ES3063065T3

ES3063065T3 - Cell growth matrix

Info

Publication number: ES3063065T3
Application number: ES23157735T
Authority: ES
Inventors: José Castillo; Bastien Mairesse; Quentin Vanwalleghem
Original assignee: Univercells Technologies SA
Current assignee: Univercells Technologies SA
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2017-11-09
Publication date: 2026-04-15
Anticipated expiration: 2037-11-09
Also published as: WO2018087235A1; CN114456935B; FI3538642T3; EP4212613B1; US12467027B2; EP3538642A1; KR20250138282A; EP4212613C0; KR102484256B1; CN117987265A; CN110168074B; CN114456935A; US20210047599A1; JP2019534049A; RU2019117758A3; US10876090B2; US20220235308A1; KR20230034980A; US20220081664A1; KR20240110070A

Abstract

La invención proporciona una matriz o conjunto estructurado para el crecimiento celular que comprende una o más capas espaciadoras y una o más capas de inmovilización celular. La invención también proporciona un biorreactor que comprende dicha matriz o conjunto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Matriz de crecimiento celular

[0003] Campo técnico

[0004] La presente invención se refiere a una matriz de crecimiento celular, en particular a una matriz de crecimiento celular estructurada de alta densidad. La invención se refiere además al uso de la matriz para el crecimiento de células y a un biorreactor que comprende dicha matriz.

[0005] Antecedentes

[0006] Las técnicas para cultivar células tales como células eucariotas, células animales, células y/o tejidos de mamíferos son difíciles y complejas ya que estas células son delicadas y tienen requerimientos de nutrientes y oxígeno durante el crecimiento que son complejos y difíciles de mantener. Dada la creciente necesidad de cultivar células en grandes cantidades, los biorreactores y los dispositivos de cultivo se han convertido en una herramienta importante en la investigación y en la producción de células para producir proteínas y/o anticuerpos activos y/o cualquier subproducto celular.

[0007] Los biorreactores del estado de la técnica comprenden matrices de crecimiento celular no estructuradas y están provistos de mecanismos de circulación interna o externa para la circulación del medio de cultivo celular. Las matrices de crecimiento celular generalmente comprenden portadores que pueden tener forma de perlas con estructura regular o irregular, o pueden comprender microfibras tejidas o no tejidas de un polímero o cualquier otro material compatible con el crecimiento celular. Los portadores pueden tener una variedad de formas y dimensiones.

[0008] Se pueden atribuir varios inconvenientes a los biorreactores conocidos y sus matrices de crecimiento celular no estructuradas. La falta de reproducibilidad de la homogeneidad volumétrica de las matrices de crecimiento durante su empaquetamiento y su movimiento y redistribución a lo largo del tiempo bajo la influencia del flujo del medio de cultivo pueden conducir a un entorno de cultivo celular irreproducible y a microambientes muy diferentes en diferentes partes del biorreactor. Los portadores pueden acumularse en un área determinada dentro del biorreactor, lo que reduce considerablemente la homogeneidad durante el cultivo celular. En consecuencia, parte de las células cultivadas tendrán un acceso muy limitado o nulo al medio de cultivo y/o suministro de oxígeno, lo que se traduce en un metabolismo celular diferente, diferencias en la calidad del producto, incluso la muerte de dichas células y una baja tasa de producción de células. Adicionalmente, las matrices no homogéneas son difíciles de producir y empaquetar debido a los tamaños y formas variables de los portadores que pueden adherirse entre sí. Otro inconveniente de las matrices de crecimiento celular del estado de la técnica es que no se puede determinar con precisión su superficie de cultivo celular. Por último, el empaquetamiento de los portadores en el biorreactor es laborioso y, por tanto, costoso.

[0009] El documento US 3 948 732 describe un conjunto que incluye una unidad de cámara tubular enrollada en espiral a través de la cual los medios de cultivo y las células se desplazan dentro de la cámara y alrededor del centro de la espiral y se adhieren a la pared interior de la cámara. El conjunto incluye un miembro espaciador provisto de miembros de soporte salientes separados que se intercalan con la unidad de cámara tubular. Estos miembros salientes están destinados a facilitar el flujo de gas a través de la sección transversal del conjunto en espiral en dirección axial. En ningún momento el miembro espaciador entra en contacto con ninguna de las células o medio de cultivo celular dentro del tubo y mucho menos proporciona un camino para las células de ninguna manera.

[0010] El documento US 5266476 divulga una matriz para usar en el cultivo de células in vitro que tiene una estructura tridimensional de tela no tejida.

[0011] El documento US 3941661 divulga un inserto en espiral de plástico de un solo uso para botellas de cultivo existentes para aumentar el área de superficie total disponible para el cultivo celular.

[0012] El documento US 2010/075293 describe un biorreactor modular que comprende vascularización tisular por construcción in vitro. El biorreactor divulgado comprende tres biocámaras, cada una de las cuales tiene una cavidad dispuesta centralmente donde se coloca el cultivo de tejido y experimenta vascularización cuando el biorreactor se perfunde con medio de cultivo celular.

[0013] T. Lambrechts et. al., 2016 "Evaluation of a monitored multiplate bioreactor for large-scale expansion of human periosteum derived stem cells for bone tissue engineering applications" describe el sistema Pall Integrity Xpansion y evalúa este sistema de biorreactor multiplaca en un microscopio combinado para la expansión in vitro a gran escala de citoblastos humanos.

[0014] El documento WO 2011/141512 divulga un biorreactor para el cultivo celular in vitro que comprende una pila de portadores para que las células se adhieran y una distribución de medio líquido.

[0015] El documento US 6593136 divulga una cámara de exposición apilable adecuada para su uso en la exposición de cultivos celulares a productos químicos volátiles y potencialmente peligrosos.

[0016] El objetivo de la presente invención es proporcionar una matriz de crecimiento celular y un biorreactor que comprenda dicha matriz que superen al menos parte de los inconvenientes mencionados anteriormente. Preferiblemente, la matriz de crecimiento celular debería proporcionar una gran superficie de crecimiento celular dentro de un pequeño volumen permitiendo también la circulación del medio y las células. Deben evitarse las caídas de presión dentro del sistema, ya que esto es contraproducente para la viabilidad de ciertas células. Se debe potenciar la reproducibilidad y la homogeneidad manteniendo la operación manual y el coste en un mínimo absoluto. Se necesita un camino tortuoso para que las células y los medios de cultivo celular se desplacen junto con una capa espaciadora que facilite ese camino a lo largo y en paralelo a la capa espaciadora y las capas de inmovilización celular.

[0017] Sumario de la invención

[0018] En un primer aspecto, la presente invención proporciona un conjunto de matriz de crecimiento celular o una matriz de crecimiento celular estructurada según la reivindicación 1 y 6.

[0019] En un segundo aspecto, la presente invención proporciona el uso del conjunto de matriz de crecimiento celular o matriz según cualquier realización de la invención para el crecimiento de células.

[0020] En un tercer aspecto, la presente invención proporciona un biorreactor que comprende un conjunto de matriz de crecimiento celular o matriz según cualquier realización de la invención.

[0021] El conjunto de matriz de crecimiento celular o matriz de la presente invención presenta varias ventajas en comparación con las conocidas en el estado de la técnica. Haciendo uso de un conjunto estructurado, se omite o minimiza la variabilidad durante el proceso de crecimiento celular. La superficie de cultivo celular se puede determinar de manera fácil y precisa gracias a la superficie de cultivo celular conocida y al número de capas de inmovilización. La superficie de cultivo celular que se colocará dentro de un biorreactor también se puede adaptar fácilmente sin modificar la matriz y/o el diseño del biorreactor.

[0022] La matriz proporciona un flujo mejorado y organizado de células y medios de cultivo celular dentro de un biorreactor.

[0023] Además, la matriz de crecimiento celular estructurada proporciona un empaquetamiento eficiente dentro de un biorreactor, optimizando así el uso del espacio interior y aumentando la superficie de crecimiento celular dentro de dicho biorreactor. La matriz proporciona así una superficie de cultivo de alta densidad celular. Además, gracias al diseño estructurado de la matriz, se facilita la producción consistente y reproducible de biorreactores que contengan dicha matriz.

[0024] Descripción de figuras

[0025] LasFiguras 1A y 1Bmuestran vistas en sección transversal de porciones de un conjunto de matriz según dos realizaciones de la presente invención.

[0026] LasFiguras 2A a Dmuestran ejemplos no limitativos de un conjunto de matriz según realizaciones de la presente invención.

[0027] LasFiguras 3A a Bmuestran una vista en perspectiva y desde arriba de un conjunto de matriz parcialmente enrollado según una realización de la invención; y una realización de un conjunto en una configuración estrechamente empaquetada.

[0028] LaFigura 3Cmuestra una vista desde arriba de una matriz totalmente enrollada, según una realización de la presente invención.

[0029] LasFiguras 4A a 4Dmuestran ejemplos de estructuras de capas espaciadoras de malla según una realización de la presente invención.

[0030] LaFigura 5muestra una cámara de biorreactor provista de un conjunto de matriz según una realización de la presente invención, en la que el fluido y las células fluyen axialmente a lo largo de las superficies de las capas espaciadoras y las capas de inmovilización entre la parte superior e inferior o inferior y superior.

[0031] LaFigura 6muestra una vista lateral de un biorreactor giratorio provisto de un conjunto de matriz según una realización de la presente invención, que gira alrededor de su eje cuando está en uso.

[0032] Descripción detallada de la invención

[0033] La presente invención se refiere a un conjunto de matriz de crecimiento celular, al uso de este último para el crecimiento celular y a un biorreactor que comprende dicho conjunto de matriz.

[0034] A menos que se defina de otro modo, todos los términos usados en la divulgación de la invención, incluidos los términos técnicos y científicos, tienen el significado que comúnmente entiende un experto en la materia a la que pertenece esta invención. A modo de orientación adicional, se incluyen definiciones de términos para apreciar mejor las enseñanzas de la presente invención.

[0035] Como se usa en el presente documento, los siguientes términos tienen los siguientes significados:

[0036] “Un", "una" y "el/la" como se usan en el presente documento se refieren tanto al singular como al plural, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. A modo de ejemplo, "un compartimento" se refiere a uno o más de un compartimento.

[0037] "Aproximadamente", como se usa en el presente documento para referirse a un valor medible tal como un parámetro, una cantidad, una duración temporal y similares, pretende abarcar variaciones de /-20 % o menos, preferiblemente /-10 % o menos, más preferiblemente /-5 % o menos, aún más preferentemente /-1 % o menos, y todavía más preferiblemente /-0,1 % o menos del valor especificado, en la medida en que tales variaciones sean apropiadas para realizar en la invención divulgada. Sin embargo, debe entenderse que el valor al que se refiere el modificador "aproximadamente" también se divulga específicamente.

[0038] "Comprenden", "comprendiendo" y "comprende" y "compuesto por" como se usan en el presente documento son sinónimos de "incluyen", "incluyendo", "incluye" o "contienen", "conteniendo", "contiene" y son inclusivos o términos abiertos que especifican la presencia de lo que sigue, p. ej., un componente, y no excluyen o descartan la presencia de componentes, rasgos, elementos, miembros o etapas adicionales no enumerados conocidos en la materia o divulgados en la misma.

[0039] La enumeración de intervalos numéricos por extremos incluye todos los números y fracciones englobados dentro de ese intervalo, así como los extremos enumerados.

[0040] Los términos conjunto, conjunto de matriz y matriz se usan indistintamente a lo largo del texto.

[0041] En un primer aspecto, la presente invención proporciona un conjunto de matriz de crecimiento celular, que comprende una o más capas de inmovilización celular que tienen una superficie que permite que las células se adhieran y crezcan y que forman una sección de inmovilización celular. Adyacentes a estas capas de inmovilización celular hay una o más capas espaciadoras, incluida una estructura que forma una sección espaciadora que permite el paso de las células y el medio a través de un camino abierto pero tortuoso en el que la estructura o la naturaleza de las capas espaciadoras se elige de manera que las capas espaciadoras creen un camino tortuoso y abierto para que las células y los medios de cultivo se desplacen en paralelo a la superficie de dichas capas espaciadoras y de inmovilización. El camino o canal tortuoso formado por la sección espaciadora crea una turbulencia que facilita la incursión de la célula y del medio celular en las capas de inmovilización.

[0042] Dichas capas de inmovilización celular definirán una sección de inmovilización celular, mientras que dichas capas espaciadoras definen una sección espaciadora.

[0043] En una realización adicional o alternativa, la presente invención proporciona una matriz de crecimiento celular estructurada que comprende una o más secciones espaciadoras y una o más secciones de inmovilización celular. Cada sección espaciadora comprende al menos una capa espaciadora y cada sección de inmovilización celular comprende al menos una capa de inmovilización celular, en la que la relación de grosor de la sección de inmovilización a la sección espaciadora es de al menos 0,1 y el grosor de la sección espaciadora es de al menos 0,1 mm. En una realización, la sección espaciadora incluye una estructura que proporciona un camino o canal tortuoso para que las células se desplacen a lo largo de las capas.

[0044] Para los fines de la presente invención, un camino tortuoso debe entenderse como un camino con componentes direccionales que varían desde ya lo largo del camino general.

[0045] El conjunto de matriz está diseñado de manera que permite que el fluido y las células fluyan axialmente a lo largo de las superficies de la capa espaciadora y la capa de inmovilización celular en un biorreactor estacionario o, en el caso de un biorreactor giratorio, tangencialmente a lo largo de las superficies de ambas capas. La estructura de las capas espaciadoras debe elegirse de modo que cree un camino tortuoso pero abierto entre las capas de inmovilización, creando así turbulencia. Esta turbulencia impulsará las células y el medio hacia las capas de inmovilización.

[0046] El experto en la materia entenderá que tal espaciador de camino tortuoso podría lograrse de múltiples maneras, todas conocidas fácilmente en la materia. En una realización, la capa espaciadora está compuesta por una estructura portante u objetos esféricos, casi esféricos o con forma de huevo, tales como perlas, empaquetados como una estructura tridimensional uno encima del otro (véase la Figura 1B). Por estructura portante se entiende una estructura formada por bolas o esferas opcionalmente fijadas a un soporte superficial, que forman un camino tortuoso por el que puede fluir un fluido.

[0047] En otra realización, la capa espaciadora puede ser una malla o comprender una estructura de malla. Para los fines de la presente invención, se entenderá por estructura de malla o malla una estructura que comprende una red o patrón en forma de red de filamento, alambre o hilo, definiendo dicha red poros, aberturas o perforaciones formadas por un tejido tridimensional. En las Figuras 4A a 4D se dan ejemplos de estructuras de malla. Se entenderá que estos no pueden verse como limitativos de la presente invención.

[0048] El conjunto de matriz de crecimiento celular o matriz según la presente invención proporciona un sustrato que permite el crecimiento celular de alta densidad. Preferiblemente, un biorreactor de alta densidad celular permite la máxima superficie de crecimiento celular en un volumen mínimo. El diseño del conjunto de matriz de crecimiento celular actual está optimizado para satisfacer estas demandas. Al proporcionar una sección espaciadora adyacente a la sección de inmovilización, se asegura el flujo de células y medios. Estas secciones espaciadoras promueven la turbulencia y permiten un flujo esencialmente tangencial entre las secciones de adherencia celular, además del flujo perpendicular aleatorio a través de las capas de inmovilización. Esto aumenta la adherencia de las células a las capas de inmovilización de las secciones de inmovilización.

[0049] Adicionalmente, las células se distribuyen de manera más homogénea dentro del biorreactor gracias a las secciones espaciadoras que proporcionan espacio para el movimiento celular hasta la adherencia, y que evita que las secciones de inmovilización actúen como filtros. El espaciador permite además una retirada mejorada de metabolitos tóxicos proporcionando espacio para el movimiento de dichos metabolitos.

[0050] La sección espaciadora permite además una mejor distribución del medio de cultivo y por tanto de los nutrientes dentro del biorreactor. Todas las células dentro del biorreactor están igualmente provistas de medio de cultivo. Dado el diseño estructurado de la matriz, no se creará una ruta de medio de cultivo preferencial dentro de un biorreactor. Esta es una mejora sobre las matrices no estructuradas de la técnica anterior, que generan rutas de medio de cultivo preferenciales cuando se usan en un biorreactor ya que los portadores no estructurados se mueven bajo la influencia del flujo del medio de cultivo. El resultado es una distribución celular no homogénea.

[0051] Para garantizar una caída de presión y una pérdida de volumen mínimas, la sección del espaciador está compuesta por una estructura que incluye un camino tortuoso para el flujo de células y fluido. En una realización, la estructura es una malla. Mediante el uso de una estructura de malla para la sección espaciadora, el grosor de la barrera física se mantiene en un mínimo absoluto, lo que garantiza una presión constante y aún así permite suficiente espacio entre las secciones de inmovilización vecinas.

[0052] En una realización, el tamaño de la estructura o malla de la capa espaciadora estará entre 0,05 mm y 5 mm. La elección del tamaño de la estructura o malla es importante ya que nuevamente influye en el equilibrio entre proporcionar una barrera suficiente entre las secciones de inmovilización, lo que permite el paso de la célula y el medio, y garantizar una presión adecuada en el sistema y lograr una alta densidad celular. Las aberturas en la malla o rejilla pueden ser de cualquier forma, tales como redondas, elípticas, cuadradas o rectangulares. En una realización, el tamaño de las aberturas es de al menos 0,05 mm, al menos 0,06 mm, al menos 0,08 mm, al menos 0,1 mm, al menos 0,15 mm, al menos 0,2 mm o al menos 0,25 mm. En otra o más realizaciones, el tamaño de las aberturas es como máximo de 5 mm, como máximo de 4,5 mm, como máximo de 4 mm, como máximo de 3,5 mm, como máximo de 3 mm o cualquier valor comprendido entre los valores antes mencionados. Se entenderá que el grosor de la sección espaciadora, que se construye a partir de una o más capas espaciadoras, tendrá un impacto en el funcionamiento del conjunto de matriz. En una realización, el grosor de la sección espaciadora es de al menos 0,1 mm, más preferiblemente entre 0,1 mm y 5 mm, más preferiblemente entre 0,2 mm y 1 mm. En una realización, el grosor de la sección espaciadora está entre 0,25 y 0,6 mm, tal como 0,4 mm o 0,5 mm.

[0053] En una realización, el grosor en mm de la sección espaciadora es de al menos 0,1, al menos 0,2, al menos 0,3, al menos 0,4, al menos 0,5, al menos 0,6, al menos 0,7, al menos 0,8, al menos 0,9, al menos 1, al menos 1,1, al menos 1,2, al menos 1,3, al menos 1,4, al menos 1,5, al menos 1,6, al menos 1,7, al menos 1,8, al menos 1,9, al menos 2, al menos 2,1, al menos 2,2, al menos 2,3, al menos 2,4, al menos 2,5, al menos 2,6, al menos 2,7, al menos 2,8, al menos 2,9, al menos 3, al menos 3,1, al menos 3,2, al menos 3,4, al menos 3,5, al menos 3,6, al menos 3,7, al menos 3,8, al menos 3,9, al menos 4, al menos 4,1, al menos 4,2, al menos 4,3, al menos 4,4, al menos 4,5, al menos 4,6, al menos 4,7, al menos 4,8, al menos 4,9, al menos 5, al menos 5,5, al menos 6, al menos 6,5, al menos 7, al menos 7,5, al menos 8, al menos 8,5, al menos 9, al menos 9,5, al menos 10 o cualquier valor comprendido entre los valores antes mencionados.

[0054] En una realización adicional o alternativa, el grosor en mm de la sección de distancia es de como máximo 1000, como máximo 950, como máximo 900, como máximo 850, como máximo 800, como máximo 750, como máximo 700, como máximo 650, como máximo 600, como máximo 550, como máximo 500, como máximo 450, como máximo 400, como máximo 350, como máximo 300, como máximo 250, como máximo 200, como máximo 190, como máximo 180, como máximo 170, como máximo 160, como máximo 150, como máximo 140, como máximo 130, como máximo 120, como máximo 110, como máximo 100, como máximo 95, como máximo 90, como máximo 85, como máximo 80, como máximo 75, como máximo 70, como máximo 65, como máximo 60, como máximo 55, como máximo 50, como máximo 45, como máximo 40, como máximo 35, como máximo 30 como máximo 25, como máximo 20, como máximo 15, como máximo 12 o cualquier valor comprendido entre los valores antes mencionados.

[0055] El grosor de la sección de inmovilización celular será igualmente importante para el funcionamiento del sistema. Una sección de inmovilización celular que sea demasiado gruesa dará como resultado un área poco poblada, mientras que una sección demasiado fina tendrá un impacto negativo sobre la superficie de crecimiento celular disponible, lo que nuevamente influirá negativamente en el crecimiento celular. Preferiblemente, el grosor de la sección de inmovilización estará entre 0,1 mm y 15 mm, más preferiblemente entre 0,1 mm y 10 mm, aún más preferiblemente entre 0,1 mm y 5 mm, o entre 0,1 mm y 1 mm.

[0056] Existe la necesidad de un equilibrio entre suficiente flujo celular y de medio entre las superficies de crecimiento celular y una superficie celular suficientemente grande para el crecimiento celular. Los inventores de la presente invención han descubierto que, idealmente, la relación entre el grosor de la sección de inmovilización celular y la sección espaciadora debería ser al menos 0,1, y más preferiblemente entre 0,1 y 5, aún más preferiblemente entre 0,1 y 2, tal como p. ej.1:1. Como tal, se satisfacen las necesidades del sistema.

[0057] En una realización, la relación de grosor de la sección de inmovilización a la sección espaciadora es de al menos 0,1, al menos 0,2, al menos 0,3, al menos 0,4, al menos 0,5, al menos 0,6, al menos 0,7, al menos 0,8, al menos 0,9, al menos 1, al menos 1,1, al menos 1,2, al menos 1,3, al menos 1,4, al menos 1,5, al menos 1,6, al menos 1,7, al menos 1,8, al menos 1,9, al menos 2, al menos 2,1, al menos 2,2, al menos 2,3, al menos 2,4, al menos 2,5, al menos 2,6, al menos 2,7, al menos 2,8, al menos 2,9, al menos 3, al menos 4, al menos, 5, al menos 6, al menos al menos 7, al menos 8, al menos 9, al menos 10 o cualquier valor comprendido entre los valores antes mencionados.

[0058] En una realización adicional o alternativa, la relación de grosor de la sección de inmovilización a la sección espaciadora es de como máximo 50, como máximo 45, como máximo 40, como máximo 35, como máximo 30, como máximo 25, como máximo 20, como máximo 19, como máximo 18, como máximo 17, como máximo 16, como máximo 15, como máximo 14, como máximo 13, como máximo 12, como máximo 11 o cualquier valor comprendido entre los valores antes mencionados.

[0059] Las capas espaciadoras y/o las capas de inmovilización celular que forman respectivamente la sección espaciadora y la sección de inmovilización en el conjunto de matriz están preferiblemente hechas de un polímero biocompatible seleccionado entre poliéster, polietileno, polipropileno, poliamida, polietileno tratado con plasma, poliéster tratado con plasma, polipropileno tratado con plasma o poliamida tratada con plasma. Dichas capas pueden ser hidrófilas o hidrófobas. Las capas de inmovilización celular son preferiblemente hidrófilas.

[0060] El grosor de ambas capas estará ventajosamente entre 0,05 mm y 3 mm, más preferiblemente entre 0,1 y 2 mm o entre 0,1 y 1 mm.

[0061] El material adecuado para la capa de inmovilización celular puede ser un material tejido o no tejido. Preferiblemente, se usa un material no tejido. Un material no tejido, a diferencia de uno tejido, es una tela que no se crea tejiendo o tricotando y no requiere convertir las fibras en hilo. Los no tejidos se definen en términos generales como estructuras de láminas o redes unidas entre sí entrelazando fibras o filamentos (y perforando películas) mecánica, térmica o químicamente. La naturaleza del material no tejido usado en la presente solicitud puede ser de cualquier origen, ya sea de fibras naturales o de fibras sintéticas. Preferiblemente, el material no tejido está hecho de un polímero, tal como poliéster o polipropileno. Las capas de inmovilización celular usadas en la presente invención pueden elegirse de un material no tejido de poli(tereftalato de etileno). El material no tejido puede tratarse con plasma para potenciar la adherencia y el flujo celular.

[0062] Las capas espaciadoras pueden consistir en un polímero (biocompatible) con el tamaño de malla descrito anteriormente. En una realización, la capa espaciadora es una tela o estructura tejida sintética. En otra realización, la capa espaciadora es una estructura portante. Tal estructura se puede producir a partir de un biopolímero (por ejemplo, alginato). Otro material adecuado para este fin es sílice, poliestireno, agarosa, estireno, divinilbenceno, poliacrilonitrilo o látex.

[0063] La capa espaciadora puede irradiarse con rayos gamma para reducir la carga biológica.

[0064] El diseño del conjunto de matriz puede adoptar muchas formas según la aplicación y el tipo de biorreactor. En una realización de la presente invención, la sección de inmovilización y la sección espaciadora se colocan alternadamente. Colocar alternadamente significa que cada sección espaciadora va seguida de una sección de inmovilización celular que a su vez va seguida de una sección espaciadora. Las secciones colocadas alternadamente pueden alternarse en posición vertical como se muestra en las figuras (véase más adelante) o en posición horizontal según el uso de la matriz y/o el biorreactor en el que se introducirá la matriz.

[0065] En esta realización, una o más capas de inmovilización celular se superponen a una o más capas espaciadoras (o viceversa). Esta configuración puede repetirse varias veces si se considera necesario para crear una pila de varias secciones de inmovilización y espaciadoras. Idealmente, la configuración final puede comprender entre 1 y 500 alternancias de las capas descritas anteriormente. Las capas apiladas pueden colocarse en un marco o módulo o sellarse/conectarse en su circunferencia. En otra realización, la pila lograda se puede enrollar alrededor de un eje o núcleo para lograr una configuración en espiral.

[0066] La cantidad de capas usadas tanto en la sección de inmovilización como en la sección espaciadora se puede elegir basándose en la aplicación, las características de las capas (dimensiones, tamaño, etc.) y el resultado deseado. Por ello, la cantidad de capas dentro de la sección de inmovilización o la sección espaciadora puede estar entre 1 y 20, más preferiblemente entre 1 y 10, aún más preferiblemente entre 1 y 5.

[0067] Como se mencionó, la presencia de las secciones espaciadoras crea un espacio dentro de la matriz a través del cual fluye el medio de cultivo. Esto proporciona una circulación mejorada del medio de cultivo a través de la matriz, llegando así a todas las células cultivadas. Este efecto se potencia aún más en la realización en la que la sección espaciadora comprende una capa espaciadora y la sección de inmovilización comprende dos capas de inmovilización. El medio de cultivo que fluye dentro de la matriz a través de las secciones espaciadoras está orientado tangencialmente con respecto a las secciones de inmovilización celular.

[0068] Las secciones espaciadoras mejoran la rigidez de la matriz gracias a la rigidez de las capas espaciadoras. La matriz según cualquier realización de la invención puede comprimirse por cualquier método conocido por el experto en la materia. El tamaño de la matriz comprimida se reduce en un máximo del 20 %, preferiblemente en un máximo del 15 %, más preferiblemente en un máximo del 10 % en comparación con el tamaño de la matriz no comprimida.

[0069] En una realización, una superficie de al menos una capa o sección espaciadora está al menos parcialmente libre de cobertura por cualquier capa de inmovilización celular u otra capa o sección. La sección o capa de la capa no recubierta está diseñada para colocarse en contacto con la pared interna de cualquier biorreactor. Este diseño permite evitar el efecto émbolo dentro del biorreactor.

[0070] En una realización alternativa de la presente invención, el conjunto de matriz está compuesto por una configuración de una o más capas de inmovilización celular, como se describe anteriormente, que forman una sección de inmovilización y una o más capas espaciadoras, como se describe anteriormente, que forman una sección espaciadora, colocadas adyacentes a (p. ej., por encima y/o por debajo) de dichas capas de inmovilización celular. Opcionalmente, la colocación de capas se puede repetir para formar una configuración apilada alternada de una o más capas de inmovilización celular y una o más capas espaciadoras. Dicha configuración resultante se enrolla posteriormente en espiral o concéntricamente a lo largo de un eje o núcleo. El grosor de la sección espaciadora puede estar entre 0,1 mm y 5 mm, más preferiblemente entre 0,2 mm y 1 mm, mientras que el grosor de la sección de inmovilización puede estar entre 0,1 y 5 mm. La relación de grosor de la sección de inmovilización frente al grosor de la sección espaciadora está preferiblemente entre 1:2 y 2:1, lo más preferiblemente 1:1. Si bien la cantidad de capas para lograr esto puede variar en función de las características de las capas usadas y, por tanto, elegirse libremente como se describe anteriormente, se encontró que se lograba un buen resultado cuando se usaban dos capas de inmovilización y una capa espaciadora. El grosor de las capas espaciadora y de inmovilización está entre 0,05 mm y 3 mm, más preferiblemente entre 0,1 y 2 mm o entre 0,1 y 1 mm. Si bien el material de la capa espaciadora y de inmovilización no debe interpretarse como limitativo, la capa de inmovilización está preferiblemente hecha de una tela o material tejido o no tejido como se describe anteriormente para las otras realizaciones. Dicha capa espaciadora también puede estar formada por un material tejido o no tejido y puede incluir una estructura de malla.

[0071] Preferiblemente, la capa exterior del conjunto, siendo el lado que mira hacia la pared del biorreactor cuando se coloca dentro del biorreactor, será una capa espaciadora. Esto evita el crecimiento celular contra la pared del reactor. Tales biorreactores pueden calentarse y el crecimiento celular en esta área podría comprometer el rendimiento y/o la calidad celular. En una realización adicional, se proporcionan varias capas espaciadoras en el borde exterior del conjunto, de nuevo para garantizar un buen aislamiento. En otra o más realizaciones, se proporciona una capa de aislamiento que está hecha de un material diferente al de la capa espaciadora. El conjunto de matriz es simple y repetible en comparación con los del estado de la técnica. La invención ofrece además matrices escalables al ofrecer la posibilidad de producir fácilmente matrices que tienen dimensiones y/o superficie de crecimiento celular específicas. La escalabilidad del conjunto/matriz de la invención no tiene impacto sobre la homogeneidad y/o la calidad del flujo del medio de cultivo proporcionado.

[0072] En otro aspecto, la presente invención proporciona el uso del conjunto/matriz según cualquier realización descrita anteriormente para el crecimiento de células.

[0073] En otro aspecto, la presente invención proporciona un biorreactor que comprende un conjunto o matriz según cualquier realización descrita anteriormente. El biorreactor podría comprender más de un conjunto o matriz. En una realización adicional, el conjunto/matriz y/o el biorreactor que comprende dicha matriz son de un solo uso. El conjunto/matriz se puede colocar vertical u horizontalmente en el biorreactor.

[0074] Preferiblemente, el conjunto/matriz representa al menos el 10 %, al menos el 20 %, al menos el 30 %, al menos el 40 % o al menos el 50 % del espacio interior del biorreactor. Dicha matriz representa como máximo el 100 %, como máximo el 90 %, como máximo el 80 %, como máximo el 70 % o como máximo el 60 % del espacio interior del biorreactor.

[0075] El biorreactor puede ser cualquier tipo de biorreactor conocido por el experto en la materia tal como biorreactor de perfusión, biorreactor de ondas, biorreactor cilíndrico, biorreactor giratorio, biorreactor de bolsa, biorreactor de lecho móvil, biorreactor de lecho empacado, biorreactor fibroso, biorreactor de membrana, biorreactor discontinuo, o biorreactor continuo. El biorreactor puede tener cualquier forma y puede estar hecho de cualquier material, por ejemplo, acero inoxidable, vidrio o plástico.

[0076] Se supone que la presente invención no está restringida a ninguna forma de realización descrita anteriormente y que se pueden añadir algunas modificaciones al ejemplo presentado sin reconsiderar las reivindicaciones adjuntas.

[0077] Figuras

[0078] Las Figuras 1A y 1B muestran vistas en sección transversal de partes de un conjunto de matriz según dos realizaciones de la presente invención. Proporcionando una o más capas espaciadoras 3 o 3' entre una o más capas de inmovilización celular 2 (que forman la sección de inmovilización 10), se promueve la turbulencia (representada con flechas negras) y un flujo perpendicular aleatorio (flechas blancas horizontales). El conjunto organiza un camino de fluido que permite una distribución de flujo suficiente cuando se usa dentro de un lecho fijo. Mediante este diseño, se garantiza la homogeneidad del flujo de líquido y, como consecuencia, las células se distribuyen de manera igualmente homogénea en el conjunto. Al proporcionar un espaciador que crea un camino abierto tortuoso, se permite el flujo de células y medio a lo largo de la superficie de ambas capas. La turbulencia empujará las células y el medio más profundamente hacia las capas de inmovilización celular. En general, el diseño promueve la reproducibilidad y la homogeneidad cuando se usa para la producción celular. La Figura 1A representa una realización en la que la sección espaciadora 11 está compuesta por una o más capas espaciadoras 3 que están hechas de una tela de malla. En las Figuras 4A a 4D se muestran ejemplos de posibles telas de malla que pueden usarse para este fin, que muestran diversas formas de aberturas. La Figura 1B representa una realización alternativa en la que la sección espaciadora está hecha de objetos esféricos o casi esféricos, tales como perlas.

[0079] Tanto la estructura de malla como las perlas son ejemplos de estructuras o capas que proporcionan un camino abierto tortuoso como se describe anteriormente.

[0080] Las Figuras 2A a 2D muestran posibles disposiciones del número de capas de inmovilización frente a las capas espaciadoras que constituyen respectivamente la sección de inmovilización celular 10 y la sección espaciadora 11.

[0081] El grosor de cada sección corresponde a la suma de los grosores de las capas que contiene. En una realización, la sección espaciadora 11 comprende una capa espaciadora y la sección de inmovilización celular 10 comprende dos capas de inmovilización celular como se muestra en las Figuras 2A y 2B. En esta configuración, al menos una superficie de cada capa de inmovilización está en contacto con una superficie de la capa espaciadora. Las Figuras 2C y 2D muestran ejemplos alternativos, en los que la sección espaciadora 11 comprende una capa espaciadora y la sección de inmovilización comprende tres capas de inmovilización.

[0082] Las secciones espaciadoras y la sección de inmovilización celular pueden tener cualquier forma y pueden tener dimensiones similares o diferentes. La matriz se puede formar alternando las diferentes secciones obteniendo así una matriz tridimensional (3D). Dicha matriz puede tener cualquier forma geométrica tal como cilíndrica, triangular, rectangular o cualquier forma tridimensional irregular. La matriz también puede tener otras formas obtenidas conformando adicionalmente la matriz tridimensional, tal como enrollando la matriz tridimensional para obtener una espiral.

[0084] Un ejemplo de una matriz enrollada se muestra en las Figuras 3A a 3B que muestran respectivamente una vista en perspectiva y una vista desde arriba de la matriz enrollada. Estas figuras muestran una matriz o conjunto que se enrolla "sin apretar" para ejemplificar la estructura en espiral. Debe entenderse que el grado de enrollamiento de la matriz es variable según el uso del conjunto y/o el deseo del usuario. El conjunto o matriz se enrollará apretadamente en una estructura tal como la estructura en espiral que se muestra en la Figura 3C.

[0085] La Figura 3C muestra una realización de la presente invención, en la cual una o más capas de inmovilización celular 2 son adyacentes a una o más capas espaciadoras 3 hechas de una estructura de malla y mediante la cual la colocación de capas puede repetirse opcionalmente varias veces para lograr una configuración apilada. En las Figuras 4A a 4D (vista ampliada) se dan ejemplos de estructuras de malla. Preferiblemente, la estructura de malla incluida en las capas espaciadoras de la presente invención forma un camino tortuoso para que fluyan las células y el fluido cuando se colocan entre dos capas de inmovilización. Como alternativa, se pueden usar otras estructuras espaciadoras que formen caminos tortuosos. La realización que se muestra en la Figura 3C se muestra posteriormente enrollada en espiral o concéntricamente a lo largo de un eje o núcleo, en la cual todas las capas están firmemente arrolladas. El diámetro del núcleo, la longitud y/o la cantidad de las capas definirán en última instancia el tamaño del conjunto o matriz. Preferiblemente, el grosor de las capas estará comprendido entre 0,1 y 5 mm. En la realización que se muestra en la Figura 3D, el grosor de las capas está entre 0,25 y 0,7 mm, en la cual dos capas de inmovilización celular se alternan con una capa espaciadora. Preferiblemente, la capa exterior de la configuración en espiral resultante será una o más capas espaciadoras. Como alternativa, podría proporcionarse una capa aislante como capa exterior, que difiere tanto de la capa espaciadora como de la de inmovilización celular. Las capas espaciadoras son preferiblemente una tela de malla tejida con un tamaño de malla entre 0,05 mm y 5 mm. Las capas de inmovilización celular son preferiblemente una tela no tejida.

[0087] Las Figuras 5 y 6 muestran, respectivamente, un biorreactor estacionario y un biorreactor giratorio provistos de un conjunto de matriz según realizaciones de la presente invención. En las Figuras 5 y 6, la matriz que se muestra en la Figura 3C está incluida en las cámaras del biorreactor. En ambas realizaciones, el flujo de células y medio será a lo largo del camino creado por las capas espaciadoras.

[0089] En la realización que se muestra en la Figura 5, el medio de cultivo y las células fluyen a través del conjunto de matriz en la dirección axial a lo largo de la superficie de las capas espaciadoras y de inmovilización (de arriba hacia abajo o de abajo hacia arriba).

[0091] La Figura 6 muestra un biorreactor giratorio en el cual el conjunto de matriz está parcialmente sumergido en el medio y en el cual el biorreactor y la matriz giran a lo largo de su eje. En esta realización, el flujo de medio y células será en dirección tangencial a lo largo de las superficies de las capas espaciadoras y de inmovilización (en el camino en espiral).

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de matriz de crecimiento celular, que comprende:

- una o más capas de inmovilización celular, hechas de un material tejido o no tejido, que tienen una superficie que permite que las células se adhieran y crezcan, definiendo dichas una o más capas de inmovilización celular una sección de inmovilización celular; y

- una o más capas espaciadoras que contienen una estructura productora de un camino tortuoso, definiendo dichas una o más capas de espaciadoras una sección espaciadora adyacente a dicha sección de inmovilización celular;

en donde la relación entre el grosor de dicha sección de inmovilización celular y el grosor de la sección espaciadora está entre 1:2 y 2:1 o en donde la capa exterior del conjunto está formada por una o más capas espaciadoras.

2. Conjunto de matriz de crecimiento celular según la reivindicación 1, en donde dicha capa espaciadora contiene una estructura de malla.

3. Conjunto de matriz de crecimiento celular según la reivindicación 2, caracterizado por que la capa espaciadora tiene un tamaño de malla de entre 0,05 mm y 5 mm.

4. Conjunto de matriz de crecimiento celular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el grosor de la sección espaciadora es de al menos 0,1 mm, preferiblemente entre 0,1 y 5 mm.

5. Conjunto de matriz de crecimiento celular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conjunto está compuesto por una configuración de una o más capas de inmovilización celular y una o más capas espaciadoras posicionadas adyacentes a dichas capas de inmovilización celular, dicha configuración resultante está arrollada en forma espiral o concéntrica alrededor de un núcleo.

6. Conjunto de matriz de crecimiento celular según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende al menos dos capas de inmovilización celular y al menos un espaciador, en donde las al menos dos capas de inmovilización celular y al menos un espaciador están dispuestos en una configuración apilada.

7. El conjunto de matriz de crecimiento celular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las capas de inmovilización celular son hidrófilas.´

8. El conjunto de matriz de crecimiento celular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las capas espaciadoras son hidrófobas o hidrófilas.

9. El conjunto de matriz de crecimiento celular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos una capa espaciadora está al menos parcialmente libre de cobertura mediante una capa de inmovilización celular

10. Uso de un conjunto de matriz de crecimiento celular como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para el crecimiento de células.

11. Un biorreactor que comprende un conjunto de matriz de crecimiento celular como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

12. El biorreactor según la reivindicación 11 que tiene un espacio interior y en donde el conjunto de matriz de crecimiento celular representa al menos el 10 % y como máximo el 100 % de dicho espacio interior.

13. El biorreactor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 11 a 12, en donde el que el biorreactor y/o el conjunto de matriz de crecimiento celular son de un solo uso.