CN115038780A - 包含膜模块的细胞挤出装置及使用该装置的细胞挤出方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包含膜模块的细胞挤出装置和使用该装置的细胞挤出方法，更特别是涉及一种细胞挤出装置和使用该装置的细胞挤出方法，其中包含细胞的悬浮液有效分散在膜模块中，从而防止膜堵塞并增加膜的可用面积，并且容易更换膜和执行过程，从而提高生产效率。

Description

包含膜模块的细胞挤出装置及使用该装置的细胞挤出方法

技术领域

本发明涉及一种包含膜模块的细胞挤出装置及使用该装置的细胞挤出方法；更特别是涉及一种细胞挤出装置及使用该装置的细胞挤出方法，该细胞挤出装置能够防止膜堵塞现象并且通过将含细胞的悬浮液有效分散和挤出在膜模块中来增加膜的可用面积，并且能够通过容易地更换膜和执行过程来提高生产效率。

背景技术

胞外囊泡是指从细胞分泌的各种颗粒，并且可以大致分为来源于内体途径的外泌体和来源于质膜的微囊泡。

外泌体是由细胞排出的球形囊泡，含有诸如亲本细胞的蛋白质和DNA等各种信息，因此它们可以用作生物标志物来积极进行癌症诊断标志物和传感器的开发。

另外，微囊泡一般是一种大小为0.03至1μm的细胞器，其从细胞的细胞膜上自然释放出来，具有磷脂双分子层，在细胞质中含有诸如mRNA、DNA和蛋白质等组分。

近来，利用这些细胞外囊泡的药物递送系统的研究正在积极开展，并且可以将少量的药物包封在囊泡中以将相应的药物递送至特定部位，因此这些药物递送系统的适用性在使用细胞外囊泡的各种医学领域中越来越强。特别是由于微囊泡直接从细胞膜上释放出来，它们保留了亲本细胞的抗原，因此疫苗的适用性非常高。

然而，由于可以从细胞中获得的细胞外囊泡的数量非常有限，因此最近需要一种制造细胞外囊泡模拟物以人工获得大量的方法。

传统上，离心机可以用作获得细胞外囊泡模拟物的方法，但在高价格和相当低的产率(仍达不到预期)方面仍有局限性。

发明内容

[技术问题]

为解决上述问题，本发明旨在提供一种细胞挤出装置及使用该装置的细胞挤出法，该装置可以通过应用将包含细胞的悬浮液有效分散在膜模块中的分散盘提高悬浮液的分散速率来增加挤出过程中的膜可用面积，以及通过使用大容量注射器实现量产来提高生产效率。

[技术方案]

为实现上述目的，本发明提供一种用于将穿过膜模块的悬浮液中的细胞以恒压挤出的细胞挤出装置，其中膜模块包含具有供悬浮液流过的通孔的成对的支撑件；供细胞穿过并将其挤出的膜；以及分散盘，其除了具有中心的分散区之外具有多个微孔。膜和分散盘位于成对的支撑件之间，分别形成在成对的支撑件中的通孔与分散盘的中心位于同一轴线上，并且膜模块由成对的保持器紧密地固定。

膜模块在分散盘和与分散盘相邻的支撑件之间具有O形环，从而形成预定的密封空间，据此，穿过支撑件的悬浮液可以扩散到形成于分散盘中的多个微孔。

此外，通过使用位于分散盘和膜之间的O形环形成密封空间，可以提高悬浮液的膜渗透效率。

当膜模块在膜的一个或多个表面上具有多孔膜支撑薄膜时，可以防止对膜的损坏。

本发明还提供一种使用该细胞挤出装置的细胞挤出方法，其包括将具有含细胞的悬浮液的注射器连接到与该细胞挤出装置的通孔中与分散盘相邻的支撑件的通孔；以及将注射器内包含的悬浮液注射到膜模块中并经由分散盘和膜通过另一通孔排出，整个过程重复至少一次。

本发明还提供一种用于将穿过膜模块的悬浮液中的细胞以预定压力挤出的细胞挤出装置，该细胞挤出装置包括成对的支撑件。膜模块包含具有供悬浮液流过的通孔的成对的支撑件；供细胞穿过并将其挤出的膜；以及分散盘，其除了具有中心的分散区之外具有多个微孔。膜和分散盘位于成对的支撑件之间，分别形成在成对的支撑件中的通孔与分散盘的中心位于同一轴线上，并且膜模块由成对的保持器紧密地固定。

膜模块具有由支撑件和分散盘之间的O形环形成的密封空间，使得穿过支撑件的悬浮液可以扩散到形成于分散盘中的多个微孔中。

此外，膜模块可以通过位于膜和分散盘之间的O形环形成预定的密封空间来提高悬浮液的膜渗透效率。

此外，膜模块可以在膜的一个或多个表面上具有多孔膜支撑薄膜，从而防止膜被损坏。

在膜模块中，包括悬浮液的注射器可以连接到形成于成对的支撑件中的任何一个或多个通孔，并且在注射器中，柱塞可以借助于注射器泵移动。

本发明还提供了一种使用本发明的细胞挤出装置的细胞挤出方法，该方法包含：

将包括含细胞的悬浮液的注射器连接到细胞挤出装置的通孔中与分散盘相邻的支撑件的通孔；以及

将注射器中的悬浮液注射到膜模块中，然后将悬浮液经由分散盘和膜通过另一通孔排出，以及

将整个过程重复至少一次。

本发明还提供一种使用该细胞挤出装置的细胞挤出方法，该方法包括：将包括含细胞的悬浮液的第一注射器连接到细胞挤出装置的一侧处的通孔，以及将其中已压入柱塞的第二注射器连接到细胞挤出装置的另一侧处的通孔；将第一注射器中包含的悬浮液注射到膜模块中以使悬浮液通过分散盘和膜流入第二注射器中；以及将流入第二注射器的悬浮液再次注射到膜模块中以使悬浮液通过分散盘和膜流入第一注射器中，整个过程重复至少一次。

[有利效果]

本发明具有以下效果：

1.由于可以使用大容量注射器来将含细胞的悬浮液注射到膜模块中，因此可容易操作并快速挤出细胞。

2.由于位于膜模块中的成对的支撑件中形成的通孔与分散盘的中心位于同一轴线上，并且分散盘的分散区没有形成微孔，因此穿过通孔的悬浮液在与分散盘的分散区碰撞的同时分散，使得悬浮液可以穿过通向所有方向的微孔。因此，不仅可以增加膜的可用面积，而且可以防止重复使用期间发生的膜堵塞。

3.当通过将注射器连接到挤出装置(其基于膜模块中的膜在两侧具有成对的分散盘)的两端执行挤出时，可以执行连续挤出过程以缩短挤出时间。

4.由于紧密接触状态通过其上相互紧固有膜模块的成对的保持器进行固定或释放，因此可以容易地更换不同孔径的膜，并且当针对膜模块的所有内部部件使用一次性产品时，可以减少过程期间的污染可能性。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的细胞挤出装置的分解透视图。

图2是根据本发明第一实施方式的细胞挤出装置的分解剖视图。

图3是根据本发明的分散盘的剖视图。

图4是连接到根据本发明第一实施方式的细胞挤出装置的一侧的注射器的透视图。

图5是根据本发明第二实施方式的细胞挤出装置的分解透视图。

图6是根据本发明第二实施方式的细胞挤出装置的分解剖视图。

图7是连接到根据本发明第二实施方式的细胞挤出装置的两侧的注射器的透视图。

图8是示出连接到根据本发明第二实施方式的细胞挤出装置的两侧的注射器通过使用注射器泵移动的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的实施方式。

本发明的各个实施方式通过附图进行说明，下面将进行详细描述。然而，并不旨在将本发明限制于所公开的特定形式，而是，本发明包括与权利要求所限定的本发明的精神一致的所有修改、等同物和替换。然而，在附图中，为了说明书的清楚而夸大了厚度和尺寸，因此，本发明不受附图中所示的相对尺寸或厚度的限制。

参照图1至图4，描述了根据本发明一实施方式的细胞挤出装置(以下称为“挤出装置”)。

图1是根据本发明第一实施方式的挤出装置10的分解透视图，并且图2是根据本发明第一实施方式的挤出装置10的分解剖视图。

挤出装置10包含膜模块100和紧密固定在膜模块100上的成对的保持器200和200'。

当含细胞的悬浮液300在穿过膜模块100的同时穿过具有精细孔隙率的膜110时，膜模块100挤出细胞。

可以使用注射器将含细胞的悬浮液300注射到膜模块100中。然而，悬浮液300的注射装置并不一定限于注射器，只要能够将悬浮液300沿预定方向加压并排出即可。

膜模块100包括成对的支撑件120和120'以及在成对的支撑件120和120'之间的膜110和分散盘130。

支撑件120和120'分别形成有供悬浮液流过的通孔121和121'。通孔121和121'优选地形成在支撑件120和120'的中心以使悬浮液300的流动轴线呈直线。

通孔121和121'的端部可以从支撑件120和120'突出到预定高度，以便于与包括含细胞的悬浮液300的注射器400的端部的联接。支撑件120和120'的端部可以突出到预定高度以便于与注射器400的端部联接。如果在注射器400的端部处可以形成螺纹以与针头联接，在这种情况下，当支撑件120和120'的端部具有对应于形成在注射器400端部的螺纹的螺纹时，它可以使与注射器400的联接更紧密。

参照图3A和图3B，分散盘130除了包括中心的分散区131外具有多个微孔132，并且注射的悬浮液300沿通孔121高速运动并在与分散盘130的分散区131碰撞的同时被广泛分散。

这里，为了提高分散效率，形成在位于膜模块100中的支撑件120和120'中的通孔121和121'与分散盘130的中心位于同一轴线上。

分散盘130和分散盘130与相邻支撑件120之间的O形环140优选地放置成使得由分散盘130分散的悬浮液300受到持续的压力并穿过形成在分散盘130中的多个微孔132，而不会流出到外部。这是因为，当O形环140处于上述位置时，分散盘130和支撑件120之间形成密封空间，同时处于紧密接触状态，由此，悬浮液300的分散效果可以进一步增加。

膜模块100可以进一步在分散盘130和膜110之间具有O形环140，从而形成处于紧密接触状态的密封空间，因此在悬浮液300穿过膜300时可以保持连续加压状态。

此外，为了根据需要增加膜模块100的部件之间的密封紧密接触，可以进一步放置额外的O形环140。

此外，在膜模块100中，具有多孔性的膜支撑薄膜150可以进一步位于膜110的至少一个表面上。膜支撑薄膜150防止膜110在向膜110施加预定压力时损坏膜110。膜支撑薄膜150的孔径必须大于膜110的孔径，以促进悬浮液300的运动。

在膜模块100中，内部部件可以处于彼此紧密接触状态，因此悬浮液300可以在预定的加压状态下平稳地穿过膜110，而不会泄漏悬浮液300。因此，为了与膜组件100紧密接触，成对的保持器200和200'容纳膜模块100并通过紧固装置紧密固定。紧固装置可以是彼此对应的螺纹，如图1和图2所示，并且可以是但不限于任何传统的紧固装置。在成对的保持器200和200'的端部，形成预定孔以暴露支撑件120和120'的端部。用于保持器200和200'的材料可以是但不特别限于金属，以便承受由持续紧密接触引起的压力。

在细胞挤出过程中，具有不同孔径的膜110的更换频繁发生，并且保持器200和200'可以通过简单的操作释放紧密接触状态，因此它们具有便于更换膜110的优点。

另外，在细胞挤出过程中，由于膜模块100的清洗很重要，因此优选使用单价低的一次性材料作为根据本发明的膜模块100的部件。

以下，参照图4，将描述使用根据本发明一个实施方式的挤出装置10的细胞挤出方法。

由于挤出装置10具有一个分散盘130，因此优选悬浮液300的注射方向也是单向的。因此，如图4所示，包括含细胞的悬浮液300的注射器400被连接到挤出装置10的一侧，将通过膜110排出的悬浮液引导到外部的连接软管160被连接到相对侧，使得悬浮液300被容纳在用于容纳悬浮液300的容器170中。

首先，将包括含细胞的悬浮液300的注射器400连接到在细胞挤出装置10的通孔121和121'中与分散盘130相邻的支撑件120中形成的通孔121(S10)。

随后，当移动注射器400内的柱塞以将包括在注射器400中的悬浮液300注射到膜模块中时，悬浮液300通过穿过分散盘130和膜110的另一通孔121'排出(S20)。

S10和S20可以重复至少一次，更优选3到5次，以获得足够的挤出效果。

接下来，将参照图5至图8描述根据本发明第二实施方式的挤出装置10'。

根据本发明第二实施方式的挤出装置10'与根据本发明第一实施方式的挤出装置10总体相似，不同之处在于放置了成对的分散盘130和130'，并且膜110、支撑件120和120'以及分散盘130和130'的形状和功能与上述相同。因此，在根据第二实施方式的挤出装置10'中，如图7所示，两个注射器400和400'连接到两端以促进双向挤出过程。

在图5和图6中，在挤出装置10'的膜模块100'中，在成对的支撑件120和120'之间，存在膜110和位于膜110的两个方向上的成对的分散盘130和130'。

在根据第二实施方式的挤出装置10'的膜模块100'中，与根据上述第一实施方式的挤出装置10的膜模块100一样，成对的支撑件的所有通孔121和121'与成对的分散盘130和130'的中心位于同一轴线上。这将提高所注射的悬浮液300的分散效率，并且其原理已在上文中描述，故将其省略。

在膜模块100'中，O形环140可以位于支撑件120和120'与分散盘130和130'之间，因此，由于形成密封空间，使得当悬浮液300在两个方向上运动时，在密封状态下施加预定压力而不使悬浮液300泄漏到外部，穿过支撑件120和120'的悬浮液300可以由分散盘130和130'分散，从而防止膜堵塞现象并进一步增强膜可用面积的增加。

此外，在膜模块100'中，O形环140可位于膜110与分散盘130和130'之间，从而形成密封空间以提高悬浮液300穿过膜时的挤出效率。

为了防止损坏膜110，多孔膜支撑薄膜150可以位于膜110的一个或多个表面上。

图8示出了第一注射器400和第二注射器400'中的柱塞分别通过注射器泵500和500'自动移动。更优选地，可以自动调节注射器泵500和500'两者以恒定地保持第一注射器400和第二注射器400'的内部压力，并且为此可以安装单独的压力计(未示出)。

在下文中，将描述使用根据本发明第二实施方式的挤出装置10'的细胞挤出方法。

首先，将包括含细胞的悬浮液300的第一注射器400连接到在挤出装置10'的一侧处的通孔121，并且将其中已压入柱塞的第二注射器400'连接到另一通孔121'(S'10)。

随后，将包括在第一注射器400中的悬浮液300注射到膜模块100'中并且使其通过分散盘130和130'以及膜110流入第二注射器400'中(S'20)。

随后，可将流入第二注射器400'中的悬浮液300再次注射到膜模块100'中，然后使其通过分散盘130和130'以及膜110流入第一注射器400中(S'30)。

S'10至S'30必须重复至少一次，更优选至少3到5次以获得足够的挤出效果。

此外，本发明包括通过细胞挤出法制备的囊泡。由于通过使用根据本发明的挤出装置的挤出方法挤出悬浮液中的细胞，可以获得囊泡，例如由包括细胞外囊泡(外泌体、微囊泡等)的细胞膜形成的细胞外囊泡模拟物。

以上所述的本发明不受说明书中公开的实施方式的限制，并且本发明所属领域的普通技术人员能够做出的所有变化形式也将包括在本发明的范围内。

***附图标记说明***

10、10'：挤出装置；100、100'：膜模块

110：膜；120、120'：支撑件

121、121'：通孔；130、130'：分散盘

131：分散区；132：微孔

140：O形环；150：膜支撑薄膜

160：连接软管；170：容器

200、200'：保持器；300：悬浮液

400、400'：注射器；500、500'：注射器泵

[工业适用性]

本发明涉及一种包含膜模块的细胞挤出装置和使用该装置的细胞挤出方法，其中可以防止膜堵塞现象，并且可以通过将含细胞的悬浮液有效地分散在膜模块中来增加膜的可用面积，并且可以通过容易地更换膜并执行过程来进一步提高生产效率。

Claims (13)

1.一种用于将穿过膜模块的悬浮液中的细胞通过恒压挤出细胞的挤出装置，其中所述膜模块包括具有供所述悬浮液流过的通孔的成对的支撑件；供所述细胞穿过并将其挤出的膜；以及分散盘，所述分散盘除了具有中心的分散区之外具有多个微孔，其中所述膜和所述分散盘位于所述成对的支撑件之间，分别形成于所述成对的支撑件中的所述通孔与所述分散盘的所述中心位于同一轴线上，并且所述膜模块由成对的保持器紧密地固定。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述膜模块在所述分散盘和与所述分散盘相邻的支撑件之间具有O形环，从而形成预定空间。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述膜模块在所述分散盘和所述膜之间具有O形环，从而形成预定空间。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述膜模块具有位于所述膜的一个或多个表面上的多孔膜支撑薄膜，以防止所述膜被损坏。

5.一种用于将穿过膜模块的悬浮液中的细胞通过预定压力挤出的细胞挤出装置，其中所述膜模块包括具有供所述悬浮液流过的通孔的成对的支撑件；供所述细胞穿过并将其挤出的膜；以及分散盘，所述分散盘除了具有中心的分散区之外具有多个微孔，其中所述膜和所述分散盘位于所述成对的支撑件之间，分别形成在所述成对的支撑件中的所述通孔与所述分散盘的所述中心位于同一轴线上，并且所述膜模块由成对的保持器紧密地固定。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述膜模块在所述支撑件和所述分散盘之间具有O形环，从而形成预定空间。

7.根据权利要求5所述的装置，其中所述膜模块在所述膜和所述分散盘之间具有O形环，从而形成预定空间。

8.根据权利要求5所述的装置，其中所述膜模块在所述膜的一个或多个表面上具有多孔膜支撑薄膜，以防止所述膜被损坏。

9.根据权利要求1或5所述的装置，其中在所述膜模块中，包含所述悬浮液的所述注射器连接到形成在所述成对的支撑件中的所述通孔中的任意一个或多个。

10.根据权利要求9所述的装置，其中在所述注射器中，柱塞借助于注射器泵移动。

11.一种使用如权利要求1所述的细胞挤出装置的细胞挤出方法，所述细胞挤出方法包括：

将具有含细胞的悬浮液的注射器连接到所述细胞挤出装置的所述通孔中与所述分散盘相邻的支撑件的通孔；将所述注射器内包含的所述悬浮液注射到所述膜模块中，以及经由所述分散盘和所述膜通过另一通孔排出，整个过程重复至少一次。

12.一种使用如权利要求5所述的细胞挤出装置的细胞挤出方法，所述细胞挤出方法包括：

将包括含细胞的悬浮液的第一注射器连接到在所述细胞挤出装置的一侧处的通孔，以及将其中已压入柱塞的第二注射器连接到所述细胞挤出装置的另一侧处的通孔；将包括在所述第一注射器中的所述悬浮液注射到所述膜模块中以使所述悬浮液通过所述分散盘和所述膜流入所述第二注射器中；以及将流入所述第二注射器的所述悬浮液再次注射到所述膜模块以使所述悬浮液通过所述分散盘和所述膜流入所述第一注射器中，并且整个过程重复至少一次。

13.通过如权利要求11或12所述的细胞挤出方法制备的囊泡。

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