FR2834466A1 - NEW MEANS FOR CELL HOSTING AND THEIR APPLICATIONS - Google Patents

NEW MEANS FOR CELL HOSTING AND THEIR APPLICATIONS Download PDF

Info

Publication number
FR2834466A1
FR2834466A1 FR0200274A FR0200274A FR2834466A1 FR 2834466 A1 FR2834466 A1 FR 2834466A1 FR 0200274 A FR0200274 A FR 0200274A FR 0200274 A FR0200274 A FR 0200274A FR 2834466 A1 FR2834466 A1 FR 2834466A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
cells
use according
channels
islets
membrane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR0200274A
Other languages
French (fr)
Inventor
Cecile Legallais
Jean Luc Dulong
Gerard Reach
Sylviane Darquy
Nouhad Abidine
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Technologie de Compiegne
Universite de Technologie de Compiegne UTC
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Technologie de Compiegne
Universite de Technologie de Compiegne UTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Technologie de Compiegne, Universite de Technologie de Compiegne UTC filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to FR0200274A priority Critical patent/FR2834466A1/en
Priority to AU2003216712A priority patent/AU2003216712A1/en
Priority to PCT/FR2003/000063 priority patent/WO2003057271A1/en
Publication of FR2834466A1 publication Critical patent/FR2834466A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/022Artificial gland structures using bioreactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08Hollow fibre membranes

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

L'invention concerne l'utilisation pour l'hébergement de cellules de membranes sensiblement planes, en un matériau biocompatible, possédant une pluralité de canaux longitudinaux séparés.Application à la fabrication notamment d'implants ou d'organes bioartificiels, ou de systèmes de cultures cellulaires in vitro.The invention relates to the use for housing substantially flat membrane cells, made of a biocompatible material, having a plurality of separate longitudinal channels. Application to the manufacture in particular of implants or bioartificial organs, or culture systems in vitro cells.

Description

<Desc/Clms Page number 1> <Desc / Clms Page number 1>

"Nouveaux moyens pour l'hébergement de cellules et leurs applications"
L'invention vise de nouveaux moyens pour l'hébergement de cellules et leurs applications notamment pour l'élaboration d'implants ou d'organes bioartificiels ou de systèmes de culture cellulaire in vitro.
"New means for cell hosting and their applications"
The invention relates to new means for hosting cells and their applications, in particular for the development of implants or bioartificial organs or cell culture systems in vitro.

On sait que l'utilisation de pancréas bioartificiels a été proposée pour le traitement du diabète. Actuellement, ce traitement implique l'injection sous-cutanée d'insuline, habituellement plusieurs fois par jour afin de réguler la glycémie. Ce système ne permet pas de maintenir une glycémie constante au cours de la journée et peut provoquer des épisodes d'hypoglycémie sévère chez le patient diabétique. Pour pouvoir mieux suppléer les fonctions du pancréas déficient, on a proposé d'implanter chez le patient des îlots de Langerhans immunoprotégés par une membrane semi-perméable (Mikos 1994, Reach 1999, Colton 1995). L'objectif est de permettre aux îlots de recevoir le signal, à savoir la concentration en glucose dans le sang, et d'y répondre par une synthèse et une sécrétion d'insuline permettant d'assurer la régulation de la glycémie.  It is known that the use of bioartificial pancreas has been proposed for the treatment of diabetes. Currently, this treatment involves the subcutaneous injection of insulin, usually several times a day to regulate blood sugar. This system does not maintain a constant blood sugar level during the day and can cause episodes of severe hypoglycemia in the diabetic patient. In order to better supplement the functions of the deficient pancreas, it has been proposed to implant islets of Langerhans immunoprotected by a semi-permeable membrane in the patient (Mikos 1994, Reach 1999, Colton 1995). The objective is to allow the islets to receive the signal, namely the concentration of glucose in the blood, and to respond to it by a synthesis and secretion of insulin making it possible to ensure the regulation of glycemia.

Ces îlots doivent fonctionner comme au sein d'un pancréas sain. These islets must function as within a healthy pancreas.

Cependant, dans le cas d'une implantation d'un pancréas bioartificiel dans la cavité péritonéale ou en sous-cutané, les échanges entre les îlots immobilisés et le sang sont purement diffusifs. De plus, l'approvisionnement en oxygène, nécessaire à la survie et au bon fonctionnement des cellules, se fait aussi de façon diffusive. However, in the case of an implantation of a bioartificial pancreas in the peritoneal cavity or subcutaneously, the exchanges between the immobilized islets and the blood are purely diffusive. In addition, the supply of oxygen, necessary for the survival and proper functioning of cells, is also done diffusively.

Les géométries de pancréas bioartificiels à ce jour se heurtent toutes à un problème de changement d'échelle, qui se traduit par la nécrcse des îlots de Langerhans. Cette nécrose résulte d'une part de distances trop élevées pour la diffusion de l'oxygène, et d'autre part d'une densité d'îlots trop grande visant à réduire le volume global de l'organe bioartificiel. L'utilisation de microcapsules, en alginate notamment, a également été envisagée car le rapport volume/surface  The geometries of bioartificial pancreas to date all come up against a problem of change of scale, which results in the nécrcse of the islets of Langerhans. This necrosis results on the one hand from distances too high for the diffusion of oxygen, and on the other hand from a density of islets too large aiming to reduce the overall volume of the bioartificial organ. The use of microcapsules, in particular of alginate, has also been envisaged because the volume / surface ratio

<Desc/Clms Page number 2><Desc / Clms Page number 2>

d'échanges est optimisé. Néanmoins, lors de l'implantation dans la cavité péritonéale se pose le problème de l'ancrage de ces éléments, et celui de leur récupération en cas de problème. La macroencapsulation dans des fibres creuses semi-perméables permet de surmonter cet écueil, et offre de plus une résistance mécanique accrue. Dans ce cas, cependant, le changement d'échelle pour une transposition a l'homme a échoué jusqu'à présent. Il semble difficile de proposer une géométrie suffisamment compacte pour héberger le nombre d'îlots requis pour une suppléance efficace. Les transferts de masse par diffusion apparaissent limités, notamment en ce qui concerne l'oxygène, et imposent une néovascularisation à la surface externe de la barrière immunitaire.  of exchanges is optimized. However, during implantation in the peritoneal cavity, there is the problem of anchoring these elements, and of recovering them in the event of a problem. Macroencapsulation in semi-permeable hollow fibers overcomes this pitfall, and also offers increased mechanical strength. In this case, however, the change of scale for transposition to humans has so far failed. It seems difficult to propose a geometry sufficiently compact to accommodate the number of islands required for effective replacement. Mass transfers by diffusion appear to be limited, in particular with regard to oxygen, and impose neovascularization on the external surface of the immune barrier.

D'autres équipes ont proposé d'utiliser une géométrie plane, facilement extractible du lieu d'implantation, pour minimiser les trajets diffusifs. On citera notamment les travaux des compagnies Islet Sheet Medical (Antanavich 2000) et Baxter avec le produit Théracyte@ (Rafael 1997).  Other teams have proposed using a flat geometry, easily extractable from the location, to minimize diffusive paths. These include the work of the companies Islet Sheet Medical (Antanavich 2000) and Baxter with the product Théracyte @ (Rafael 1997).

Le système Théracyte consiste en une chambre de diffusion très fine équipée de 2 membranes superposées : une membrane externe avec des pores favorisant la formation de néovaisseaux et une membrane interne avec des pores permettant l'immunoprotection des îlots. Les distances de diffusion sont donc très courtes en raison du volume interne très faible, il est cependant très difficile de placer dans cette chambre des îlots de Langerhans dont le diamètre moyen est de 200 m. Le volume d'un îlot étant d'environ 4.10-3 l, on peut placer environ 10 000 îlots dans cette chambre, sous une densité maximale. Avec une densité optimisée, de l'ordre de 30%, on peut placer environ 3000 îlots nécessaires à la suppléance du pancréas d'un rat diabétique.  The Théracyte system consists of a very fine diffusion chamber equipped with 2 superimposed membranes: an external membrane with pores favoring the formation of neovessels and an internal membrane with pores allowing immunoprotection of the islets. The diffusion distances are therefore very short due to the very small internal volume, it is however very difficult to place in this chamber islets of Langerhans whose average diameter is 200 m. The volume of an island being approximately 4.10-3 l, one can place approximately 10 000 islets in this room, under a maximum density. With an optimized density, of the order of 30%, it is possible to place approximately 3000 islets necessary for supplying the pancreas of a diabetic rat.

Islet Sheet Medical propose d'héberger les îlots dans un sandwich de 3 couches d'alginate. L'épaisseur totale du film est de 400 m environ, ce qui assure ici aussi une très faible distance de diffusion. La densité des îlots dans le gel est au  Islet Sheet Medical offers to house the islets in a 3-layer alginate sandwich. The total thickness of the film is approximately 400 m, which again ensures a very short diffusion distance. The density of the islands in the gel is at

<Desc/Clms Page number 3><Desc / Clms Page number 3>

mieux de 35%. On retrouve donc le même type de dimension que celles évoquées ci-dessus.  better than 35%. We therefore find the same type of dimension as those mentioned above.

Les travaux des inventeurs ont montré qu'en utilisant de nouvelles géométries de structure d'hébergement d'îlots de Langerhans, on pouvait surmonter les limites évoquées ci-dessus en rapport avec des implants de pancréas artificiels. De plus, ces géométries se sont révélées applicables à d'autres types d'implants ou d'organes bioartificiels.  The work of the inventors has shown that by using new geometries of accommodation structure of islets of Langerhans, it was possible to overcome the limits mentioned above in relation to implants of artificial pancreas. In addition, these geometries have proved to be applicable to other types of implants or bioartificial organs.

L'invention a donc pour but l'utilisation de telles structures pour héberger des cellules, en particulier des types cellulaires déficients dans des pathologies données.  The object of the invention is therefore to use such structures to house cells, in particular defective cell types in given pathologies.

Elle vise également la mise à profit des propriétés de ces structures pour réaliser des implants ou des systèmes bioartificiels ou des systèmes de cultures cellulaires in vitro.  It also aims to take advantage of the properties of these structures to produce implants or bioartificial systems or cell culture systems in vitro.

Les structures utilisées selon l'invention pour héberger des cellules sont caractérisées en ce qu'il s'agit de membranes sensiblement planes, en un matériau biocompatible, possédant une pluralité de canaux longitudinaux séparés, hébergeant des cellules.  The structures used according to the invention for housing cells are characterized in that they are substantially flat membranes, made of a biocompatible material, having a plurality of separate longitudinal channels, housing cells.

Ces membranes seront désignées ci-après par l'expression "membranes polycreuses".  These membranes will be designated below by the expression "polycrous membranes".

Des membranes appropriées correspondent en particulier à celles faisant l'objet du brevet FR 2 641 709 au nom de la Lyonnaise des Eaux.  Appropriate membranes correspond in particular to those which are the subject of patent FR 2 641 709 in the name of Lyonnaise des Eaux.

La répartition et le maintien des cellules au sein de chaque canal sont obtenus par la présence d'un gel biocompatible.  The distribution and maintenance of cells within each channel are obtained by the presence of a biocompatible gel.

Comme gels appropriés, on citera les alginates, les collagènes, ou encore l'agarose.  As suitable gels, there may be mentioned alginates, collagens, or even agarose.

Après remplissage par le gel, on obture les canaux. On utilisera avec avantage une colle réticulable aux UV telle que celle décrite dans la demande FR 00 14 969 du 20 novembre 2000 au nom d'Aquasource. Dans sa définition la plus générale, cette colle est à base d'un adhésif synthétique réticulable /polymérisable sous rayonnement ultraviolet. Une quantité  After filling with gel, the channels are closed. A UV-crosslinkable adhesive such as that described in application FR 00 14 969 of 20 November 2000 in the name of Aquasource will be used with advantage. In its most general definition, this adhesive is based on a cross-linkable / polymerizable adhesive under ultraviolet radiation. An amount

<Desc/Clms Page number 4><Desc / Clms Page number 4>

précisément dosée d'adhésif est introduite dans les extrémités des canaux aux fins de durcissement.  precisely dosed adhesive is introduced into the ends of the channels for hardening.

Les différentes caractéristiques géométriques de la membrane sont ajustées en fonction du cahier des charges pour, d'une part, assurer le bon fonctionnement des cellules hébergées et, d'autre part, permettre une récupération aisée du dispositif implanté.  The different geometrical characteristics of the membrane are adjusted according to the specifications to, on the one hand, ensure the proper functioning of the cells housed and, on the other hand, allow easy recovery of the implanted device.

La géométrie polycreuse (longueur, largeur et épaisseur de la membrane) peut être adaptée en fonction des besoins et de l'application visée chez l'homme ou chez l'animal. La forme des canaux, de section circulaire à l'origine, peut être modifiée pour assurer l'hébergement d'un nombre suffisant d'îlots ou de cellules avec une densité optimale. La densité du gel lui-même dépend de la solution finale recherchée. Les couches filtrantes de la membrane (interne et/ou externe) sont ajustables pour assurer les besoins en terme de transfert de matière de glucose, d'insuline et d'oxygène, mais aussi pour assurer l'immuno-protection des îlots. Différents matériaux polymères peuvent être envisagés, en fonction des propriétés mécaniques et de la biocompatibilité recherchée.  The polycrous geometry (length, width and thickness of the membrane) can be adapted according to the needs and the intended application in humans or animals. The shape of the channels, originally circular in section, can be modified to ensure the accommodation of a sufficient number of islands or cells with optimal density. The density of the gel itself depends on the final solution sought. The filter layers of the membrane (internal and / or external) are adjustable to meet the needs in terms of transfer of glucose, insulin and oxygen material, but also to ensure the immunoprotection of the islets. Different polymer materials can be envisaged, depending on the mechanical properties and the biocompatibility sought.

Selon la forme de canal souhaité, on adaptera la géométrie de la filière utilisée pour produire la membrane. Si le canal est de section circulaire, son diamètre est choisi pour permettre l'hébergement d'un type cellulaire donné. Par exemple, dans le cas des îlots de Langerhans, ce diamètre peut varier de 200 um à 1 mm environ. Le canal peut aussi avoir une section de forme oblongue, afin de placer plusieurs îlots en parallèle sur une même couche, tout en minimisant les trajets diffusifs pour les substances d'intérêt, par exemple, glucose, insuline, oxygène dans le cas desdits îlots.  Depending on the desired channel shape, the geometry of the die used to produce the membrane will be adapted. If the channel is of circular section, its diameter is chosen to allow the accommodation of a given cell type. For example, in the case of the islets of Langerhans, this diameter can vary from 200 μm to approximately 1 mm. The channel can also have an oblong section, in order to place several islets in parallel on the same layer, while minimizing the diffusive paths for the substances of interest, for example, glucose, insulin, oxygen in the case of said islets.

Ces structures s'avèrent particulièrement adaptées pour l'hébergement de cellules primaires allogéniques ou xénogéniques, ou issues de lignées, à protéger du milieu environnant. On citera en particulier les îlots de Langerhans, mais également les hépatocytes, les cellules rénales, de la thyroïde, de la parathyroïde ou des glandes surrénales.  These structures are particularly suitable for hosting primary allogeneic or xenogenic cells, or from lineages, to be protected from the surrounding environment. Mention will be made in particular of the islets of Langerhans, but also hepatocytes, renal cells, of the thyroid, of the parathyroid or of the adrenal glands.

<Desc/Clms Page number 5> <Desc / Clms Page number 5>

L'implantation de ces structures chez l'homme ou chez l'animal permet la survie à long terme des cellules qu'elles contiennent.  The implantation of these structures in humans or animals allows the long-term survival of the cells they contain.

L'invention vise donc l'utilisation desdites membranes pour l'élaboration d'implants ou d'organes bioartificiels.  The invention therefore relates to the use of said membranes for the preparation of implants or bioartificial organs.

En ce qui concerne par exemple le cas des îlots de Langerhans, on observe une régulation adéquate de la glycémie et on ne se heurte pas aux problèmes rencontrés par les autres systèmes de l'art antérieur.  As regards for example the case of islets of Langerhans, an adequate regulation of the glycemia is observed and one does not come up against the problems encountered by the other systems of the prior art.

L'invention vise également l'utilisation de ces membranes polycreuses dans des applications extracorporelles. De telles applications revêtent un grand intérêt notamment pour réaliser un foie bioartificiel, avec perfusion de sang ou de plasma dans la membrane renfermant les hépatocytes en culture, et réadministration du sang ou du plasma traité au patient.  The invention also relates to the use of these polycrous membranes in extracorporeal applications. Such applications are of great interest in particular for producing a bioartificial liver, with perfusion of blood or plasma in the membrane containing the hepatocytes in culture, and re-administration of the treated blood or plasma to the patient.

L'invention vise aussi l'utilisation desdites membranes polycreuses pour l'élaboration de systèmes de cultures cellulaires.  The invention also relates to the use of said polycrous membranes for the development of cell culture systems.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention sont donnés dans la description qui suit en se référant aux figures 1 à 3 qui représentent respectivement : - la figure 1 une membrane polycreuse plane à canaux de section circulaire, renfermant une rangée de cellules, - la figure 2, une autre membrane polycreuse telle qu'utilisée selon l'invention, comportant des canaux de section oblongue, et 2 rangées de cellules dans chaque canal, et - la figure 3, une membrane polycreuse avec une surface externe ondulée.  Other characteristics and advantages of the invention are given in the description which follows with reference to FIGS. 1 to 3 which represent respectively: - FIG. 1 a plane polycrous membrane with channels of circular section, enclosing a row of cells, - FIG. 2, another polycrous membrane as used according to the invention, comprising channels of oblong section, and 2 rows of cells in each channel, and - FIG. 3, a polycrous membrane with an undulating external surface.

Utilisation d'une membrane polycreuse
Cette membrane est avantageusement fabriquée selon le procédé décrit dans le brevet FR 2 641 709 précité.
Use of a polycrous membrane
This membrane is advantageously manufactured according to the process described in the patent FR 2 641 709 cited above.

Les caractéristiques de la membrane sont modulées en fonction des besoins, notamment en termes de : - Matériau : tout type de polymère biocompatible : polysulfone, polyethersulfone, PEVA, PVA, cellulose modifiée,  The characteristics of the membrane are modulated according to needs, in particular in terms of: - Material: any type of biocompatible polymer: polysulfone, polyethersulfone, PEVA, PVA, modified cellulose,

<Desc/Clms Page number 6><Desc / Clms Page number 6>

- Homogénéité : la structure peut être homogène ou disposer d'un support très poreux et d'une fine couche filtrante qui définira le seuil de coupure. La couche filtrante peut être interne ou externe. En particulier, il peut s'agir d'une couche externe très poreuse, avec des diamètres de pore supérieurs à 0,8 um, afin de favoriser la néovascularisation autour de l'implant.  - Homogeneity: the structure can be homogeneous or have a very porous support and a fine filtering layer which will define the cut-off threshold. The filter layer can be internal or external. In particular, it may be a very porous outer layer, with pore diameters greater than 0.8 μm, in order to promote neovascularization around the implant.

- Épaisseur : l'épaisseur de la membrane doit être suffisamment faible pour favoriser les transferts diffusifs, tout en assurant une bonne tenue mécanique. Cette épaisseur, ajoutée au diamètre du canal définira l'épaisseur totale de l'implant ou de l'organe bioartificiel.  - Thickness: the thickness of the membrane must be low enough to promote diffusive transfers, while ensuring good mechanical strength. This thickness, added to the diameter of the canal will define the total thickness of the implant or bioartificial organ.

- Seuil de coupure : les substances nutritives ainsi que les espèces sécrétées par les cellules immobilisées à l'intérieur des canaux doivent traverser librement la membrane.  - Cut-off threshold: the nutrients as well as the species secreted by the cells immobilized inside the channels must pass freely through the membrane.

Les immunoglobulines doivent en revanche être retenues : en conséquence, le seuil de coupure peut varier entre 20 kDa et 150 kDa. However, the immunoglobulins must be retained: consequently, the cut-off threshold can vary between 20 kDa and 150 kDa.

- Forme externe : la face externe de la membrane peut être lisse ou présenter des caractéristiques permettant d'accroître sa rugosité. Par exemple, la face externe peut être ondulée pour favoriser la formation de néovaisseaux qui réduiront les trajets diffusifs entre le sang et les cellules immobilisées (Fig. 3) .  - External shape: the external face of the membrane can be smooth or have characteristics allowing to increase its roughness. For example, the external surface can be wavy to favor the formation of new vessels which will reduce the diffusive paths between the blood and the immobilized cells (Fig. 3).

Ces structures présentent des avantages par rapport aux dispositifs évoqués précédemment :
1. Géométrie originale par elle-même : bien que la géométrie soit plane, elle est totalement différente des dispositifs antérieurs évoqués plus haut.
These structures have advantages over the devices mentioned above:
1. Original geometry by itself: although the geometry is plane, it is totally different from the previous devices mentioned above.

2. Ajustement de la densité d'îlots facilité par le remplissage suivant une seule dimension (axe du canal). Ce paramètre étant primordial pour la survie des îlots à long terme, le remplissage canal par canal permet d'assurer une très bonne homogénéité sur l'ensemble du dispositif plan.  2. Adjustment of the density of islands facilitated by filling in one dimension (axis of the channel). This parameter being essential for the survival of the islands in the long term, the filling channel by channel makes it possible to ensure a very good homogeneity on the whole of the planar device.

3. Excellente tenue mécanique de l'ensemble assurée par la structure même de la membrane, d'où l'absence de risque de  3. Excellent mechanical strength of the assembly provided by the very structure of the membrane, hence the absence of risk of

<Desc/Clms Page number 7><Desc / Clms Page number 7>

diminution du volume interne, ou de délaminage des différentes couches de gel, tels qu'observés avec des structures de l'art antérieur.  decrease in internal volume, or delamination of the different gel layers, as observed with structures of the prior art.

4. Surface externe favorisant la formation de néovaisseaux. En fonction des données de la littérature, la taille des pores externes de la membrane peut être adaptée pour optimiser la néovascularisation. Il est également possible d'accroître la rugosité du matériau, et même, à l'aide d'une filière adaptée, de créer une surface externe ondulée.  4. External surface favoring the formation of new vessels. Depending on the data in the literature, the size of the external pores of the membrane can be adapted to optimize neovascularization. It is also possible to increase the roughness of the material, and even, using a suitable die, to create a corrugated external surface.

5. Possibilité d'utiliser certains canaux pour un apport nutritionnel ou en oxygène.  5. Possibility of using certain channels for nutritional or oxygen supply.

Des exemples de structures de membranes polycreuses sont illustrées par les figures 1 à 3. La figure 1 correspond à une membrane polycreuse plane 1 comportant des canaux 2 de section circulaire, contenant chacun une rangée de cellules 3 dans un gel 4. La figure 2 montre une membrane avec des canaux de section oblongue 5 contenant deux rangées de cellules 6 et 7 dans chaque canal, ce qui permet de disposer de la densité cellulaire souhaitée, adaptée à certains types de culture. La figure 3 illustre une structure avec une surface externe 8 ondulée, ce qui permet de favoriser la néovascularisation.  Examples of structures of polycrous membranes are illustrated in FIGS. 1 to 3. FIG. 1 corresponds to a plane polycrous membrane 1 comprising channels 2 of circular section, each containing a row of cells 3 in a gel 4. FIG. 2 shows a membrane with channels of oblong section 5 containing two rows of cells 6 and 7 in each channel, which makes it possible to have the desired cell density, suitable for certain types of culture. FIG. 3 illustrates a structure with an undulating external surface 8, which makes it possible to promote neovascularization.

Application à l'hébergement d'îlots de Langerhans Suppléance d'un pancréas chez le rat.  Application to the accommodation of islets of Langerhans Replacement of a pancreas in rats.

Pour environ 3000 îlots de diamètre 200 um, sous une densité de l'ordre de 30%, on utilise un volume interne global de 42 l. Par exemple, avec un diamètre interne de canal de 300 um, on a utilisé une longueur totale de canaux de 60 cm, soit par exemple 20canaux de 3 cm de long. Avec une distance intercanal de 300 um, les dimensions globales de la structure sont alors : Longueur = 3 cm, largeur = 1,2 cm l'épaisseur de l'implant étant par exemple de 500 um, ce qui correspond à un volume total de 180 mm3.  For approximately 3000 islets with a diameter of 200 μm, at a density of the order of 30%, an overall internal volume of 42 l is used. For example, with an internal channel diameter of 300 µm, a total channel length of 60 cm was used, i.e. for example 20 channels 3 cm long. With an interchannel distance of 300 μm, the overall dimensions of the structure are then: Length = 3 cm, width = 1.2 cm, the thickness of the implant being for example 500 μm, which corresponds to a total volume of 180 mm3.

Certains canaux peuvent également être dépourvus de cellules et être utilisés pour des apports nutritifs ou un apport d'oxygène.  Certain channels can also be devoid of cells and be used for nutrient or oxygen supply.

<Desc/Clms Page number 8> <Desc / Clms Page number 8>

La densité des cellules peut être modulée en fonction du volume de gel biocompatible introduit dans les canaux. Ce paramètre est primordial pour assurer une bonne oxygénation des cellules.  The density of the cells can be modulated as a function of the volume of biocompatible gel introduced into the channels. This parameter is essential to ensure good oxygenation of the cells.

Pancréas bioartificiel
La structure obtenue comme indiquée ci-dessus est implantée dans la cavité péritonéale ou en sous cutané. Du fait de ses dimensions, elle est facilement extractible.
Bioartificial pancreas
The structure obtained as indicated above is implanted in the peritoneal cavity or subcutaneously. Due to its dimensions, it is easily removable.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Mikos AG, Papadaki MG, Kouvroukoglou S, Ishaug SL, Thomson RC. Mini-review : islet transplantation to create a bioartificial pancreas. Biotechnol. Bioeng. 1994 ; Reach G. Perspectives dans le traitement du diabète insulinodépendant : réflexions sur cinq révolutions. Encycl Méd Chir 1999.
BIBLIOGRAPHICAL REFERENCES
Mikos AG, Papadaki MG, Kouvroukoglou S, Ishaug SL, Thomson RC. Mini-review: islet transplantation to create a bioartificial pancreas. Biotechnol. Bioeng. 1994; Reach G. Perspectives in the treatment of insulin-dependent diabetes: reflections on five revolutions. Encycl Méd Chir 1999.

Colton CK.Implantable biohybrid artificial organs. Cell Transplant. 1995;4(4)415-36
Antanavich RD, Dorian R. Retrievable bioartificial implants having dimensions allowing rapid diffusion of oxygen and rapid biological response to physiological change, processes for their manufacture, and methods for their use. US Patent 2000, US006165225A.
Colton CK.Implantable biohybrid artificial organs. Cell Transplant. 1995; 4 (4) 415-36
Antanavich RD, Dorian R. Retrievable bioartificial implants having dimensions allowing rapid diffusion of oxygen and rapid biological response to physiological change, processes for their manufacture, and methods for their use. US Patent 2000, US006165225A.

Rafael E, Tibell A, Arner P. Microdialysis for in vivo évaluation of permeability of immunoisolation devices.  Rafael E, Tibell A, Arner P. Microdialysis for in vivo evaluation of permeability of immunoisolation devices.

Transplant. Proc. 1997;29:2134-2135.Transplant. Proc. 1997; 29: 2134-2135.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Utilisation pour l'hébergement de cellules de membranes sensiblement planes, en un matériau biocompatible, possédant une pluralité de canaux longitudinaux séparés. 1. Use for hosting substantially flat membrane cells, made of a biocompatible material, having a plurality of separate longitudinal channels. 2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la répartition et le maintien des cellules au sein de chaque canal sont assurés par un gel biocompatible, tel qu'un alginate, un collagène ou de l'agarose.  2. Use according to claim 1, characterized in that the distribution and the maintenance of the cells within each channel are ensured by a biocompatible gel, such as an alginate, a collagen or agarose. 3. Utilisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les canaux sont obturés à l'aide d'une colle.  3. Use according to claim 1 or 2, characterized in that the channels are closed with an adhesive. 4. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un ou plusieurs canaux sont dépourvus de cellules et sont utilises pour des apports nutritifs ou des apports en oxygène.  4. Use according to any one of the preceding claims, characterized in that one or more channels are devoid of cells and are used for nutrient intakes or oxygen intakes. 5. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes pour l'hébergement d'îlots de Langerhans.  5. Use according to any one of the preceding claims for the accommodation of islets of Langerhans. 6. Utilisation selon la revendication 5, caractérisée par l'utilisation de canaux de section circulaire, ayant un diamètre de 200 m à 1 mm, ou de forme oblongue.  6. Use according to claim 5, characterized by the use of channels of circular section, having a diameter of 200 m to 1 mm, or oblong. 7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes pour l'élaboration d'implants ou d'organes bioartificiels.  7. Use according to any one of the preceding claims for the preparation of implants or bioartificial organs. 8. Utilisation selon la revendication 7, pour l'élaboration d'un pancréas artificiel.  8. Use according to claim 7, for the development of an artificial pancreas. 9. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 pour l'élaboration de systèmes de cultures cellulaires in vitro.  9. Use according to any one of claims 1 to 6 for the development of in vitro cell culture systems. 10. Structures d'hébergement de cellules, caractérisées en ce qu'elles comprennent des membranes renfermant des cellules, telles qu'utilisées dans l'une quelconque des revendications 1 à 6. 10. Cell hosting structures, characterized in that they comprise membranes containing cells, as used in any one of claims 1 to 6.
FR0200274A 2002-01-10 2002-01-10 NEW MEANS FOR CELL HOSTING AND THEIR APPLICATIONS Withdrawn FR2834466A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0200274A FR2834466A1 (en) 2002-01-10 2002-01-10 NEW MEANS FOR CELL HOSTING AND THEIR APPLICATIONS
AU2003216712A AU2003216712A1 (en) 2002-01-10 2003-01-10 Means for the storage of cells and uses thereof
PCT/FR2003/000063 WO2003057271A1 (en) 2002-01-10 2003-01-10 Means for the storage of cells and uses thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0200274A FR2834466A1 (en) 2002-01-10 2002-01-10 NEW MEANS FOR CELL HOSTING AND THEIR APPLICATIONS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR2834466A1 true FR2834466A1 (en) 2003-07-11

Family

ID=8871234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0200274A Withdrawn FR2834466A1 (en) 2002-01-10 2002-01-10 NEW MEANS FOR CELL HOSTING AND THEIR APPLICATIONS

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2003216712A1 (en)
FR (1) FR2834466A1 (en)
WO (1) WO2003057271A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2286822A1 (en) 2009-08-17 2011-02-23 Universiteit Twente Diabetes treatment

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0147939A2 (en) * 1983-11-15 1985-07-10 JOHNSON &amp; JOHNSON Implantable module for gylcemia regulation
FR2641709A1 (en) * 1988-12-22 1990-07-20 Lyonnaise Eaux PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF ORGANIC POROUS MATERIAL, IN PARTICULAR AN ORGANIC SEMI-PERMEABLE MEMBRANE, COMPRISING A PLURALITY OF SEPARATE LONGITUDINAL CHANNELS
EP1078982A2 (en) * 1999-08-25 2001-02-28 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Cell culture module having sinusoid-like structure

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0147939A2 (en) * 1983-11-15 1985-07-10 JOHNSON &amp; JOHNSON Implantable module for gylcemia regulation
FR2641709A1 (en) * 1988-12-22 1990-07-20 Lyonnaise Eaux PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF ORGANIC POROUS MATERIAL, IN PARTICULAR AN ORGANIC SEMI-PERMEABLE MEMBRANE, COMPRISING A PLURALITY OF SEPARATE LONGITUDINAL CHANNELS
EP1078982A2 (en) * 1999-08-25 2001-02-28 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Cell culture module having sinusoid-like structure

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003216712A1 (en) 2003-07-24
WO2003057271A1 (en) 2003-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2234233C (en) Retrievable bioartificial implants
Colton et al. Bioengineering in development of the hybrid artificial pancreas
CN1087779C (en) Macroencapsulated secretory cells
Storrs et al. Preclinical development of the Islet Sheet
Schweicher et al. Membranes to achieve immunoprotection of transplanted islets
EP0153896B1 (en) Biocompatible implantable containers based on collagen for the conservation and/or the cultivation of cells and/or the controlled liberation of active compounds
Sakai et al. In vitro and in vivo evaluation of alginate/sol–gel synthesized aminopropyl-silicate/alginate membrane for bioartificial pancreas
de Vos et al. Treatment of diabetes with encapsulated islets
Qi Transplantation of encapsulated pancreatic islets as a treatment for patients with type 1 diabetes mellitus
US8673294B2 (en) Immunoisolation patch system for cellular transplantation
Lee et al. Cell transplantation for endocrine disorders
Chaikof Engineering and material considerations in islet cell transplantation
Basta et al. Immunoisolation of pancreatic islet grafts with no recipient’s immunosuppression: actual and future perspectives
EP1357896A1 (en) Membrane for encapsulation chamber of cells producing at least a biologically active substance and bioartificial organ comprising same
Desai Microfabrication technology for pancreatic cell encapsulation
US5795570A (en) Method of containing core material in microcapsules
KR101366454B1 (en) Microfiber for transplantation and the preparation method therefor
Lim et al. Cell microencapsulation
Pareta et al. Immunoisolation: where regenerative medicine meets solid organ transplantation
FR2834466A1 (en) NEW MEANS FOR CELL HOSTING AND THEIR APPLICATIONS
Calafiore et al. Alginate/poly-L-ornithine microcapsules for pancreatic islet cell immunoprotection
King et al. The role of capsule composition and biologic responses in the function of transplanted microencapsulated islets of langerhans1
WO2002024107A2 (en) Fabrication of thin sheet bio-artificial organs
Leroux " Conception de biomatériaux hybrides poreux adaptés à l'encapsulation de cellules animales pour la thérapie cellulaire
WO2023275134A1 (en) Pancreatic cell receiving matrix and improved artificial pancreas device

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse