IT202000002338A1

IT202000002338A1 - Bioreattore

Info

Publication number: IT202000002338A1
Application number: IT102020000002338A
Authority: IT
Inventors: Olivia Candini; Massimo Dominici; Giorgio Mari
Original assignee: Rigenerand S R L
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2021-08-07
Also published as: EP3862414A1

Description

D E S C R I Z I O N E

Campo tecnico

L'invenzione riguarda un bioreattore, generalmente utilizzabile per la coltura e la crescita di cellule.

Stato della tecnica

Sono noti dispositivi utilizzati in campo biologico per la coltura in-vitro di cellule e per la formazione di tessuti organici .

Tipicamente, questi dispositivi consistono in un corpo contenitore all'interno del quale ? definita una camera di coltura in cui ? sistemato un supporto tridimensionale destinato a ricevere e supportare le cellule trasportate in sospensione da una soluzione.

Il corpo contenitore ha una apertura di carico delle soluzioni di trasporto ed una di uscita per le soluzioni esauste .

In questi dispositivi sono anche previste superfici gaspermeabili per provvedere una adeguata ossigenazione delle cellule ed evitarne la apoptosi a causa di anossia.

Queste superfici, tipicamente in forma di membrane, sono anche idrofobe per evitare la perdita di soluzioni oppure l'ingresso di liquidi contaminanti dall'esterno.

Dal brevetto EP2321399-B1 della stessa richiedente e noto un dispositivo per la coltura di cellule che comprende un corpo contenitore che ha un vano interno e che contiene un quantitativo di cellule da coltivare ed una superficie di coltura sistemata nel vano interno.

Il corpo contenitore ? dotato di una apertura di ingresso per le cellule che devono essere coltivate ed ? formato da due semi-gusci affacciati che definiscono tra loro il vano interno .

I due gusci sono fissati reciprocamente con mezzi adesivi rimuovibili ed almeno uno di questi gusci ? realizzato con un materiale gas-permeabile.

Dal brevetto US5843766 ? noto un apparato per la coltura ed il confezionamento di coltivazioni tridimensionali di tessuti .

L'apparato comprende un alloggiamento scatolare che ha internamente un vano di coltura nel quale ? sistemato un substrato su cui predisporre la crescita del tessuto.

Nel vano interno ? anche previsto un distributore di fluido che ha la funzione di spargere le cellule per la formazione del tessuto sulla intera superficie del substrato .

L'alloggiamento scatolare ? dotato di un'apertura di carico di un fluido in cui sono trasportate cellule, e di una apertura di scarico per eliminare il fluido esausto. L'intero alloggiamento scatolare e realizzato a tenuta stagna per evitare il contatto delle cellule coltivate con inquinanti esterni.

Questo stato della tecnica ha alcuni inconvenienti.

Un inconveniente consiste nel fatto che non consente la coltura contemporanea di cellule di tipo e natura differenti in uno stesso terreno di coltura all'interno dello stesso bioreattore, seppure la coltura avvenga in semi-camere di coltura separate.

Inoltre, nel caso in cui per un determinato tipo di cellule sia necessario utilizzare uno specifico terreno di coltura allo stato di gel caricato in una semi-camera, questo, a causa delle propria viscosit?, dopo essere stato caricato nella semi-camera di coltura destinata, non ? in grado di imbibire il substrato che si trova nel vano di coltura ed occlude in modo irreversibile le aperture della semi-camera in cui ? caricato.

Questo, quando nell'altra semi-camera ? caricata una soluzione liquida di trasporto di altre cellule di tipo diverso, determina un aumento di pressione all'interno del bioreattore e in entrambe le semi-camere che si oppone al carico delle cellule trasportate con la soluzione liquida. Considerando l'ampio utilizzo di terreni semisolidi, quali idrogel o liquidi ad aumentata viscosit? per la coltivazione di specifici tipi cellulari o per la crescita delle cellule in strutture sferoidali, nonch? l'esigenza di riprodurre diversi strati tessutali per studiare la loro interazione, la coltura di cellule in diversi tipi di terreni all'interno di uno stesso bioreattore ? in grado di generare modelli complessi di co-cultura a servizio della ricerca di base e della diagnostica.

Scopi dell'invenzione

Scopo dell'invenzione ? quello di migliorare la tecnica nota.

Un altro scopo dell'invenzione ? realizzare un bioreattore che permetta di coltivare e far crescere contemporaneamente al proprio interno cellule in terreni di coltura diversi.

Un ulteriore scopo dell'invenzione ? realizzare un bioreattore che permetta, se richiesto, di prevedere interazioni tra cellule coltivate in terreni diversi durante la loro coltura nello stesso bioreattore.

Un ulteriore scopo dell'invenzione ? ampliare le attuali possibilit? di ricerca.

Secondo un aspetto dell'invenzione e previsto un bioreattore, in accordo con le caratteristiche della rivendicazione 1.

L'invenzione permette di ottenere i seguenti vantaggi:

- coltivare contemporaneamente all'interno dello stesso bioreattore cellule in terreni di coltura differenti;

- consentire interazioni tra cellule in tipi di terreni diversi all'interno dello stesso bioreattore;

- ampliare in modo sensibile le possibilit? di ricerca.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un bioreattore, illustrate a titolo di esempio non limitativo nelle unite tavole di disegno in cui :

la FIG. 1 ? una vista schematica ed in prospettiva di un bioreattore secondo l'invenzione;

la FIG. 2 ? una vista in sezione verticale, presa secondo un piano di traccia II-II di Figura 1.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito .

Con riferimento alle figure citate, con 1 ? indicato un bioreattore per la coltura di cellule, nel caso specifico illustrato nelle figure, di cellule 2 e 3 coltivate in terreni di coltura diversi tra loro.

Il bioreattore 1 ? formato da un corpo 4 contenitore all'interno del quale ? definita una camera interna 5 di coltura nella quale ? alloggiato un supporto tridimensionale 6 che, in pratica, suddivide la carniera 5 in due semi-camere, indicate come prima semi-camera 7 di coltura e seconda semi-camera 8 di coltura.

Il corpo 4 ha una forma appiattita ed ? preferibilmente formato da due gusci 4A e 4B uguali ed accoppiati tra loro, resi solidali con mezzi di giunzione noti, come ad esempio una sostanza biadesiva oppure una saldatura ad ultrasuoni .

Il corpo 4 ? dotato di almeno due aperture di collegamento con l'esterno, precisamente una prima apertura 9 ed una seconda apertura 10 nelle figure, entrambe dotate di rispettive imboccature 11 e 12 di tipo standardizzato per eventuali collegamenti con tubazioni e/o apparati esterni. Il supporto tridimensionale 6 ? gas-permeabile, ma idrofugo e non permette, di conseguenza, il passaggio di terreni di coltura tra le due semi-camere 7 e 8.

Secondo l'invenzione, in almeno una di queste due ? prevista un'apertura di sfiato 13 attraverso la quale viene evacuata aria durante il caricamento di un terreno di coltura nella rispettiva semi-camera, nell'esempio illustrato nelle figure, nella semi-camera 7.

Come si nota dalle figure, l'apertura di sfiato 13 ? ricavata nella prima semi-camera 7 da parte opposta rispetto alla prima apertura 9.

L'apertura di sfiato 13 ? dotata di mezzi filtranti 14 gas-permeabili ed idrofobi, in grado di mantenere la sterilit? all'interno del bioreattore 1.

Il corpo 4 ha, come detto, forma appiattita e definisce due superfici maggiori 4C e 4D opposte e parallele tra loro, almeno una delle quali, nella versione preferita di realizzazione del bioreattore 1, comprende una rispettiva membrana di ossigenazione, idrofobica ed in grado di sterilizzare aria, per fornire ossigeno alle due semicamere 7 e 8.

Il funzionamento del bioreattore ? il seguente: attraverso la seconda apertura 10 ? caricato nella semi-camera 8 un terreno TG in forma di gel all'interno del quale sono disperse le cellule 3.

All'interno della prima semi-camera 7 ? caricato, attraverso la prima apertura 9, un terreno di coltura TL in forma liquida, in pratica una soluzione, che trasporta le cellule 2.

Durante il caricamento del terreno liquido TL, l'aria che ? presente nella camera di coltura 5 viene evacuata automaticamente attraverso la apertura di sfiato 13, passando attraverso i mezzi filtranti 14 che, essendo idrofobi, ma gas-permeabili , proteggono la camera di coltura 5 da contaminazioni dall'esterno.

L'evacuazione dell'aria ? favorita dalla posizione della apertura di sfiato 13, ricavata nella prima semi-camera 7 da parte opposta rispetto alla prima apertura 9.

In questo modo, la pressione all'interno della camera 5 di coltura si mantiene costante e uguale alla pressione atmosferica e l'afflusso del terreno liquido TL nella semi-camera 7 non viene contrastato.

Il bioreattore 1 consente pertanto la coltura di cellule 2 e 3 in terreni di coltura diversi tra loro (TL e TG), eventualmente interagendo tra loro attraverso il supporto tridimensionale 6.

Il metodo di coltura di cellule nel bioreattore 1 comprende: caricare il secondo terreno di coltura allo stato di gel o semisolido TG nella seconda semi-camera 8 di coltura e successivamente il primo terreno di coltura allo stato liquido TL nella prima semi-camera 7.

Per permettere il corretto ed agevole caricamento del terreno di coltura liquido TL nella prima semi-camera 7 da quest'ultima ? fatta sfiatare aria attraverso l'apertura di sfiato 13.

Si ? in pratica constatato come l'invenzione raggiunga gli scopi prefissati.

L'invenzione come concepita ? suscettibile di modifiche e varianti , tutte rientranti nel concetto inventivo.

Inoltre, tutti i dettagli sono sostituibili con altri elementi tecnicamente equivalenti.

Nella attuazione pratica, i materiali impiegati nonch? le forme e le dimensioni potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze, senza per questo uscire dall'ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1 . Bioreattore (1) che comprende: - un corpo scatolare (4) che ha una camera interna (5) di coltura; - un supporto tridimensionale (6) sistemato in detta camera interna (5) per il supporto e la crescita di cellule (2, 3) e che divide detta camera interna (5) in una prima semi-camera (7) di coltura ed una seconda semicamera (8) di coltura; - una prima apertura (9) ricavata nel corpo scatolare (4) in corrispondenza di detta prima semi-camera (7); - una seconda apertura (10) ricava nel corpo scatolare (4) in corrispondenza di detta seconda semi-camera (8); caratterizzato dal fatto che almeno una apertura (13) di sfiato verso l'esterno ? ottenuta in detto corpo (4) in corrispondenza di detta prima semi-camera (7).
2. Il bioreattore secondo la rivendicazione 1, in cui detta almeno una apertura (13) di sfiato ? dotata di mezzi di filtrazione (14) gas-permeabili.
3. Il bioreattore secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di filtrazione (14) sono idrofobi ed anticontaminazione.
4. Il bioreattore secondo la rivendicazione 1, in cui detto corpo (4) ha forma appiattita e definisce due superfici maggiori (4C, 4D) parallele ed opposte, almeno una di dette superfici maggiori essendo gas-permeabile.
5 . Il bioreattore secondo la rivendicazione 4, in cui detta almeno una di dette superfici maggiori (4C, 4D) consiste in una membrana idrofobica e gas-permeabile.
6. Il bioreattore secondo la rivendicazione 1, in cui detta almeno una apertura (13) di sfiato ? ricavata in detta prima semi-camera (7) da parte opposta rispetto a detta prima apertura (9).
7. Un metodo di coltura di cellule in un bioreattore 81) che ha: - un corpo (4) scatolare che definisce al proprio interno una camera (5) di coltura; un supporto tridimensionale (6) sistemato in detta camera (5) di coltura e che la divide in una prima semicamera (7) di coltura ed una seconda semi-camera (8) di coltura; - una prima apertura (9) ottenuta in detta prima semicamera (7) di coltura; - una seconda apertura (10) ottenuta in detta seconda semi-camera (8) di coltura, caratterizzato dal fatto che comprende: - caricare un secondo terreno di coltura (TG) allo stato di gel e/o semisolido in detta seconda semi-camera (8) di coltura; - caricare un primo terreno di coltura (TL) allo stato liquido in detta prima semi-camera (7) di coltura; - sfiatare aria da almeno detta prima semi-camera (7) di coltura attraverso una apertura (13) di sfiato ottenuta in detto corpo (4) scatolare in corrispondenza di detta prima semi-camera (7) di coltura.