ITMI20112073A1 - Supporto per camere di coltura cellulare - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

SUPPORTO PER CAMERE DI COLTURA CELLULARE

La presente invenzione ha per oggetto un supporto per camere di coltura cellulare del tipo precisato nel preambolo della prima rivendicazione.

In dettaglio, l'invenzione concerne un supporto atto ad essere utilizzato per analisi di colture, tessuti o altri elementi similari che, di seguito, verranno univocamente identificati con il termine colture.

Come noto, i supporto attualmente utilizzati sono costituiti da una piastra base, presentante una pluralità di alloggiamenti, tra loro separati, all'interno dei quali sono disposte le colture da analizzare, e da un coperchio atto a sigillare i suddetti alloggiamenti evitando una contaminazione delle colture.

Essi sono caratterizzati da dimensioni standard che, essendo adottate dalla totalità dei sistemi di lettura ed indagine, conferiscono ai supporti una versatilità di utilizzo tale da renderne indispensabile l'utilizzo in analisi di colture.

La tecnica nota sopra citata presenta alcuni importanti inconvenienti.

Un importante inconveniente à ̈ rappresentato dal fatto che i supporti consentono di avere colture solo in condizioni statiche. In dettaglio, i supporti noti non consentono di variare il grado di ossigenazione, di applicare un gradiente a livello dei nutrienti, gradienti di pressione o di shear stress, o di sottomettere le colture in essi contenute a stimoli esterni in grado di interferire con la proliferazione cellulare delle colture stesse.

Per tale motivo, per avere colture in condizioni dinamiche si à ̈ costretti ad attuare una procedura di analisi particolarmente complessa in cui le colture sono prima sottoposte alle stimolazioni cui, normalmente, si troverebbero soggette in condizioni naturali e, solo successivamente, sono disposte in un supporto così da poter essere analizzate.

In particolare, durante la prima parte della suddetta procedura l’operatore dispone le colture all'interno di contenitori, denominati bioreattori che permettono di effettuare una stimolazione delle colture. A questo punto, I bioreattori sono collocati in incubatori o altri apparati similari atti a portare le colture a determinate condizioni o connessi ad apparati in grado di stimolare le colture tramite, ad esempio, ossigenazione o gradiente di nutrienti.

Conclusa la stimolazione, l’operatore preleva le colture dai bioreattori, le dispone all’interno degli alloggiamenti dei supporti e, quindi, colloca i supporti in un sistema di lettura ed indagine quale, ad esempio, un misuratore fotometrico. Un problema, concernente i supporti ed emergente dalla procedura sopra descritta, à ̈ poi dato dal fatto che le limate operazioni eseguibili con un supporto sono all'origine di una ridotta possibilità di utilizzo dei supporti noti e, quindi, di lunghezza e lentezza delle operazioni di analisi.

Un altro problema à ̈ rappresentato dai costi particolarmente elevati dovuti all’utilizzo di un elevato numero di supporti, bioreattori ed altri strumenti similari per l’esecuzione di ciascun’analisi.

In questa situazione il compito tecnico alla base della presente invenzione à ̈ ideare un supporto per camere di coltura cellulare in grado di ovviare sostanzialmente agli inconvenienti citati.

Nell'ambito di detto compito tecnico à ̈ un importante scopo dell'invenzione à ̈ ottenere un supporto che consenta di eseguire semplici e veloci analisi di colture. Un altro importante scopo dell'invenzione à ̈ ottenere un supporto in grado di realizzare analisi di elevate qualità e di costi ridotti.

Il compito tecnico e gli scopi specificati sono raggiunti da un supporto per camere di coltura cellulare come rivendicato nella annessa Rivendicazione 1. Esecuzioni preferite sono evidenziate nelle sottorivendicazioni.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione sono di seguito chiariti dalla descrizione dettagliata di un’esecuzione preferita dell'invenzione, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la Fig. 1 mostra un vista prospettica di un supporto per camere di coltura cellulare secondo l'invenzione;

la Fig. 2 illustra una vista prospettica di un componente del supporto;

la Fig. 3 mostra una sezione di un supporto per camere di coltura secondo l'invenzione;

la Fig. 4 evidenzia un esploso della Fig. 3; e

le Fig. 5a e 5b illustrano il componente di Fig 2 durante due possibili funzionamenti.

Con riferimento alle Figure citate, il supporto per camere di coltura cellulare secondo l'invenzione à ̈ globalmente indicato con il numero 1.

Esso comprende una struttura base avente, sostanzialmente, dimensioni uguali a quelle dei supporti noti e, disposti all'interno della struttura, degli organi di regolazione 3 atti a regolare il flusso tra gli alloggiamenti 10 variandone verso, velocità e/o altra caratteristica ed almeno un bioreattore 4 atto ad alloggiare al suo interno una coltura.

La struttura base presenta una pluralità di alloggiamenti 10, ciascuno dei quali atto ad accogliere una coltura, ed, originalmente, una serie di canali di interconnessione 11 atti a mettere in connessione reciproca di passaggio fluido gli alloggiamenti 10 e, in particolare, le colture contenute nei bioreattori 4.

In dettaglio, una coltura può essere disposta in un alloggiamento 10 e, più precisamente, in un bioreattore 4, ossia in un contenitore atto a contenere la suddetta coltura e ad essere disposto in un alloggiamento 10 così da fisicamente frapporsi tra la coltura e lo stesso alloggiamento 10.

Oltre ai canali d’interconnessione 11, la struttura base 10 presenta originalmente dei canali supplementari 12 atti a mettere in connessione di passaggio fluido gli alloggiamenti 10 con l’esterno così da definire un flusso entrante/uscente dal supporto 1 ed attraversante gli alloggiamenti 10.

La struttura base à ̈ realizzata in polipropilene, polistirene o altro materiale similare atto a permettere di analizzare la coltura presente negli alloggiamenti 10. In particolare, essa à ̈ pertanto realizzata in materiale trasparente così da consentire di effettuare la pressoché totalità di analisi chimiche.

Inoltre, essa, per permettere un agevole inserimento delle colture negli alloggiamenti 10, comprende un corpo inferiore 2a ed un coperchio 2b atto ad essere accoppiato al corpo interiore 2a così che le superfici adiacenti del corpo inferiore 2a e del coperchio 2b definiscano sostanzialmente un piano di accoppiamento.

In particolare, tale accoppiamento tra corpo inferiore 2a e coperchio 2b à ̈ realizzato tramite mezzi di riferimento o incastro 2c atti a garantire un preciso allineamento del corpo inferiore 2a al coperchio 2b.

Tali mezzi di riferimento 2c possono comprendere giunzioni coniche maschiofemmina atte a vincolarsi reciprocamente al momento dell’accoppiamento tra il coperchio 2b ed il corpo inferiore 2a. In dettaglio, come mostrato nelle Figg. 2-4, i mezzi di riferimento 2c sono costituiti da superfici di battuta ricavate sul coperchio 2b e sul corpo inferiore 2a rispettivamente in altorilievo o in bassorilievo così da incastrarsi reciprocamente.

Nel corpo inferiore 2a, come mostrato in Fig. 2, à ̈ ricavata almeno una porzione di ciascun alloggiamento 10. In particolare, come illustrato in Fig. 4, gli alloggiamenti 10 sono ricavati parte sul corpo inferiore 2a e parte sul coperchio 2b e, più in particolare ancora, sia gli alloggiamenti 10 sia i canali 11 e 12 sono ricavati parte sul corpo inferiore 2a e parte sul coperchio 2b.

Preferibilmente, i canali d’interconnessione 11 sono realizzati sul corpo inferiore 2a e sul coperchio 2b in modo che presentino due porzioni distinte e definenti due diversi assi prevalenti di sviluppo, ossia un primo asse prevalente di sviluppo 11a ed un secondo asse prevalente di sviluppo 11b.

Tali assi prevalenti di sviluppo 11a ed 11 b costituiscono due rette distinte, in particolare, due rette distinte sostanzialmente parallele tra loro e, più in particolare, sostanzialmente parallele al sopradescritto piano di accoppiamento. Preferibilmente, i due assi 11a ed 11 b definiscono due rette distinte aventi distanze diverse dal piano di accoppiamento e, più preferibilmente ancora, definenti un unico piano perpendicolare a detto piano di accoppiamento.

Infine, i canali d’interconnessione 11, per garantire un corretto passaggio di fluido tra due alloggiamenti 10 adiacenti e, quindi, tra le colture contenute nei bioreattori 4, presentano nella zona di giunzione tra tali porzioni un settore opportunamente raccordato così da smorzare un eventuale eccesso di pressione. I bioreattori 4 sono disposti all’interno degli alloggiamenti 10 e sono costituiti da un contenitore definente una camera di coltura 4b atta a contenere al suo interno almeno una coltura.

In particolare, ciascun bioreattore 4 à ̈ atto definire una camera di coltura 4b di tipo aperto, ossia facilmente accessibile dall’esterno, o, preferibilmente, di tipo chiuso (Figg. 3 e 4) così che la coltura, una volta inserita nella camera 4b, risul ti isolata dall’esterno.

In questo caso, il bioreattore 4 comprende due porzioni 4a reciprocamente accoppiabili così da definire una camera di coltura 4b atta ad accogliere la coltura e dei condotti di comunicazione 4c atti a mettere in connessione di passaggio fluido la camera di coltura 4b con i canali 11 e 12 affacciantesi sull'alloggiamento 10 in cui à ̈ inserito lo stesso bioreattore 4 (Figg. 3 e 4).

I condotti di comunicazione 4c sono dotati di una parte protrudente dalla superficie esterna delle porzioni 4a e, quindi, del bioreattore 4 così da essere disposta in uno dei canali d’interconnessione 11 e dei canali supplementari 12 garantendo il corretto posizionamento del bioreattore 4. In particolare, dette parti protrudenti presentano direzioni preferite di sviluppo tra loro distinte e, più in particolare, sostanzialmente coincidenti al primo asse prevalente di sviluppo 11a o al secondo asse prevalente di sviluppo 11 b così da garantire l'inserimento dei bioreattori 4 all’interno dei canali 11 e 12.

Come sopra esposto, il supporto 1, oltre ai bioreattori 4, Ã ̈ vantaggiosamente munito di organi di regolazione 3.

Gli organi di regolazione 3 sono disposti all’interno di appositi alloggiamenti supplementari 13 localizzati in corrispondenza dei canali supplementare 12 e, in maniera analoga agli alloggiamenti 10 ed ai canali 11 e 12, parzialmente ricavati nel corpo inferiore 2a e nel coperchio 2b.

Essi possono comprendere organi atti a variare il percorso di avanzamento del flusso di fluido come mostrato nelle Fig. 5a e 5b. Essi, pertanto, possono includere elementi valvolari, atti a variare la direzione del flusso, una pompa e/o altro organo similare atto a variare velocità, entità del flusso o altra caratteristica del flusso stesso.

In dettaglio, nel primo caso gli organi di regolazione comprendono organi ad azionamento meccanico come, ad esempio, una valvola, un rubinetto a due o tre vie, una membrana a farfalla. Preferibilmente, essi sono una valvola a tre vie. In alternativa gli organi di regolazione 3 sono ad azionamento fisico/chimico ossia atti a sfruttare una variazione di un grandezza fisica, ad esempio la temperatura, e/o sfruttare una reazione chimica per variare e, quindi, regolare il percorso del flusso di fluido. Ad esempio, gli organi di regolazione 3 sono ad azionamento fisico/chimico posso essere realizzati in materiali foto sensibili, ossia in grado di regolare il passaggio di fluido in base alla loro esposizione ad un fascio luminoso, o in materiale termoplastico, ossia atti a regolare il passaggio di fluido in base ad una variazione di temperatura.

In alternativa, gli organi di regolazione 3 sono atti a variare una caratteristica fisica del fluido come, ad esempio, velocità e temperatura del fluido. Essi, pertanto, possono ad esempio includere una pompa, ad esempio una pompa peristaltica o a diaframma o altro organo similare atto a variare velocità, entità del flusso o altra caratteristica fisico/chimica del flusso stesso .

In particolare, in questo caso gli organi di regolazione possono comprendere pompe peristaltiche che, sfruttando il principio della peristalsi, movimentano il fluido realizzando una strozzatura che scorre lungo un tubo, e/o una pompa continua atta a garantire un flusso di portata/intensità pressoché costante.

Infine, il supporto 1 può presentare uno o più apparati di controllo posizionabili airinterno degli alloggiamenti 10 o degli alloggiamenti supplementari 13, atti a monitorare le caratteristiche fisico/chimiche del fluido all'interno del supporto 1 , e dei sensori collocabili in corrispondenza dei canali 11 e 12 ed atti a misurare parametri chimico-fisici quali PH, flusso e temperatura.

Il funzionamento di un supporto, sopra descritto in senso strutturale, à ̈ il seguente. Per prima cosa, l'operatore inserisce le colture nei bioreattori 4, allontana il coperchio 2b dal corpo inferiore 2a, dispone i bioreattori 4 negli alloggiamenti 10 in maniera tale che i condotti di comunicazione 4c s’inseriscano nei canali 11 e 12 e, quindi, richiude la struttura base disponendo il coperchio 2b sul corpo inferiore 2a.

L’operatore pone, attraverso i canali supplementari 12, i condotti di interconnessione 11 e, quindi, gli alloggiamenti 10 in connessione di passaggio fluido con un dispositivo di stimolazione atto ad inviare un opportuno fluido alle colture presenti nel supporto 1. In particolare, l’operatore può mettere il supporto 1 in connessione di passaggio fluido con più dispositivi di stimolazione così da avere diversi flussi entranti nello stesso supporto 1.

A questo punto, l’operatore aziona i suddetti dispositivi così che si crei un flusso di fluido all'interno del supporto 1 (Fig. 5a) e, quindi, inizia a stimolare una o più delle colture.

In dettaglio, l’operatore, agendo sugli organi 3 e, se presenti, sugli apparati di controllo, determina sia se una coltura e, quindi, un bioreattore 4 debbano o no essere raggiunti dal fluido sia quali siano le caratteristiche fisiche del fluido entrante in un bioreattore 4 e, quindi, agente su una coltura.

Se durante la stimolazione, l’operatore decide di variare il percorso del fluido all'interno del supporto 1 egli, può agire sugli organi di regolazione 3e così da alterare il percorso del flusso all'interno del supporto 1 e, quindi, diversificare le colture soggette a detto flusso (Figg. 5a e 5b).

Una volta conclusa la stimolazione, l’operatore sconnette il supporto 1 dai dispositivi e lo inserisce in un sistema di lettura ed indagine dove, grazie alla tra sparenza del supporto, data dal materiale di realizzazione della struttura base, viene effettuata l’analisi delle colture presenti nel supporto 1.

L'invenzione consente importanti vantaggi.

Infatti, il supporto 1 non solo à ̈ utilizzabile nella totalità dei sistemi di lettura ed indagine come i supporti fino ad oggi noti, ma inoltre consente vantaggiosamente di sottoporre a stimolazioni le colture e, quindi, di avere ed analizzare in condizioni dinamiche cellule disposte in bioreattori 4.

Un importante vantaggio del supporto 1 à ̈, pertanto, rappresentato dal fatto che le colture disposte al suo interno possono essere coltivate e fatte sviluppare in condizioni dinamiche. In particolare, il supporto 1 permette di sottoporrete colture sia a pressoché qualsiasi tipo di stimolo sia, grazie agli organi di regolazione 3, a differenti stimoli.

Tale vantaggio à ̈ stato ottenuto grazie al fatto che il supporto per camere di colture riunisce, in maniera innovativa, i canali 11 e 12 e gli organi di regolazione 3 in un unico supporto 1 munibile di bioreattori 4.

In dettaglio, la presenza dei canali di interconnessione 11 che, mettendo in connessione di passaggio fluido le varia camere interne dei bioreattori 4, permettono di creare un flusso controllato tra le camere di coltura 4b e, quindi, di avere uno scambio di sostanze e/o fluidi tra le colture contenute nelle camere di coltura 4b.

Inoltre, i canali supplementari 12, permettendo ad un flusso esterno di agire sulle colture, forniscono una sorprendente versatilità al supporto 1 che, di fatto, consente di sottoporre le colture in esso contenute a qualsiasi tipo di stimolazione. Pertanto, a differenza dei supporti noti con cui era possibile solo eseguire un’analisi delle colture, il supporto 1 permette, ad esempio, di imporre gradienti pressori o di shear stress per stimolare la proliferazione cellulare, di fornire nutrienti alle colture, di compiere un’ossigenazione e di favorire il cross talk. Infine, la presenza degli organi di regolazione 3 che, variando il percorso del fluido, consentono di simulare differenti stimolazioni a diverse colture durante lo stesso esperimento.

In particolare, la vantaggiosa presenza degli organi di regolazione 3 permette, senza andare a spostare i bioreattori 4 e, quindi, interferire con le colture, di variare il tipo di stimolazione in cui dette colture sono sottoposte e, ad esempio, modificare il tipo di fluido attraversante una camera di coltura 4b.

Un nuovo vantaggio, dato dalla presenza degli organi di regolazione 3, à ̈ rappresentato dalla possibilità di modificare la lunghezza del percorso di fluido e quindi di variarne i tempi di percorrenza.

Tale aspetto, ad esempio, risulta particolarmente vantaggioso nei casi in cui si simuli il funzionamento di organi aventi un determinato Mean Residence Time (MRT) e che, pertanto, richiedono un cross talk di tempistiche ben precise.

Un ulteriore vantaggio à ̈ rappresentato dalla particolare conformazione dei canali d’interconnessione 11 che, essendo costituiti da porzioni aventi differenti assi prevalenti di sviluppo 11a e 11 b, garantisce un ottimale passaggio di fluido tra due alloggiamenti 10 adiacenti. In particolare, la particolare forma dei canali 11 evita sia l’intrappolamento di bolle d’aria all’interno dei canali stessi sia di evitare che, a causa di un’eccessiva pressione, il fluido influisca negativamente sulle colture.

Un altro vantaggio à ̈ pertanto rappresentato dal fatto che il supporto 1 , essendo in grado di stimolare le colture in esso contenute, consente di limitare il numero di strumenti necessari e, quindi, di eseguire analisi veloci e di costo ridotto.

Un non secondario vantaggio à ̈ rappresentato dalla particolare disposizione dei canali 11 e12, degli alloggiamenti 10 e degli alloggiamenti supplementari 13 che, essendo realizzati parte sul coperchio 3 e parte sul corpo inferiore 2, sono facilmente accessibili e, quindi, di comoda pulizia.

L'invenzione à ̈ suscettibile di varianti rientranti nell'ambito del concetto inventivo.

Tutti gli elementi descritti e rivendicati sono sostituibili da elementi equivalenti ed i dettagli, i materiali, le forme e le dimensioni possono essere qualsiasi.

Claims (10)

1. RIVEN DICAZIONI 1. Supporto per camere di coltura cellulare (1) comprendente una struttura base (2a, 2b) presentante una pluralità di alloggiamenti (10) ciascuno dei quali atto ad accogliere una coltura; e caratterizzato dal fatto che detta struttura base (2a, 2b) presenta una serie di canali di interconnessione (11) atti a mettere in connessione reciproca di passaggio fluido detti alloggiamenti (10) così da consentire di creare un flusso di fluido agente su detta coltura; e dal fatto di comprendere almeno un bioreattore (4) atto ad essere disposto all’interno di uno di detti alloggiamenti (10) e presentante una camera di coltura (4b) atta ad accogliere al suo interno detta coltura e dei condotti di comunicazione (4c) atti a mettere in connessione di passaggio fluido detta camera di coltura (4b) con detti canali di interconnessione (11) così da permettere a detto flusso di fluido di attraversare dette camere di coltura (4b); ed organi di regolazione (3) di tipo valvolare ed atti a regolare detto flusso di fluido così da variare quali di dette camere di coltura (4b) sono attraversate da detto flusso di fluido.
2. 2. Supporto (1) secondo la rivendicazione 1 , in cui detta struttura base (2a, 2b) presenta almeno un condotto supplementare (12) atto a mettere in connessione di passaggio fluido detti alloggiamenti (10) con l’esterno.
3. 3. Supporto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti condotti di comunicazione (4c) sono protrudenti dalla superficie esterna di detto bioreattore (4) così ciascuno di essi sia atto ad essere disposto in uno di detti canali (11 , 12).
4. 4. Supporto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta struttura base (2a, 2b) comprende un corpo inferiore (2a) ed un coperchio (2b) atti ad essere accoppiati tra loro; ed in cui ciascuno di detti alloggiamenti (10) à ̈ parzialmente ricavato in detto corpo inferiore (2a) ed in detto coperchio (2b).
5. 5. Supporto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuno di detti canali di interconnessione (11) presenta due porzioni definenti assi prevalenti di sviluppo (11 a, 11 b) distinti e definenti rette sostanzialmente parallele tra loro.
6. 6. Supporto (1) secondo una o più delle rivendicazioni 5-6, in cui detto corpo inferiore (2a) e detto coperchio (2b) sono atti ad essere accoppiati definendo un piano di accoppiamento ed in cui detti assi prevalenti di sviluppo (11 a, 11 b) sono sostanzialmente paralleli a detto piano di accoppiamento.
7. 7. Supporto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti organi di regolazione (3) sono atti a variare il percorso di avanzamento di detto flusso di fluido.
8. 8. Supporto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti organi di regolazione (3) sono atti a variare almeno una caratteristica fisica di detto flusso di fluido.
9. 9. Supporto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno un apparato di controllo atto a monitorare le caratteristiche fisico/chimiche di detto fluido.
10. 10. Supporto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta struttura base (2a, 2b) presenta alloggiamenti supplementari (13) localizzati in corrispondenza di detti canali supplementare (12).