(带槽的自由容器)中的培养基排空，并将使用过的细胞和液体水凝胶的混合物清洗、重新放置并重新用于下一轮从细胞进行组织生产。更可选地，该方法可能需要：在收集至少一个细长体之前，通过将细长体从其各自的至少一个槽中移出而将孵育的第一部分进行1至4天，然后在上述收集之后进行孵育的另一部分。需指出，这样的孵育使得能够在存在分化培养基的情况下通过生物材料环中的细胞压实形成组织环。
在另一个实施例中，在如上所述的完全孵育之后，在至少一个周缘凹部中具有组织环的至少一个细长体可以通过将其从其相应的至少一个槽中移出来进行收集。应当理解，由于组织中细胞的压实而形成组织环。通过细胞诱导的细胞外基质(ECM)的引入以及随后的水分子的挤出来实现组织的紧实。
可选地，该方法进一步包括：将细长体定位成通过紧密配合关系而居中延伸到至少一个槽中的一个或多个槽中，使得其中一个槽对准以填充相邻的细长体的一端。需指出，在从细长体的周缘凹部释放组织环之后，细长体可以被清洁并重新用于下一轮从再生的细胞和液体水凝胶的混合物进行组织生产。在这方面，如前所述，通过将清洁的细长体居中延伸穿过至少一个槽中的一个或多个槽来定位该清洁的细长体，使得其中一个槽对准以填充相邻的细长体的一端。
可选地，该方法进一步包括借助于管将细胞和液体水凝胶添加到与细长体的端部相邻的对准槽中。如前所述，细胞和液体水凝胶的混合物可以借助于管通过对准细长体的相邻端部的槽而被添加或重新填充到装置的至少一个槽中。
可选地，该方法进一步包括移动管和细长体以与至少一个槽中的另一个槽对准以进行填充。如前所述，同心管和细长体可以对准以填充另一个竖直相邻的(下方或上方)至少一个槽，以填充细胞和液体水凝胶的混合物。
可选地，该方法进一步包括：借助于管将细胞和液体水凝胶添加到与细长体的端部相邻的对准的槽中，并移动管和细长体以与至少一个槽中的另一个槽对准以进行填充，直到至少一个槽中的每个槽被填充。换句话说，通过使管和细长体的同心布置与至少一个槽中的另一个槽对准以进行填充，通过移动管和细长体的同心布置来重新填充至少一个或多个槽中的每个槽。
该方法进一步包括切割组织环以将其从细长体释放。在上述孵育结束后，将至少一个周缘凹部中的组织环转移至切割器，以切割组织环以将其从细长体释放。可选地，该方法需要切割组织环以将其从细长体的至少一个周缘凹部释放。可选地，沿着细长体的纵向凹部进行切割。具体地，使用切割器从细长体的周缘凹部切割组织环。更具体地，可以通过使切割器沿着在细长体的一侧上刻出的纵向凹部行进来进行纵向单切割。这样的单切割从细长体上干净地去除了多个组织环。此外，多个组织环的这种清洁去除是由于纵向凹部的深度与细长体的周缘凹部的深度相当。有利地，沿着细长体的纵向凹部进行的切割确保了保持如此产生的肌肉组织的质量和结构。随后，可以收获组织环并将其分层以生产所需产品，生物人造肌肉。
同时，从各自的至少一个槽中移出在至少一个周缘凹部中具有生物材料环的细长体之后，可以通过推进至少一个细长体直到至少一个周缘凹部中的不同周缘凹部通向槽的内边缘来清洁、重新放置和重新使用该容器。将细长体小心地放置在装置中，以使每个下部周缘凹部都在垂直方向上邻近槽的内边缘上方，同时在短时间内通向槽的内边缘。可选地，该方法可能需要在上述推进之前将孵育的第一部分进行1至4天，并且在这种推进之后进行另一部分的孵育。此外，从装置上取下细长体可以释放出槽，以用于下一轮细胞生长、分化和成环。
随后，可选地，该方法包括通过将细胞与包含支架生物材料的液体水凝胶的混合物转移到槽中来重新填充槽。如前所述，可以在槽的内边缘的深度水平上，在最佳温度下并在预定义的时间段内，用细胞和液体水凝胶的混合物填充槽。这可以通过使用管来实现，该管可操作以在横向连接的槽的单独的部分中延伸，或在槽的外壁的开口的水平面处开口以在其中填充混合物的同时居中延伸穿过槽。
随后，该方法包括切割组织环以将其从细长体的至少一个周缘凹部释放。再次去除细长体，以从中收获组织环。
在一个实施例中，所提供的装置可具有呈连续环形式的细长体。可选地，上述过程可以使用连续环形式的细长体来自动化。更可选地，细长体的连续环包括多个周缘凹部和纵向凹部，其深度可与周缘凹部相比，可操作成在连续环中经过至少一个槽预定义的时间段。预定义的时间段涉及在最佳环境中从细胞生产组织的不同阶段所需的各个持续时间。有利地，上述过程的自动化可以减少用生物材料填充槽、从细长体收获组织环并切割组织环所需的重复劳动。
在一个实施例中，细长体可以被设计成包括纵向通道，该纵向通道包括通向周缘凹部的一端的侧端口，以向一个或多个周缘凹部中的每个周缘凹部周围的组织环的内部细胞提供营养物并从中排出废代谢物，该内部细胞反映肌肉组织的分支血管网络。细长体的这种优化在防止组织环的内部细胞的坏死核同时保持形成的组织的最佳厚度可能是有益的。
实施例
参考图1，示出了根据本公开的一个实施例的用于从细胞生产组织的装置100的透视图。如图所示，装置100包括具有至少一个周缘凹部(诸如凹部104)的细长体102。装置100还包括至少一个槽，诸如槽106(在图2中更好地示出)。细长体102可操作成通过紧密配合关系居中延伸穿过至少一个槽，即槽106。此外，如图所示，槽106以闭合路径延伸。例如，如图所示，闭合路径为圆形，从而提供了环绕细长体102的至少一个圆形槽(诸如槽106)。
现在参考图2，该图示出了根据本公开的一个实施例的图1的装置100的剖视图。应当理解，在图2中，图1的细长体102被示为居中延伸穿过槽106。此外，周缘凹部中的至少一个周缘凹部，诸如凹部104通向槽的内边缘。例如，如图所示，细长体102的每个凹部104通向对应(或相邻)的槽106的内边缘，诸如内边缘110。此外，至少一个槽具有从槽的下部区域延伸到内边缘的倾斜壁，以及从下部区域向槽的外边缘延伸的外壁。例如，如图所示，每个槽106具有从下部区域114延伸到内边缘110的倾斜壁112。此外，每个槽106具有从下部区域114延伸到槽106的外边缘118的外壁116。
图3为根据本公开的一个实施例的用于诸如图1的装置100的装置的槽的透视图。如上文在图1中所解释的，装置100包括至少一个槽，具体地，装置100包括多个槽，诸如槽106。在本实施例中，槽106在其外壁(诸如外壁116)的外侧沿边缘连接至横向相邻的槽。槽106沿边缘连接以形成一体的部件120。一体的部件120包括顶表面122和底表面124。此外，一体的部件120具有在顶表面122和底表面124之间连通的至少一个通孔，诸如通孔126。通孔126位于槽106的外壁116的外侧。应当理解，一体的部件120(即，槽106)还包括中心孔，诸如通孔130，其可操作以通过其中接收细长体，诸如图1的细长体102。
参考图4，该图示出了根据本公开的一个实施例的处于堆叠位置的图3的槽106的透视图。具体地，示出了处于堆叠位置的图3的多个一体的部件120。此外，至少一个槽，诸如槽106，设置有竖直延伸的隔板，诸如隔板140，以在相邻堆叠的槽106之间提供距离。此外，槽的至少一个一体的部件，诸如一体的部件120，沿边缘连接。通过将一体的部件120的槽106的各个顶表面(诸如，图3中所示的顶表面122)与上面相邻的一体的部件(诸如一体的部件120)的槽106的对应底表面(诸如，图3中所示的底表面124)连接，一体的部件120竖直地连接以提供总的一体的部件150。
现在参考图5，该图示出了根据本公开的另一个实施例的装置(诸如装置100)的透视图，该装置具有多个细长体102，该细长体102可操作以居中延伸穿过多个槽(诸如形成一体的部件120的槽106)。应当理解，通过组合图1的装置的多个单元来形成图5的装置100。例如，总的一体的部件150(即，堆叠的一体的部件120)可操作以接收多个细长体102。此外，如上所述，一体的部件120还包括中心通孔130，中心通孔130可操作以从中接收细长体102。如图2所示，这允许细长体102和槽106之间的滑动接合，以在它们之间形成紧密配合的关系。
图6为根据本公开的一个实施例的装置(诸如图1的装置100)的细长体102的透视图。如图所示，在一个实施例中，细长体102为立柱的形式。例如，细长体102包括至少一个周缘凹部，诸如周缘凹部104。如图所示，周缘凹部104沿着细长体102的长度均匀地间隔开，并且每个周缘凹部104被设计成具有半圆形的形状。细长体102还包括至少具有至少一个周缘凹部104的深度的纵向凹部152。在一个示例中，纵向凹部152为沿着细长体102的长度延伸的矩形切口。细长体102还包括插入端154和与插入端154相对的尾端156。
图7为根据本公开的又一实施例的用于从细胞生产组织的装置200的透视图。装置200基本上类似于图5的装置100。例如，装置200还包括至少一个细长体，诸如细长体202，以及至少一个槽，诸如槽206(即，堆叠成一体的部件220以形成总的一体的部件250)。细长体202被示为由一体的部件220居中地接收。如图所示，槽206以闭合路径延伸。在本实施例中，闭合路径为体育场形状的，从而提供至少一个槽形状，该形状类似于环绕细长体202的体育场的轨道。
装置200进一步包括至少一个具有封闭端262的管，诸如管260，以及在封闭端262附近的至少一个侧端口，诸如侧端口264。管260可操作以延伸穿过一体的部件220中的至少一个通孔，诸如通孔226。管260用于通过侧端口264将细胞和液体水凝胶的混合物添加到槽206中。例如，管260可操作以被槽206的通孔226接收，以将侧端口264与槽206对准，从而通过侧端口264将细胞和液体水凝胶的混合物添加到槽206中。可以使用多种其他技术将细胞和液体水凝胶的混合物添加至装置的槽中，这将在下文结合后续附图进行解释。应当理解，槽106可以用细胞和液体水凝胶的混合物填充至随着槽106的内边缘(诸如，图2中所示的内边缘110)的深度水平。
图8至图11为根据本公开的各种实施例的用于填充诸如装置100的装置的诸如槽106的槽的各种技术的示意图。如图8所示，诸如槽106的槽被堆叠，并且可以使用管300填充槽106。管300包括封闭端302，与封闭端302相对的开口端304以及在封闭端302附近的至少一个侧端口，诸如侧端口306。管300可操作以被槽106的通孔诸如中心通孔130接收，以使侧端口306与槽106对准，从而通过侧端口306将细胞和液体水凝胶添加到槽106中。管300可以从通孔130的顶部或底部接收，以用细胞和液体水凝胶的混合物填充槽106。应当理解，可以沿着竖直向上或向下的方向按顺序填充槽106。
图9示出了根据本公开的一个实施例的用于诸如装置100的装置的细长体400的剖视图。细长体400被示为被装置100的槽106居中地接收在内部。细长体400包括至少一个周缘凹部，诸如周缘凹部402。细长体400包括纵向孔410和连接至纵向孔410的至少一个侧端口412。细长体400可操作以被通孔诸如中心通孔130接收，以使侧端口412与槽106对准，从而通过细长体400的侧端口412将细胞和液体水凝胶的混合物添加到槽106中。此外，槽106可以首先被堆叠，然后可以按顺序被被填充。
现在参考图10，该图示出了根据本公开的一个实施例的移液管500的示意图，该移液管500用于填充装置100的槽，诸如槽106。应当理解，可以使用移液器500将细胞和液体水凝胶的混合物填充到槽106中。此外，槽106可以按顺序填充并且此后堆叠。
现在参考图11，该图示出了根据本公开的一个实施例的用于填充诸如装置100的装置的诸如槽106的槽的容器600的示意图。应当理解，通过将槽106浸入装有混合物602的容器600中，可以用细胞和液体水凝胶的混合物602将槽106填充。
图12至图17为根据本公开的一个实施例的从细胞生产组织的过程的步骤的示意图。该过程使用装置，诸如装置100或200，以用于从细胞生产组织。因此，如图12所示，首先为该过程提供诸如装置100的装置。此外，如图12所示，将细胞和液体水凝胶的混合物702添加到装置100的至少一个槽(诸如槽106)中。现在参考图13，该图示出了装有细胞和液体水凝胶的混合物702的槽106的装置100。此外，如图13所示，细胞和液体水凝胶的混合物702随着存在于液体水凝胶中的支架生物材料的交联而固化。在一个实例中，细胞和液体水凝胶的混合物702的固化在一个小时内发生。此外，如图14所示，所示的装置100具有装有细胞和液体水凝胶的固化混合物702的槽106，并浸入装有分化培养基706的容器704中。在此过程中，可以在用分化培养基填充容器之前将装置降低到容器中。细胞和液体水凝胶的固化混合物702为过渡中间体的阶段之一。现在参考图15，该图描绘了过渡中间体708从细胞和液体水凝胶的固化混合物702(图14中所示)的迁移。过渡中间体708从槽106向立柱中的周缘凹部的迁移在2或3天内发生。此外，由于细胞诱导的压实，即在支架生物材料交联之后，过渡中间体708被示为从槽106迁移到周缘凹部104。现在参考图16，描绘了过渡中间体708(图15所示)的孵育以形成组织。如图16所示，图15的过渡中间体708被示为在分化培养基706中孵育以在周缘凹部104中形成包括在环中的组织710。在一个示例中，所述组织710的孵育(成环状)可以在2-4周内进行。现在参考图17，该图示出了组织710的环的切割以将其从细长体102的周缘凹部104释放。如图所示，可以使用诸如刀片或水切割器的切割器712执行切割。此外，沿着细长体102的纵向凹部152执行切割。
图18为描绘根据本公开的实施例的，经由过渡中间体从细胞生产组织的过程800的步骤的框图，该过渡中间体从细胞过渡为组织。应当理解，过程800通过使用诸如结合图1至图17示出和说明的装置100、200中的一者的装置来实现。
在步骤802处，提供根据上述文本(即结合图1至图17示出和说明)的装置。在步骤804处，将细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶添加到装置的至少一个槽中。在步骤806处，允许支架生物材料交联。在步骤808处，将分化培养基施加至过渡中间体。在步骤810处，将过渡中间体在分化培养基中孵育以在至少一个周缘凹部中形成包括在环中的组织。
步骤802至810仅为示例性的，并且在不脱离本文权利要求的范围的情况下，还可以提供其他替代方案，其中在不同的顺序中添加一个或多个步骤、去除一个或多个步骤或提供一个或多个步骤。例如，在过程800中，将细胞添加到水凝胶中，然后添加到至少一个槽中。可选地，在过程800中，在至少一段时间的孵育期之后，使分化培养基再生。方法800可包括通过从细长体各自的至少一个槽中移出细长体来收集至少一个细长体，所述细长体在至少一个周缘凹部中具有生物材料环。此外，过程800进一步包括切割组织环以将其从细长体释放。可选地，过程800进一步包括：通过紧密配合的关系，将细长体定位成居中延伸到至少一个槽中的一个或多个槽中，使得一个槽对准以填充细长体的相邻一端；借助于管将细胞和液体水凝胶加入到细长体的相邻端部的对准槽中；移动管和细长体以与至少一个槽中的另一个槽对准以进行填充；重复上述将细胞和液体水凝胶添加到槽中并移动管和细长体的步骤，直到至少一个槽中的每个槽都充满为止。
在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可以对上文中描述的本公开的实施例进行修改。用于描述和要求保护本公开的诸如“包括”、“包含”、“并入”、“具有”、“是”的表述旨在以非排他性方式解释，即允许物项、部件或元件没有明确描述也存在。提及单数也应解释为涉及复数。

Claims (26)

1.一种用于从细胞生产组织的装置，所述装置包括细长体，所述细长体具有至少一个周缘凹部并且可操作成通过紧密配合关系居中延伸穿过至少一个槽，所述至少一个槽以闭合路径延伸，至少一个所述周缘凹部通向槽的内边缘。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述闭合路径为圆形，从而提供环绕所述细长体的至少一个圆形槽。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述细长体通过紧密配合的关系居中延伸穿过所述至少一个槽，所述周缘凹部中的至少一个周缘凹部通向槽的内边缘。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述至少一个槽具有从所述槽的下部区域延伸到所述内边缘的倾斜壁，以及从所述下部区域延伸到所述槽的外边缘的外壁。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，包括至少一个细长体，其中分开的所述细长体各自延伸穿过分开的所述至少一个槽。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述槽在所述槽的外壁的外侧沿边缘连接至横向相邻的槽，由此分开的细长体延伸穿过所述槽和所述横向相邻的槽。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，沿边缘连接的槽形成为一体的部件，所述一体的部件具有顶表面和底表面。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述一体的部件具有在所述顶表面和所述底表面之间连通的至少一个通孔，所述通孔位于所述槽的所述外壁的外侧。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述至少一个槽被堆叠。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述至少一个槽设置有竖直延伸的隔板，以在相邻堆叠的槽之间提供间距。
11.根据权利要求7或8中的任一项所述的装置，具有沿边缘连接的槽的至少一个一体的部件，所述一体的部件通过将所述一体的部件的槽的各个顶表面与上方相邻的所述一体的部件的槽的对应底表面连接而竖直地连接以提供总的一体的部件。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述细长体具有纵向凹部，所述纵向凹部的深度至少为所述至少一个周缘凹部的深度。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，每个所述周缘凹部通向所述槽的内边缘。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述细长体与所述至少一个槽之间的紧密配合关系包括滑动接合。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述细长体由柔性材料制成。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述细长体为立柱的形式。
17.一种用于从细胞生产组织的方法，经由从所述细胞过渡为所述组织的过渡中间体而从所述细胞生产组织的方法，所述方法包括：
a.提供根据前述权利要求中的任一项所述的装置；
b.将所述细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶添加到所述装置的至少一个槽中；
c.使所述支架生物材料交联；
d.将分化培养基应用于所述过渡中间体；以及
e.在所述分化培养基中孵育所述过渡中间体，以在至少一个周缘凹部中形成包括在环中的组织。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，步骤e中的所述组织为肌纤维的形式。
19.根据权利要求17或18中的任一项所述的方法，其中，所述细胞选自由间充质细胞、成肌细胞和肌肉细胞组成的组中的至少一种。
20.根据权利要求17至19中的任一项所述的方法，其中，在权利要求17的步骤c之后，所述过渡中间体从所述至少一个槽迁移到所述至少一个周缘凹部。
21.根据权利要求17至20中的任一项所述的方法，其中，在将所述细胞添加到所述至少一个槽中之前，将所述细胞添加到所述水凝胶中。
22.根据权利要求17至21中的任一项所述的方法，其中，在孵育期的至少一部分之后使所述分化培养基再生，其中，所述再生包括以下步骤中的至少一种：i)氧化，ii)添加至少一种营养物；iii)去除颗粒物质，以及iv)用新鲜的分化培养基交换所述分化培养基。
23.根据权利要求17至22中的任一项所述的方法，进一步包括：
f.通过从细长体各自的至少一个槽中移出所述细长体来收集至少一个细长体，所述细长体在所述至少一个周缘凹部中具有生物材料环。
24.根据权利要求17至23中的任一项所述的方法，进一步包括：
g.切割组织环，以从所述细长体释放所述组织环。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，沿着所述细长体的纵向凹部进行所述切割。
26.根据权利要求17至25中的任一项所述的方法，其中，所述装置进一步包括至少一个管，所述管具有封闭端和在所述封闭端附近的侧端口，所述管可操作以便通过以下方式能移动地延伸穿过所述装置：
a)在所述至少一个槽的外壁的外侧，和/或
b)居中穿过所述至少一个槽；
从而使得所述侧端口能对准成与所述槽流体连通；
所述方法包括经由所述管和所述侧端口将所述细胞和包含支架生物材料的液体水凝胶添加到所述装置的所述至少一个槽中。
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