FR2739028A1 - Dispositif d'encapsulation de cellules ameliore - Google Patents

Abstract

La présente invention vise un dispositif d'encapsulation de cellules qui permet un transfert de cellules rapide et direct dans le dispositif. Le dispositif préféré comprend des composants qui permettent à l'utilisateur de transférer rapidement des cellules dans le dispositif avec un risque minimal pour les cellules. Parmi les perfectionnements les plus importants de la présente invention, on peut citer: la filtration automatique de la solution en excès pendant le transfert de cellules; une enveloppe mouillable instantanément, permettant une vision aisée de l'intérieur de la chambre; et un noyau gonflable, permettant aux cellules d'être transférées en subissant une force de cisaillement minimale tout en assurant un placement optimal des cellules dans le dispositif pendant l'utilisation. Le dispositif de la présente invention peut être utilisé in vivo, comme pour administrer des substances thérapeutiques, ou bien in vitro, comme pour servir en tant que bioréacteur.

Description

DISPOSITIF D'ENCAPSULAIION DE CELLULES AMELIORE
La présente invention concerne des dispositifs utilisés pour encapsuler des cellules vivantes et, en particulier, des dispositifs d'encapsulation de cellules conçus pour maintenir la viabilité des cellules qui y sont placées.

Des dispositifs variés d'encapsulation de cellules ont été décrits pendant les années écoulées. Ces dispositifs sont souvent utilisés pour apporter des substances thérapeutiques à un receveur ou en tant que bioréacteur. Les dispositifs se présentent habituellement sous l'une des deux formes: des dispositifs de microencapsulation ou des dispositifs de macroencapsulation.

Dans un dispositif de microencapsulation, de petites quantités de cellules sont habituellement mises en suspension dans une petite goutte et enfermées dans une membrane semi-perméable. La membrane semiperméable permet par exemple aux éléments nutritifs, aux déchets et aux agents thérapeutiques, de diffuser à travers la membrane, tout en empêchant par exemple les cellules et les anticorps, de migrer à travers la membrane. Afin de fournir suffisamment de cellules pour réaliser le résultat désiré, on utilise habituellement un grand nombre de dispositifs de microencapsulation.

Une limitation courante des dispositifs de microencapsulation est l'instabilité de la membrane de la microcapsule une fois qu'elle est implantée chez un receveur ou placée dans un bioréacteur. Une telle instabilité conduit souvent à la mort des cellules ou à une libération incohérente d'agents thérapeutiques. Il peut en résulter l'obligation de procéder l'obligation de procéder à plus d'une administration de microcapsules.

Une autre limitation du nombre de tels dispositifs est la possibilité d'une réaction immunogène du receveur à la composition utilisée pour réaliser la membrane semi-perméable du dispositif. Ceci peut conduire à une affection grave d'un receveur et/ou à l'endommagement du dispositif.

Une limitation supplémentaire est la difficulté de retirer les miaocapsules d'un receveur ou d'un bioréacteur.

Comme exemples représentatifs de dispositifs de microencapsulation, on peut citer, de manière non limitative, ceux des brevets U.S. N" 5 182 111, 5 283 187, et 5 389 535, tous délivrés à Aebischer et al., ceux des brevets U.S. N" 4487758,4 673 566,4 689 293, 4 806 355, et 4 897 758, tous délivrés à Goosen et al., du brevet U.S. N" 4 803 168, délivré à
Jarvis Jr., des brevets U.S. N" 4 352 883 et 4 391 909, tous deux délivrés à
Lim, du brevet U.S. N" 4 298 002, délivré à Ronel et al., et du brevet U.S.

NO 4 353 888, délivré à Sefton.

Dans un dispositif de macroencapsulation, des cellules en plus grand nombre sont enfermées dans une chambre d'un certain type. Ces dispositifs ont au moins une membrane semi-perméable afin de permettre l'écoulement de fluides nécessaire, tout en retenant les cellules de manière sûre. Comme exemples représentatifs de dispositifs de macroencapsulation, on peut citer, de manière non limitative, les dispositifs des brevets U.S. N" 5 262 055, délivré à Bae et al., du brevet U.S.

N" 4 911 717, délivré à Gaskill, m, du brevet U.S. N" 4 298 002, délivré à
Ronel et al., du brevet U.S. NO 5 387 237, délivré à Fournier et al., de la demande de brevet PCT/AU90/00281, déposée par Baxter International
Inc., du brevet U.S. N" 5 413 471, délivré à Brauker et al., du brevet US. NO 5 344 454, délivré à Clarke et al., du brevet U.S. N" 5 002 661, délivré à
Chick et al., et de la demande de brevet PCT/US94/07190, déposée par W.L
Gore & Associés, Inc.

Un dispositif de macroencapsulation particulièrement intéressant est celui décrit dans la demande PCT/US94/07190, déposée par W.L. Gore & Associés, Inc., qui est incorporée ici par référence (et dénommé ci-après "dispositif Gore"). Le dispositif Gore est de préférence un dispositif d'encapsulation, de forme générale cylindrique comportant un noyau souple déplaçant des cellules contenues dans une membrane sélectivement perméable. La membrane sélectivement perméable retient les cellules à l'intérieur du dispositif tout en permettant l'échange de substances biochimiques entre les cellules encapsulées et la surface externe du dispositif.Dans le cas où le dispositif d'encapsulation de cellules est inséré chez un receveur et contient des cellules allogènes ou xénogènes, la membrane sélectivement perméable sert aussi à isoler les cellules encapsulées du système immunitaire du receveur. La perméabilité sélective de la membrane peut être ajustée en imprégnant la membrane avec un hydrogel approprié. Le noyau de déplacement des cellules positionne les cellules encapsulées près de la membrane sélectivement perméable. De cette manière, le noyau positionne les cellules encapsulées dans le dispositif, à une distance d'une source d'éléments nutritifs et avec une densité de cellules qui minimise la distance de diffusion que les substances biochimiques doivent traverser entre chaque cellule encapsulée et l'environnement externe du dispositif.Cette configuration permet de maintenir un nombre maximum de cellules encapsulées dans un volume donné, à de hauts niveaux de viabilité et de productivité. Pendant l'assemblage du dispositif, les cellules sont introduites dans le dispositif sous forme de suspension, par une extrémité ouverte du dispositif.

L'extrémité ouverte est ensuite fermée hermétiquement.

Dans les industries de biotechnologies et les industries pharmaceutiques, par exemple, le besoin existe de cribler rapidement et facilement des agents thérapeutiques présumés, produits par des cellules, pour ce qui concerne leur toxicité, leur bioactivité, leur efficacité, et pour d'autres facteurs. Les techniques classiques pour le criblage d'agents thérapeutiques produits par des cellules comprennent la culture des cellules in vitro jusqu'à obtention de quantités suffisantes de cellules pour produire assez d'agent thérapeutique pour le criblage. Une fois établie la population désirée de cellules, on laisse les cellules secréter leurs produits dans le milieu de culture jusqu'à ce que des quantités suffisantes de l'agent thérapeutique soient produites.Le milieu de culture contenant l'agent thérapeutique présumé est ensuite séparé des cellules et concentré, si nécessaire. L'agent thérapeutique présumé est habituellement extrait du milieu de culture et purifié avant criblage. L'agent purifié est ensuite criblé in vitro et/ou in vivo. Ceci constitue souvent un procédé laborieux, onéreux et prenant beaucoup de temps.

Un dispositif et un procédé qui élimineraient certaines des étapes des techniques de criblage classiques seraient très utiles. Bien que le dispositif Gore, supra, soit particulièrement approprié à ce type de criblage, des perfectionnements supplémentaires à ce dispositif sont estimés possibles.

Un procédé pour éliminer certaines des étapes du criblage des agens thérapeutiques présumés serait d'implanter un dispositif d'encapsulation de cellules de la présente invention, contenant des cellules qui produisent l'agent thérapeutique, chez un sujet d'essai. Une fois le dispositif d'encapsulation de cellules implanté chez un sujet d'essai, l'agent thérapeutique présumé va être administré directement au sujet, en éliminant le besoin de séparer les cellules d'un milieu de culture et de concentrer, de purifier et d'administrer l'agent. Divers essais pour l'agent présumé peuvent être effectués sur le sujet d'essai ou sur des échantillons prélevés sur celui-ci afin d'évaluer l'agent thérapeutique.

Dans le domaine de la thérapie génique, par exemple, un procédé pour effectuer une thérapie désirée consiste à recueillir certaines cellules d'un patient ou d'un donneur et à manipuler génétiquement les cellules ex vivo pour exprimer un produit génique. Le produit génique est souvent une substance dont le patient a besoin, mais qui n'est pas produite, ou qui est produite de manière inappropriée par les propres cellules du patient.

Une fois que les cellules ont été modifiées par le génie génétique pour produire le produit génique désiré, les cellules sont introduites directement chez le patient avec l'idée que les cellules vont survivre chez le patient et produire le produit génique en quantités et pendant une durée suffisantes pour corriger ou améliorer la déficience de produit génique chez le patient. Comme les cellules génétiquement modifiées sont introduites directement chez le patient, les cellules sont essentiellement libres de se déplacer et de migrer dans tout le corps du patient. Ceci constitue une sérieuse difficulté car les cellules modifiées par génie génétique sont souvent transformées et contiennent des oncogènes. La présence de telles cellules transformées mobiles chez un patient présente souvent un risque inacceptable pour la santé du patient.

Un dispositif d'encapsulation de cellules implantable qui empêche des cellules modifiées par génie génétique de venir en contact avec des cellules d'un patient et de migrer à travers les tissus du patient tout en libérant un produit génique thérapeutique chez le patient à partir des cellules encapsulées présenterait de l'utilité dans le domaine de la thérapie génique.

La présente invention est un dispositif d'encapsulation de cellules perfectionné pour contenir des cellules vivantes et maintenir leur viabilité. Bien que le dispositif de la présente invention possède un grand éventail d'applications, il convient particulièrement à l'essai rapide de substances ou d'agents thérapeutiques présumés, produits par les cellules.

Le dispositif convient également particulièrement pour contenir des cellules modifiées par génie génétique tout en permettant à un produit génique désiré, produit par les cellules encapsulées, d'être fourni par les cellules à un patient ou à une culture de tissu. Un mode de réalisation de la présente invention comprend: une enveloppe sélectivement perméable comprenant un matériau microporeux ; un noyau dans l'enveloppe, le noyau comprenant de préférence un matériau susceptible de gonflement qui se dilate à partir d'une première dimension radiale initiale jusqu'à une seconde dimension radiale agrandie après exposition à une solution aqueuse ; au moins une ouverture dans l'enveloppe ; un dispositif de distribution de cellules pour transférer des cellules dans le dispositif à travers l'ouverture ; et un moyen pour fermer hermétiquement l'ouverture après introduction des cellules dans le dispositif.

Cette structure permet l'introduction rapide et facile de cellules dans le dispositif, avec une force de cisaillement minimale appliquée aux cellules, le noyau gonflable préféré positionnant graduellement les cellules dans une position fonctionnelle correcte après introduction des cellules dans le dispositif. De manière idéale, le moyen de fermeture étanche du dispositif agit automatiquement, une fois que le dispositif a été rempli de cellules et que le dispositif d'apport de cellules a été enlevé.

Dans un mode de réalisation encore préféré de la présente invention, le dispositif d'encapsulation de cellules comporte une enveloppe externe suffisamment perméable à l'eau pour permettre une séparation rapide des cellules et de l'eau après introduction des cellules en suspension dans le dispositif sous des pressions relativement faibles. Ceci permet une concentration facile des cellules dans le dispositif sans préconcentration des cellules.

Dans les dessins annexés:
- la figure 1 illustre une vue en coupe du dispositif 10 de la présente invention comprenant un noyau 11 à l'intérieur d'une enveloppe 12 fermée de manière étanche contre une entretoise facultative 18 avec un moyen d'étanchéité 16. L'entretoise facultative 18 est placée sur le noyau 11 pour faciliter la fermeture étanche du dispositif. L'espace situé entre l'enveloppe 12 et le noyau 11 est dénommé zone de cellules 14, destinée à contenir des cellules. Un dispositif de distribution de cellules 19 est également représenté sur la figure 1. Le point "A" de la figure 1 indique la surface générale dans laquelle on opère facultativement une coupure dans le dispositif 10 pour enlever la partie du dispositif contenant l'entretoise 18, avec la partie correspondante de l'enveloppe 12, et la partie correspondante du noyau 11.

La figure 2 représente une vue en coupe du dispositif 20 de la présente invention avec une enveloppe 22 ayant une extrémité ouverte 25 et une extrémité fermée 27. L'enveloppe 22 définit une zone de cellules 24 entre l'enveloppe 22 et le noyau 21. Le noyau 21 est fixé dans l'extrémité fermée du dispositif avec un moyen d'étanchéité 26. Un dispositif de distribution de cellules 29 est prévu et constitue un composant du dispositif.

La figure 3 représente le dispositif de la figure 1 assemblé à une seringue 33 dessinée en coupe contenant des cellules 37 à charger dans le dispositif 30 à travers un dispositif de distribution de cellules 39 fixé à l'ensemble. Le noyau 31, l'enveloppe 32, le moyen d'étanchéité 36, et l'entretoise 38 sont similaires aux composants 11, 12, 16, et 18, respectivement de la figure 1.

La figure 4 représente l'ensemble de la figure 1 comportant une zone de cellules 44 située entre le noyau 41 et l'enveloppe 42 chargée avec des cellules 47, fermée par un moyen d'étanchéité 46, et séparée du dispositif de distribution de cellules 49. La figure 4 représente aussi la partie du dispositif contenant l'entretoise 48, le moyen d'étanchéité 46, ainsi que la partie correspondante de l'enveloppe 42, et la partie correspondante du noyau 41 ayant été enlevées du dispositif.

La figure 5 illustre un procédé de chargement d'un dispositif de la présente invention 50 avec des cellules 57 dans la zone de cellules 54 située entre le noyau 51 et l'enveloppe 52 à travers le dispositif de distribution de cellules 59 relié à une source de cellules 53 (par exemple une seringue). Un moyen d'étanchéité 56 et une entretoise 58 sont aussi représentés. Sur la figure, une petite quantité de fluide 55 venant de la suspension de cellules est représentée comme ayant filtré à travers l'enveloppe 52, s'étant rassemblée à la surface de l'enveloppe 52, et ayant commencé à s'égoutter de l'enveloppe 52.

La figure 6 représente une vue en coupe d'un dispositif 60 de la présente invention avec un noyau 61 comportant une entretoise 63 d'une seule pièce avec celui, comprenant de la subtance supplémentaire à une extrémité du noyau pour remplacer ou compléter l'entretoise séparée 18 représentée sur la figure 1. L'enveloppe 62, la zone de cellules 64, le moyen d'étanchéité 66, le dispositif de distribution de cellules 69 sont aussi représentés sur la figure.

La figure 7 représente une vue en coupe d'un dispositif de la présente invention 70 avec un noyau 71 ayant des entretoises d'une seule pièce avec celui-ci, 73 et 75, afin de remplacer ou de compléter l'entretoise 18 représentée sur la figure 1. Dans ce mode de réalisation, un dispositif de distribution de cellules 79 est placé de manière adjacente au noyau 71 et maintenu en place avec un moyen d'étanchéité 76. L'enveloppe 72, la zone de cellules 74, et le dispositif de distribution de cellules, 79, sont aussi représenté sur la figure.

Si l'on se réfère maintenant à la figure 1, le dispositif 10 de la présente invention comprend un noyau 11 situé à l'intérieur d'une enveloppe 12 qui est fermée de façon étanche avec un moyen d'étanchéité 16. Entre le noyau et l'enveloppe se trouve une zone de cellules 14 capable de contenir des cellules. Une entretoise 18 est prévue facultativement pour aider à maintenir les dimensions de la zone de cellules 14 et faciliter la fermeture étanche du dispositif. De plus, un dispositif de distribution de cellules 19 est prévu en tant que composant du dispositif. Après enlèvement du dispositif de distribution de cellules 19 de l'intérieur de la zone de cellules 14, le moyen d'étanchéité 16 se contracte pour fermer de façon étanche le dispositif et encapsuler les cellules qui y sont contenues.

La présente invention vise un dispositif d'encapsulation de cellules utilisable soit in vivo, soit in vitro. Utilisée par exemple in vivo, la présente invention peut libérer des substances thérapeutiques chez un receveur, à partir de cellules encapsulées dans un dispositif implanté chez le receveur. La substance thérapeutique peut être dérivée de cellules similaires aux cellules absentes ou déficientes chez le receveur. En alternative, la substance thérapeutique peut être dérivée de cellules modifiées par génie génétique pour produire des produits géniques qui sont absents ou produits de manière inappropriée par les propres cellules du receveur.

Pour une utilisation in vitro, la présente invention, avec une réserve de cellules encapsulées dans le dispositif, peut fonctionner comme un bioréacteur, par exemple.

Le dispositif de la présente invention convient particulièrement au criblage de substances thérapeutiques ou d'agents thérapeutiques présumés produits par des cellules. Des lignées de cellules produisant des substances ou des agents thérapeutiques peuvent aussi être criblées avec le dispositif.

Le criblage peut être conduit in vivo ou in vitra.

Tel que décrit ci-dessus, la production et le criblage de substances et d'agents thérapeutiques présumés sont souvent des procédés compliqués et coûteux. En effectuant une procédure de criblage pour une substance ou un agent thérapeutique présumé avec la présente invention, la substance ou l'agent criblé est libéré des cellules encapsulées dans le dispositif à travers l'enveloppe perméable du dispositif, directement à un sujet ou à une culture en essai. En utilisant la présente invention pour cribler des substances et des agents thérapeutiques présumés, il n'est pas nécessaire de séparer les cellules d'un milieu de culture, ni de concentrer, purifier et administrer la substance ou l'agent thérapeutique présumé afin d'effectuer la procédure de criblage.

En pratique, un dispositif d'encapsulation de cellules de la présente invention permet à un utilisateur de transférer rapidement, facilement et doucement, une quantité désirée de cellules dans la zone de cellules du dispositif sans devoir pré-concentrer les cellules. L'enveloppe du dispositif est faite en un matériau imperméable aux cellules, tout en étant perméable aux fluides. Lorsqu'on instille une suspension aqueuse de cellules dans la zone de cellules du dispositif, les cellules sont retenues dans la zone de cellules par l'enveloppe et l'excès de fluide de la suspension de cellules s'écoule à travers l'enveloppe du dispositif. Cette filtration des cellules par l'enveloppe du dispositif continue jusqu'à ce qu'un nombre désiré de cellules aient été placées dans la zone de cellules.Dans un mode de réalisation préféré, l'enveloppe du dispositif, est spontanément mouillable par de l'eau liquide et est donc prête instantanément à filtrer une suspension de cellules lorsque la suspension est placée dans le dispositif.

Dans ce mode de réalisation, lorsque l'enveloppe normalement opaque est mouillée avec de l'eau liquide, elle devient sensiblement de translucide à transparente. L'enveloppe sensiblement de translucide à transparente.

L'enveloppe sensiblement de translucide à transparente permet à un utilisateur de voir dans la zone de cellules et d'observer et de surveiller le chargement des cellules dans le dispositif, et le développement ou l'état des cellules dans le dispositif pendant l'utilisation.

Les cellules sont transférées à la zone de cellules du dispositif par un dispositif de distribution de cellules, tel qu'une aiguille de seringue en acier inoxydable à bout épointé, à partir d'une seringue. D'autres dispositifs de rétention et de distribution sont également des dispositifs de distribution de cellules convenant pour être utilisés dans la présente invention; ils comprennent des pipettes de culture de tissus, des tubulures venant de dispositifs de pompage de cultures de cellules, des tubulures venant de récipients de cultures de cellules alimentés par gravité, etc. De plus, par utilisation d'un vide partiel ou poussé établi dans le dispositif d'encapsulation de cellules de la présente invention, il peut être possible d'aspirer une suspension de cellules dans le dispositif.

Une fois que la zone de cellules a été chargée avec le nombre désiré de cellules, le dispositif de distribution de cellules est enlevé du dispositif d'encapsulation de cellules. Lorsque le dispositif de distribution de cellules est enlevé, le moyen d'étanchéité est actionné pour contracter et fermer hermétiquement l'extrémité du dispositif encapsulant les cellules qui y est contenu. Dans le mode de réalisation préféré, le moyen d'étanchéité obture l'ouverture automatiquement après remplissage du dispositif et/ou enlèvement du dispositif de distribution de cellules.

De préférence, le dispositif de la présente invention possède un noyau qui maintient les cellules encapsulées près de l'enveloppe, ou contre celle-ci, minimisant ainsi les distances de diffusion entre les cellules et une source externe d'éléments nutritifs. Le noyau peut être fait en un matériau susceptible ou non de se gonfler. I1 est préférable d'avoir un noyau gonflable et spécialement un noyau se gonflant à l'eau. Un noyau particulièrement préféré est celui constitué d'un matériau hydrogel, parce que le matériau hydrogel peut être initialement déshydraté pour réduire la taille du noyau, et ensuite réhydraté pour accroître la taille du noyau.Un noyau gonflable à l'eau, déshydraté, crée dans le dispositif un plus grand volume dans la zone de cellules qu'un noyau gonflable à l'eau, non déshydraté, fait des mêmes matériaux avec les même dimensions initiales.

fl en résulte que les cellules peuvent traverser plus facilement la zone de cellules agrandie lorsque le dispositif est chargé avec les cellules. Lorsque le dispositif est chargé en cellules, l'intervalle entre la surface externe du noyau et la surface interne de l'enveloppe de la présente invention doit souvent, toutefois, être petit. Ceci est dû au besoin de minimiser la distance de diffusion entre les cellules encapsulées dans le dispositif et une source externe d'éléments nutritifs afin de maintenir la viabilité des cellules. Pour obtenir les intervalles requis entre le noyau et l'enveloppe, le noyau gonflable à l'eau, déshydraté, est réhydraté et gonflé à une taille prédéterminée pendant et/ou après chargement des cellules dans la zone de cellules. De cette manière, un noyau gonflable à l'eau, déshydraté, procure initialement une zone de cellules agrandie de sorte que les cellules peuvent traverser plus facilement la zone de cellules lorsque le dispositif est chargé en cellules, et assure ensuite un positionnement correct des cellules dans le dispositif ainsi que les petits intervalles souvent nécessaires pour les cellules entre le noyau et l'enveloppe.

Dans un mode de réalisation préféré, un noyau gonflable à l'eau, déshydraté, est réhydraté par la partie aqueuse d'une suspension de cellules lorsque la suspension est chargée dans la zone de cellules. Lorsque le noyau se réhydrate, il se gonfle jusqu'à sa taille pendant et après que les cellules sont chargées dans le dispositif. D'aures moyens d'obtenir un noyau gonflable peuvent comprendre un noyau gonflable que l'on gonfle, après mise en place des cellules, en y introduisant un gaz ou un liquide, un noyau qui est agrandi mécaniquement après mise en place des cellules, par exemple par étirement axial avec réduction de diamètre suivi du retour au diamètre initial, ou bien un noyau de polymère qui est dilaté en utilisant des microsphères dilatables, ou analogues, etc.On notera avec intérêt que des résultats similaires peuvent aussi être obtenus en prévoyant une enveloppe qui se contracte circonférentiellement après mise en place des cellules.

On va décrire ci-après la réalisation et l'assemblage des composants du dispositif de la présente invention.

Comme indiqué ci-dessus, le noyau de la présente invention peut être constitué en un matériau gonflable ou non-gonflable. Des noyaux non gonflables peuvent être formés à partir de tout matériau biocompatible approprié, de tels matériaux comprenant le polytétrafluoroéthylène, le caoutchouc de poly(diméthyl siloxane), le polyuréthane, le polyéthylène, le polyéthylène vinyl acétate, le polypropylène, le polybutadiène, le chlorure de polyvinyle, l'acétate de polyvinyle, le polyacrylonitrile, le polyamide, le verre ou les fibres de verre, l'acier inoxydable, et d'autres matériaux connus des spécialistes de la technique. Le caoutchouc de poly(diméthyl siloxane) est le matériau préféré.

Le noyau préféré est formé de polymères gonflables. Des exemples de polymères gonflables convenant pour réaliser le noyau peuvent être choisis dans le groupe constitué par un polyacrylonitrile hydrophile tel que l'hydrogel structurel HYPAN(E) (Hymedix International, Inc., Dayton,
NJ), la chitine, le chitosane, l'hydroxyéthylméthacrylate (HEMA), le polyuréthane hydrophile, le polyéthylène glycol, le polyacrylamide, l'acide polyacrylique, et le gel de silice, ou des hydrogels dérivés de polysaccharides, tels que des alginates et d'autres substances connues des spécialistes de la discipline. Le noyau est de préférence un polymère ou un élastomère souple ou des mélanges avec des copolymères de matériaux gonflables et non gonflables.Il est encore préférable que le noyau soit fabriqué à partir de polysaccharides, de copolymères hydrophiles, de polyacrylonitrile, ou d'autres composants polymères. Des compositions de noyaux telles que l'hydrogel structurel HYPANB comprenant un copolymère de polyacrylonitrile et d'acrylamide sont particulièrement préférées.

Lorsqu'un hydrogel, tel que l'hydrogel structurel HYPANB, est utilisé pour former le composant noyau de la présente invention, la teneur en eau du gel hydraté doit être suffisante pour procurer de la souplesse tout en ne dépassant pas une teneur en eau qui forme des pores suffisamment grands pour permettre aux cellules de pénétrer dans le noyau. De préférence, le gel constituant le noyau est hydraté jusqu'à environ de 35% à 95%. Avec une plus grande préférence, la teneur en eau est d'environ 80%.

Le noyau a de préférence la forme générale d'une baguette cylindrique qui est obtenue par extrusion du polymère à travers une filière ronde. En particulier, pour un noyau fait en matériau gonflable, on peut faire varier la forme du noyau pour tirer avantage de l'accroissement de taille du noyau lorsque le noyau s'est gonflé. En se référant aux figures 6 et 7, par exemple, on peut réaliser un noyau gonflable ayant un supplément de matériau gonflable à une extrémité, ou aux deux extrémités, du noyau.

Le matériau gonflable supplémentaire sert initialement comme entretoise pour aider à maintenir les dimensions de la zone de cellules et finalement comme une partie du moyen pour assurer l'étanchéité entre l'enveloppe et le noyau.

Pour un noyau gonflable à l'eau, le matériau du noyau est de préférence sensiblement déhydraté, ou seulement partiellement hydraté, avant l'assemblage du dispositif. De préférence, le noyau gonflable à l'eau est séché sous contrainte pour donner une baguette rigide de forme sensiblement droite. Le noyau gonflable à l'eau se réhydrate et se gonfle lorsqu'on place une solution aqueuse en contact avec le noyau. De préférence, le noyau gonflable à l'eau est dans le dispositif losqu'il est réhydraté. Lorsqu'il est réhydraté, le noyau gonflable à l'eau se gonfle de préférence principalement dans la direction radiale seulement. De cette façon, le noyau gonflable à l'eau possède une première dimension radiale initiale dans son état déshydraté, qui est augmentée par gonflage jusqu'à une seconde dimension radiale lorsqu'on expose le noyau à une solution aqueuse.Dans un mode de réalisation préféré, le matériau du noyau gonflable à l'eau possède une première dimension radiale qui est au moins 50 % de la seconde dimension radiale.

Facultativement, une gaine ayant la seconde dimension radiale désirée pour le noyau peut être placée sur un noyau déshydraté avant réhydratation. Lorsque le noyau est réhydraté, la gaine restreint le noyau gonflé à la dimension radiale de la gaine. Une gaine entourant un noyau gonflé permet de former une zone de cellules à l'intérieur de l'enveloppe ayant des dimensions plus précises et plus cohérentes. Parmi les matériaux convenant pour la gaine, il y a, de manière non limitative, le polytétrafluoroéthylène, le polytétrafluoroéthylène expansé, le polyester
Dacrons tissé ou microporeux, le nylon tissé, le polycarbonate microporeux, le polyacrylonitrile tissé, le Mylar @, le polyéthylène, le polypropylène et le polysulfone, seuls ou en combinaisons.

De préférence, la solution aqueuse utilisée pour réhydrater le noyau gonflable à l'eau contient aussi les cellules à placer dans le dispositif. De cette façon, lorsque le dispositif est chargé avec les cellules, le noyau gonflable à l'eau est réhydraté et gonfle jusqu'à sa taille fonctionnelle dans le dispositif. Ceci aboutit à un optimum de positionnement et de concentration des cellules dans le dispositif.

Des informations générales concernant la fabrication et la manipulation de dispositifs à hydrogel peuvent être trouvées dans la technique, comme dans la demande de brevet PCT/US94/07190, de W.L.

Gore & Associés, Inc., et dans les brevets U.S. 4 379 874, 4 420 589, et 4 943 618, qui sont incorporés ici par référence.

Le composant enveloppe sélectivement perméable de la présente invention est fait en un matériau microporeux. Il y a au moins une ouverture dans l'enveloppe. Exemples non limitatifs de matériaux polymères microporeux convenant pour la réalisation de l'enveloppe: polytétrafluoroéthylène expansé (ePTFE) ; polymères tissés et/ou non tissés, tels que polyester, polyéthylène téréphthalate, polyamide, acétates de vinyle, polypropylène, polyéthylène, polyacrylonitrile, polyaramide, polyhydroxy acides (tels que : acide polylactique, acide polyglycolique ou polycaprolactone) ; mousses cellulaires ouvertes telles que résines phénoliques et époxy, polyuréthanes, chloroprène, isoprène, polyéthylène, polypropylène, polystyrène, chlorure de polyvinyle, caoutchouc de mousse de latex, polyurée-formaldéhyde, polyhydroxy acides (tels que : acide polylactique, acide polyglycolique, acide polyhydroxybutyrique, acide polyhydroxyvalérique ou polycaprolactone) ; et poromères et/ou membranes matrices perméables (telles que polyvinyles, polyamide, polyimide, polyacrylonitrile, polysulfone, fluorure de polyvinylidène, polypropylène, polyméthylméthacrylate, polycarbonate, cellulose régénérée ou acétate de cellulose). Ces matériaux sont parfaitement utilisables pour réaliser l'enveloppe de la présente invention lorsqu'ils sont sous forme de films, de rubans, de feuilles ou de tubes, par exemple.

Le matériau en film polymère microporeux particulièrement préféré est le ePTFE. Un métal microporeux biocompatible peut aussi convenir pour réaliser l'enveloppe, soit seul, soit en combinaison avec des matériaux polymères microporeux et/ou des agents tensioactifs ou des agents
mouillants.

Le PTFE expansé, ou ePTFE, est principalement caractérisé par une multiplicité de vides interconnectés, ouverts, définis par des noeuds et des fibrilles, une résistance à la traction élevée, une résistance à l'encrassement biologique et des propriétés chimiques stables. Les matériaux en PTFE expansé, incluant les films ePTFE, peuvent être produits conformément aux enseignements des brevets U.S. N" 3 953 566, 3 962 153, 4 096 227, 4 187 390, et 4 902 423, qui sont tous incorporés ici par référence. Les films en
PTFE expansé convenant pour être utilisés dans la présente invention peuvent avoir des fibrilles orientées principalement selon une seule direction, selon deux directions, ou selon plus de deux directions.Ces films sont habituellement désignés comme étant des matériaux orientés uniaxialement, biaxialement ou multiaxialement, respectivement.

Bien que l'enveloppe puisse être faite d'au moins une couche d'un fin ruban de matériau polymère microporeux, tel que le eE, on peut faire varier la résistance à la traction et la stabilité dimensionnelle de la membrane polymère microporeuse en incorporant une ou plusieurs techniques de fabrication connues pour produire des films fins renforçant fortement la résistance à la traction. Ces techniques comprennent, de manière non limitative, le tissage ou le tricotage de filaments, le laminage de bandes de films poreux, et le feuilletage, par exemple.

Une enveloppe de la présente invention est susceptible d'être configurée en une diversité de formes utilisables, comprenant de manière non limitative, des tubes, des feuilles ou des rubans plans, et des capsules, par exemple. Le feuilletage d'un matériau en film polymère microporeux de la présente invention est un procédé préféré pour produire toutes sortes de formes. Par exemple, des fibres ou des bandes fortement orientées, fines, de film polymère microporeux peuvent être feuilletées pour créer des surfaces de courbure et de flexibilité variées.

De préférence, une enveloppe de la présente invention comprend un matériau en ePTFE sous la forme d'un feuilleté de deux ou plus de deux couches de film, orientées selon différentes directions. Ce feuilleté de ePTFE possède une épaiseur inférieure à environ 100 microns, de préférence inférieure à environ 50 microns, et avec une préférence particulière, inférieure à environ 5 microns.

On entend par "feuilletage" l'assemblage de deux ou plus de deux couches de film polymère microporeux en les rapprochant étroitement de façon que la surface d'une couche soit très proche de, et en orientation parallèle avec, la surface de l'autre couche. La surface d'une couche de film polymère est considérée comme très proche de la surface d'une couche de film parallèle adjacent si elle est à moins de dix fois l'épaisseur unitaire nominale du film polymère microporeux constituant le feuilleté. Le feuilletage de films polymères microporeux peut être accompli en utilisant le film polymère microporeux seul ou en combinaison avec un adhésif.

Les feuilletages réalisés avec le film polymère microporeux seul peuvent être accomplis en les reliant intimement par la chaleur ou avec un solvant. Le résultat est un feuilleté d'un film polymère microporeux relié à la couche de film adjacent par une interaction homogène. Les interactions homogènes comprennent, de manière non limitative, la création de domaines de liaison cristallins, de domaines amorphes vitreux, de liaisons ioniques, de liaisons hydrogène, ou de réticulations covalentes.

En alternative, on peut utiliser un adhésif pour relier ensemble des couches adjacentes d'un film polymère microporeux, à condition que l'effet de l'adhésif soit sensiblement limité à la création de domaines de liaison entre les couches de film et ne provoque pas un encrassement excessif du film feuilleté. Un encrassement excessif du film feuilleté est produit lorsque plus d'environ 70 % des passages continus disponibles dans le film polymère microporeux sont obstrués. Les adhésifs utilisables dans la présente invention comprennent, de manière non limitative polyuréthane, polyester, et éthylène fluoré, propylène, polyurée, polycarbonate, et polyépoxydes, seuls ou en combinaison.Des matériaux adhésifs utilisant des solvants, peuvent aussi être utilisés, seuls ou en combinaison avec les matériaux énumérés ci-dessus pour faire adhérer ensemble les couches d'un film polymère microporeux.

Pour former une enveloppe de ePTFE feuilleté de la présente invention, on obtient d'abord un composant film de polytétrafluoroéthylène microporeux. Un tel film, ayant une épaisseur d'environ 25 microns, est un film de polytétrafluoroéthylène expansé poreux réalisé selon les enseignements des brevets U.S. N" 3 953 566, 3 962 153, 4 096 227, 4 187 390, et 4 902 423, chacun deux étant incorporé ici par référence. Le film de polytétrafluoroéthylène expansé microporeux possède un volume de vide supérieur à environ 40 %, de préférence supérieur à environ 75 %, et avec une préférence particulière supérieur à environ 85 %, tel que mesuré en comparant la densité apparente du film de polytétrafluoroéthylène expansé microporeux avec une densité pleine de film de polytétrafluoroéthylène non poreux.Le volume de vide est constitué principalement par les passages, les pores, ou les espaces s'étendant à travers le film.

Les passages ont un intervalle s'étendant, en diamètre ou en dimension minimale orthogonale à la direction de l'écoulement du soluté à travers le pore, d'environ 0,02 micron à environ 100 microns. En alternative, le diamètre d'un pore peut être déterminé par la plus grande particule sphérique qui peut passer par le pore. Les passages sont souvent interconnectés à l'intérieur du film. Les passages qui traversent l'épaisseur du film et s'ouvrent sur les deux surfaces du film forment des passages continus à travers le film. En utilisant ici le terme "passages" en référence à un film polymère microporeux on entend inclure à la fois les passages continus et non continus dans un film ou un feuilleté polymère microporeux particulier.

Le volume des vides est relié à la porosité du film de polytétrafluoroéthylène microporeux. L'indice de porosité représente l'espace du film microporeux qui ne contient pas de substance de film (c'est-à-dire, la partie du film qui comprend des pores, habituellement, à moins que les pores aient été remplis avec quelque autre substance (par exemple de l'eau). Exprimé comme un pourcentage, l'indice de porosité mesure le volume en pourcentage (%) du film microporeux qui n'est pas occupé par la substance microporeuse.Pour calculer l'indice de porosité, en pourcentage, pour un film polymère microporeux, on utilise généralement la formule suivante
Porosité = 100(1-(p,/pf)) où:
pf est la densité du matériau polymère constituant la phase solide du matériau microporeux, et
Pa est la densité apparente du matériau de film microporeux donnée par le volume occupé par la limite extérieure d'un échantillon représentatif du matériau microporeux divisé par la masse de ce matériau comme déterminée en pesant le matériau dans des conditions atmosphériques normales.

L'indice de porosité est déterminé pour des films polymères microporeux, dans lesquels l'espace vide est vide de matière, c'est-à-dire, n'a pas été rempli par un autre liquide ou solide quelconque imprégnant le matériau.

De préférence, on réalise un matériau polymère microporeux feuilleté de la présente invention qui manifeste de la résistance à la traction dans plusieurs directions planaires. Par exemple, la résistance à la traction d'un matériau de film polymère microporeux est habituellement la plus grande dans la direction principale d'orientation de ce film. De tels films orientés présentent généralement une résistance à la traction dans une direction orthogonale à la direction d'orientation principale d'un tel film, et sont donc placés avantageusement dans un composite structurel tel que la direction principale d'orientation d'un tel film soit alignée avec la direction de la contrainte principale prévue.Pour produire des films polymères microporeux renforcés qui présentent de la résistance à la traction dans des directions multiples, le feuilletage de deux ou plusieurs couches est accompli en ayant les couches de films orientées selon une série de directions réparties. Un feuilletage à deux couches courant devrait comprendre un feuilletage d'une seconde couche ayant une orientation à 900 (orthogonale) de la première couche. Ceci fournit un feuilleté appelé feuilleté "0,90". D'autres schémas de feuilletage csomprennent un feuilletage à trois couches tel qu'un feuilleté "0,45, 90" ou un feuilleté "0,60, 120". Un feuilletage à quatre couches pourrait comprendre, par exemple, un feuilleté "0,45, 90, 135". De tels schémas de feuilletage multidirectionnel aboutissent, dans le produit final, à des propriétés mécaniques plus réparties et à une orientation moins spécifique.En alternative, des films orientés biaxialement ou multiaxialement peuvent être utilisés dans la présente invention, soit seuls, soit en couches multiples.

Le ePTFE microporeux est un matériau hydrophobe qui ne permet pas normalement à l'eau liquide de pénétrer et de traverser les espaces et les passages vides ou poreux du matériau. Par application de certains alcools, de liquides à faible tension superficielle, d'agents mouillants, ou d'agents tensioactifs, à un matériau ePTFE microporeux, d'autre part, on peut rendre les surfaces et les passages du matériau ePTFE mouillables à l'eau liquide. Pour les enveloppes de la présente invention faites en un matériau ePTFE microporeux, le matériau ePTFE normalement hydrophobe est rendu hydrophile et mouillable à l'eau liquide en utilisant de l'alcool, des agents mouillants, ou des agents tensioactifs hydrophiles.

Un tel matériau ePTFE mouillable permet à l'eau liquide de s'écouler le long des surfaces du matériau et de pénétrer et de traverser les pores et les passages qui s'y trouvent. Dans le mode de réalisation préféré, l'enveloppe est mouillable spontanément avec de l'eau liquide et est capable de filtrer les cellules d'une suspension aqueuse.

Un procédé pour rendre une enveloppe de la présente invention faite en ePTFE mouillable à l'eau au moyen d'un alcool, et le procédé suivant. L'enveloppe est immergée dans de l'éthanol (à environ 70 à 100 %), par exemple, pendant quelques secondes (environ 1 à 10 s) pour revêtir les surfaces du matériau et remplir les pores, ou les espaces vides, avec l'éthanol. Le matériau ePTFE saturé d'éthanol est ensuite immergé dans de l'eau distillée, désionisée, ou dans du sérum physiologique normal pendant quelques minutes pour déplacer l'éthanol des surfaces et des pores du ePTFE avec l'eau liquide. Alors qu'elle est encore mouillée d'eau liquide, l'enveloppe est chargée avec des cellules comme décrit ci-dessous.

Bien que ce soit un procédé acceptable pour rendre le ePTFE mouillable et utilisable dans la présente invention, quelques problèmes potentiels subsistent avec ce procédé. Par exemple, le "démouillage" spontané de l'enveloppe de ePTFE est un problème dû à l'extrême hydrophobicité du ePTFE. De plus, un matériau ePTFE rendu mouillable avec de l'alcool puis de l'eau liquide peut provoquer la formation de bulles d'air dans le dispositif lorsque le dispositif est chargé avec une suspension aqueuse de cellules. On pense que ceci est dû à la formation de bulles à partir d'air piégé dans les espaces vides du matériau et/ou au dégazage de la partie aqueuse de la suspension de cellules mouillant le matériau ePTFE.

Comme décrit plus en détail ci-dessous, il est souhaitable que l'enveloppe soit sensiblement de translucide à transparente lorsqu'on charge les cellules dans la zone de cellules du dispositif. Un matériau ePTTE opaque peut être rendu sensiblement de translucide à transparent lorsqu'il est mouillé avec de l'eau liquide en utilisant des agents mouillants ou des agents tensioactifs adsorbés sur les surfaces et dans les espaces vides ou poreux d'un matériau ePTFE. Par conséquent, les matériaux ePTFE traités avec des agents mouillants ou des agents tensioactifs constituent des matériaux préférés pour réaliser l'enveloppe de la présente invention.

Les problèmes décrits ci-dessus associés au fait que le ePTFE est rendu mouillable à l'eau avec de l'éthanol, peuvent être évités, ou minimisés, en remplaçant l'eau distillée ou désionisée dans le procédé décrit cidessus par une solution aqueuse très diluée d'un agent mouillant, tel que l'alcool polyvinylique. Par exemple, 0,001 % d'alcool polyvinylique dans du sérum physiologique (poids/volume) s'est révélé fournir assez d'agent mouillant au matériau ePTFE pour empêcher, ou limiter, le "démouillage" spontané du matériau, pour empêcher ou limiter le dégagement de bulles d'air dans un dispositif chargé avec des cellules, et de rendre le matériau ePTFE normalement opaque sensiblement de translucide à transparent. Les agents mouillants et/ou les agents tensioactifs appropriés convenant pour être utilisés dans ce procédé comprennent, de façon non limitative, l'alcool polyvinylique, le polyéthylène glycol, le dodécyl sulfate de sodium, des agents tensioactifs fluorés, des pluroniques et des sels biliaires en des pourcentages s'étendant de 0,001 à 1,0 % environ. Les solvants convenant pour être utilisés dans ce procédé comprennent, de façon non limitative, le sérum physiologique, l'eau, et les tampons aqueux, par exemple.

Dans le mode de réalisation préféré de la présente invention, des agents mouillants et/ou des agents tensioactifs sont absorbés sur les surfaces et dans les espaces vides, pores ou passages, de l'enveloppe de ePTFE et sont de préférence immobilisés in situ afin de rendre le matériau es mouillable à l'eau liquide. ll y a plusieurs façons d'immobiliser des agents mouillants ou des agents tensioactifs, telles que la réticulation, la greffe sur substrat, l'immobilisation par plasma, la complexation ionique et la greffe de radicaux libres, etc. Dans un exemple, en réticulant l'agent mouillant ou l'agent tensioactif sur le ePTFE in situ, on immobilise l'agent mouillant ou l'agent tensioactif sur le matériau ePTFE.Certains agents mouillants ou agents tensioactifs peuvent être utilisés, qui rendent le ePTFE spontanément et sensiblement complètement mouillable à l'eau liquide. Un matériau ePTFE spontanément et sensiblement complètement mouillable à l'eau permet à l'eau liquide de s'écouler le long de la surface et à travers les passages du matériau par simple contact du matériau avec de l'eau liquide. Les agents mouillants ou les agents tensioactifs convenant pour être utilisés dans la présente invention comprennent, de façon non limitative, l'alcool polyvinylique, le poly(tétrafluoroéthylène-co-alcool vinylique), l'acide polyacrylique, la polyéthylènimine, et le polyéthylène glycol.Les agents mouillants et/ou les agents tensioactifs sont adsorbés de diverses manières, telles que en solution, ou non dilués, par adsorption, dépôt en phase vapeur, immobilisation par plasma, et assemblage de film mince, par exemple. De préférence, l'alcool est adsorbé sur le ePTFE par adsorption de l'alcool polyvinylique sur les surfaces et dans les espaces vides ou poreux du matériau puis par immobilisation par réticulation de l'alcool polyvinylique à lui-même avec un dialdéhyde tel que le glutaraldéhyde.

Une enveloppe de la présente invention faite en ePTFE mouillable à l'eau est assez résistante pour résister aux pressions hydrostatiques suffisantes pour forcer l'eau à traverser les pores du matériau en traversant l'épaisseur de l'enveloppe. Lorsque de l'eau est forcée à traverser l'épaisseur de l'enveloppe, le matériau ePTFE mouillable à l'eau fonctionne comme un filtre, ou un ultrafiltre, en fonction de la perméabilité du matériau. Lorsque l'eau se déplace, ou s'infiltre à travers l'épaisseur de l'enveloppe, elle tend à se rassembler en gouttelettes sur la surface externe de l'enveloppe. Lorsque des gouttelettes adjacentes croissent en dimensions, elles fusionnent et courent sur l'enveloppe. Ce processus est appelé ici "exsudation".La plupart des enveloppes mouillables à l'eau de la présente invention sont suffisamment perméables à l'eau pour que de l'eau sous pression exsude de manière visible de l'enveloppe sans former trop de rigoles.

De manière idéale, l'enveloppe de la présente invention est suffisamment perméable à l'eau pour permettre à l'eau de se séparer facilement des cellules sous une pression relativement faible. Un écoulement d'exsudation constitué, compris entre environ 0,01 ml/cm2/minute et environ 100 ml/cm2/minute à une pression comprise entre moins d'environ 3,4 X 104 Pa et environ 6,9 X 105 Pa doit permettre une concentration relativement rapide de cellules à l'intérieur du dispositif.

Ceci est une caractéristique extrêmement avantageuse de la présente invention. Contrairement aux précédents dispositifs contenant des cellules qui requièrent une concentration des cellules avant de les introduire dans le dispositif, et ensuite un transfert soigneusement calculé et contrôlé, la présente invention permet que les cellules soient aisément transférées à toute concentration désirée avec des étapes de pré-concentration minimales. De plus, en faisant une chasse d'eau avec de l'eau claire dans l'appareil rempli de cellules après le chargement initial en cellules, un utilisateur peut s'assurer que les cellules sont bien amenées par l'eau dans le dispositif et non abandonnées sur l'appareil comme un résidu gâché.

Un autre avantage de l'enveloppe devenant sensiblement de translucide à transparente est que, dans un état translucide ou transparent, les cellules se trouvant dans le dispositif peuvent être observées à travers l'enveloppe à la fois pendant et après le chargement des cellules. Non seulement ceci aide au chargement des cellules, mais également réalise une surveillance des cellules beaucoup plus facile pendant l'utilisation.

L'enveloppe sélectivement perméable doit avoir un intervalle de taille de pore suffisant pour empêcher le déplacement des cellules à l'intérieur ou à l'extérieur du dispositif, mais assez grand pour permettre le passage d'éléments nutritifs, de déchets, et des substances thérapeutiques sécrétées par les cellules contenues dans le dispositif. Dans un mode de réalisation, la taille de pore caractéristique est suffisamment petite pour filtrer ou exclure des particules à une échelle moléculaire. De telles propriétés de valeur limite de masse moléculaire (MWCO) peuvent être utiles pour empêcher des protéines, etc., produites par le système immunitaire d'un receveur de traverser l'enveloppe et d'affecter défavorablement des cellules encapsulées dans le dispositif.L'intervalle
MWCO précis va varier en fonction du matériau de la membrane, du type de cellules contenu dans le dispositif, de la taille du produit thérapeutique de la cellule à libérer dans le milieu environnant, et de l'environnement hôte, etc. Dans ces conditions, une enveloppe sélectivement perméable ayant un MWCO compris entre environ 10 kD et environ 2000 kD peut convenir pour être utilisé dans la présente invention. Un intervalle
MWCO compris entre environ 30 kD et 500 kD est particulièrement avantageux dans des applications où on désire isoler les cellules contenues d'un contact avec les molécules du système immunitaire capable de reconnaître et de détruire les cellules contenues.

En se référant à la figure 1, on va décrire ci-après un procédé avantageux pour assembler un dispositif conforme à la présente invention. On prépare séparément un noyau 11, sensiblement déshydraté ou seulement partiellement hydraté, et une enveloppe sélectivement perméable 12, de forme tubulaire. L'enveloppe 12 possède une ouverture à chaque extrémité. Le noyau 11 est placé dans l'enveloppe 12 et y est retenu par un moyen d'étanchéité 16 à l'état sensiblement déshydraté ou seulement partiellement hydraté jusqu'à ce que la zone de cellules 14 soit chargée avec une suspension aqueuse de cellules.

Avant de placer le noyau 11 dans l'enveloppe 12, une entretoise 18, ayant de préférence la forme d'une bague, est placée facultativement sur une extrémité du noyau 11. La surface luminale de l'entretoise 18 est de préférence formée pour se conformer à la forme de la surface externe du noyau 11. La surface externe de l'entretoise 18 est de préférence formée pour se conformer à la surface luminale de l'enveloppe 12.

L'entretoise 18 remplit différentes fonctions dans la présente invention, qui dépendent du fait que le noyau 11 est constitué d'un polymère gonflable ou non gonflable. Pour un noyau 11 fait en polymère non gonflable, l'entretoise 18 maintient la dimension radiale de la zone de cellules 14 à l'extrémité du dispositif, tout en fournissant une structure contre laquelle un moyen d'étanchéité 16 agit pour resserrer et rendre étanche l'enveloppe 12. Pour un noyau 11 fait en polymère gonflable, l'entretoise 18 maintient le moyen d'étanchéité 16 dans une conformation étirée jusqu'à ce que le noyau gonflable soit réhydraté et gonfle d'une première dimension radiale à une seconde dimension radiale. Une fois le noyau gonflable réhydraté et gonflé, la partie du dispositif contenant l'entretoise est de préférence enlevée. L'enlèvement de cette partie du dispositif est opérée commodément avec un bord tranchant, tel qu'une lame de scalpel, au point "A" de la figure 1, par exemple. Le point "A" de la figure 1 indique, de manière générale, la surface dans laquelle on opère facultativement une coupe dans le dispositif 10 pour enlever la partie du dispositif contenant l'entretoise 18, ainsi que la partie correspondante de l'enveloppe 12, et la partie correspondante du noyau 11.

Une fois enlevée la partie du dispositif contenant l'entretoise, le moyen d'étanchéité 16 resserre, pour la rendre étanche, l'enveloppe 12 contre le noyau gonflé 11 (voir la figure 4, par exemple). On doit comprendre, toutefois, que l'enlèvement de la partie du dispositif contenant l'entretoise 18 n'est pas nécessaire pour que le dispositif soit rendu étanche, si le moyen d'étanchéité procure un joint étanche aux fluides entre la surface externe du noyau gonflé 11 et la surface interne de l'entretoise 18.

Une fois l'entretoise 18 appliquée au noyau 11, le noyau est inséré dans l'enveloppe 12, comme représenté sur la figure 1. Un moyen d'étanchéité 16, tel qu'un dispositif de constriction, est ensuite placé sur l'enveloppe 12 pour comprimer l'enveloppe contre l'entretoise 18, assujettissant ainsi le noyau 11 à l'extrémité de l'enveloppe 12. Si l'entretoise 18 n'est pas appliquée sur le noyau 11, le noyau 11 est inséré dans l'enveloppe 12 et un moyen d'étanchéité 16 est placé sur l'enveloppe 12 et peut resserrer l'enveloppe 12 contre le noyau 11, assujettissant ainsi le noyau 11 à extrémité du dispositif 10 et rendant également étanche cette extrémité.

Les matériaux convenant pour l'entretoise 18 comprennent, de manière non limitative, le polytétrafluoroéthylène, le polypropylène, le polyéthylène, le caoutchouc de poly(diméthyl siloxane), le vison, le buton, et des élastomères, des matériaux hydrogels tels que les hydrogels structurels HYPANS (Hymedix International, Inc., Dayton, NJ), l'hydroxyéthylméthacrylate, et l'acétate de polyvinyle, des métaux biocompatibles, tels que l'acier inoxydable et le titane, par exemple.

Comme illustré sur les figures 6 et 7, l'entretoise peut facultativement être remplacée ou réduite en dimensions, par un supplément de matériau de noyau sur une extrémité du noyau, ou sur ses deux extrémités. L'assemblage d'un dispositif de la présente invention ayant un noyau tel qu'illusté sur la figure 6 est similaire à l'assemblage d'un dispositif ayant une entretoise à une extrémité du noyau.

Une enveloppe ayant une extrémité ouverte seulement est traitée comme une enveloppe ayant deux extrémités ouvertes, sauf que le noyau, ayant facultativement une entretoise en place ou un supplément de matériau de noyau à une extrémité du noyau, est inséré dans l'enveloppe à travers l'ouverture du dispositif jusqu'au côté du dispositif opposé à l'ouverture comme illustré sur la figure 2. Un moyen d'étanchéité 26 est placé par dessus l'enveloppe 22, l'entretoise facultative 28 ou le matériau de noyau additionnel, et le noyau 21 pour comprimer l'enveloppe 22 contre l'entretoise 28 ou le matériau de noyau additionnel, assujettissant ainsi le noyau au dispositif. En alternative, l'entretoise 28 ou le matériau de noyau additionnel peut être éliminé et le moyen d'étanchéité 26 utilisé pour comprimer l'enveloppe 22 directement contre le noyau 21 pour rendre étanche le dispositif 20.

En se référant à la figure 1, l'extrémité ouverte restante du dispositif est assemblée avec un dispositif de distribution de cellules 19 fixé à la partie d'encapsulation de cellules de la présente invention par un moyen d'étanchéité 16, ou un dispositif de serrage. De préférence, le dispositif de distribution de cellules 19 est une aiguille de seringue à bout épointé faite en acier inoxydable ou en un matériau équivalent. D'autres dispositifs de distribution de cellules appropriés comprennent, de façon non limitative, des canules, des tubes cylindriques, des tubes aplatis, des pipettes de culture de tissus, des tubulures reliées à des dispositifs de pompage de cultures de cellules, et des tubulures reliées à des récipients de cultures de cellules alimentées par gravité, etc.Les matériaux convenant pour réaliser un dispositif de distribution de cellules comprennent, de manière non limitative, le polytétrafluoroéthylène, le caoutchouc de poly(diméthyl siloxane), le polyuréthane, le polycarbonate, le polyéthylène, le polyéthylène vinyl acétate, le polysulfone, le polypropylène, le polybutadiène, le chlorure de polyvinyle, l'acétate de polyvinyle, le polyamide, le verre ou les fibres de verre, l'acier inoxydable, etc.

Dans les modes de réalisation ayant un noyau comme illustré sur les figures 1, 2 et 6, par exemple, le diamètre du dispositif de distribution de cellules doit être suffisamment supérieur au diamètre externe du noyau pour que les cellules soient introduites dans la zone de cellules du dispositif sans qu'elles soient soumises à des forces de cisaillement d'ampleur assez grande pour les endommager. Le diamètre externe de l'aiguille doit être plus petit que le diamètre interne de l'enveloppe afin que l'enveloppe puisse être placée sur l'extrémité de l'aiguille.

L'extrémité non fermée du noyau est placée dans l'extrémité de distribution de l'aiguille comme indiqué sur les figures 1, 2, et 6, par exemple. L'extrémité non fermée de l'enveloppe est placée par dessus la surface extérieure de l'extrémité de distribution de l'aiguille comme indiqué sur les figures 1, 2, et 6, par exemple.

Dans les modes de réalisation ayant un noyau comme illustré sur la figure 7, par exemple, l'extrémité de distribution du dispositif de distribution de cellules est placée dans l'enveloppe et adjacente au noyau comme indiqué sur la figure 7.

Dans les modes de réalisation illustrés sur les figures 1, 2, 6, et 7, par exemple, un moyen d'étanchéité est placé à la fois sur l'enveloppe et sur l'extrémité de l'aiguille du dispositif de distribution de cellules assujettissant ainsi la partie d'encapsulation des cellules du dispositif au dispositif de distribution de cellules. Le moyen d'étanchéité comprend de préférence un manchon de matériau polymère ayant des propriétés élastomères. Le noyau d'étanchéité est également appelé ici "dispositif de serrage".

Le "moyen d'étanchéité" tel qu'utilisé ici se réfère à des dispositifs ou des matériaux qui servent à assurer une étanchéité entre l'enveloppe et une entretoise, ou en l'absence d'entretoise, entre l'enveloppe et le noyau.

Certains moyens d'étanchéité procurent une force de serrage circonférentielle sur l'enveloppe, appuyant celle-ci contre l'entretoise ou le noyau. Des exemples de tels moyens d'étanchéité comprennent, de manière non limitative, des bagues élastomères de serrage, des fibres ou des films enroulés sur eux-mêmes, des tubes de serrage activés par la chaleur, et des tubes de serrage activés chimiquement, par exemple. Des colliers mécaniques, tels que ceux basés sur la déformation plastique d'une bande (par exemple, le gaufrage d'une bande métallique ou plastique), les colliers de tuyaux, les colliers de serrage de bande, le sertissage, et les colliers de barres plates sont aussi considérés comme des moyens d'étanchéité. D'autres moyens d'étanchéité fournissent une étanchéité en se dilatant de l'intérieur du dispositif vers l'extérieur contre l'enveloppe.

Par exemple, un noyau gonflable peut gonfler et se dilater radialement pour atteindre les dimensions internes de l'enveloppe en formant ainsi une étanchéité. Avec ce procédé, il est préférable de renforcer l'enveloppe pour qu'elle résiste à un gonflement ultérieur du noyau à partir de l'intérieur du dispositif afin de former étanchéité. Un noyau peut être confiné, ou précontraint à un diamètre radial inférieur au diamètre interne de l'enveloppe. Une fois le noyau placé dans l'enveloppe, le noyau est libéré du confinement et peut se dilater en s'appuyant étroitement contre l'enveloppe pour former une étanchéité par interaction, ou par ajustement. Le dispositif de la présente invention peut aussi être rendu étanche avec un adhésif, par la chaleur, par ultrasons, etc.

Un procédé pour rendre étanche le dispositif avec un adhésif consiste à plonger une extrémité du noyau dans l'adhésif et à positionner l'extrémité revêtue d'adhésif dans l'enveloppe. On effectue ensuite des étapes de finition appropriées à l'adhésif particulier afin de rendre étanche le dispositif.

Les matériaux appropriés pour réaliser des dispositifs de serrage, ou moyens d'étanchéité, comprennent, de façon non limitative, le caoutchouc de poly(diméthyl siloxane), les fluoroélastomères, les uréthanes, et les hydrogels. Le caoutchouc de poly(diméthyl siloxane) est le matériau préféré.

Les matériaux préférés pour la réalisation de colliers mécaniques comprennent, de façon non limitative, l'acier inoxydable, le titane, le nylon, le polysulfone, des plastiques d'ingéniérie, et des composites de ces matériaux.

Les adhésifs appropriés pour rendre le dispositif étanche comprennent, de manière non limitative, le cyanoacrylate, le caoutchouc de poly(diméthyl siloxane), l'uréthane, et les hydrogels.

En alternative, les moyens d'étanchéité peuvent être constitués d'un réseau interpénétré d'un matériau d'enveloppe en ePTFE et d'un polymère élastomère. Par exemple, un caoutchouc de poly(diméthyl siloxane) non durci peut être appliqué sur les surfaces et imprégné dans les espaces vides, ou poreux, d'un matériau d'enveloppe en ePTFE sur les aires de l'enveloppe à rendre étanches. Après l'assemblage du noyau et de l'enveloppe comme décrit ci-dessus, un dispositif de serrage est placé sur les aires de l'enveloppe ayant le réseau interpénétré décrit ci-dessus. Le caoutchouc de poly(diméthyl siloxane) est ensuite durci pour rendre étanche la jonction de l'enveloppe et du noyau. Le dispositif de serrage est habituellement enlevé une fois que l'étanchéité a été formée.De manière idéale, ce procédé produit une étanchéité avec peu ou pas de faux plis dans l'enveloppe. Bien que cela ne soit pas probablement critique, les faux plis de l'enveloppe sur le site de l'étanchéité sont indésirables parce que les faux plis peuvent créer des aires dans lesquelles des cellules peuvent être piégées ou qui peuvent aboutir à une fuite de cellules.

De préférence, le dispositif est rendu stérile avant utilisation. Dans un mode de réalisation, chaque composant de la présente invention est stérilisé avant l'assemblage du dispositif. L'assemblage de la présente invention est conduit de préférence dans des conditions aseptiques. Dans un autre mode de réalisation, un dispositif de la présente invention est stérilisé après l'assemblage. Les procédés de stérilisation appropriés comprennent, de manière non limitative, le rayonnement gamma, ultra violet, ou un autre rayonnement, la chaleur sèche, l'oxyde d'éthylène, et la vapeur d'eau, seuls ou en combinaison. La stérilisation à la vapeur est préférable.

Dans la pratique, un dispositif stérilisé de la présente invention est fixé à une seringue aseptique contenant une suspension de cellules à charger dans le dispositif, comme indiqué sur la figure 3. Cette procédure est réalisée dans des conditions stériles. Comme illustré sur la figure 5, la seringue est ensuite actionnée doucement pour transférer la suspension de cellules dans la zone de cellules 54 du dispositif 50 sous une pression relativement faible (par exemple d'environ 7 kPa à environ 140 kPa) à travers le dispositif de distribution de cellules 59. Lorsque la suspension de cellules est introduite dans la zone de cellules 54, les cellules commencent à remplir la zone de cellules 54 tandis que la partie aqueuse de la suspension vient en contact avec le noyau 51 et l'enveloppe 52.Lorsqu'il vient en contact avec la partie aqueuse de la suspension de cellules, le noyau commence à se réhydrater et à se dilater à partir d'une première dimension radiale initiale jusqu'à une seconde dimension radiale agrandie. Pour la plupart des applications il est préférable que le noyau d'hydrogel déshydraté gonfle de façon minimale dans une direction longitudinale lorsqu'il est hydraté. Sensiblement en même temps, l'enveloppe s'humidifie spontanément et sensiblement complètement avec l'eau liquide. L'enveloppe normalement opaque faite en ePTFE traité par un agent mouillant ou un agent tensioactif, devient de sensiblement translucide à transparente lorsqu'elle est mouillée par l'eau liquide. il en résulte que le chargement des cellules dans le dispositif peut être observé et surveillé visuellement à travers l'enveloppe.

Le chargement des cellules dans le dispositif continue jusqu'à ce que la concentration désirée en cellules soit réalisée. Dans certaines applications, les cellules sont chargées de manière peu abondante dans le dispositif et on les laisse se développer dans le dispositif. Dans d'autres applications, les cellules sont chargées à de hautes densités dans le dispositif de façon à remplir sensiblement le dispositif de cellules. Du fait de l'aptitude de l'enveloppe 52 à l'exsudation, un supplément de suspension de cellules peut être introduit dans la zone de cellules 54 du dispositif sans faire déborder ou éclater le dispositif avec le composant de liquide sous pression de la suspension de cellules. Par conséquent, l'enveloppe peut exsuder autant que de besoin tandis que les cellules sont chargées dans le dispositif jusqu'à la concentration désirée.

Lorsque le dispositif 50 est rempli à la concentration désirée de cellules, le dispositif est séparé du dispositif de distribution de cellules 59, comme illustré sur-la figure 4. Pendant ce processus, l'extrémité ouverte du dispositif à travers laquelle les cellules ont été chargées est fermée automatiquement avec le moyen d'étanchéité 56. Afin de séparer le dispositif 50 du dispositif de distribution de cellules 59, le dispositif de distribution de cellules est retiré de l'enveloppe 52 du moyen d'étanchéité 56. Lorsque le dispositif de distribution de cellules 59 est retiré du moyen d'étanchéité 56, le moyen d'étanchéité, ou dispositif de serrage, est actionné pour resserrer l'enveloppe 52 contre le noyau 51 en fermant ainsi hermétiquement l'extrémité ouverte du dispositif et en encapsulant les cellules qui y sont contenues.

Lorsque le chargement des cellules est achevé et que le dispositif de distribution de cellules 59 est retiré du dispositif 50, on peut enlever par découpe le moyen d'étanchéité 56, une partie de l'enveloppe 52, et une partie du noyau 51 à l'extrémité considérée du dispositif, afin de s'assurer que toutes les cellules laissées dans l'extrémité ouverte du dispositif sont éliminées. L'extrémité découpée du dispositif peut être nettoyée ou rendue stérile par divers moyens, tels qu'un lavage rapide de l'extrémité avec une solution d'éthanol, un bref contact de l'extrémité avec un instrument chauffé, ou par immersion de l'extrémité dans de l'eau désionisée, ou distillée. Le dispositif d'encapsulation de cellules avec sa réserve de cellules peut alors être cultivé in vitro ou implanté in vivo.

Bien que cette description mentionne que la présente invention convienne particulièrement pour des cellules encapsulées pour cribler des substances présumées thérapeutiques et pour la thérapie génique, il existe de nombreuses utilisations pour la présente invention dans lesquelles une encapsulation de cellules est désirée. Les cellules convenant pour être utilisées dans la présente invention comprennent, de façon non limitative, les cellules eucaryotes, telles que des cellules qui sont autologues à un receveur, des cellules qui sont allogènes à un receveur, des cellules qui sont xénogènes à un receveur, des gamètes, et des cellules procaryotes.

Sans vouloir limiter le domaine de la présente invention, les exemples suivants illustrent la manière dont la présente invention peut être faite et utilisée.

EXEMPLE 1
Une enveloppe de la présente invention a été réalisée sous la forme d'un tube ayant un composant en film de polymère microporeux constitué de couches multiples d'un film de polytétrafluoroéthylène (ePTFE) expansé orienté feuilletées ensemble selon des directions multiples, par rapport à l'axe principal d'orientation de chaque couche de film ePTFE.

Un film de ePTFE a été utilisé pour faire un tube feuilleté d'environ 5 cm de longueur. Le film microporeux a été fait conformément au brevet U.S. NO 3 953 566 de la façon suivante et avec les propriétés suivantes. Le film a d'abord été allongé dans une direction unique pour former des fibrilles orientées principalement dans la direction de l'allongement pour produire un film orienté. Ce film a été caractérisé par une résistance à la traction de 6,9 X 104 Pa (10 000 psi), une porosité d'environ (16 Gurley secondes, une largeur d'environ 6,0 mm, et une épaisseur d'environ 28,0 microns, telles que déterminées avec un micromètre laser. La première des deux couches de film a été appliquée sur un mandrin de 1,6 mm, les fibrilles du film étant orientées longitudinalement par rapport à l'axe de la membrane composite.La seconde couche de film a été enroulée sur la première couche de film à un angle d'environ 60 par rapport à la première couche de film avec un léger chevauchement d'environ 2 mm se produisant à chaque enroulement hélicoîdal successif. La structure a été soudée à la chaleur dans un four à convection porté à 3800C pendant environ 5 minutes. L'enveloppe résultante était résistante dans toutes les directions, conservait bien sa forme, et était capable de filtrer des cellules.

EXEMPLE 2
Cet exemple illustre l'étape facultative rendant le matériau ePTFE de l'exemple 1 spontanément et sensiblement complètement mouillable à l'eau par absorption et réticulation d'un fluoropolymère hydrophile, le poly(tétrafluoroéthylène-co-alcool vinylique) (HPL), dans les espaces vides microporeux du matériau ePTFE et sur les surfaces du matériau.

Le feuilleté ePTFE tubulaire décrit dans l'exemple 1 a été immergé dans de l'éthanol à 95 % pendant environ une minute pour revêtir les surfaces et remplir presque complètement les espaces vides microporeux du matériau avec de l'éthanol. Le matériau ePTFE a été retiré de la solution d'éthanol et immédiatement placé dans une solution de 1,5 % (poids/poids) de HPL dans du méthanol:éthanol (4:1) pendant environ 5 minutes. On a pris soin de ne pas laisser le matériau ePTFE se dessécher pendant qu'on transfère le matériau d'une solution à l'autre.

Le matériau ePTFE a ensuite été retiré de la solution de HPL et séché au buvard avec du papier absorbant ou un matériau similaire pour enlever l'excès de-solution. Le matériau eFTFE, à HPL adsorbé, a été immergé dans du méthanol pendant environ 5 minutes, retiré, séché au buvard et immergé à nouveau dans du méthanol pendant environ 5 minutes pour enlever par lavage tout HPL libre. On a pris soin de ne pas laisser le matériau ePTFE se dessécher entre des transferts dans les solutions de méthanol.

Le matériau ePTFE à HPL absorbé, rincé au méthanol, a reçu un rinçage supplémentaire dans de l'eau désionisée pendant environ 5 minutes. Comme précédemment, on n'a pas laissé le matériau ePTFE se dessécher entre le transfert du matériau de la solution de méthanol à l'eau désionisée.

Le copolymère de HPL imprégné dans les espaces vides microporeux et recouvrant les surfaces du matériau ePTFE a été fixé in situ par réticulation du copolymère avec du glutaraldéhyde. Après enlèvement du matériau ePTFE du bain de rinçage d'eau désionisée, le matériau a été doucement séché au buvard et placé immédiatement dans une solution aqueuse préchauffée (à savoir à environ 80"C) à 5 % (v/v) de glutaraldéhyde (qualité EM) avec 1 % (v/v) de HCl comme catalyseur. On a laissé la réaction de réticulation se développer pendant environ 5 minutes à environ 80"C. Après la réaction de réticulation, le matériau ePTFE a été retiré de la solution de glutaraldéhyde et immergé dans de l'eau désionisée pendant environ 10 minutes pour enlever par rinçage tout glutaraldéhyde libre.

Le matériau ePTFE traité au fluoropolymère hydrophile a été ensuite séché à l'air et stérilisé à la vapeur.

EXEMPLE 3
Cet exemple et similaire à l'exemple 2 sauf que l'alcool polyvinylique a été utilisé comme agent mouillant polymère hydrophile à la place du HPL.

Dans ce procédé, le matériau ePTFE de l'exemple 1 a été immergé dans environ 95 % d'isopropanol pendant environ 0,5 minute pour recouvrir les surfaces et remplir sensiblement complètement les espaces vides microporeux du matériau ePTFE avec de l'isopropanol. On a pris soin de s'assurer qu'aucune bulle d'air ne s'accroche au matériau ePTFE pendant ce processus.

Le matériau ePTFE a été retiré de la solution d'isopropanol, doucement séché au buvard, et immergé dans une solution aqueuse de 1 % d'alcool polyvinylique (v/v) qui était hydrolysée à 100 %, ayant une masse moléculaire d'environ 90 kg/mol. Le matériau ePTFE a été soumis à la solution d'alcool polyvinylique pendant environ 5 minutes. On n'a pas laissé le matériau ePTFE se dessécher pendant le transfert entre la solution d'isopropanol et la solution d'alcool polyvinylique. Le matériau ePTFE a ensuite été retiré de la solution d'alcool polyvinylique, séché au buvard, et immergé dans de l'eau désionisée pendant environ 10 minutes pour enlever par rinçage tout alcool polyvinylique libre. On n'a pas laissé le matériau ePTFE se dessécher pendant le transfert entre la solution d'alcool polyvinylique et l'eau désionisée.

L'agent tensioactif alcool polyvinylique adsorbé dans les espaces vides microporeux et recouvrant les surfaces du matériau ePTFE a été fixé in situ par réticulation de l'agent tensioactif par du glutaraldéhyde. Après enlèvement du matériau ePTFE du bain de rinçage d'eau désionisée, le matériau a été doucement séché au buvard, et immédiatement placé dans une solution aqueuse de 1 à 5 % (v/v) de glutaraldéhyde (qualité EM) et de 1 % (v/v) de HCl pendant environ 2 minutes.

Après la réaction de réticulation, le matériau ePTFE a été retiré de la solution de glutaraldéhyde et immergé dans de l'eau désionisée pendant environ 10 minutes pour enlever par rinçage tout glutaraldéhyde libre.

Le matériau ePTFE traité par un agent mouillant polymère hydrophile a été ensuite séché à l'air et stérilisé à la vapeur.

EXEMPLE 4
Un dispositif de la présente invention a été assemblé aseptiquement comme suit. Comme décrit ci-dessus, tous les composants du dispositif sont stérilisés avant l'assemblage. De préférence, les composants sont stérilisés à la vapeur. Le noyau d'hydrogel, par exemple, a été stérilisé à la vapeur à l'état hydraté et ensuite séché sous contrainte dans un emballage stérile.

En se référant à la figure 1, un noyau d'hydrogel déshydraté 12, ayant des dimensions nominales d'environ 0,75 mm de diamètre externe (OD) à l'état déshydraté et d'environ 1,4 mm de OD à l'état hydraté, a été inséré dans une enveloppe tubulaire 12 de l'exemple 3 ayant une épaisseur de paroi de 50 clam, une taille de pore moyenne de 0,3 llm, et une porosité mesurée selon le mode opératoire de Gurley d'environ 20 secondes, un OD nominal d'environ 1,62 mm avec des ouvertures aux deux bouts du tube.

Une entretoise 18 ayant la forme d'une bague faite en caoutchouc de poly(diméthyl siloxane) avec un OD nominal d'environ 1,19 mm et un diamètre interne nominal (ID) d'environ 0,64 mm, a été placée sur une extrémité du noyau à environ 5 mm de l'extrémité. Le noyau et l'entretoise ont été insérés dans l'enveloppe, une extrémité du noyau débordant d'environ 5 mm au-delà de l'extrémité de l'enveloppe. Un moyen d'étanchéité 16 ayant la forme d'une bague de serrage en silicone, d'environ 10 mm de longueur, a été placée autour de l'enveloppe, comme illustré sur la figure 1, et on l'a laissé resserrer l'enveloppe contre le moyen d'étanchéité.

Un dispositif de distribution de cellules 19 ayant la forme d'une seringue hypodermique de calibre seize (16) en acier inoxydable à extrémité épointée, de 3,81 cm de long, a été insérée dans l'extrémité opposée de l'enveloppe tubulaire 12. L'aiguille a été placée dans l'enveloppe de telle façon que le noyau 11 situé à l'intérieur de l'enveloppe soit inséré dans l'extrémité épointée ouverte de l'aiguille. L'aiguille a été insérée dans l'enveloppe, par dessus le noyau, de sorte que l'aiguille hypodermique pénètre d'environ 5 mm dans la lumière de l'enveloppe.

Un moyen d'étanchéité 16, ayant la forme d'une bague de serrage en caoutchouc de silicone, d'environ 5 mm de longueur, a été placé sur l'extrémité de l'enveloppe comportant l'aiguille hypodermique placée dans celle-ci de telle façon que la bague de serrage en silicone entoure l'extrémité de l'enveloppe et l'extrémité de l'aiguille hypodermique.

Lorsqu'on a laissé agir la bague de serrage en silicone, elle a serré l'enveloppe 12, de manière étanche, contre le dispositif de distribution de cellules 19.

EXEMPLE 5
Des cellules ont été chargées dans le dispositif de l'exemple 4 sans répandre les cellules ni contaminer extrinsèquement le dispositif, comme suit. Deux suspensions de cellules ont été chargées dans un dispositif de la présente invention dans cet exemple afin de montrer comment opérer un chargement de cellules surveillé et maîtrisé dans le dispositif. On a utilisé des articles stérilisés : instruments, verrerie, objets en plastique, milieux de culture de cellules et diluants pendant le chargement du dispositif en cellules.

Une suspension de cellules a été préparée dans un volume de milieu de culture qui était approximativement le double du volume du dispositif, plus tout volume non récupérable associé au dispositif de distribution de cellules. 300 Ill de suspension de cellules ont été préparés dans le présent exemple. Une fois préparée, la suspension de cellules a été placée dans une seringue de 1 ml. La seringue a été purgée de toute bulle d'air. Un second volume de 300 111 de suspension de cellules a été préparé de même dans une seringue de 1 ml.

Un grand forceps hémostatique, ou analogue, a été utilisé pour saisir et tenir l'aiguille hypodermique près du moyen d'étanchéité en caoutchouc de silicone, mais non sur l'enveloppe du dispositif. Après positionnement du dispositif selon une orientation générale horizontale, la seringue de 1 ml contenant la suspension de cellules a été reliée à l'aiguille hypodermique. Le piston de la seringue a été actionné lentement pour transférer le contenu de la seringue dans la zone de cellules du dispositif.

Lorsque le contenu de la seringue a pénétré dans la zone de cellules du dispositif, le noyau gonflable à l'eau, déshydraté, a commencé à se réhydrater et à gonfler en diamètre. L'enveloppe du dispositif s'est spontanément mouillée d'eau liquide et est passée d'un aspect opaque à un aspect transparent lorsqu'elle est venue en contact avec le contenu de la seringue. Lorsque le dispositif s'est rempli du contenu de la seringue, le milieu de culture a commencé à filtrer, ou à "exsuder" à travers les parois de l'enveloppe. On a pris soin pendant ce processus de ne pas soumettre le dispositif à une surpression allant jusqu'à produire une fuite de la suspension de cellules à travers les moyens d'étanchéité.

Une fois que les résultats de cette première injection de cellules dans le dispositif sont constatés et estimés acceptables, la seringue contenant la première suspension de cellules a été enlevée du composant aiguille hypodermique du dispositif et la seringue contenant la seconde suspension de cellules a été fixée à l'aiguille hypodermique à sa place.

On a pris soin d'éviter qu'aucune bulle d'air du bout de la seringue ou de l'extrémité de l'aiguille hypodermique ne soit entraînée dans le circuit fluide.

Une seconde injection de cellules dans la zone de cellules du dispositif a ensuite été effectuée comme pour la première injection. Le processus a été surveillé à travers l'enveloppe transparente du dispositif jusqu'à ce que le dispositif ait été rempli de la quantité désirée de cellules.

Une fois la zone de cellules remplie de cellules, la seringue a été déconnectée de la partie de connexion Luer de l'aiguille hypodermique et un obturateur Luer a été inséré à la place de la seringue. L'extrémité de l'aiguille à obturateur Luer a été plongée dans de l'eau désionisée pour rincer et tuer toute cellule ayant pu s'échapper à cette jonction. On n'a pas laissé l'enveloppe du dispositif venir en contact avec l'eau désionisée.

Tout le dispositif a été ensuite immergé dans un milieu de culture stérile dans une boîte de pétri jusqu'à une profondeur d'environ 4 mm et incubé à 37"C pendant environ une heure. Pendant ce temps, le noyau d'hydrogel a continué à gonfler jusqu'à son diamètre externe final. Le gonflement du noyau a positionné de façon optimale les cellules encapsulées dans le dispositif pour le maximum de viabilité et de productivité.

A l'extrémité du dispositif comportant l'entretoise, la surface externe du noyau complètement gonflé et la surface interne de l'enveloppe étaient en contact substantiel, ou étroit, dans la région du moyen d'étanchéité à ce moment. Pour achever le processus de réalisation de l'étanchéité à cette extrémité du dispositif, l'extrémité du dispositif comportant l'entretoise a été découpé pour enlever la partie du dispositif contenant l'entretoise et les parties correspondantes d'enveloppe et de noyau. Ceci a eu pour conséquence que le moyen d'étanchéité 46 a resserré l'enveloppe 42 contre le noyau 41 comme illustré sur la figure 4.

L'aiguille hypodermique obturée a été enlevée de la partie encapsulation de cellules du dispositif en saisissant d'abord l'aiguille hypodermique près du moyen d'étanchéité en silicone, mais non sur l'enveloppe, avec un grand forceps hémostatique. L'obturateur Luer a été enlevé de l'aiguille hypodermique pour décharger l'ensemble. En utilisant un forceps à patin de caoutchouc, ou analogue, le dispositif a été saisi sur la bague d'étanchéité en silicone près de l'aiguille hypodermique en un point très proche de l'endroit ou l'extrémité épointée de l'aiguille pénètre dans la bague d'étanchéité. Le dispositif a été positionné selon une orientation sensiblement horizontale sur un champ sec stérile lorsque l'aiguille a été retirée lentement de la partie d'encapsulation de cellules du dispositif avec le grand forceps hémostatique.Lorsque l'aiguille a été retirée de la partie d'encapsulation de cellules du dispositif, la bague d'étanchéité en silicone s'est resserrée automatiquement et a appliqué de façon étanche l'enveloppe sur le noyau du dispositif. Pendant cette partie du processus, on a pris soin de confiner toute goutte qui émerge du dispositif à l'extrémité du dispositif près de l'étanchéité et de ne laisser aucune goutte atteindre l'enveloppe du dispositif.

L'extrémité venant d'être rendue étanche de la partie d'encapsulation de cellules du dispositif a été soigneusement découpée avec des ciseaux pour assurer une étanchéité hermétique et préparer l'extrémité pour la stérilisation pour tuer ou enlever toute cellule qui aurait pu s'échapper par le site du chargement. L'extrémité découpée a fourni une bague d'étanchéité en silicone ayant une longueur d'environ 10 mm.

Une fois découpées les deux extrémités du dispositif, les extrémités rendues étanches du dispositif ont été plongées dans de l'eau désionisée pendant environ 20 secondes pour tuer toutes les cellules échappées. On a pris soin d'éviter de placer la partie enveloppe du dispositif dans l'eau désionisée.

Pour éliminer tout contaminant cellulaire sur l'extérieur du dispositif qui aurait pu être présent après chargement, le dispositif d'encapsulation de cellules, pris isolément, a été rincé pendant plusieurs secondes dans une solution saline équilibrée de Hank (HBSS).

Le dispositif a été ensuite placé dans un milieu de culture de cellules dans une boîte de pétri à une profondeur d'environ 4 mm et mis en culture à 370C pendant au moins deux heures avant utilisation.

EXEMPLE 6
Des cellules encapsulées dans des dispositifs de l'exemple 5 ont fait l'objet de culture in vitro comme suit. Deux dispositifs ont été remplis avec des cellules d'insulinoma de rat, cellules (RIN). Deux autres dispositifs ont été remplis avec des cellules de CGT-6. Les deux dispositifs contenant des cellules RIN ont fait l'objet de cultures dans des milieux
RPMI contenant 10% de sérum de bovin foetal. Les deux dispositifs contenant des cellules CGT-6 ont été mis en culture dans des milieux OP
DMEM. Chaque culture de dispositif a été faite dans un flacon de culture de tissu T-25 ayant un volume d'environ 4 ml de milieu. Les dispositifs contenant des cellules ont été mis en culture pendant 17 jours. Les milieux ont été changés chaque jour dans chaque flacon de culture.A la fin de la période de culture, les dispositifs ont été sommairement examinés pour la viabilité des cellules. Chaque dispositif contenait une population de cellules viables après une culture in vitro pendant plus de deux semaines.

EXEMPLE 7
Des dispositifs de l'exemple 5 ont été implantés dans chacun de trois rats nus, comme suit. Chaque rat nu a reçu deux dispositifs, de manière sous-cutanée, de chaque côté de la cavité péritonéale. Chaque dispositif a été chargé avec environ 1 X 105 cellules d'insulinoma de rat, cellules (RIN).

A deux semaines, les dispositifs ont été explantés des rats et les cellules encapsulées dans les dispositifs on été éprouvées pour la viabilité.

En utilisant une teinte rouge neutre, on a déterminé que les cellules du dispositif étaient viables.

Alors que des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été illustrés et décrits ici, la présente invention ne doit pas être limitée à de telles illustrations et descriptions. Il est évident que des changements et des modifications peuvent être incorporés comme faisant partie de la présente invention dans la limite du domaine des revendications.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif d'encapsulation de cellules comprenant:

une enveloppe sélectivement perméable comprenant un matériau microporeux;

un noyau à l'intérieur de l'enveloppe, le noyau comprenant un matériau gonflable qui se dilate d'une première dimension radiale initiale à une seconde dimension radiale agrandie par exposition à une solution aqueuse;

au moins une ouverture dans l'enveloppe,

un dispositif de distribution de cellules pour transférer des cellules dans le dispositif à travers l'ouverture; et

un moyen de fermeture étanche de l'ouverture après introduction des cellules dans le dispositif.

2 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de distribution de cellules comprend un tube monté dans l'ouverture adapté à transférer des cellules à partir d'un récipient séparé dans le dispositif.

3 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 1, dans lequel le moyen pour fermer de façon étanche l'ouverture comprend un dispositif de serrage à l'ouverture qui se contracte pour fermer automatiquement de manière étanche l'ouverture lorsqu'on retire le dispositif de distribition de cellules de l'ouverture.

4 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 1, dans lequel le matériau gonflable possède une première dimension radiale qui est au moins de 50 % de la seconde dimension radiale.

5 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 1, dans lequel l'enveloppe comprend un matériau mouillable qui devient essentiellement de translucide à transparent par introduction d'une solution aqueuse dans le dispositif.

6 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 1, dans lequel le dispositif comprend un moyen pour filtrer les cellules de la solution, ce moyen comprenant la formation de l'enveloppe avec un matériau qui est perméable à l'eau et imperméable aux cellules et grâce auquel par introduction de cellules et de la solution dans le dispositif sous pression, la solution exsude à travers l'envelope et les cellules restent à l'intérieur du dispositif.

7 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 1, dans lequel l'enveloppe comprend au moins une couche d'un ruban mince de polytétrafluoroéthylène expansé.

8 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 1, dans lequel des cellules sont contenues dans le dispositif.

9 - Procédé pour charger des cellules dans un dispositif d'encapsulaion de cellules qui comprend

la fourniture d'un dispositif d'encapsulation de cellules comprenant une enveloppe sélectivement perméable comportant au moins une ouverture, l'enveloppe étant perméable à l'eau mais imperméable aux cellules

la fourniture d'un dispositif de distribution de cellules pour transférer une solution aqueuse de cellules dans le dispositif à partir d'un récipient séparé contenant des cellules;

le transfert des cellules du récipient séparé dans le dispositif d'encapsulation de cellules sous pression; et

le fait de permettre à l'eau d'exsuder de l'enveloppe pendant le transfert des cellules, en concentrant les cellules dans le dispositif.

10 - Procédé selon la revendication 9 comprenant en outre la fourniture d'un dispositif d'encapsulation de cellules comportant un noyau gonflable ; et

le gonflement du noyau après le transfert des cellules dans le dispositif.

11 - Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre

la fourniture d'un dispositif de serrage à l'ouverture pour fermer de façon étanche l'ouverture du dispositif; et

l'actionnement du dispositif de serrage pour fermer de façon étanche l'ouverture après le transfert de cellules dans le dispositif.

12 - Dispositif d'encapsulation de cellules comprenant

une enveloppe sélectivement perméable comprenant un matériau microporeux perméable à l'eau et imperméable aux cellules et grâce à laquelle par introduction de cellules et de solution dans le dispositif sous pression, la solution exsude à travers l'enveloppe et les cellules restent dans le dispositif;

un noyau dans l'enveloppe;

au moins une ouverture dans l'enveloppe;

un dispositif de distribution de cellules pour transférer des cellules dans le dispositif à travers l'ouverture ; et

un moyen de fermeture étanche de l'ouverture après introduction des cellules dans le dispositif.

13 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 12, dans lequel le noyau comprend un matériau non gonflable.

14 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 12, dans lequel le noyau comprend un matériau gonflable.

15 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 12, dans lequel le dispositif de distribution de cellules comprend un tube monté dans l'ouverture adapté à transférer des cellules à partir d'un récipient séparé dans le dispositif.

16 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 12, dans lequel le moyen de fermeture étanche de l'ouverture comprend un dispositif de serrage à l'ouverture qui se contracte pour fermer automatiquement l'ouverture de manière étanche lorsqu'on retire le dispositif de distribution de cellules de l'ouverture.

17 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 12, dans lequel l'enveloppe comprend un matériau mouillable qui devient essentiellement de translucide à transparent par introduction d'une solution aqueuse dans le dispositif.

18 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 12, dans lequel l'enveloppe comprend au moins une couche d'un ruban mince de polytétrafluoroéthylène expansé.

19 - Dispositif d'encapsulation de cellules selon la revendication 12, dans lequel des cellules sont contenues dans le dispositif.