ES2295466T3 - Camara de cultivo de celulas para un sistema de cultivo de celulas. - Google Patents
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Abstract
Cámara de cultivo de células (20) para un sistema cerrado de cultivo de células para el suministro continuo a diversas células de medios alimenticios líquidos, factores de crecimiento, gases y similares, caracterizada por la combinación de las siguientes características: a) soporte de membrana (1) con una membrana (2) para recibir como mínimo un cultivo de células, que está dotada de varios canales (4, 4'''', 4'''''''', 4'''''''''''') para el suministro de líquidos, el aporte de gas y la conexión de los sensores; b) placa de cristal transparente (3) dispuesta a un lado del soporte de membrana (1), para la observación del interior de la cámara de cultivo de células (20) desde el lado mencionado; c) sistema (B) para la observación microscópica permanente del interior de la cámara de cultivo de células (20) a través de la placa de cristal transparente (3) dispuesta a un lado del soporte de membrana (1); y d) placa de cierre (5) colocada en el lado opuesto del soporte de membrana (1) con una placa de cristal transparente (6) incorporada para la iluminación del interior de la cámara de cultivo de células (20) desde el lado mencionado con ayuda de un dispositivo de iluminación (24) así dispuesto.
Description
Cámara de cultivo de células para un sistema de
cultivo de células.
La presente invención consiste en una cámara de
cultivo de células para un sistema cerrado de cultivo de células
para el suministro continuo a diversas células de: medios
alimenticios, factores de crecimiento, gases y similares.
Se define como cultivo de células, en esencia, a
un cultivo que se ha iniciado a partir de células individuales, que
bien proceden de partes de tejidos, de líneas celulares o de clones
celulares, obtenidas por medio de separación enzimática, mecánica o
química. Para el cultivo de las células se emplean de forma
convencional recipientes de cultivo hechos de plástico, que se
incuban en incubadoras de CO_{2}. Con ellos se garantiza una
temperatura constante (por ejemplo, 37ºC) y una acción amortiguadora
del medio gracias a un suministro de gas con una concentración de
CO_{2} del 5% al 10%. El suministro de oxígeno se realiza por
medio de simple difusión. En los dispositivos habituales no es
posible por norma general la realización de cocultivos ni obtener
condiciones de incubación que se puedan variar libremente.
Para la observación microscópica o para realizar
experimentos especiales, se deben sacar los recipientes de cultivo
de la incubadora respectiva, con lo que se interrumpe el proceso de
incubación, se enfrían las células, y con ello no se mantienen
constantes las condiciones del experimento.
Los equipos o sistemas de cultivo de células
habituales ya no se corresponden, por consiguiente, con las
exigencias de la tecnología moderna de cultivo de células.
En especial, en relación a los puntos centrales
de la investigación dentro de la industria farmacéutica, que están
dentro de los campos de: la inflamación (reuma), la lucha contra el
cáncer, las enfermedades del corazón y circulatorias, el SIDA, la
apoptosis (muerte celular programada) y la coagulación sanguínea, no
es posible renunciar al desarrollo y al ensayo de los nuevos
principios activos con ayuda de un sistema de cultivo de células,
que debe estar concebido de tal manera que los ensayos con
sustancias y efectos se produzcan en condiciones muy similares a
en vivo, es decir, con una representación casi perfecta de
sistemas biológicos complejos; antes de proceder a los ensayos en
fases clínicas (pruebas sobre pacientes).
Teniendo en cuenta la situación expuesta, existe
la necesidad de disponer de una posibilidad de simulación de
procesos reactivos dentro de uno o varios sistemas orgánicos (por
ejemplo, comprobación por medio de una conexión en serie de cámaras
de cultivo de células con hepatocitos y otros tipos de células de
los productos de desecho y los metabolitos), para que, por un lado,
se pueda reducir de forma notable el plazo transcurrido entre la
comprobación de la actividad de la sustancia y su autorización
farmacológica; y por otro lado, se puedan adquirir los
conocimientos necesarios sobre el mecanismo de actividad de la
sustancia dentro de un sistema biológico complejo antes de proceder
a la fase de prueba clínica.
En el sector de la industria cosmética se
presenta, por ejemplo, una situación similar.
Según el estado de la técnica se dispone, por
ejemplo, de: sistemas de cultivo de células multivalentes (ver, por
ejemplo, DE 199 15 178 A1); sistemas de cultivo de células adaptadas
a problemas para desempeñar unas funciones específicas (ver, por
ejemplo, WO 98/17822); o un proceso para la replicación de cultivos
de células (ver, por ejemplo, WO 97/37001).
Además, también se describe, por ejemplo, en la
patente WO 99/23206 un proceso para la mezcla de un cultivo de
células infectado con varicela en botellas giratorias.
Como conclusión, también se describe en la
Patente EP 0 999 266 A1 un procedimiento y un dispositivo para
acoger un cultivo de células, a través de los cuales se deben
conseguir unas condiciones lo más homogéneas posibles para los
experimentos de biología molecular o de tecnología genética llevados
a cabo sobre células.
Teniendo en cuenta la situación expuesta con
anterioridad en el campo de la tecnología moderna de cultivo de
células, la intención fundamental de la presente invención es la
creación de una nueva cámara de cultivo de células, que se pueda
emplear para la realización de como mínimo un cultivo de células
para un sistema cerrado de cultivo de células, de forma que se
garantice en la cámara de cultivo de células el suministro
continuo, en especial a distintas células, de: medios alimenticios
líquidos, factores de crecimiento, gases y similares, sin que se
deban extraer las células de su entorno habitual, y de forma que
además se pueda llevar a cabo una observación microscópica
permanente de los cultivos de células sin que sea necesario
interrumpir el suministro gaseoso.
Este objetivo se va a cumplir conforme a la
invención, por medio de una cámara de cultivo de células para un
sistema cerrado de cultivo de células para el suministro continuo a
distintos tipos de células de medios alimenticios líquidos,
factores de crecimiento, gases y similares, de forma que la cámara
de cultivo de células se componga en lo fundamental de los
siguientes componentes:
a) un soporte de membrana con una membrana para
la acogida, como mínimo, de un cultivo de células, que esté dotada
de varios canales para el suministro de líquidos, el aporte de gas y
la conexión de los sensores;
b) una placa de cristal transparente dispuesta a
un lado del soporte de la membrana para la observación del interior
de la cámara de cultivo de células desde el lado mencionado; y
c) una placa de cierre colocada en el lado
opuesto del soporte de la membrana con una placa de cristal
transparente incorporada para la iluminación del interior de la
cámara de cultivo de células desde el lado mencionado con ayuda de
un dispositivo de iluminación así dispuesto.
De forma preferente en este caso la placa de
cristal transparente del soporte de la membrana para la observación
del interior de la cámara de cultivo de células estará fijada en la
zona de la cara inferior del soporte de la membrana.
Además, la placa de cierre constituirá de forma
preferente una tapa para la cámara de cultivo de células con una
placa de cristal transparente integrada y fija, de forma que la tapa
de la cámara de cultivo de células esté colocada de forma extraíble
en la parte superior del soporte de la membrana.
Según otras configuraciones de la invención se
ha previsto que tanto la tapa de la cámara de cultivo de células
como la cara inferior del soporte de la membrana estén dotadas de
una perforación para la colocación y fijación de la correspondiente
placa de cristal, en especial para una fijación de forma
permanente.
De forma preferente, la placa correspondiente de
cristal transparente está hecha de cristal de zafiro.
Además de ello, también puede estar previsto,
según una configuración adicional de la invención, un anillo de
sujeción para la fijación de la membrana en el soporte de la
membrana, que se pueda presionar con ayuda de la tapa de la cámara
de cultivo de células en la zona anular de la membrana de forma que
ésta se pueda fijar.
Otra configuración adicional de la invención
consiste en que, de forma preferente, se coloque una junta anular
en el lado de la tapa de la cámara de cultivo de células orientado
al soporte de la membrana, por medio de la cual se pueda sellar de
forma aséptica el cultivo de células sembrado en la membrana con la
cámara de cultivo de células en estado cerrado.
Otra ampliación preferente de la invención
consiste en que por medio de una división apropiada en
compartimentos de la cámara de cultivo de células, es posible
realizar un suministro de gas constante y continuo a través de los
canales correspondientes asignados con concentraciones que se pueden
escoger libremente de distintos gases. La ventaja fundamental de
este hecho es que se puede realizar una observación del cultivo de
células en el interior de la cámara de cultivo de células sin que
sea necesario interrumpir para ello el suministro de gas.
Además de ello, existe la posibilidad de que el
soporte de la membrana se pueda colocar en una placa de sujeción
asignada a ella y situada en la parte opuesta a la misma de la tapa
de la cámara de cultivo de células para la colocación en el sistema
de cultivo de células, de forma que esta placa de sujeción disponga
de una calefacción integrada para la cámara de cultivo de células.
De forma preferente, se tratará en el caso de esta calefacción, de
una calefacción eléctrica.
En caso de que se vaya a llevar a cabo un
cocultivo directo, se pueden emplear de forma especialmente
ventajosa una lámina biológica permeable a gases como membrana, tal
como se explicará con más detalle a continuación.
La invención se explicará a continuación con más
detalle con ayuda de ejemplos de ejecución, ilustrándose en la:
figura 1, vista superior esquemática de una
cámara de cultivo de células;
figura 2, vista de una sección de la cámara de
cultivo de células según la línea de corte A-A de la
figura 1;
figura 3, vista de una sección de la cámara de
cultivo de células según la figura 2 en representación con las
piezas separadas;
figura 3A, representación esquemática de una
vista de perfil de un soporte de membrana de la cámara de cultivo
de células; y
figura 4, representación esquemática de un
sistema de cultivo de células completo y cerrado, en el que se
emplea un número predeterminado de cámaras de cultivo de
células.
Según las figuras 1, 2, 3 y 3A; una cámara de
cultivo de células (20) está compuesta fundamentalmente de un
soporte de membrana (1), en el cual está colocada una membrana (2),
en especial una lámina biológica permeable a gases y que se emplea,
como mínimo, para la acogida de un cultivo de células. En el ejemplo
de ejecución mostrado, la membrana (2) está dispuesta en la parte
inferior del soporte de membrana (1), en especial tensada de forma
firme.
El soporte de membrana (1) dispone además de
varios canales (4), (4'), (4'') y (4'''), que discurren por el
interior de la cámara de cultivo de células (20) y de los cuales se
emplean el canal (4) para la conexión de los sensores, el canal
(4') para el suministro de líquidos o de gas, el canal (4'') para el
suministro de líquidos y el canal (4''') para la salida de líquidos
o de gas, tal como se explica con más detalle a continuación con
ayuda de la figura 3A. De este modo, el cultivo de células se puede
alimentar de la misma forma, tanto por arriba como por abajo. Por
medio del sistema especial de canales en el soporte de membrana (1)
se garantiza, en especial, que se puedan alcanzar las condiciones
de incubación necesarias.
En la zona de la cara inferior del soporte de
membrana (1), se ha dispuesto una placa de cristal transparente (3)
para la observación del interior de la cámara de cultivo de células
(20). Una observación de estas características se realiza de forma
preferente desde la zona inferior del soporte de membrana (1) con
ayuda de una cámara de vídeo con un microscopio incorporado, tal
como se explica con más detalle a continuación.
En la cara superior del soporte de membrana (1)
se encuentra dispuesta una tapa (5) de la cámara de cultivo de
células que forma una placa de cierre superior y en la que está
instalada una placa de cristal transparente (6) para la iluminación
del interior de la cámara de cultivo de células (20). La tapa (5) de
la cámara de cultivo de células está en particular colocada de
forma permanente en la cara superior del soporte de membrana (1) y,
de forma preferente, unida por medio de tornillos (9) al soporte de
membrana (1) de manera que se pueda extraer.
Tanto la tapa (5) de la cámara de cultivo de
células como la cara inferior del soporte de membrana (1) están
dotadas de la perforación correspondiente para poder colocar y fijar
la respectiva placa de cristal (6) ó (3).
En la tapa (5) de la cámara de cultivo de
células, la placa de cristal (6) cubre de este modo una abertura
preferentemente redonda (13).
De modo correspondiente, la placa de cristal (3)
forma en el soporte de membrana (1) un cierre inferior por debajo
de la membrana (2).
De forma preferente, las placas de cristal (3) y
(6) están hechas respectivamente de cristal de zafiro.
Para la fijación de la membrana (2) al soporte
de membrana (1) se ha dispuesto una sujeción (7), que se puede
presionar con ayuda de la tapa (5) de la cámara de cultivo de
células en la zona anular de la membrana (2), para que de este modo
se pueda fijar ésta en la cámara de cultivo de células (20).
Además de ello, se puede disponer en la cara de
la tapa (5) de la cámara de cultivo de células orientada hacia el
soporte de membrana (1) una junta anular (8). Con ayuda de esta
junta anular (8) se puede sellar de forma aséptica el cultivo de
células sembrado en la membrana (2), con la cámara de cultivo de
células (20) en estado cerrado (ver figura 2).
La figura 3A muestra de forma esquemática una
vista de perfil del soporte de membrana (1) con las entradas en
ella dispuestas del canal (4) para la conexión de los sensores, del
canal (4') para el suministro de líquidos o de gas, del canal (4'')
para el suministro de líquidos y del canal (4''') para la salida de
líquidos o de gas.
Las entradas de los canales (4), (4'), (4'') y
(4''') tal como se muestran en la figura 3A para el lado (S) del
soporte de membrana (1), están dispuestas en los otros tres lados
del soporte de membrana (1) de modo idéntico.
En la figura 3A se puede ver también la
colocación de la membrana (2) permeable a gases en el interior del
soporte de membrana (1), de forma que la colocación de la membrana
(2) se selecciona de tal modo que se obtiene una división definida
en compartimentos de la cámara de cultivo de células (20), por medio
de lo cual es posible realizar un cocultivo directo de dos cultivos
de células. En un cocultivo directo de ese tipo se sembrará en cada
uno de los dos lados de la membrana (2) un cultivo de células de
distinto tipo, de forma que en especial las células que crezcan en
una parte de la membrana (2), es decir, las células del primer
cultivo de células que crezcan en su parte apical, se alimentarán
con un primer caudal de medio en el canal (4'); mientras que las
células que crezcan en la otra parte de la membrana (2), es decir,
las células del segundo cultivo de células que crezcan en su parte
basolateral, se alimentarán con un segundo caudal de medio distinto
con respecto al primer caudal de medio y a través del canal (4'').
De este modo, las células de la parte apical funcionan como capa
superficial, mientras que las células de la parte basolateral
funcionan como células internas.
El canal (4') que conduce hasta la parte apical
también se puede utilizar para el suministro de gas, en especial
para el suministro de gas de forma constante y continua con
concentraciones que se pueden seleccionar libremente de diversos
gases.
El canal (4) se emplea, como ya se ha mencionado
con anterioridad, para la conexión de sensores.
El canal (4''') se emplea finalmente para la
salida de líquidos o gases desde la parte apical de la membrana
(2).
Los componentes de la cámara de cultivo de
células (20) se harán en especial de un acero inoxidable adecuado,
por ejemplo, de acero inoxidable 1,4435.
Tras haber colocado el soporte de membrana (1)
en la cámara estéril se colocará la tapa (5) de la cámara de
cultivo de células y con ayuda de los tornillos (9) se unirá al
soporte de membrana (1). En este caso se trata de tornillos cortos
(9) que fijarán la tapa (5) de la cámara de cultivo de células al
soporte de membrana (1). En este proceso se sellará de forma
aséptica el cultivo de células, que está sembrado en el soporte de
membrana (1) con ayuda de la junta anular (8).
En este estado se unirá la cámara de cultivo de
células (20) a una placa de sujeción (10) de un sistema de cultivo
de células (ver figura 4).
De forma particular, se colocará con este fin el
soporte de membrana (1) por su lado opuesto a la tapa de la cámara
de cultivo de células en la placa de sujeción (10), que tiene un
perno de encaje (11) para realizar ajustes. Para la fijación del
soporte de membrana (1) en la placa de sujeción (10) se dispone de
unos tornillos (12) bastante largos. La placa de sujeción (10)
dispone además de una calefacción integrada, de forma preferente
una calefacción eléctrica, para la cámara de cultivo de células
(20), tal como se explica con más detalle a continuación.
En el ejemplo de ejecución mencionado, la cámara
de cultivo de células (20) tiene una forma fundamentalmente
rectangular y tiene una base cuadrada. Por supuesto también se puede
pensar en ejecuciones con otras geometrías.
En el ejemplo de ejecución explicado tomando
como referencia las figuras 1 - 3A, se han dispuesto aberturas de
los canales (4), (4'), (4'') y (4''') en las cuatro caras (S) del
soporte de membrana (1) del mismo modo. Pero también en este caso
se puede pensar en disposiciones de otro tipo de estos canales, que
son fundamentalmente cilíndricos. También se puede pensar del mismo
modo en otro tipo de secciones de canales.
Se debe mencionar también que la placa de
sujeción (10) para cada una de las cámaras de cultivo de células
(20) en las que se deba colocar, dispone de una abertura (14)
redonda y centrada cuyo diámetro se corresponde con la zona de la
abertura (13) de la tapa (5) de la cámara de cultivo de células que
queda enfrente de ella. Esta abertura central (14) de la placa de
sujeción (10) garantiza la observación del interior de la cámara de
cultivo de células (20) desde la parte inferior con ayuda de una
cámara de vídeo provista de un microscopio, tal como se explicará a
continuación tomando como referencia la figura 4.
La figura 4 ilustra la aplicación de las cámaras
de cultivo de células (20) correspondientes a la invención en un
sistema cerrado de cultivo de células (30).
En este sistema de cultivo de células (30) se
han dispuesto a modo de ejemplo seis cámaras de cultivo de células
(20) como grupo A sobre la placa de sujeción (10), que gracias a su
calefacción integrada (E) garantizan una temperatura constante para
la incubación durante el periodo de operación del sistema de cultivo
de células (30) dentro de cada una de las cámaras de cultivo de
células (20) de la agrupación de cámaras de cultivo de células
(A).
En particular, con ayuda de esta calefacción
(E), se llevará a cabo un calentamiento eléctrico de la cámara de
cultivo de células (20) respectiva, con lo que se consigue un
control de la temperatura muy exacto. La calefacción (E) está en
particular dispuesta de tal modo que cada una de las cámaras de
cultivo de células (20) de la agrupación de cámaras de cultivo de
células (A) se puede calentar de modo prácticamente individual.
Una ventaja especial del sistema de cultivo de
células (30) reside en que la calefacción (E) se puede controlar
por medio de un software particular. Con este fin se ha instalado en
la parte superior de la agrupación de cámaras de cultivo de células
(A) un sistema compuesto de sensores de temperatura por infrarrojos
(25), de tal modo que cada una de las cámaras de cultivo de células
(20) tenga asignado su correspondiente sensor de temperatura por
infrarrojos (25). El sensor de temperatura por infrarrojos (25)
respectivo detecta con ayuda de una radiación infrarroja (25'), que
sale de cada una de las cámaras de cultivo de células (20)
correspondiente, la temperatura que tiene cada cultivo de células y
transmite de forma permanente el resultado correspondiente de la
medida a un sistema de control y de vigilancia (G), controlado por
un ordenador, que en lo fundamental se compone de un equipo de
procesado de datos (37) y de un monitor (36). Los sensores de
temperatura por infrarrojos (25) individuales están conectados por
medio de un cable de unión (45) común al sistema de control y de
vigilancia (G). Cuando se modifican las temperaturas
predeterminadas en un primer momento para las cámaras de cultivo de
células (20) de la agrupación de cámaras de cultivo de células (A),
el sistema de control y de vigilancia (G) asume de forma automática
el control o la regulación de la calefacción (E), es decir, la
temperatura que tiene cada una de las cámaras de cultivo de células
(20) se ajusta de forma permanente para tener una temperatura
constante. En vez de realizar esta medición de temperatura con ayuda
de un sensor de temperatura por infrarrojos, se podría realizar
también por medio de otros sensores de temperatura apropiados.
Por otro lado, con ayuda del software disponible
en el sistema de control y vigilancia (G) es posible configurar de
forma libre y modificar las temperaturas de las cámaras de cultivo
de células (20) individuales de la agrupación de cámaras de cultivo
de células (A) durante el transcurso global del experimento, en caso
de que ello fuera necesario por motivos determinados.
Con el fin de poder observar de forma permanente
con un microscopio el interior de la cámara de cultivo de células
(20) respectiva, se ha dispuesto un sistema de vídeo (B) con el
correspondiente sistema de microscopio incorporado. Este sistema de
vídeo (B) se explica con más detalle a continuación.
Por debajo de cada una de las correspondientes
cámaras de cultivo de células (20) individuales de la agrupación de
cámaras de cultivo de células (A), que en el ejemplo de ejecución
presentado comprenden en total seis cámaras de cultivo de células,
se ha dispuesto una cámara de vídeo (22) con un microscopio (22')
incorporado y colocado en una meseta móvil (23) que se puede
ajustar de forma mecánica, con lo que en total se dispone de seis
cámaras de vídeo (22) con su correspondiente microscopio (22'). Con
ello cada una de las cámaras de vídeo (22) con microscopio (22') se
emplea para la observación de una cámara de cultivo de células (20).
Tras el comienzo del experimento y una vez que hayan aparecido
zonas que ofrezcan datos en el correspondiente cultivo de células
contenido en las cámaras de cultivo de células (20), se establece un
sector de observación en la cámara de cultivo de células (20). Este
sector de observación se alcanzará entonces por medio de la meseta
móvil (23) que se puede ajustar mecánicamente por medio de los
tornillos de ajuste (no representados), deteniéndose en este
momento la meseta móvil (23), con lo que a continuación quedará el
sistema de vídeo (B) durante el transcurso del experimento completo
en la misma posición. Además se ajustará al inicio del experimento
la definición de la escala del microscopio respectivo (22'). Este
proceso de ajuste en el microscopio (22') respectivo se realiza
para la totalidad de las seis cámaras de cultivo de células (20) y
permanece desde ese momento fijo hasta la conclusión del
experimento.
De forma preferente, el sistema de vídeo (B)
también se controlará por medio del software incluido en el sistema
de vigilancia y de control (G). En este caso se controlará cada una
de las cámaras de vídeo (22) provistas de microscopio (22'). Esto
se lleva a cabo especialmente de modo que a intervalos de tiempo que
se pueden configurar con total libertad (por ejemplo, a intervalos
de un minuto) se tomen imágenes del cultivo de células respectivo
dentro de las cámaras de cultivo de células (20), de modo que en el
momento respectivo en el que se toma la imagen, una fuente de luz
(24) dispuesta sobre la cámara de cultivo de células (20)
correspondiente se ilumine, de forma que se garantiza una
iluminación suficiente en el interior de la cámara de cultivo de
células (20) para las capturas de vídeo. Cuando se haya finalizado
la captura de vídeo, el control pasará la fuente de luz (24)
correspondiente a un estado de espera en el cual queda con una luz
tenue, hasta que se vaya a realizar la siguiente captura de vídeo.
El rayo de luz o esfera de luz que sale de cada una de las fuentes
de luz (24), que entra a través de la placa de cristal de zafiro (6)
correspondiente de una cámara de cultivo de células (20) en el
interior de esa cámara de cultivo de células (20), se representa en
la figura 4 con la denominación (24').
Todas las fuentes de luz (24) están conectadas
por medio de un cable de unión (46) común al sistema de control y
de vigilancia (G).
Por medio de cada uno de los rayos de luz o
esferas de luz (24') se ilumina toda la superficie del cultivo de
células correspondiente que está dentro de la cámara de cultivo de
células (20).
El sistema de vídeo (B) también está del mismo
modo conectado por medio de un cable (47) al sistema de control y
de vigilancia (G), de modo que de él parte el cable (47) hasta un
punto de unión (48) al que están también conectadas las cámaras de
vídeo (22) por medio de los correspondientes cables asignados a
ellas.
El sistema de vídeo (B), tal como se ha
explicado con anterioridad, con el sistema de microscopio representa
sólo una posibilidad de ejecución. Otra forma de ejecución posible
de un sistema de este tipo para la observación permanente del
interior de las cámaras de cultivo de células se compone de un
sistema de observación único, compuesto de una cámara de vídeo y un
microscopio, que están instalados sobre una meseta móvil y de forma
que esta meseta móvil se desplaza a cada una de las seis cámaras de
cultivo de células (20) de la agrupación de cámaras de cultivo de
células (A), a intervalos que se pueden configurar con total
libertad. El ajuste del sistema de observación se lleva a cabo para
los cultivos de células individuales al inicio de los experimentos,
es decir, de forma preferente en el momento en el que haya zonas que
ofrezcan datos significativos en el cultivo de células
correspondiente; por medio del respectivo software incluido en el
sistema de vigilancia y de control (G), es decir, por medio del
correspondiente programa informático se programan las seis
posiciones de desplazamiento de la meseta móvil, sobre la que está
montado el sistema de observación. Debido a las tolerancias
mecánicas de la meseta móvil se debe sin embargo capturar un sector
mayor del que se deba observar dentro de cada cámara de cultivo de
células individual. Dentro de este sector mayor se definirá a
continuación por medio del software el sector que se pretende
observar. El software tiene la capacidad de guardar los contornos y
de volver a reconocerlos, es decir, al volver a desplazarse a una
de las cámaras de cultivo de células se reconocerá el contorno y la
disposición de las células y se guardará una zona de observación que
se habrá definido en un principio.
Este sistema de observación explicado en último
lugar no se ha representado de forma individual en las figuras, sin
embargo, la iluminación del interior de las cámaras de cultivo de
células (20) se realiza del mismo modo con ayuda de las fuentes de
luz (24), como ya se ha explicado con detalle con anterioridad.
El sistema de cultivo de células (30)
representado en la figura 4 muestra además un sistema de
dosificación (C) para líquidos (por ejemplo, medios de alimentación
líquidos y similares), que, por ejemplo, puede disponer de cuatro
recipientes de reserva de líquido (31) con su respectiva toma de
salida de líquido (31'), de forma que después se reúnen las cuatro
tomas de salida de líquido (31') en una conducción común (32). Esta
conducción común (32) está por otro lado unida a un sistema de
bombeo (29), a través del cual se suministran los líquidos, que se
pueden seleccionar con total libertad, contenidos en los recipientes
de reserva de líquidos (31) a las distintas cámaras de cultivo de
células (20) del agrupamiento de cámaras de cultivo de células
(A).
El sistema de bombeo (29) está conectado por
medio de una conducción (33) a un módulo múltiple de válvulas
(30'). El suministro de los líquidos al agrupamiento de cámaras de
cultivo de células (A) se lleva a cabo desde el módulo múltiple de
válvulas (30') a través de sistemas de tubos estériles (27) y (28),
de modo que estos líquidos se pueden distribuir de forma flexible a
las cámaras de cultivo de células (20) individuales. Tanto el
suministro de líquido como la distribución y salida del mismo se
llevan a cabo a través de sistemas de tubos estériles que se
instalan con elementos de unión de tubos y distribuidores
convencionales al inicio del experimento, es decir, se unen con los
canales correspondientes del soporte de membrana (1) de la
respectiva cámara de cultivo de células (20). En este caso se
coordinará de tal modo la conexión de los elementos de unión de
tubos convencionales (no representados de forma individual en las
ilustraciones) con los canales asignados del soporte de membrana
(1) para que se pueda seguir garantizando la esterilidad.
Por motivos de flexibilidad se pueden modificar
o controlar durante el experimento: los líquidos, direcciones de
flujo, distribución de los líquidos y sus caudales, de forma que un
control de este tipo se realice de modo preferente por medio del
sistema de control y vigilancia (G) controlado por ordenador. Con
este fin se ha conectado el sistema de bombeo (29) por medio de una
conducción de unión (38) y el módulo múltiple de válvulas (30') por
medio de una conducción de unión (40) al sistema de control y
vigilancia (G).
El sistema de dosificación (C) del sistema de
cultivo de células (30) permite de este modo suministrar a la
agrupación de cámaras de cultivo de células (A) líquidos de todo
tipo.
El sistema de cultivo de células (30) dispone
además de ello de un sistema de suministro de gases (D) para todo
tipo de gases. Este sistema de suministro de gases (D) se emplea por
lo tanto para poder suministrar gas a las distintas cámaras de
cultivo de células (20) de la agrupación de cámaras de cultivo de
células (A), por ejemplo, aire, O_{2}, N_{2}, CO_{2}. A
partir de los sistemas de suministro de gases (D) se lleva a cabo
la distribución de gas a la agrupación de cámaras de cultivo de
células por medio de un tubo estéril (26). También en este caso se
pueden distribuir de forma flexible los gases de las distintas
cámaras de cultivo de células (20) empleando los canales asignados
correspondientes (4') y (4''') (ver figura 3A).
El suministro de gas y la salida y la
distribución del mismo se realizan en su totalidad por medio de
tubos estériles, que se instalan por medio de elementos de unión de
tubos y distribuidores convencionales al inicio de los
experimentos. Las uniones de los elementos de unión de tubos con los
canales asignados correspondientes (4') y (4''') del soporte de
membrana (1) están coordinados los unos con los otros de tal modo
que se garantiza la esterilidad.
También en los sistemas de suministro de gas (D)
se pueden modificar o controlar durante el experimento por motivos
de flexibilidad los gases, las direcciones de flujo, la distribución
de los gases así como la concentración de los mismos en el caudal.
Con este fin se ha conectado a su vez el sistema de suministro de
gas a través de un cable de unión (39) con el sistema de control y
vigilancia (G) controlado por ordenador, que incluye el software
correspondiente para el control del sistema de suministro de gas
(D).
Finalmente, dentro del sistema de cultivo de
células (30) también se incluye un sistema de vigilancia (F), que
está dotado de módulos de sensor (34) predeterminados. Con ayuda de
este sistema de vigilancia (F), se pueden medir durante la
totalidad de la duración del experimento los parámetros relevantes
en la correspondiente cámara de cultivo de células (20) de la
agrupación de cámaras de cultivo de células (A) por medio de los
correspondientes sensores asignados, en especial de forma
permanente, de modo que entre estos parámetros se incluyen, por
ejemplo, el valor del pH, la glucosa, el lactato, el oxígeno, los
potenciales eléctricos, etc. Con este fin está conectado el sistema
de vigilancia (F) por medio de un cable (41), a través de un punto
de unión (42), y desde ahí por medio de otros cables (43) y (44) y
los cables secundarios correspondientes asignados, con las cámaras
de cultivo de células (20) individuales de la agrupación de cámaras
de cultivo de células (A) del sistema de cultivo de células
(30).
Los parámetros medidos por los sensores (no
representados) se transmiten por parte del sistema de vigilancia
(F) a través de un cable (35) al sistema de control y vigilancia (G)
controlado por ordenador para su procesado correspondiente. Como ya
se ha explicado con anterioridad con ayuda de las figuras 1 a 3A, la
cámara de cultivo de células (20) dispone como mínimo de un canal
(4) para la conexión de los sensores, de modo que los sensores
correspondientes y en canal (4) asignado del soporte de membrana (1)
están coordinados de tal modo que se garantiza la esterilidad.
Considerando el conjunto de forma global, el
sistema cerrado de cultivo de células (30) equipado con las cámaras
de cultivo de células (20) según lo recogido en la invención, tiene
la capacidad de simular procesos biológicos de elevada complejidad
en tiempo real y con condiciones casi en vivo, es decir, como
en un organismo vivo.
Claims (11)
1. Cámara de cultivo de células (20) para un
sistema cerrado de cultivo de células para el suministro continuo a
diversas células de medios alimenticios líquidos, factores de
crecimiento, gases y similares, caracterizada por la
combinación de las siguientes características:
a) soporte de membrana (1) con una membrana (2)
para recibir como mínimo un cultivo de células, que está dotada de
varios canales (4, 4', 4'', 4''') para el suministro de líquidos, el
aporte de gas y la conexión de los sensores;
b) placa de cristal transparente (3) dispuesta a
un lado del soporte de membrana (1), para la observación del
interior de la cámara de cultivo de células (20) desde el lado
mencionado;
c) sistema (B) para la observación microscópica
permanente del interior de la cámara de cultivo de células (20) a
través de la placa de cristal transparente (3) dispuesta a un lado
del soporte de membrana (1); y
d) placa de cierre (5) colocada en el lado
opuesto del soporte de membrana (1) con una placa de cristal
transparente (6) incorporada para la iluminación del interior de la
cámara de cultivo de células (20) desde el lado mencionado con
ayuda de un dispositivo de iluminación (24) así dispuesto.
2. Cámara de cultivo de células, según la
reivindicación 1, caracterizada porque la placa de cristal
transparente (3) del soporte de membrana (1) para la observación
del interior de la cámara de cultivo de células (20) está fijada en
la cara inferior del soporte de membrana (1).
3. Cámara de cultivo de células, según la
reivindicación 1, caracterizada porque la placa de cierre (5)
constituye una tapa para la cámara de cultivo de células con una
placa de cristal transparente (6) integrada y fija, de forma que la
tapa de la cámara de cultivo de células está colocada de forma
extraíble en la parte superior del soporte de membrana (1).
4. Cámara de cultivo de células, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque tanto la tapa de la cámara de cultivo de células (5) como la
cara inferior del soporte de membrana (1) están dotadas de una
perforación para la colocación y fijación de la correspondiente
placa de cristal (6 ó 3).
5. Cámara de cultivo de células, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque la placa de cristal (6, 3) es una placa de cristal de
zafiro.
6. Cámara de cultivo de células, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque para la fijación de la membrana (2) en el soporte de
membrana (1) se dispone de un anillo de sujeción (7) que se puede
presionar con ayuda de la tapa de la cámara de cultivo de células
(5) en la zona anular de la membrana (2), de forma que ésta se
pueda fijar.
7. Cámara de cultivo de células, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque en el lado de la tapa de la cámara de cultivo de células (5)
orientado al soporte de la membrana (1) se ha dispuesto una junta
anular (8), por medio de la cual se puede sellar de forma aséptica
el cultivo de células sembrado en la membrana (2) con la cámara de
cultivo de células (20) en estado cerrado.
8. Cámara de cultivo de células, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque por medio de una división apropiada en compartimentos de la
cámara de cultivo de células (20), es posible realizar un
suministro de gas constante y continuo a través de los canales
correspondientes asignados (4', 4''') con concentraciones que se
pueden escoger libremente de distintos gases.
9. Cámara de cultivo de células, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque el soporte de la membrana (1) se puede colocar en una placa
de sujeción (10) asignada a ella y situada en la parte opuesta a
ella de la tapa de la cámara de cultivo de células (5), para la
colocación en el sistema de cultivo de células, de forma que esta
placa de sujeción (10) dispone de una calefacción integrada para la
cámara de cultivo de células (20).
10. Cámara de cultivo de células, según la
reivindicación 9, caracterizada porque la calefacción es una
calefacción eléctrica.
11. Cámara de cultivo de células, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque la membrana (2) es una lámina biológica permeable a
gases.
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