ITUA20163547A1 - Dispositivo per la coltura cellulare - Google Patents

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Description

“Dispositivo per la coltura cellulare"
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per la coltura cellulare, più in particolare ad un bioreattore modulare a camere separate per microscopia.
Come è noto, esistono bioreattori singoli che presentano una porzione trasparente per fare entrare luce o per poter visualizzare le cellule.
Scopo della presente invenzione è quello di provvedere ad un dispositivo per la coltura cellulare che consenta la visualizzazione mediante un microscopio senza interrompere la coltura.
Altro scopo è quello di provvedere ad un dispositivo con più camere perfuse indipendentemente.
Ulteriore scopo è quello di provvedere ad un dispositivo in cui ogni camera è apribile e chiudibile molteplici volte mantenendo sempre la tenuta idraulica.
In accordo con la presente invenzione, tali scopi ed altri ancora vengono raggiunti da un dispositivo per la coltura cellulare comprendente: un corpo principale; detto corpo principale comprende una pluralità di magneti circolari a forma di rondella che circondano una pluralità di porzioni circolari di detto corpo principale; detto dispositivo comprende una pluralità di tappi; ognuno di detta pluralità di tappi comprende un vetrino superiore, un magnete circolare a forma di rondella, e uno strato in elastomero; detta pluralità di tappi essendo atti a cooperare con detta pluralità di porzioni circolari; detta pluralità di tappi (51 -53) e detta pluralità di porzioni circolari (21 -23) aventi una geometria autoallineante; ognuna di detta pluralità di porzioni circolari comprendono ognuna un foro di ingresso ed un foro di uscita per perfondere la camera di coltura che si trova associata a detto strato in elastomero .
Tali scopi vengono inoltre raggiunti da un metodo per realizzare un dispositivo per la coltura cellulare in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che è realizzato mediante stampaggio ad iniezione.
Ulteriori caratteristiche dell'invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.
I vantaggi di questa soluzione rispetto alle soluzioni dell’arte nota sono diversi.
Il dispositivo in accordo alla presente invenzione è otticamente accessibile e permette l’ispezione della coltura cellulare tramite microscopia ottica standard che confocale, sia in luce bianca, che in contrasto di fase, che in fluorescenza. L’accessibilità ottica consente l'utilizzo del dispositivo con qualsiasi sensore, ad esempio per la misura di pH e per la concentrazione di soluti in un solvente perfuso.
Inoltre il dispositivo è modulare.
La geometria della camera di coltura perfusa, può alloggiare sia monostrati cellulari, che gel cellularizzati , che scaffold tridimensionali, che porzioni di tessuto biologico espiantato o ingegnerizzato.
Le camere perfuse, ciascuna è indipendente e isolata dalle altre come circuito di perfusione, ma allo stesso tempo è collegabile tramite bypass.
Ogni camera di perfusione possiede il proprio coperchio magnetico che è operabile indipendentemente dalle altre camere.
I tappi e il corpo principale presentano una geometria autoallineante in modo da garantire una immediata e corretta chiusura delle camere durante l'utilizzo.
Si ha inoltre una economicità della realizzazione del dispositivo mediante stampaggio ad iniezione di materie plastiche e successivo assemblaggio per incollaggio, che consente un utilizzo monouso nonostante le prestazioni elevate.
Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, nei quali:
la figura 1 mostra schematicamente un dispositivo per la coltura cellulare, con i tappi chiusi, in accordo alla presente invenzione;
la figura 2 mostra schematicamente un dispositivo per la coltura cellulare, con i tappi aperti, in accordo alla presente invenzione;
la figura 3 mostra schematicamente un dispositivo per la coltura cellulare, visto da sotto, in accordo alla presente invenzione;
la figura 4 mostra schematicamente un dispositivo per la coltura cellulare, in esploso senza i tappi, in accordo alla presente invenzione;
la figura 5 mostra schematicamente un tappo in esploso di un dispositivo per la coltura cellulare, in accordo alla presente invenzione;
la figura 6 mostra schematicamente un tappo di un dispositivo per la coltura cellulare, in accordo alla presente invenzione.
Riferendosi alle figure allegate, un dispositivo 10 per la coltura cellulare, in accordo alla presente invenzione, comprende un basamento o corpo principale 11 a forma di rettangolo, avente ingombro in pianta tale da poter essere alloggiato in un supporto per vetrino porta oggetto da microscopia standard (esempio: lunghezza da 60 mm a 80 mm, larghezza da 20 a 30 mm, preferibilmente lunghezza 68 mm larghezza 25 mm) e nel caso raffigurato comprende tre camere 12, 13 e 14.
Il corpo principale 11 è incavato in modo da presentare bordi sagomati.
Sui lati corti del corpo principale 11 rettangolare, i bordi 15 sono continui, mentre sui lati lunghi i bordi 16 presentano tre coppie di aperture 17, 18 e 19 in corrispondenza delle rispettive camere 12-14. Le tre coppie di aperture 17, 18 e 19 servono a orientare la camera di coltura rispetto ai fori di ingresso e uscita del fluido di perfusione realizzati nel corpo principale, in modo da impedire errori di utilizzo e sono sostanzialmente allo stesso livello della base interna del corpo principale 11.
Le camere 12-14, nel corpo principale 11 , sono formate da tre porzioni, rispettivamente 21 -23, preferibilmente a forma di cilindro (in alternativa potrebbero essere ad esempio ovali) che si innalzano dalla base del corpo principale 11 a raggiungere un livello sostanzialmente pari a quello dei bordi laterali 16.
I tre cilindri 21 -23 sono circondati ognuno da un incavo circolare rispettivamente 24-26.
All'interno degli incavi 24-26 troveranno posto tre magneti 27-29 circolari forati a forma di rondella, per essere compatibile con la geometria scelta per le camere 12-14.
Sul retro dei tre cilindri 21 -23 sono presenti dei pozzetti 31 -33 per diminuire lo spessore corpo principale 11 sul percorso ottico e migliorare l’illuminazione del campione durante la microscopia ottica a trasmissione.
Sul retro del corpo principale 11 sono presenti, per ogni camera almeno due fori passanti, che fuoriescono dalla superficie superiore dei tre cilindri 21 -23, uno di ingresso 34-36 ed uno di uscita 37-39 della perfusione.
I fori sono posti trasversalmente rispetto ai lati lunghi del corpo principale 11 e quindi sono posti nella stessa direzione delle tre coppie di aperture 17, 18 e 19.
Tali fori sono collegabili mediante tubi direttamente, tramite incollaggio, oppure indirettamente tramite connettori metallici o plastici.
II retro del corpo principale 11 comprende inoltre due coppie di clip 41 -43 per ogni camera per fissare i tubi ed evitare sollecitazioni alla connessione tubo/corpo principale durante l’uso del bioreattore.
Per ogni camera 12-14 è previsto un corrispettivo tappo 51 -53.
Ogni tappo 51 -53 comprende superiormente un vetrino 54 coprioggetto da microscopia, avente ad esempio diametro 12 mm, e spessore 0, 16 mm.
Un magnete 55 circolare forato a forma di rondella, con i poli magnetici sulle superfici frontali. Il magnete 55 ha la stessa dimensione dei magneti 27-29, e la sua polarità è orientata in modo da attrarre i magneti 27-29.
Uno strato in elastomero 56, avente rigidezza ad esempio di 40 shore, e con dimensioni pari al diametro interno del magnete 55, che funge da guarnizione idraulica, contrapponendosi ai tre cilindri 21 -23.
Lo strato in elastomero 56 presenta un foro passante 59, preferibilmente rettangolare posto nella stessa direzione delle tre coppie di aperture 17, 18 e 19.
Lo strato in elastomero 56, ha uno spessore che esternamente funge da come guarnizione di chiusura e nello stesso tempo nel foro passante 59, per interferenza o appoggiato sopra ad esso, trova posto il materiale biologico, quale ad esempio scaffold / microstrutture / tessuti / gel (3D) o circuiti microfluidici / superfici funzionalizzate (2D), a formare la camera di coltura.
In alternativa l'elastomero 56 non presenta il foro passante 56. Sopra all'elastomero 56 si pone lo scaffold o gli altri dispositivi per realizzare la camera di coltura. In ogni modo la camera di coltura è associata all'elastomero 56 e quando si toglie il tappo si asporta anche la camera di coltura.
Il vetrino 54, il magnete 55, e lo strato in elastomero 56 trovano posto in un foro circolare 57 nella struttura 58 di base del tappo che presenta una forma allungata sempre nella stessa direzione delle tre coppie di aperture 17, 18 e 19.
In particolare, la dimensione della forma della struttura 58 di base del tappo 51 -53 è tale che quando il tappo è posto su corpo principale 11 esso si incastra nelle tre coppie di aperture 17, 18 e 19. Ciò permette l'allineamento guidato del tappo 51 -53 e dei suoi componenti lungo la direzione voluta. I tappi e il corpo principale presentano quindi una geometria autoallineante in maniera da garantire una immediata e corretta connessione del circuito di perfusione durante l'utilizzo.
Inoltre, il tappo 51 -53 ha una forma che lo rende facilmente manipolabile con le mani rivestite da guanti.
Il corpo principale 11 e la struttura 58 di base del tappo 51 -53 sono preferibilmente realizzate con plastiche trasparenti, di grado medicale, per colture cellulari, come ad esempio PS (polistirene), COC (copolimero olefinico ciclico), PC (Policarbonato), PP (polipropilene), PSU (polisulfone). Nel caso interessi la visione della camera di coltura solo superiormente, il corpo principale 11 , potrebbe essere anche non trasparente.
I magneti 27-29 e 55 sono preferibilmente in neodimio ferro boro.
Il vetrino 54 è realizzato in vetro.
Lo strato di elastomero 56 è realizzato con un elastomero di grado medicale di tipo siliconico, ad esempio polidimetilsilossano oppure termoplastico come ad esempio poliuretano termoplastico (TPE).
Tutti i componenti plastici e elastomerici sono stati progettati per essere realizzati tramite stampaggio a iniezione di materie plastiche o altro metodo di realizzazione applicabile su scala industriale.
Il bioreattore completo viene poi assemblato tramite incollaggio con adesivi medicali, o altra tecnica idonea di assemblaggio.
Le camere sono separate.
L'alloggiamento è modulare sia per colture 3D che 2D, ed è integrato nella guarnizione del tappo.
La soluzione, in accordo alla presente invenzione, consente estrema modularità, intercambiabilità e riduzione dei costi di fabbricazione e fornitura.
Il sistema di chiusura magnetico, con due magneti contrapposti ad elevate forza di attrazione (ad esempio da 5 N a 20 N, preferibilmente 15 N) facilita la chiusura e mantiene nello stesso tempo tenuta idraulica.
Il sistema di chiusura è autocentrante tra coperchio e corpo principale ed è anche autoallineante rispetto ai canali di alimentazione.
La camera con bordo rigido rialzato serve per incrementare la deformazione locale e quindi la tenuta della guarnizione.
Esiste la possibilità di utilizzare connessioni luer standard, sia maschio che femmina, all’estremità distale dei tubi di alimentazione in modo da poter connettere velocemente le camere tra loro e il bioreattore a diversi sistemi di alimentazione.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la coltura cellulare comprendente: un corpo principale (11 ); detto corpo principale (11 ) comprende una pluralità di magneti (27-29) circolari a forma di rondella che circondano una pluralità di porzioni circolari (21 -23) di detto corpo principale (11 ); detto dispositivo comprende una pluralità di tappi (51 -53); ognuno di detta pluralità di tappi (51 -53) comprende un vetrino (54) superiore, un magnete (55) circolare a forma di rondella, e uno strato in elastomero (56); detta pluralità di tappi (51 -53) essendo atti a cooperare con detta pluralità di porzioni circolari (21 -23); detta pluralità di tappi (51 -53) e detta pluralità di porzioni circolari (21 -23) aventi una geometria autoallineante; ognuna di detta pluralità di porzioni circolari (21 -23) comprendono ognuna un foro di ingresso (34-36) ed un foro di uscita (37-39) per perfondere la camera di coltura che si trova associata a detto strato in elastomero (56).
  2. 2. Dispositivo in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che ciascuna camera di coltura comprende una conduttura di ingresso ed una conduttura di uscita.
  3. 3. Dispositivo in accordo ad una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che ciascuna camera di coltura è fisicamente indipendente da quella adiacente;
  4. 4. Dispositivo in accordo ad una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto strato in elastomero (56) di ciascuno tappo si contrappone ad ognuna di detta pluralità di porzioni circolari (21 -23).
  5. 5. Dispositivo in accordo ad una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che ognuno di detta pluralità di tappi (51 -53) comprende una struttura (58) di base avente un foro circolare (57); all'interno di detto foro circolare (57) viene posto un vetrino (54) superiormente, un magnete (55) circolare a forma di rondella, e uno strato in elastomero (56) all'interno di detto magnete (55).
  6. 6. Dispositivo in accordo ad una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che sul retro di detto corpo principale (11 ) sono presenti, per ogni camera due fori passanti, che fuoriescono dalla superficie superiore di detta pluralità di porzioni circolari (21 -23), uno di ingresso (34-36) ed uno di uscita (37-39).
  7. 7. Dispositivo in accordo ad una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che sul retro del corpo principale (11 ) sono poste due coppie di clip (41 -43), per ognuna di detta pluralità di porzioni circolari (21 -23).
  8. 8. Dispositivo in accordo ad una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che ognuna di detta pluralità di porzioni circolari (21 -23) è circondata da un incavo circolare (24-26) dove trovano posto un magnete (27-29) circolare a forma di rondella.
  9. 9. Dispositivo in accordo ad una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che ognuno di detta pluralità di tappi (51 -53) si incastra in fessure laterali presenti nei bordi laterali di detto corpo principale (11 ).
  10. 10. Metodo per realizzare un dispositivo per la coltura cellulare in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che è realizzato mediante stampaggio ad iniezione.
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