JP2008513013A - Perfusion bioreactor for cell culture - Google Patents

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Abstract

複数のバイオリアクタユニットのアレイを含むマルチウェルプラットフォームを備えたバイオリアクタシステム。該バイオリアクタシステムは、ポンプユニット(82)によって流動可能に相互連結された潅流ユニット(86)と流体源ユニット(92)とを含む。潅流ユニットは、細胞培養物を収めるもしくは容れるように構成された複数のメインチャンバ(83)を含むマルチウェルプレートを備えており、各バイオリアクタユニットで、独立した細胞探査または実験を実施することができる。  A bioreactor system with a multiwell platform that includes an array of multiple bioreactor units. The bioreactor system includes a perfusion unit (86) and a fluid source unit (92) interconnected fluidly by a pump unit (82). The perfusion unit comprises a multi-well plate that includes a plurality of main chambers (83) configured to contain or accommodate cell cultures, and each bioreactor unit can perform independent cell exploration or experiments. it can.

Description

本発明は、一般に、バイオリアクタ分野、より詳細には、単一のチャンバまたは高スループットフォーマットで細胞を潅流下に培養するシステムおよび方法に関するものである。   The present invention relates generally to the bioreactor field, and more particularly to systems and methods for culturing cells under perfusion in a single chamber or high throughput format.

細胞/組織工学における最近の発展は、動的環境における細胞の成長および探査に利益をもたらすことが認識されている。スピナーフラスコ、回転式デバイス、潅流バイオリアクタ、または流体剪断チャンバは、すべて、細胞内外への栄養および代謝物拡散を増進させるために使用されている。流体剪断力の機械的側面は、また、セカンドメッセンジャーシグナルを誘発し、細胞の遺伝子発現を変化させることが示されている。これらの新しい培養条件は、細胞機能(成長、シグナル伝達、形態、分化など)に影響を与えると認識されているが、これらの環境を探査するデバイスは、高スループットプラットフォームにはなっていない。さらに、流体流路を長期的に制御するための、高度に整列した孔隙をもつ3次元の足場(scaffolds)を組み込んだシステムも確立されていない。   It has been recognized that recent developments in cell / tissue engineering benefit cell growth and exploration in a dynamic environment. Spinner flasks, rotating devices, perfusion bioreactors, or fluid shear chambers have all been used to enhance nutrient and metabolite diffusion into and out of cells. The mechanical aspects of fluid shear have also been shown to induce second messenger signals and alter cellular gene expression. Although these new culture conditions are recognized to affect cell function (growth, signaling, morphology, differentiation, etc.), devices that explore these environments have not become high-throughput platforms. Furthermore, no system has been established that incorporates three-dimensional scaffolds with highly aligned pores for long-term control of fluid flow paths.

流体流れは、初めに、ガラススライドに接着した細胞の上を培養培地が流れる2次元培養系で、細胞の遺伝子発現の調節因子として確立された。細胞は、力の方向に配向し、かつそれら細胞の遺伝子発現を変化させることによって、流体の剪断に反応する。これらの2次元デバイスは、現在、例えば、Flex−Cell Internationalならびに他の販売業者から市販されている。流体流れの探査は、近年、3次元の足場へと変わってきており、流体の剪断が肝細胞および骨分化を維持する際のもう1つの重要な因子であることが証明されてきた。しかし、これだけに限るものではないが、いくつか例を挙げれば、成長因子、ECM、サイトカイン、培地因子、小分子などのシグナル伝達因子を含め、細胞機能を変化させることがわかっている他の過剰な環境刺激(environmental cues)に対するスクリーニングも、またそれらの環境刺激と併せた探査も困難であるので、環境シグナル伝達因子としての流体流れの真の重要性は、まだ完全には理解されていない。例えば、今日まで、これらの力が細胞培養にどのような影響を与えるかについて探査するように設計されたデバイスは、すべて、ワンポットまたは単一チャンバデバイスである。これらのデバイスを使用して、回転もしくは流体剪断力が細胞にどのような影響を与えるかについて一度に1つの条件下で探査することができるが、異なる条件下または多様な条件下では探査できず、これらのデバイスの有用性を大きく制限している。したがって、現在のデバイスは、制御可能な細胞表現型についての条件の最適化のため、または関連性の高い細胞もしくは工学的に設計された(engineered)組織培養物で特定の機能を変化させる未知の機能の分子などの物質を試験するための、中スループットまたは高スループット実験を実施するには適していない。   Fluid flow was first established as a regulator of cellular gene expression in a two-dimensional culture system in which the culture medium flows over the cells attached to the glass slide. Cells respond to fluid shear by orienting in the direction of the force and changing their gene expression. These two-dimensional devices are currently commercially available from, for example, Flex-Cell International as well as other vendors. Fluid flow exploration has recently turned into a three-dimensional scaffold, and fluid shearing has proven to be another important factor in maintaining hepatocyte and bone differentiation. However, but not limited to this, some examples include other excesses known to alter cell function, including signaling factors such as growth factors, ECM, cytokines, media factors, and small molecules. The true importance of fluid flow as an environmental signaling factor is not yet fully understood, as it is difficult to screen for and explore in conjunction with environmental stimuli. For example, to date, all devices designed to explore how these forces affect cell culture are one-pot or single chamber devices. These devices can be used to explore the effects of rotational or fluid shear forces on cells under one condition at a time, but cannot be explored under different or diverse conditions. , Which greatly limits the usefulness of these devices. Thus, current devices are unknown to alter specific functions for optimization of conditions for a controllable cell phenotype or in highly relevant cells or engineered tissue cultures. It is not suitable for performing medium or high throughput experiments to test substances such as functional molecules.

さらに、新薬発見の分野では、薬物のADMETox(ADMEToxは、候補薬物の吸収(absorption)、分布(distribution)、代謝(metabolism)、排出(elimination)、および毒性(toxicity)を評価する一連の分析の頭字語である)特性を探査するためにプライマリーヒト細胞を使用することがきわめて望ましい。このことは、動物個体(whole animal)の探査が高価であり、その結果が常にヒトでの反応を予測するとは限らないという事実に起因する。プライマリーヒト細胞のin vitro探査は、アプローチの経済的側面ならびにヒト細胞由来のデータが動物データよりも関連性が高いはずであるという事実から、魅力的である。残念なことに、プライマリーヒト細胞の培養は、ほとんどの細胞タイプできわめて困難であり、in vivo組織および臓器の関連モデルを作り出すことのできるモデル系は、ほとんど存在しない。動物個体とプライマリー細胞との中間として、組織または臓器切片が、細胞をそれらの本来の環境で維持する(細胞をそれらの微小環境から切り離さずにおく)と同時に、細胞生存能力、代謝、および他の望まれるADMETタイプの側面に生体異物が及ぼす影響についてのin vitro試験を可能にする、代替手段を提供する。例えば、肝臓切片は、しばしば、肝臓特異的な薬物毒性ならびにCYP誘導を評価するために使用される。   Furthermore, in the field of new drug discovery, ADMETox of drugs (ADMETox is a series of analyzes that evaluate the absorption, distribution, metabolism, elimination, and toxicity of candidate drugs. It is highly desirable to use primary human cells to explore properties (which are acronyms). This is due to the fact that exploration of animal animals is expensive and the results do not always predict human response. In vitro exploration of primary human cells is attractive because of the economic aspects of the approach as well as the fact that data from human cells should be more relevant than animal data. Unfortunately, culturing primary human cells is extremely difficult for most cell types, and there are few model systems that can create related models of in vivo tissues and organs. In between intermediate animals and primary cells, tissue or organ sections maintain cells in their original environment (without leaving the cells detached from their microenvironment), while at the same time cell viability, metabolism, and others An alternative is provided that allows in vitro testing of the effects of xenobiotics on the desired ADMET type aspect of the present invention. For example, liver sections are often used to assess liver-specific drug toxicity as well as CYP induction.

また、組織切片のin vitro培養にもいくつかの課題がある。例えば、重要な1つの課題は、in vitroで組織切片が必要とする、高い代謝速度および栄養要件である。組織切片が高い栄養負荷を必要とするので、これらの切片を大量の培地内で培養する必要がある。しかし、より多くの培地を培養物に添加すると、組織による酸素消費速度が酸素の拡散よりも速くなるほどに酸素の拡散距離が増大して、低酸素状態および細胞死をまねく。したがって、中スループットから高スループットの並列試験フォーマットを維持しながら、栄養および代謝産物輸送を増進させるバイオリアクタタイプのデバイスが大いに必要とされている。   There are also some problems in in vitro culture of tissue sections. For example, one important challenge is the high metabolic rate and nutritional requirements that tissue sections require in vitro. Since tissue sections require high nutrient loads, these sections need to be cultured in a large volume of medium. However, as more media is added to the culture, the oxygen diffusion distance increases as the rate of oxygen consumption by the tissue becomes faster than the oxygen diffusion, leading to hypoxia and cell death. Therefore, there is a great need for bioreactor type devices that enhance nutrient and metabolite transport while maintaining a medium to high throughput parallel test format.

米国特許出願公開第2004/0147016号明細書US Patent Application Publication No. 2004/0147016

流体剪断の存在下で、細胞が他の化学的もしくは物理的刺激に反応する能力を新しい環境がどのように変化させるかについて試験するため、かつ/もしくは知るために、また細胞の成長および分化のための動的細胞培養条件の体系的かつ高スループットな発見を促進するために、中スループットから高スループットのフォーマットで細胞を流体潅流下で培養し、次いでこれらの最適化された環境を用いて、治療、診断、もしくは探査目的の、工学的に設計されたin vitro組織を作り出すシステムおよび方法が必要である。また、ADMETおよび組織培養用途で様々な組織または臓器切片の動的/多重培養を可能にする潅流システムも必要である。   To test and / or know how the new environment changes the ability of cells to respond to other chemical or physical stimuli in the presence of fluid shear, and also for cell growth and differentiation In order to facilitate the systematic and high-throughput discovery of dynamic cell culture conditions for culturing cells under fluid perfusion in a medium to high throughput format, then using these optimized environments, What is needed is a system and method for creating engineered in vitro tissue for therapeutic, diagnostic, or exploratory purposes. There is also a need for a perfusion system that allows dynamic / multiple culture of various tissue or organ sections for ADMET and tissue culture applications.

本発明は、潅流ユニットと、該潅流ユニットと流体連通するポンプユニットと、該ポンプユニットと流体連通する流体源ユニットとを含む、バイオリアクタシステムを対象とする。潅流ユニットは、細胞培養物を容れるように構成された複数の細胞ウェルのアレイを含み、流体源ユニットは、細胞培養培地を容れるように構成された複数の培地ウェルのアレイを含む。ポンプユニットは、細胞ウェルおよび培地ウェルと流体連通する複数のポンプ要素のアレイを含み、培地ウェルから細胞ウェルへと細胞培養培地を送り出すように構成される。   The present invention is directed to a bioreactor system including a perfusion unit, a pump unit in fluid communication with the perfusion unit, and a fluid source unit in fluid communication with the pump unit. The perfusion unit includes an array of a plurality of cell wells configured to receive a cell culture, and the fluid source unit includes an array of a plurality of medium wells configured to receive a cell culture medium. The pump unit includes an array of pump elements in fluid communication with the cell well and the media well and is configured to deliver cell culture media from the media well to the cell well.

好ましい一実施形態では、前記細胞ウェルそれぞれが、多孔質構造を有する足場(scaffold)を容れるように適合かつ構成される。一実施形態では、足場は、2次元の足場である。他の実施形態では、足場は、3次元の足場である。一実施形態では、3次元の足場は、1方向に整列した孔隙を含むことができる。   In a preferred embodiment, each of the cell wells is adapted and configured to accommodate a scaffold having a porous structure. In one embodiment, the scaffold is a two-dimensional scaffold. In other embodiments, the scaffold is a three-dimensional scaffold. In one embodiment, the three-dimensional scaffold can include pores aligned in one direction.

一実施形態では、流体は、前記足場の内部構造に直接供給可能である。他の実施形態では、流体が複数の細胞ウェルのアレイから複数の培地ウェルのアレイへと流れるように、戻り経路が設けられる。好ましい一実施形態では、各経路は、単一の細胞ウェルおよび単一の培地ウェルと流体連通する。   In one embodiment, fluid can be supplied directly to the internal structure of the scaffold. In other embodiments, a return path is provided so that fluid flows from the array of cell wells to the array of media wells. In a preferred embodiment, each pathway is in fluid communication with a single cell well and a single media well.

他の実施形態では、潅流ユニットは、ポンプユニットに取外し可能に結合することができ、各ポンプ要素は、流体ポートをその中に有する流体ステムを含むことができる。各ステムは、細胞ウェルへと延びるように構成することができる。本発明の他の態様では、各細胞ウェルは、それに結合された、ステムの一部分をその内部で受けるように構成された足場を含むことができる。流体源ユニットは、やはりポンプユニットに取外し可能に結合することができる。   In other embodiments, the perfusion unit can be removably coupled to the pump unit, and each pump element can include a fluid stem having a fluid port therein. Each stem can be configured to extend into the cell well. In other aspects of the invention, each cell well can include a scaffold coupled to it configured to receive a portion of the stem therein. The fluid source unit can also be removably coupled to the pump unit.

本発明は、また、細胞を成長させる方法であって、流体源ユニットの複数のウェルの第1のアレイから潅流ユニットの複数のウェルの第2のアレイへと細胞培養培地を送り出すステップを含んでおり、該潅流ユニットの各ウェルが細胞接着構造を収めるように適合かつ構成される方法を対象とする。一実施形態では、該方法は、培地を足場内へと潅流させるステップをさらに含む。一実施形態では、細胞接着構造は、2次元の足場を含み、他の実施形態では、細胞接着構造は、3次元の足場を含む。複数のウェルの第1のアレイは、培地が複数のウェルの第2のアレイへと戻るように、複数のウェルの第2のアレイと流体連通している。他の方法では、複数のウェルの第1のアレイの各ウェルは、単独で、複数のウェルの第2のアレイの対応するウェルと流体連通している。   The present invention also provides a method of growing cells comprising delivering a cell culture medium from a first array of a plurality of wells of a fluid source unit to a second array of a plurality of wells of a perfusion unit. And is directed to a method in which each well of the perfusion unit is adapted and configured to contain a cell adhesion structure. In one embodiment, the method further comprises perfusing the medium into the scaffold. In one embodiment, the cell adhesion structure comprises a two-dimensional scaffold, and in other embodiments the cell adhesion structure comprises a three-dimensional scaffold. The first array of multiple wells is in fluid communication with the second array of multiple wells such that the media returns to the second array of multiple wells. In other methods, each well of the first array of multiple wells is independently in fluid communication with a corresponding well of the second array of multiple wells.

本発明は、また、複数のバイオリアクタユニットのアレイを含む、潅流バイオリアクタシステムも対象とする。各バイオリアクタユニットは、流体リザーバ内に貯蔵された流体と流体連通する細胞接着構造を含んでおり、動作時には、流体が流体源から細胞接着構造内へと直接流れ込む。一変形形態では、細胞接着構造は、多孔質構造を有する3次元の足場であり、他の変形形態では、細胞接着構造は、2次元の足場である。他の好ましい実施形態では、細胞接着構造は、ポンプユニットによって流体リザーバと流動可能に相互連結される。   The present invention is also directed to a perfusion bioreactor system comprising an array of multiple bioreactor units. Each bioreactor unit includes a cell adhesion structure that is in fluid communication with the fluid stored in the fluid reservoir, and in operation, fluid flows directly from the fluid source into the cell adhesion structure. In one variation, the cell adhesion structure is a three-dimensional scaffold having a porous structure, and in another variation, the cell adhesion structure is a two-dimensional scaffold. In another preferred embodiment, the cell adhesion structure is fluidly interconnected with the fluid reservoir by a pump unit.

本発明は、一般に、バイオリアクタに関し、より詳細には、細胞機能および工学的に設計された組織発達を制御する複雑な環境を高スループットで発見するための、単一のチャンバまたは高スループットフォーマットで細胞試料を潅流下で培養するシステムおよび方法に関する。本発明は、また、新薬発見、薬物検査、またはADMETox用途で動的細胞培養下の細胞に直接薬物検査を実施するための、関連性の高い細胞培養物およびシステムを作り出すために使用することもできる。   The present invention relates generally to bioreactors, and more particularly, in a single chamber or high throughput format for discovering complex environments that control cellular function and engineered tissue development at high throughput. The present invention relates to a system and method for culturing cell samples under perfusion. The present invention can also be used to create relevant cell cultures and systems for performing drug tests directly on cells in dynamic cell culture for new drug discovery, drug testing, or ADMETox applications. it can.

図1を参照すると、バイオリアクタシステム5の好ましい一実施形態は、一般に、複数のバイオリアクタユニット10のアレイを備えたマルチウェルプラットフォームを含んでおり、各バイオリアクタユニットで、独立した細胞探査または実験を実施することができる。図1に示したように、バイオリアクタシステム5は、ポンプユニットもしくはステーション16によって流動可能に相互連結された、潅流ユニット12と、流体源ユニット14とを含む。   Referring to FIG. 1, a preferred embodiment of a bioreactor system 5 generally includes a multi-well platform with an array of a plurality of bioreactor units 10, each with independent cell exploration or experimentation. Can be implemented. As shown in FIG. 1, the bioreactor system 5 includes a perfusion unit 12 and a fluid source unit 14 that are fluidly interconnected by a pump unit or station 16.

好ましい一実施形態では、潅流ユニット12は、細胞培養物を収めるもしくは容れるように構成された複数のメインチャンバまたはウェル18を含む、マルチウェルプレートである。同様に、流体源ユニット14は、細胞培養培地などの流体を貯蔵するために複数の流体リザーバチャンバもしくはウェル20を含む、1つもしくは複数の別個のマルチウェルプレートを含むことができる。動作時には、各メインチャンバもしくはウェル18は、対応する個々の流体リザーバチャンバ20と流体連通する。好ましい一実施形態では、上部の潅流ユニット12および流体源ユニット14は、24個のチャンバもしくはウェルを含むが、代替的な実施形態では、任意の数のチャンバもしくはウェルを設けることができる。例えば、上部の潅流ユニット12および流体源ユニット14のウェルを、プレート当たりに48個のウェルや96個のウェルを含むように、またはさらに小さくなるように小型化することができる。同様に、同様の設置面積(footprint)をもつ、より小さいバイオリアクタシステムを成すように、ポンプコンポーネントを小型化することもでき、また、設置面積を増大させて、1つのシステムにより多くの個別の潅流ユニットをもつようにすることもできる。図2を参照すると、マルチウェル潅流プレート12の一例が示されており、各ウェルが、流体がそれを通過できるようにするための、該ウェルの底部を貫いて延びる通路もしくは穴15を含む。三角ポスト構造17が、各ウェル18の底部分に固定され、穴15の上方に延びている。ポスト構造17は、細胞培養物を成長させるために、細胞接着構造もしくは足場22(図4に示されている)の付着を促進する。各ウェルは、また、流体戻り経路19を含むことができる。好ましい一実施形態では、潅流ユニット12および流体源ユニット14を、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、他のプラスチック、または他のいずれか適切な材料から作製することができ、分割して、または全体として射出成形することができる。   In a preferred embodiment, the perfusion unit 12 is a multi-well plate that includes a plurality of main chambers or wells 18 configured to contain or contain cell cultures. Similarly, the fluid source unit 14 can include one or more separate multi-well plates that include multiple fluid reservoir chambers or wells 20 for storing fluids such as cell culture media. In operation, each main chamber or well 18 is in fluid communication with a corresponding individual fluid reservoir chamber 20. In a preferred embodiment, upper perfusion unit 12 and fluid source unit 14 include 24 chambers or wells, but in alternative embodiments any number of chambers or wells may be provided. For example, the upper perfusion unit 12 and fluid source unit 14 wells can be miniaturized to include 48 or 96 wells per plate, or even smaller. Similarly, pump components can be miniaturized to form smaller bioreactor systems with similar footprints, and the installation area can be increased to allow more individual It can also have a perfusion unit. Referring to FIG. 2, an example of a multi-well perfusion plate 12 is shown, with each well including a passage or hole 15 extending through the bottom of the well to allow fluid to pass therethrough. A triangular post structure 17 is fixed to the bottom portion of each well 18 and extends above the hole 15. The post structure 17 promotes the attachment of the cell adhesion structure or scaffold 22 (shown in FIG. 4) to grow the cell culture. Each well can also include a fluid return path 19. In a preferred embodiment, the perfusion unit 12 and the fluid source unit 14 can be made from polystyrene, polycarbonate, polypropylene, other plastics, or any other suitable material, divided or totally injection molded. can do.

他の好ましい実施形態では、潅流ユニット12および流体源ユニット14が、ポンプユニット16に取外し可能に結合されるように構成かつ寸法設定されることが好ましい。したがって、潅流ユニット12および流体源ユニット14をシステムの取替え可能なコンポーネントとすることができ、その結果、望むなら、類似の複数のユニットもしくはプレートを交換することができ、またポンプユニット16に取外し可能に結合させることができる。例えば、培地を追加するために流体源ユニット14を再利用可能または使い捨て可能にできるように、該流体源ユニット14は、ポンプユニット16に取外し可能に結合されるように構成される。同様に、細胞培養物を様々な流体/動的環境に関係付けるために、潅流ユニット12をあるポンプユニット16から取り外して別のポンプユニットに移すこともできる。   In other preferred embodiments, the perfusion unit 12 and fluid source unit 14 are preferably configured and dimensioned to be removably coupled to the pump unit 16. Thus, the perfusion unit 12 and the fluid source unit 14 can be replaceable components of the system so that similar units or plates can be replaced and removed to the pump unit 16 if desired. Can be combined. For example, the fluid source unit 14 is configured to be removably coupled to the pump unit 16 so that the fluid source unit 14 can be reusable or disposable to add media. Similarly, the perfusion unit 12 can be removed from one pump unit 16 and transferred to another pump unit to relate the cell culture to various fluid / dynamic environments.

ポンプユニット16は、各メインチャンバ18と各流体リザーバチャンバ20とを流動可能に連結するために、複数の流体コネクタおよび/または金属製コンポーネントのアレイを含む。好ましい一実施形態では、ポンプユニットもしくはステーション16は、例えば、(1つもしくは複数の)モータ付きポンプ、弁、チューブ、パイプ、流体を送り出すもしくは移送する他のデバイスまたは手段など、流体源ユニット14から潅流ユニット12へと流体を移送するもしくは送り出すのに適したいずれかの金属製コンポーネントを含むことができる。一般に、これだけに限るものではないが、蠕動、遠心、振動、ピエゾ、または空気もしくは流体駆動式ポンプ機構、または個別の電子ポンプを含め、いずれのタイプのポンプ機構を使用することもでき、その際、各潅流ユニットを異なるポンプ速度でプログラミングすることができる。図3に示した特定の好ましい実施形態では、ポンプユニットもしくはステーション16は、駆動ロッド32上に据え付けられた複数のポンピングプレート30のアレイを含む蠕動ポンプ機構を使用する。ロッド32は、ベアリング36内のハウジング34に摺動自在に据え付けられ、動作時には、カプリングプレート38に取り付けられたモータによってロッド32の軸に沿って前後に駆動される。ロッド32が駆動されると、ポンピングプレート30は、可撓性チュービング40を固定プレート42に当てて圧搾し、可撓性チュービング40内に入った流体を送り出す。図4から最もよくわかるように、流体源ユニット14の流体リザーバチャンバ20から潅流ユニット12のメインチャンバ18に向かって流体流れを一方向に送り出すまたは誘導するために、単方向弁41が、可撓性チュービング40の両側に設けられ、入口チューブ47と出口チューブ49との間に置かれる。ポンプユニット16を戻り経路25に流動可能に連結して潅流ユニット12から流体源ユニット14への流体の戻りをもたらす戻り経路19が、潅流ユニット12の各メインチャンバ18に組み込まれ、それによって複数のまたは一連の個別の分離バイオリアクタユニット10を作り出すことが好ましい。この点に関して、潅流ユニット12および流体源ユニット14がポンプユニット16に結合されるときには、各バイオリアクタユニット10は、独立した流動自給式の物体(fluidly self−contained entity)となる。   The pump unit 16 includes a plurality of fluid connectors and / or an array of metal components to fluidly connect each main chamber 18 and each fluid reservoir chamber 20. In a preferred embodiment, the pump unit or station 16 is from a fluid source unit 14 such as, for example, a motored pump (s), valves, tubes, pipes, other devices or means for delivering or transferring fluid. Any metal component suitable for transferring or delivering fluid to the perfusion unit 12 can be included. In general, any type of pumping mechanism can be used, including but not limited to peristaltic, centrifugal, vibration, piezo, or air or fluid driven pumping mechanisms, or individual electronic pumps. Each perfusion unit can be programmed with a different pump speed. In the particular preferred embodiment shown in FIG. 3, the pump unit or station 16 uses a peristaltic pump mechanism that includes an array of a plurality of pumping plates 30 mounted on a drive rod 32. The rod 32 is slidably mounted on the housing 34 in the bearing 36 and is driven back and forth along the axis of the rod 32 by a motor attached to the coupling plate 38 in operation. When the rod 32 is driven, the pumping plate 30 squeezes the flexible tubing 40 against the fixed plate 42 and sends out the fluid contained in the flexible tubing 40. As best seen in FIG. 4, a unidirectional valve 41 is flexible to direct or direct fluid flow from the fluid reservoir chamber 20 of the fluid source unit 14 to the main chamber 18 of the perfusion unit 12. It is provided on both sides of the sex tubing 40 and is placed between the inlet tube 47 and the outlet tube 49. A return path 19 that fluidly couples the pump unit 16 to the return path 25 to provide fluid return from the perfusion unit 12 to the fluid source unit 14 is incorporated into each main chamber 18 of the perfusion unit 12, thereby providing a plurality of Alternatively, it is preferable to create a series of individual separation bioreactor units 10. In this regard, when the perfusion unit 12 and the fluid source unit 14 are coupled to the pump unit 16, each bioreactor unit 10 becomes a fluidly self-contained entity.

図4を参照すると、例示的な個別のバイオリアクタユニット10の断面図が示されており、各バイオリアクタユニットが、一般に、例えば単一の流体リザーバチャンバもしくはウェル20内に収められた、流体源と流体連通する単一のメインチャンバもしくはウェル18を含む。高密度細胞培養物の成長を促進するために、細胞接着構造もしくは足場22が各メインチャンバ18内に収められることが好ましい。この実施形態では、細胞接着構造は、複数の3次元細胞接着表面を有する多孔質体など、3次元の足場であるが、代替的な実施形態では、細胞接着構造を、2次元細胞接着表面を有するスライドもしくはプレートなど、2次元のものとすることができる。他の代替的な実施形態では、生物学的コンポーネントを備えた移植可能な医用デバイス/インプラントを高スループットデバイスで工学的に設計できるように、細胞接着構造を、例えば、管形や円筒形など、多様な形状のものとすることができる。この点に関して、細胞および/もしくは組織を管状構造の上に接着または成長させて、例えば、患者の体内に移植するための、血管グラフト、ステント、神経管、シャントなど、細胞もしくは組織を含むチューブを発展させることができる。他の実施形態では、軟骨および/もしくは骨を、所定の形状に成長させる、または工学的に設計することができる。   Referring to FIG. 4, a cross-sectional view of an exemplary individual bioreactor unit 10 is shown, wherein each bioreactor unit is typically a fluid source, eg, contained within a single fluid reservoir chamber or well 20. A single main chamber or well 18 is in fluid communication with. Cell adhesion structures or scaffolds 22 are preferably housed within each main chamber 18 to facilitate the growth of high density cell cultures. In this embodiment, the cell adhesion structure is a three-dimensional scaffold, such as a porous body having a plurality of three-dimensional cell adhesion surfaces, but in an alternative embodiment, the cell adhesion structure is a two-dimensional cell adhesion surface. It can be two-dimensional, such as a slide or plate having. In other alternative embodiments, the cell adhesion structure can be engineered, eg, tubular or cylindrical, so that an implantable medical device / implant with biological components can be engineered with a high-throughput device. It can be of various shapes. In this regard, a tube containing cells or tissues, such as vascular grafts, stents, neural tubes, shunts, etc., for adhering or growing cells and / or tissues on a tubular structure, for example, for implantation into a patient's body. It can be developed. In other embodiments, the cartilage and / or bone can be grown into a predetermined shape or engineered.

好ましい一実施形態では、細胞接着構造は、流体が該細胞接着構造内または該細胞接着構造の周りに直接流れるように、流体ポート44の周りでメインチャンバに結合される。例えば潅流プレート12がポンプユニット16に結合されるときに、ステムもしくは流体ポート44が足場の中央部分もしくは内部へと延びるように、例えば、3次元の足場22をメインチャンバ18に結合させる、成型する、接着する、合成する、または他の何らかの形で取り付けることができる。他の好ましい実施形態では、潅流プレート12の各メインチャンバ18は、当業者に公知のいずれか適切な手段によって各メインチャンバ18の一部分に結合させる、固定する、または他の何らかの形で連結することのできる足場を受けるように構成される。好ましい一実施形態では、足場22をメインチャンバ18に取外し可能に差し込むまたは取り付けることができる。   In a preferred embodiment, the cell adhesion structure is coupled to the main chamber around the fluid port 44 so that fluid flows directly into or around the cell adhesion structure. For example, when the perfusion plate 12 is coupled to the pump unit 16, for example, the three-dimensional scaffold 22 is molded to the main chamber 18 so that the stem or fluid port 44 extends into the central portion or interior of the scaffold. , Glue, synthesize, or attach in some other way. In other preferred embodiments, each main chamber 18 of perfusion plate 12 is coupled to, secured to, or otherwise connected to a portion of each main chamber 18 by any suitable means known to those skilled in the art. It is configured to receive a possible scaffold. In a preferred embodiment, the scaffold 22 can be removably inserted or attached to the main chamber 18.

足場は、いずれかのタイプのポリマー、セラミック、金属、または細胞をそれらに接着させるのに適したいずれかのタイプの混合物から作製することができる。好ましい一実施形態では、足場は、共有結合架橋したアルギン酸塩、ヒアルロン酸、または望ましい任意の混合パーセンテージの2つの多糖類のブレンドから合成できる、ヒドロゲルベースの材料から作製される。例えば、最終用途に望ましい分解プロファイルを達成するように、混合パーセンテージを調整することができる。代替的な実施形態では、足場を、「Programmable scaffold and methods for making and using same」という名称の特許文献1に開示されているような他の適切な材料で作製することができ、該文献の内容全体を参照により本願に援用する。好ましい一実施形態では、足場を、ランダムに配向した孔隙を有する多孔質構造とすることができる。代替的な実施形態では、あまりランダムではない孔隙パターンを得られるように、また流体流れが足場の孔隙すべてを通って流れることをさらに保証できるように、1方向に整列した孔隙を有する足場を使用することができる。代替的な実施形態では、足場を、「Programmable scaffold and methods for making and using same」という名称の特許文献1に開示されているような任意の数もしくはタイプの細胞シグナル伝達または細胞相互作用分子によって修飾することができる。   Scaffolds can be made from any type of polymer, ceramic, metal, or any type of mixture suitable for adhering cells to them. In a preferred embodiment, the scaffold is made from a hydrogel-based material that can be synthesized from a covalently crosslinked alginate, hyaluronic acid, or a blend of two polysaccharides in any desired mixed percentage. For example, the mixing percentage can be adjusted to achieve the desired degradation profile for the end use. In an alternative embodiment, the scaffold can be made of other suitable materials such as those disclosed in US Pat. No. 6,077,097 entitled “Programmable scaffold and methods for making and using same”. The entirety is incorporated herein by reference. In a preferred embodiment, the scaffold can be a porous structure with randomly oriented pores. An alternative embodiment uses a scaffold with unidirectionally aligned pores to obtain a less random pore pattern and to further ensure that fluid flow flows through all of the scaffold pores. can do. In an alternative embodiment, the scaffold is modified by any number or type of cell signaling or cell interacting molecules as disclosed in US Pat. can do.

動作時には、流体は、内部の足場構造へと直接送り込まれ、足場22の内部46から足場22の外部48へと潅流するもしくは流れることができる。好ましい一実施形態では、流体は、毎分約10から0.1ミリリットルの範囲の速度で送り出される。この点に関して、流体は、足場を迂回するのでも、主に足場の外部に沿って流れるのでもなく、容易に足場の内部の孔隙を通って流れることができる。潅流される流体流れによってもたらされる拡散質量輸送の増進が、有利には、代謝産物および栄養を足場22の内外に拡散させる。この点に関して、灌流培養は、長期にわたる組織工学実験を可能にし、高密度細胞培養物の成長が組織を模倣できるようになる。   In operation, fluid is pumped directly into the internal scaffold structure and can perfuse or flow from the interior 46 of the scaffold 22 to the exterior 48 of the scaffold 22. In a preferred embodiment, the fluid is delivered at a rate in the range of about 10 to 0.1 milliliters per minute. In this regard, the fluid can easily flow through the pores inside the scaffold, rather than bypassing the scaffold and mainly flowing along the exterior of the scaffold. The enhanced diffusion mass transport provided by the perfused fluid flow advantageously diffuses metabolites and nutrients into and out of the scaffold 22. In this regard, perfusion culture allows for long-term tissue engineering experiments, allowing high-density cell culture growth to mimic tissue.

流体が足場を迂回することが許された従来技術のデバイスでは、酸素が足場の外側に接着した細胞によって消費され、足場の内側に接着した細胞が酸素欠乏状態になることがあるので、深刻な酸素制限が引き起こされる虞がある。   In prior art devices where fluid is allowed to bypass the scaffold, oxygen is consumed by cells attached to the outside of the scaffold, and cells attached to the inside of the scaffold can become oxygen deficient Oxygen limitation may be caused.

図5を参照すると、メインチャンバ18の代替的な実施形態が示されており、流体流れ50が、足場全体を通じてランダムに流れるのではなく、入口52から誘導されて代替的な足場54内を通り、出口56のところで足場およびチャンバから出る。   Referring to FIG. 5, an alternative embodiment of the main chamber 18 is shown where the fluid flow 50 is directed from the inlet 52 and through the alternative scaffold 54 rather than flowing randomly throughout the scaffold. Exit the scaffold and chamber at exit 56.

図6を参照すると、メインチャンバ18が細胞接着上面を備えた2次元の細胞接着構造62を含む、バイオリアクタユニット10の他の代替的な実施形態が示されている。この実施形態では、流体が流体ポート44を通って経路63に沿って流れ、構造62の2次元表面を横切り、戻り通路64を通って戻ることができるように、細胞接着構造62がチャンバ18に結合される。流体が細胞接着表面の上を直接流れるように、プレート66は、構造62を覆い、流体が入るように該構造62から離隔されている。   Referring to FIG. 6, another alternative embodiment of the bioreactor unit 10 is shown in which the main chamber 18 includes a two-dimensional cell adhesion structure 62 with a cell adhesion top surface. In this embodiment, the cell adhesion structure 62 enters the chamber 18 so that fluid can flow through the fluid port 44 along the path 63, traverse the two-dimensional surface of the structure 62, and return through the return passage 64. Combined. The plate 66 covers the structure 62 and is spaced from the structure 62 for fluid to enter so that the fluid flows directly over the cell adhesion surface.

図7を参照すると、当業者に公知のいずれか適切な手段によって細胞試料70を各メインチャンバ18の一部分に結合する、固定する、または他の何らかの形で連結することのできる、メインチャンバ18の他の代替的な実施形態が示されている。一部の実施形態では、細胞試料70を、細胞接着構造または足場とすることができ、他の実施形態では、細胞試料70が、組織の一部分または切片を含むことができる。例えば、細胞試料70は、肝臓切片、膵島、肝臓スフェロイド、3−D組織モデル(Mattek,Inc.もしくはRegenemed,Inc.から市販のものなど)、3−D癌モデル(Mina Bissellから市販のものなど)、マイクロキャリアもしくは繊維ディスク上の細胞(fibracellから市販のものなど)、またはin vitroで成長させることのできる他のいずれかの細胞体を含むことができる。   Referring to FIG. 7, of the main chamber 18 in which the cell sample 70 can be coupled, secured, or otherwise connected to a portion of each main chamber 18 by any suitable means known to those skilled in the art. Other alternative embodiments are shown. In some embodiments, the cell sample 70 can be a cell adhesion structure or scaffold, and in other embodiments, the cell sample 70 can include a portion or section of tissue. For example, cell sample 70 may be a liver slice, islet, liver spheroid, 3-D tissue model (such as commercially available from Mattek, Inc. or Regenemed, Inc.), 3-D cancer model (such as commercially available from Mina Bissell) ), Cells on microcarriers or fiber disks (such as those commercially available from fibracell), or any other cell body that can be grown in vitro.

一実施形態では、細胞試料70は、円筒形またはディスク形であり、例えば、1対のワッシャ72間で、メインチャンバ18内の適所で保持することができる。ワッシャ72は、その中を流体が流れるようにするための中央開口部を含む。動作時には、流体は、ポート44を通って流れ、細胞試料70内を潅流され、上部ワッシャ72の中央開口部を通って出て、戻り経路75を通じて戻ることができる。この点に関して、この実施形態は、切片もしくは細胞試料を常に培地内で浮かび上がった(emerged)状態に保持すると同時に、組織もしくは細胞試料をin vivo条件に類似した流体流れにさらし、気体および栄養輸送を増進させるように構成される。好ましい一実施形態では、このシステムは、細胞の生存能力の維持、ならびに薬物検査用フォーマットでの試料または組織切片の維持を容易にする。この実施形態の構成は、有利には、例えば、組織切片とともに、あるいはポリマーもしくはセラミック材料製または適所で合成できない他の材料製の足場とともに使用することができる。   In one embodiment, the cell sample 70 is cylindrical or disk shaped and can be held in place in the main chamber 18 between, for example, a pair of washers 72. Washer 72 includes a central opening for allowing fluid to flow therethrough. In operation, fluid can flow through port 44, perfused through cell sample 70, exit through the central opening of upper washer 72, and return through return path 75. In this regard, this embodiment always keeps the section or cell sample in an elevated state in the medium while at the same time exposing the tissue or cell sample to fluid flow similar to in vivo conditions to provide gas and nutrient transport. Configured to improve. In a preferred embodiment, the system facilitates maintenance of cell viability as well as sample or tissue sections in a drug testing format. The configuration of this embodiment can advantageously be used, for example, with tissue sections or with scaffolds made of polymer or ceramic materials or other materials that cannot be synthesized in place.

図8〜10を参照すると、バイオリアクタシステム80の他の実施形態が示されている。一般に、バイオリアクタシステム80は、使い捨て可能または再利用可能な3つの部品もしくはコンポーネント、すなわち、培地を容れるように構成された底部リザーバプレート82と、培地の運動を誘発するポンプデバイス84と、底部リザーバプレートおよびポンプデバイスと対合する、培地流れの中で組織切片もしくは細胞試料70の位置を維持し、かつ培地が底部リザーバプレート82へと戻るための閉じた流路を作り出すように構成された上部潅流プレート86とを含む、空気圧式システムである。底部リザーバプレートおよび上部潅流プレートは、一般に、多数のウェルもしくはチャンバ83を含んでおり、各プレートは、射出成形することができ、また使い捨て可能もしくは再利用可能な品目とすることができる。また、プレートは、当業者に公知のいずれか適切な滅菌方法を使用して滅菌することもできる。潅流プレート86の各ウェルは、一般に、入口部分88と出口部分90とを含む。底部リザーバプレート82の各ウェルは、一般に、流体リザーバ92と1対の一方向弁もしくは逆止弁94とを含む。一実施形態では、一方向弁を、成型して1部品プレートにすることができる。流体もしくは培地が流体リザーバ92から入口88へと流れ、出口90から出て、流体リザーバ92に戻るように誘導するため、かつ/またはそのように流れさせるために、1対の一方向弁は、それぞれ、潅流プレートの対応する入口部分88および出口部分90と位置合わせされる。一実施形態では、細胞試料70を、潅流プレート86の各ウェルの入口部分88内に位置決めすることができる。一変形形態では、2枚のメッシュディスクと1つのリテーニングリングとを使用して、組織切片もしくは細胞試料70を潅流プレート上の所定の位置で保持することができる。細胞試料の最適な幾何学形状および向きは、組織のタイプに応じて異なることがある。例えば、組織を流体流れに対して垂直または水平な向きにすることができる。   With reference to FIGS. 8-10, another embodiment of a bioreactor system 80 is shown. In general, the bioreactor system 80 includes three parts or components that are disposable or reusable: a bottom reservoir plate 82 configured to contain a medium, a pump device 84 that induces movement of the medium, and a bottom reservoir. A top configured to maintain the position of the tissue section or cell sample 70 in the media flow and to create a closed flow path for the media to return to the bottom reservoir plate 82, mating with the plate and pump device A pneumatic system including a perfusion plate 86. The bottom reservoir plate and the top perfusion plate typically include a number of wells or chambers 83, each plate being injection mouldable and can be a disposable or reusable item. The plate can also be sterilized using any suitable sterilization method known to those skilled in the art. Each well of the perfusion plate 86 generally includes an inlet portion 88 and an outlet portion 90. Each well of the bottom reservoir plate 82 generally includes a fluid reservoir 92 and a pair of one-way or check valves 94. In one embodiment, the one-way valve can be molded into a one-part plate. In order to direct and / or cause fluid or medium to flow from the fluid reservoir 92 to the inlet 88, exit the outlet 90, and back to the fluid reservoir 92, a pair of one-way valves Each is aligned with a corresponding inlet portion 88 and outlet portion 90 of the perfusion plate. In one embodiment, the cell sample 70 can be positioned in the inlet portion 88 of each well of the perfusion plate 86. In one variation, two mesh disks and one retaining ring can be used to hold the tissue section or cell sample 70 in place on the perfusion plate. The optimal geometry and orientation of the cell sample may vary depending on the tissue type. For example, the tissue can be oriented perpendicular or horizontal to the fluid flow.

この実施形態のポンプデバイス84は、一般に、空気入口98を有する圧力チャンバ96と、底部リザーバプレート82と相互作用する可撓性ダイアフラム100とを含む。図9から最もよくわかるように、動作時には、空気圧が入口98を通じて圧力チャンバ96に導入され、可撓性ダイアフラム100が膨張し、底部プレート82の流体リザーバ92に圧力を及ぼして、培地もしくは流体の上向きの流れを引き起こす。図10に示したように、空気圧が入口98を通じて解放されると、ダイアフラム100が収縮して、流体リザーバ92に加わる圧力を解放し、培地もしくは流体の下向きの流れもしくは戻り流れを引き出す、または誘発する。この実施形態の有利な特徴の1つは、培地もしくは流体が、重力駆動的ではなく、セルフパージ的または能動排出的であることである。この点に関して、潅流プレートのウェルに培地もしくは流体が容れられた後、ポンプデバイス84は、動作中に潅流プレートウェルをパージする。一実施形態では、ポンプデバイスは、使い捨て可能または再利用可能なものとすることができる。また、ポンプデバイスは、当業者に公知のいずれか適切な滅菌方法を使用して滅菌することもできる。また、電気、蠕動、および当業者に公知の他のダイアフラムポンプ技術を含め、マルチウェルプレートポンプデバイスのいくつかの変形形態も使用することができる。   The pump device 84 in this embodiment generally includes a pressure chamber 96 having an air inlet 98 and a flexible diaphragm 100 that interacts with the bottom reservoir plate 82. As best seen in FIG. 9, in operation, air pressure is introduced into the pressure chamber 96 through the inlet 98 and the flexible diaphragm 100 expands and exerts pressure on the fluid reservoir 92 of the bottom plate 82 to cause media or fluid flow. Causes upward flow. As shown in FIG. 10, when air pressure is released through the inlet 98, the diaphragm 100 contracts, releasing the pressure applied to the fluid reservoir 92 and drawing or triggering the downward flow or return flow of the medium or fluid. To do. One advantageous feature of this embodiment is that the medium or fluid is not gravity driven but is self-purging or active draining. In this regard, after the perfusion plate wells are filled with media or fluid, the pump device 84 purges the perfusion plate wells during operation. In one embodiment, the pump device can be disposable or reusable. The pump device can also be sterilized using any suitable sterilization method known to those skilled in the art. Several variations of multi-well plate pump devices can also be used, including electrical, peristaltic, and other diaphragm pump technologies known to those skilled in the art.

図11〜12を参照すると、バイオリアクタシステム110の他の実施形態が示されている。一般に、バイオリアクタシステム110は、バイオリアクタシステム80と同様に、使い捨て可能または再利用可能な3つの部品もしくはコンポーネント、すなわち、培地を容れるように構成された底部リザーバプレート112と、培地の運動を誘発するポンプデバイス114と、ポンプデバイスと対合する、培地流れの中で組織切片もしくは細胞試料70の位置を維持し、かつ培地が底部リザーバプレート112へと戻るための閉じた流路を作り出すように構成された上部潅流プレート116とを含む、空気圧式システムである。底部リザーバプレート112および上部潅流プレート116は、前述のプレート82、86とほぼ同様であり、一般に、多数のウェルもしくはチャンバ113を含む。各プレートは、射出成型することができ、また使い捨て可能もしくは再利用可能な品目とすることができる。また、プレートは、当業者に公知のいずれか適切な滅菌方法を使用して滅菌することもできる。潅流プレート116の各ウェルは、一般に、入口部分118と出口部分120とを含む。底部リザーバプレート112の各ウェルは、一般に、流体リザーバ122と1対の一方向弁もしくは逆止弁124とを含む。一実施形態では、一方向弁を、成型して1部品プレートにすることができる。流体もしくは培地が流体リザーバ122から入口118へと流れ、出口120から出て、流体リザーバ122に戻るように誘導するため、かつ/またはそのように流れさせるために、1対の一方向弁124は、それぞれ、可撓性通路もしくはチュービング132と別の1対の一方向弁125とを介して、潅流プレートの対応する入口部分118および出口部分120と連結される。一実施形態では、細胞試料70を、潅流プレート116の各ウェルの入口部分118内に位置決めすることができる。一変形形態では、2枚のメッシュディスクと1つのリテーニングリングとを使用して、組織切片もしくは細胞試料70を潅流プレート上の所定の位置で保持することができる。細胞試料の最適な幾何学形状および向きは、組織のタイプに応じて異なることがある。例えば、組織を流体流れに対して垂直または水平な向きにすることができる。   With reference to FIGS. 11-12, another embodiment of a bioreactor system 110 is shown. In general, the bioreactor system 110, like the bioreactor system 80, induces movement of the medium with three parts or components that are disposable or reusable: a bottom reservoir plate 112 configured to contain the medium. A pump device 114 that mates with the pump device to maintain the position of the tissue section or cell sample 70 in the media flow and to create a closed flow path for the media to return to the bottom reservoir plate 112 A pneumatic system that includes a configured upper perfusion plate 116. The bottom reservoir plate 112 and the top perfusion plate 116 are substantially similar to the previously described plates 82, 86 and generally include a number of wells or chambers 113. Each plate can be injection molded and can be a disposable or reusable item. The plate can also be sterilized using any suitable sterilization method known to those skilled in the art. Each well of perfusion plate 116 generally includes an inlet portion 118 and an outlet portion 120. Each well of the bottom reservoir plate 112 generally includes a fluid reservoir 122 and a pair of one-way or check valves 124. In one embodiment, the one-way valve can be molded into a one-part plate. A pair of one-way valves 124 are used to direct and / or flow fluid or medium from the fluid reservoir 122 to the inlet 118, exit the outlet 120, and back to the fluid reservoir 122. , Respectively, through a flexible passage or tubing 132 and another pair of one-way valves 125, coupled to corresponding inlet and outlet portions 118 and 120 of the perfusion plate. In one embodiment, the cell sample 70 can be positioned in the inlet portion 118 of each well of the perfusion plate 116. In one variation, two mesh disks and one retaining ring can be used to hold the tissue section or cell sample 70 in place on the perfusion plate. The optimal geometry and orientation of the cell sample may vary depending on the tissue type. For example, the tissue can be oriented perpendicular or horizontal to the fluid flow.

この実施形態のポンプデバイス114は、一般に、空気入口128を有する圧力チャンバ126と、可撓性通路132を取り囲む複数の可撓性ダイアフラム130とを含む。可撓性通路132は、底部プレートの流体リザーバ122と、潅流プレート116の入口部分118および出口部分120と位置合わせされた1対の一方向弁もしくは逆止弁125との間を延びる。図12から最もよくわかるように、動作時には、空気圧が入口128を通じて圧力チャンバ126に導入され、可撓性ダイアフラム130が膨張し、可撓性通路もしくはチュービング132に圧力を及ぼして、潅流プレート116の入口部分118を通る培地もしくは流体の上向きの流れと、また同時に、潅流プレート116から出て出口部分120を通って流体リザーバ122へと流れる培地もしくは流体の下向きの流れとを引き起こす。この実施形態の有利な特徴の1つは、培地もしくは流体が、重力駆動的ではなく、セルフパージ的または能動排出的であることである。この点に関して、潅流プレートのウェルに培地もしくは流体が容れられた後、ポンプデバイス114は、動作中に潅流プレートウェルをパージする。一実施形態では、ポンプデバイスは、使い捨て可能または再利用可能なものとすることができる。また、ポンプデバイスは、当業者に公知のいずれか適切な滅菌方法を使用して滅菌することもできる。また、電気、蠕動、および当業者に公知の他のダイアフラムポンプ技術を含め、マルチウェルプレートポンプデバイスのいくつかの変形形態も使用することができる。   The pump device 114 of this embodiment generally includes a pressure chamber 126 having an air inlet 128 and a plurality of flexible diaphragms 130 surrounding the flexible passageway 132. The flexible passageway 132 extends between the bottom plate fluid reservoir 122 and a pair of one-way or check valves 125 aligned with the inlet portion 118 and outlet portion 120 of the perfusion plate 116. As best seen in FIG. 12, in operation, air pressure is introduced into the pressure chamber 126 through the inlet 128, causing the flexible diaphragm 130 to expand and exert pressure on the flexible passage or tubing 132, causing the perfusion plate 116 to It causes an upward flow of media or fluid through the inlet portion 118 and simultaneously a downward flow of media or fluid exiting the perfusion plate 116 and through the outlet portion 120 to the fluid reservoir 122. One advantageous feature of this embodiment is that the medium or fluid is not gravity driven but is self-purging or active draining. In this regard, after the perfusion plate well has been filled with media or fluid, the pump device 114 purges the perfusion plate well during operation. In one embodiment, the pump device can be disposable or reusable. The pump device can also be sterilized using any suitable sterilization method known to those skilled in the art. Several variations of multi-well plate pump devices can also be used, including electrical, peristaltic, and other diaphragm pump technologies known to those skilled in the art.

前述したマルチウェルバイオリアクタシステムすべてに関して、様々な細胞タイプを、ウェルの同一のセットで培養することができる。例えば、図4の実施形態では、流体リザーバチャンバ20では肝細胞を培養することができ、他方、メインチャンバ18では島細胞を培養することができる。細胞は、図4のバイオリアクタユニット10内に容れられた培地を介して流体連通している。他の変形形態では、多数の平行ウェルが互いに流体連通することができる。例えば、図1の実施形態を参照すると、図1のウェルA1では肝細胞を培養することができ、他方、図1のウェルD6では島細胞を培養することができる。すべてのウェルをチャネルもしくは他の流体経路によって流動可能に1つに連結できるので、一定の時間後、ウェルA1、D6、および流体連通しているウェルの多くからの培地が、互いに混ざり合い、定常状態になることがある。   For all the multi-well bioreactor systems described above, various cell types can be cultured in the same set of wells. For example, in the embodiment of FIG. 4, hepatocytes can be cultured in the fluid reservoir chamber 20 while islet cells can be cultured in the main chamber 18. The cells are in fluid communication with the medium contained in the bioreactor unit 10 of FIG. In other variations, multiple parallel wells can be in fluid communication with each other. For example, referring to the embodiment of FIG. 1, hepatocytes can be cultured in well A1 of FIG. 1, while islet cells can be cultured in well D6 of FIG. Since all wells can be flowably connected together by channels or other fluid pathways, after a certain amount of time, the media from wells A1, D6 and many of the fluidly communicating wells mix together and become stationary May be in a state.

前述した本発明のマルチウェルバイオリアクタシステムを用いると、流体流れを組み込んだ独特の実験を実施することができる。例えば、ほぼ類似した流体流れ特徴をもつ多数の並列実験を実施することができる。この点に関して、中スループットまたは高スループットフォーマットで実験を実施するために、きわめて複雑な環境を作り出すことができる。また、当業者は、いくつか例を挙げれば、糖尿病、肥満、心臓血管疾患などの複合代謝疾患を探査するための、流体連通するいくつかのタイプの細胞および組織系から成る培養物を作り出すこともできる。細胞シグナル伝達環境を最適化する特定の一用途では、in vitroで完全に分化した細胞培養物を得るための因子の最適な組合せの発見を促進するために、成長因子、サイトカイン、細胞外マトリックス分子などから成る様々な溶解性および非溶解性シグナル伝達分子を、様々な濃度で、様々な混合比で、かつ様々な時点で試験することができる。これらの環境は、骨髄、血管系、皮膚、膵臓、肝臓、骨、軟骨、平滑筋、心筋、骨格筋、腎臓などを含めた組織由来の様々な実質細胞および非実質細胞を用いて作り出すことができる。他の実施形態では、内皮細胞などの細胞を使用して、ホストによる血管形成(vascularization)をもたらすことができる。代替的な実施形態では、当業者は、また、代謝症候群など、複合代謝性疾患を探査するための、いくつかのタイプの組織系から成る培養物を作り出すこともできる。代替的な用途では、流体剪断および潅流を探査するために、例えば、脈管形成および組織発達のための細胞型分離を最も促進する可能性の高い流体流れを決定するために、いくつかの細胞タイプを組み込むことができる。他の用途では、新薬発見、薬物検査、またはADMEToxのいずれかの用途で、動的細胞培養されている細胞に直接薬物検査を実施するために、マルチウェル設計で成長された細胞または組織を、中スループットから高スループットのフォーマットで薬物を試験するプラットフォームとして使用することができる。さらに、センシング技術をバイオリアクタシステムに組み込むこともできる。例えば、グルコース、アンモニア、尿素、pHなどの重要な細胞培養変数を感知するバイオセンシング技術、または蛍光化合物の代謝を監視する一般的な蛍光検出器を、システムとともに使用することができる。   Using the multi-well bioreactor system of the present invention described above, unique experiments incorporating fluid flow can be performed. For example, a number of parallel experiments with approximately similar fluid flow characteristics can be performed. In this regard, very complex environments can be created to perform experiments in medium or high throughput formats. Also, those skilled in the art will create a culture consisting of several types of cells and tissue systems in fluid communication to explore complex metabolic diseases such as diabetes, obesity and cardiovascular disease, to name a few. You can also. One particular application of optimizing the cell signaling environment includes growth factors, cytokines, extracellular matrix molecules to facilitate the discovery of the optimal combination of factors to obtain a fully differentiated cell culture in vitro. Various soluble and non-soluble signaling molecules consisting of, etc. can be tested at various concentrations, at various mixing ratios, and at various time points. These environments can be created using a variety of parenchymal and non-parenchymal cells from tissues including bone marrow, vasculature, skin, pancreas, liver, bone, cartilage, smooth muscle, cardiac muscle, skeletal muscle, kidney, etc. it can. In other embodiments, cells such as endothelial cells can be used to effect vascularization by the host. In alternative embodiments, one skilled in the art can also create cultures consisting of several types of tissue systems to explore complex metabolic diseases such as metabolic syndrome. In alternative applications, several cells are used to explore fluid shear and perfusion, for example to determine the fluid flow most likely to promote cell type separation for angiogenesis and tissue development. You can incorporate types. In other applications, cells or tissues grown in a multi-well design can be used to perform drug tests directly on cells in dynamic cell culture, either in drug discovery, drug testing, or ADMETox applications, It can be used as a platform for testing drugs in medium to high throughput formats. In addition, sensing technology can be incorporated into the bioreactor system. For example, biosensing techniques that sense important cell culture variables such as glucose, ammonia, urea, pH, or general fluorescence detectors that monitor the metabolism of fluorescent compounds can be used with the system.

例示的な一変形形態または用途では、潅流ユニット12を使用して、プリセット条件または特に望ましい特徴で細胞培養物を成長させることができ、後でそれらをさらなる実験および/または発見のために使用することができる。潅流ユニット12のモジュール性および互換性は、有利には、さらなる実験および/または薬物検査もしくは発見を行うために別のポンプステーション16または類似のデバイス上に容易に据え付け直すことのできる、複数の細胞培養物の発送および/または移送を可能にする。   In one exemplary variation or application, the perfusion unit 12 can be used to grow cell cultures with preset conditions or particularly desirable characteristics, which are later used for further experimentation and / or discovery. be able to. The modularity and interchangeability of the perfusion unit 12 advantageously allows multiple cells that can be easily re-installed on another pump station 16 or similar device for further experimentation and / or drug testing or discovery. Allows the shipment and / or transfer of the culture.

ここで図17〜22を参照すると、高スループットおよび/もしくは並列スクリーニング環境で生物学的実験を実施するプラットフォームにおいて、足場を操作するまたは取り扱うシステムならびに方法が示されている。図17および図18に示したように、足場取扱システム201の好ましい一実施形態は、一般に、複数のウェルユニット210のアレイを備えるマルチウェルカートリッジもしくはキャリア205を含んでおり、各ウェルユニットでは、独立した足場220を保持することができ、また生物学的実験を実施することができる。図17に示したように、一実施形態では、足場取扱システム201のキャリア205は、4つのウェルユニット211、212、213、および214を備えており、また、クロスメンバ217の側端から遠位に延びる、マルチウェルプレートと対合するための側壁もしくはフランジ216および218を含む。ただし、代替的な実施形態では、任意の数または多数のウェルユニット210を、キャリア205に含めることができる。例えば、一変形形態では、キャリア205は、1つのウェルユニットを有することができる。他の例示的な実施形態では、キャリア205は、8つのウェルユニットを有することができる。他の実施形態では、キャリア205は、3つのウェルユニットを有することができる。   Referring now to FIGS. 17-22, systems and methods for manipulating or handling a scaffold in a platform for performing biological experiments in a high throughput and / or parallel screening environment are shown. As shown in FIGS. 17 and 18, one preferred embodiment of the scaffold handling system 201 generally includes a multi-well cartridge or carrier 205 comprising an array of a plurality of well units 210, with each well unit being independent. Scaffolding 220 can be retained and biological experiments can be performed. As shown in FIG. 17, in one embodiment, the carrier 205 of the scaffold handling system 201 includes four well units 211, 212, 213, and 214, and is distal from the side end of the cross member 217. And include sidewalls or flanges 216 and 218 for mating with the multi-well plate. However, in alternative embodiments, any number or multiple well units 210 can be included in the carrier 205. For example, in one variation, the carrier 205 can have one well unit. In other exemplary embodiments, the carrier 205 can have eight well units. In other embodiments, the carrier 205 can have three well units.

各ウェルユニット210は、一般に、キャリア205の上部から遠位に延びる円錐台状またはテーパしたボディ230を備え、遠位端234のところに足場保持チャンバ232を含む。細胞接着構造もしくは足場220が、高密度細胞培養物の成長を促進するために各ウェルユニット210内に収容または保持されることが好ましい。好ましい一実施形態では、細胞接着構造は、遠位端234の周りで、ウェルユニット210に結合される、またはウェルユニット210内に詰め込まれる。例えば、3次元の足場220を、遠位チャンバ232に結合させる、成型する、接着する、合成する、または他の何らかの形で取り付けることができる。好ましい一実施形態では、足場220を、例えば摩擦嵌めによって、チャンバ232に取外し可能に差し込むまたは取り付けることができる。   Each well unit 210 generally includes a frustoconical or tapered body 230 extending distally from the top of the carrier 205 and includes a scaffold holding chamber 232 at the distal end 234. A cell adhesion structure or scaffold 220 is preferably housed or retained within each well unit 210 to facilitate the growth of high density cell cultures. In a preferred embodiment, the cell adhesion structure is coupled to or packed into the well unit 210 around the distal end 234. For example, the three-dimensional scaffold 220 can be coupled, molded, glued, synthesized, or attached in some other manner to the distal chamber 232. In a preferred embodiment, the scaffold 220 can be removably inserted or attached to the chamber 232, for example, by a friction fit.

図19を参照すると、ウェルユニット210の1つを描く、キャリア205の底面斜視図が示されている。一実施形態では、足場保持チャンバ232は、テーパしている、すなわち、ウェルユニットの遠位端では広く、チャンバの上端もしくは近位端では狭くなっている。チャンバ232のこのテーパ特徴は、広範な足場サイズに対応することができる。例えば、一実施形態では、チャンバ232は、直径約4.8mmから約5.1mmの範囲の足場に対応することができる。加えて、チャンバ内で足場を摩擦によってさらに握持もしくは保持するために、1つもしくは複数のナブ(nubs)または突起236をチャンバ232の周囲から径方向内側に延ばすこともできる。   Referring to FIG. 19, a bottom perspective view of the carrier 205 depicting one of the well units 210 is shown. In one embodiment, the scaffold holding chamber 232 is tapered, ie, wide at the distal end of the well unit and narrow at the top or proximal end of the chamber. This taper feature of chamber 232 can accommodate a wide range of scaffold sizes. For example, in one embodiment, chamber 232 can accommodate a scaffold in the range of about 4.8 mm to about 5.1 mm in diameter. In addition, one or more nubs or protrusions 236 can extend radially inward from the periphery of the chamber 232 to further grip or hold the scaffold within the chamber by friction.

図20を参照すると、ウェルユニット210の1つを描く、キャリア205の上面斜視図が示されている。各ウェルユニット210の上端または近位端は、その中で保持された足場220への物理的および視覚的アクセスを可能にするために、開口部237を画定する。加えて、窓238がキャリア205内をウェルユニット210に隣接して延びて、それらを通じたウェルの底部へのアクセスをもたらす。この点に関して、各ウェルユニット210の開口した最上部、すなわち、開口部237および窓238は、ウェルユニット内の吸引またはピペッティングを容易にする。図20および図21から最もよくわかるように、一実施形態では、長手方向スロット、チャネル、もしくは開口部239が、ボディ230の側部に沿って延びる。開口部239は、流体のオーバーフローを促進し、キャリア205が潅流バイオリアクタと併せて使用されるときには潅流の循環を可能にする。これについては、以下でより詳細に説明する。やはり図21からわかるように、足場220を長手方向に保持し、細胞を封じ込め、微粒子流れを最小限に抑えるためにスクリーンを収容するように、レッジ241をボディ230の遠位端に隣接して設けることができる。例えば、図22に示したように、流体をそれに貫流させながら近位方向の足場220の動きを防ぐために、スクリーン250を、レッジ241に隣接して位置決めかつ/または成型することができる。   Referring to FIG. 20, a top perspective view of the carrier 205 depicting one of the well units 210 is shown. The upper or proximal end of each well unit 210 defines an opening 237 to allow physical and visual access to the scaffold 220 held therein. In addition, a window 238 extends in the carrier 205 adjacent to the well unit 210 to provide access to the bottom of the well therethrough. In this regard, the open top of each well unit 210, ie, opening 237 and window 238, facilitates aspiration or pipetting within the well unit. As best seen in FIGS. 20 and 21, in one embodiment, longitudinal slots, channels, or openings 239 extend along the sides of the body 230. The opening 239 facilitates fluid overflow and allows perfusion circulation when the carrier 205 is used in conjunction with a perfusion bioreactor. This will be described in more detail below. As can also be seen from FIG. 21, the ledge 241 is adjacent to the distal end of the body 230 to hold the scaffold 220 longitudinally, contain cells and contain a screen to minimize particulate flow. Can be provided. For example, as shown in FIG. 22, the screen 250 can be positioned and / or molded adjacent to the ledge 241 to prevent movement of the proximal scaffold 220 while allowing fluid to flow therethrough.

図17および図18の足場取扱システム201およびキャリア205は、細胞培養物もしくは細胞培養実験装置を収めるもしくは容れるために、複数のメインチャンバまたはウェルを有するマルチウェルプレートとともに使用されるように構成かつ寸法設定される。マルチウェルプレートは、当業者には周知である。例示的なマルチウェルプレートには、24ウェルプレートおよび96ウェルプレートが入手可能な、BD Falcon(商標)マルチウェルプレートが含まれる。この点に関して、この実施形態のキャリア205は、そのような24ウェルプレートに挿入されるように、かつ/または該24ウェルプレートと対合するように、構成かつ寸法設定される。作業時には、生物学的実験を実施できるように、各ウェルユニット211、212、213、および214が24ウェルプレートの対応するウェルへと延びた状態で、キャリア205を、24ウェルプレートの単一の列をまたいで設置することができる。マルチウェルプレートの各ウェル内で足場を保持できるように、多数のキャリア205を、マルチウェルプレートの別の列を覆って設置することができる。換言すれば、24ウェルプレートの場合、6つのキャリア205を該24ウェルプレートとともに用いることができる。言うまでもなく、マルチウェルプレート全体に細胞接着足場を含めることができるように任意の数のアレイおよび構成を使用できることが、当業者には理解されよう。   The scaffold handling system 201 and carrier 205 of FIGS. 17 and 18 are configured and dimensioned to be used with a multi-well plate having a plurality of main chambers or wells to contain or contain a cell culture or cell culture laboratory apparatus. Is set. Multiwell plates are well known to those skilled in the art. Exemplary multi-well plates include BD Falcon ™ multi-well plates, where 24-well plates and 96-well plates are available. In this regard, the carrier 205 of this embodiment is configured and dimensioned to be inserted into and / or mated with such a 24-well plate. In operation, the carrier 205 is transferred to a single well of the 24-well plate with each well unit 211, 212, 213, and 214 extending to the corresponding well of the 24-well plate so that biological experiments can be performed. Can be installed across rows. A number of carriers 205 can be placed over another row of the multi-well plate so that the scaffold can be held within each well of the multi-well plate. In other words, in the case of a 24-well plate, six carriers 205 can be used with the 24-well plate. Of course, those skilled in the art will appreciate that any number of arrays and configurations can be used so that the entire multi-well plate can include a cell adhesion scaffold.

キャリア205の側壁もしくはフランジ216、218は、キャリア205の側部から遠位に延び、キャリア205を24ウェルプレートと精確に対合させるためにマルチウェルプレートの外側部の周りを延びるように構成かつ寸法設定される。図18から最もよくわかるように、フランジ216および218は、マルチウェルプレートに対する再位置決めを容易にするための、面取りされた縁部219を有することができる。加えて、図19から最もよくわかるように、キャリア5とマルチウェルプレートの個々のウェルとの位置合わせを容易にするために、1つもしくは複数のナブ、位置決めピン、または突起240を、キャリア205の裏面に設けることができる。この点に関して、突起240と、フランジ216および218と、キャリア205の幾何学形状との組合せが、足場をマルチウェルプレートに対して適所で保持するための、信頼性および再現性のあるシステムをもたらす。   The side walls or flanges 216, 218 of the carrier 205 extend distally from the sides of the carrier 205 and are configured to extend around the outer portion of the multi-well plate to precisely mate the carrier 205 with the 24-well plate and Dimensions are set. As best seen in FIG. 18, the flanges 216 and 218 can have chamfered edges 219 to facilitate repositioning relative to the multiwell plate. In addition, as best seen in FIG. 19, one or more nabs, locating pins, or protrusions 240 are attached to the carrier 205 to facilitate alignment of the carrier 5 with individual wells of the multi-well plate. It can be provided on the back surface of. In this regard, the combination of protrusions 240, flanges 216 and 218, and carrier 205 geometry provides a reliable and reproducible system for holding the scaffold in place against the multiwell plate. .

他の実施形態では、図17および図18の足場取扱システム201およびキャリア205を、やはり、前述の潅流バイオリアクタのマルチウェルプレートとともに使用することができる。この点に関して、この実施形態のキャリア205は、潅流バイオリアクタのそのようなマルチウェルプレートに挿入されるように、かつ/または該マルチウェルプレートと対合するように、構成かつ寸法設定される。作業時には、生物学的実験を実施できるように、各ウェルユニット211、212、213、および214がバイオリアクタのマルチウェルプレートの対応するウェルへと延びる、24ウェルプレートに関して前述したのと同一の方式で、キャリア205を、潅流バイオリアクタのマルチウェルプレートの単一の列をまたいで設置することができる。この点に関して、取扱システム201の構成および設計は、有利には、足場内を通る細胞培養培地の潅流を可能にするように構成される。例えば、細胞培養培地が遠位端から足場を通って各ウェルユニット210の近位端へと流れるように、キャリア205の信頼性および再現性のある位置決めは、潅流バイオリアクタの流れの線内で(1つもしくは複数の)足場220を保持するように構成される。オーバーフローチャネルもしくは開口部239は、潅流培地の戻り流れが足場220の近位側を通って出ていくのを容易にする。   In other embodiments, the scaffold handling system 201 and carrier 205 of FIGS. 17 and 18 can also be used with the multi-well plate of the perfusion bioreactor described above. In this regard, the carrier 205 of this embodiment is configured and dimensioned to be inserted into and / or mated with such a multiwell plate of a perfusion bioreactor. In the same manner as described above for the 24-well plate, in which each well unit 211, 212, 213, and 214 extends to a corresponding well of the bioreactor multi-well plate so that biological experiments can be performed. Thus, the carrier 205 can be placed across a single row of multi-well plates of a perfusion bioreactor. In this regard, the configuration and design of the handling system 201 is advantageously configured to allow perfusion of the cell culture medium through the scaffold. For example, reliable and reproducible positioning of the carrier 205 is within the flow line of the perfusion bioreactor so that cell culture medium flows from the distal end through the scaffold to the proximal end of each well unit 210. It is configured to hold the scaffold (s) 220. The overflow channel or opening 239 facilitates the return flow of the perfusion medium through the proximal side of the scaffold 220.

再び図17を参照すると、また、本発明にしたがって1つもしくは複数の足場220を取り扱うまたは操作する例示的な方法が示されている。ウェルユニット211に関して示されているように、最初のステップとして、足場220または多数の足場を、キャリア205のウェルユニット210内に詰め込むまたは挿入することができる。ウェルユニット212に関して示したように、キャリア205内に取り付けられると、または詰め込まれると、(1つもしくは複数の)足場220を、化学物質による処理、紫外線滅菌、細胞の播種、もしくは他の処理などによって操作することができる。同様に、ウェルユニット213に関して示したように、足場を細胞培養培地または生物剤とともにマルチウェルプレートに挿入して、生物学的実験を実施することもできる。図17のウェルユニット214に関して示したように、(1つもしくは複数の)足場220を通じて培地を潅流させることができる。また、顕微鏡検査が必要な場合、足場を直接取り扱う必要なしに、顕微鏡検査用の別個のまたは新しい乾いたプレートにキャリア205を容易に移動することができる。   Referring again to FIG. 17, an exemplary method for handling or manipulating one or more scaffolds 220 in accordance with the present invention is shown. As shown with respect to the well unit 211, as an initial step, a scaffold 220 or multiple scaffolds can be packed or inserted into the well unit 210 of the carrier 205. As shown with respect to the well unit 212, once installed or packed into the carrier 205, the scaffold (s) 220 may be treated with chemicals, UV sterilization, cell seeding, or other treatments, etc. Can be operated by. Similarly, as shown with respect to well unit 213, a biological experiment can be performed with the scaffold inserted into a multi-well plate with cell culture medium or biological agent. As shown with respect to the well unit 214 of FIG. 17, the medium can be perfused through the scaffold (s) 220. Also, if microscopy is required, the carrier 205 can be easily transferred to a separate or new dry plate for microscopy without the need to handle the scaffold directly.

図8を参照すると、本発明にしたがって実施された細胞生物学実験の一例が示されており、この実験では、プライマリーラット肝細胞を潅流チャンバ内のアルギン酸塩の足場上に播種し、Hepatostim培地を用いて潅流下で培養した。また、同じ細胞を、マトリゲルアルギン酸塩(matrigel)基材(通常、ラット肝細胞の基礎CYP 3A1活性を維持することで知られる)上に播種し、受動コーティングされたコラーゲンタイプ1基材を陰性対照(通常、ラット肝細胞の基礎CYP 3A1活性を低下させることで知られる)として使用した。48時間後、100uMのコルテキソロン(cortexolone)を培地に添加して、CYP 3A1発現を誘発した。週に1度、HPLC分析を使用して、テストステロンが代謝されて6B−ヒドロキシテストステロンに変わることにより、基礎3A1活性を監視した。したがって、培養物中の6B−ヒドロキシテストステロンのレベルは、CYP 3A1の発現および活性を示している。コラーゲン培養物は、CYP 3A1を発現させず、マトリゲル培養物は、肝細胞が3週間にわたってCYP 3A1発現を維持するのを助けたが、3週の時点で発現が低下した。アルギン酸塩の足場上で流動条件下に培養された肝細胞は、やはり、高いCYP 3A1活性を維持したが、4週目に低下するのではなく、マトリゲルに比べて活性が劇的に上昇した。この実施例は、このデバイス構成で細胞を成長させることができることを実証しており、また、新規の培養条件が、プライマリーラット細胞について、分化特異的な細胞機能の長期的でより高い発現を可能にしたことを示唆する。潅流下では、重要なp450 3A1機能が、業界標準のマトリゲル培養物よりも長い、4週間にわたって維持される。   Referring to FIG. 8, an example of a cell biology experiment performed in accordance with the present invention is shown, in which primary rat hepatocytes are seeded on an alginate scaffold in a perfusion chamber and Hepatostim medium is added. And cultured under perfusion. The same cells are also seeded on a Matrigel alginate substrate (usually known to maintain the basal CYP 3A1 activity of rat hepatocytes), and a passively coated collagen type 1 substrate is used as a negative control. (Usually known to reduce basal CYP 3A1 activity in rat hepatocytes). After 48 hours, 100 uM cortexolone was added to the medium to induce CYP 3A1 expression. Once weekly, HPLC analysis was used to monitor basal 3A1 activity by metabolizing testosterone to 6B-hydroxytestosterone. Thus, the level of 6B-hydroxytestosterone in the culture is indicative of CYP 3A1 expression and activity. Collagen cultures did not express CYP 3A1, and Matrigel cultures helped hepatocytes maintain CYP 3A1 expression for 3 weeks, but expression decreased at 3 weeks. Hepatocytes cultured under flow conditions on an alginate scaffold still maintained high CYP 3A1 activity, but did not decrease at 4 weeks, but increased dramatically compared to Matrigel. This example demonstrates that cells can be grown with this device configuration, and the new culture conditions allow long-term and higher expression of differentiation-specific cell functions for primary rat cells It is suggested that Under perfusion, critical p450 3A1 function is maintained over a 4 week period longer than industry standard Matrigel cultures.

図14を参照すると、本発明にしたがって実施された細胞生物学実験の一例が示されており、この実験では、マウス骨芽細胞(MC3T3)をリン酸カルシウムの足場上に播種し、Gibco Alpha培地を用いて潅流下で培養した。また、同じ細胞を静的条件でリン酸カルシウムの足場上に播種した。細胞の代謝活性を、15日間にわたり、静的条件下および潅流条件下で吸光度によって探査した。15日後、潅流下の細胞は、静的条件の細胞を上回る、統計的に優位な代謝活性34%の上昇を示す。   Referring to FIG. 14, an example of a cell biology experiment performed in accordance with the present invention is shown, in which mouse osteoblasts (MC3T3) are seeded on a calcium phosphate scaffold and used with Gibco Alpha medium. And cultured under perfusion. The same cells were also seeded on calcium phosphate scaffolds under static conditions. The metabolic activity of the cells was probed by absorbance under static and perfusion conditions for 15 days. After 15 days, perfused cells show a statistically significant 34% increase in metabolic activity over cells in static conditions.

図15を参照すると、本発明にしたがって実施された細胞生物学実験の一例が示されており、この実験では、ヒト間葉系幹細胞(MSC)をリン酸カルシウムの足場上に播種し、骨形成培地を用いて潅流下で培養した。また、同じ細胞を静的条件でリン酸カルシウムの足場上に播種した。細胞の代謝活性を、10日間にわたり、静的条件下および潅流条件下で吸光度によって探査した。10日後、潅流下の細胞は、静的条件の細胞を上回る、統計的に優位な代謝活性42%の上昇を示す。   Referring to FIG. 15, an example of a cell biology experiment performed in accordance with the present invention is shown, in which human mesenchymal stem cells (MSCs) are seeded on a calcium phosphate scaffold and osteogenic medium is used. And cultured under perfusion. The same cells were also seeded on calcium phosphate scaffolds under static conditions. The metabolic activity of the cells was probed by absorbance under static and perfusion conditions for 10 days. After 10 days, perfused cells show a statistically significant 42% increase in metabolic activity over cells in static conditions.

図16を参照すると、本発明にしたがって実施された細胞生物学実験の一例が示されており、この実験では、ラット肝臓切片を、Gibco培地を用いて潅流流れ下で培養した。また、切片を静的条件でも培養した。細胞の代謝活性を、5日間にわたり、静的条件下および潅流条件下で吸光度によって探査した。5日後、潅流下の切片は、静的条件の切片を上回る、統計的に優位な代謝活性136%の上昇を示す。   Referring to FIG. 16, an example of a cell biology experiment performed in accordance with the present invention is shown in which rat liver sections were cultured under perfusion flow using Gibco medium. Sections were also cultured under static conditions. The metabolic activity of the cells was probed by absorbance under static and perfusion conditions for 5 days. After 5 days, the perfused section shows a statistically significant increase in metabolic activity of 136% over that of the static condition.

本発明を特定の実施形態およびそれらの実施例に即して記載したが、本開示を読めば多くの代替形態、修正形態、および変形形態が当業者には明らかであることが明白である。したがって、冒頭の特許請求の範囲の趣旨および広い範囲内に入るそのようなすべての代替形態、修正形態、および変形形態を包含するものとする。   Although the invention has been described with reference to particular embodiments and examples thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art upon reading this disclosure. Accordingly, it is intended to embrace all such alternatives, modifications and variations that fall within the spirit and broad scope of the appended claims.

本発明によるバイオリアクタシステムの第1の実施形態の分解組立図である。1 is an exploded view of a first embodiment of a bioreactor system according to the present invention. FIG. 図1に示したバイオリアクタシステムの潅流ユニットの一実施形態の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of an embodiment of the perfusion unit of the bioreactor system shown in FIG. 1. 図1に示したバイオリアクタシステムのポンプユニットの一実施形態の斜視図である。It is a perspective view of one Embodiment of the pump unit of the bioreactor system shown in FIG. 図1のシステムのバイオリアクタユニットの断面分解組立図である。FIG. 2 is a cross-sectional exploded view of the bioreactor unit of the system of FIG. 本発明によるバイオリアクタシステムの他の実施形態の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of a bioreactor system according to the present invention. 本発明によるバイオリアクタシステムの他の実施形態の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of a bioreactor system according to the present invention. 本発明によるバイオリアクタシステムの他の実施形態の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of a bioreactor system according to the present invention. 本発明によるバイオリアクタシステムの他の実施形態の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of a bioreactor system according to the present invention. 本発明によるバイオリアクタシステムの他の実施形態の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of a bioreactor system according to the present invention. 本発明によるバイオリアクタシステムの他の実施形態の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of a bioreactor system according to the present invention. 本発明によるバイオリアクタシステムの他の実施形態の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of a bioreactor system according to the present invention. 本発明によるバイオリアクタシステムの他の実施形態の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of a bioreactor system according to the present invention. 潅流を用いた足場上での肝細胞の成長を示す、本発明にしたがって実施された細胞生物学実験の一例のグラフ表示である。2 is a graphical representation of an example of a cell biology experiment performed in accordance with the present invention showing hepatocyte growth on a scaffold using perfusion. 本発明にしたがって実施された細胞生物学実験の他の例のグラフ表示である。4 is a graphical representation of another example of a cell biology experiment performed in accordance with the present invention. 本発明にしたがって実施された細胞生物学実験の他の例のグラフ表示である。4 is a graphical representation of another example of a cell biology experiment performed in accordance with the present invention. 本発明にしたがって実施された細胞生物学実験の他の例のグラフ表示である。4 is a graphical representation of another example of a cell biology experiment performed in accordance with the present invention. 本発明によるシステムの一実施形態の側面図である。1 is a side view of an embodiment of a system according to the present invention. 図17のシステムのキャリアの一実施形態の斜視図である。FIG. 18 is a perspective view of one embodiment of the carrier of the system of FIG. 底面から見た単一のウェルを描く図18のキャリアの部分斜視図である。FIG. 19 is a partial perspective view of the carrier of FIG. 18 depicting a single well as seen from the bottom. 上面から見た単一のウェルを描く図18のキャリアの部分斜視図である。FIG. 19 is a partial perspective view of the carrier of FIG. 18 depicting a single well as viewed from the top. スクリーンなしで示された図18のキャリアの単一のウェルの部分側面図である。FIG. 19 is a partial side view of a single well of the carrier of FIG. 18 shown without a screen. スクリーンありで示された図18のキャリアの単一のウェルの部分側面図である。FIG. 19 is a partial side view of a single well of the carrier of FIG. 18 shown with a screen.

Claims (27)

バイオリアクタシステムであって、
細胞培養物を容れるように構成された複数の細胞ウェルのアレイを含む潅流ユニットと、
前記細胞ウェルと流体連通する複数のポンプ要素のアレイを含むポンプユニットと、
細胞培養培地を容れるように構成された複数の培地ウェルのアレイを含む流体源ユニットを含んでおり、
前記培地ウェルは、前記ポンプ要素と流体連通しており、前記ポンプ要素は、前記培地ウェルから前記細胞ウェルへと細胞培養培地を送り出すように構成されることを特徴とするシステム。
A bioreactor system comprising:
A perfusion unit comprising an array of a plurality of cell wells configured to receive a cell culture;
A pump unit comprising an array of pump elements in fluid communication with the cell well;
A fluid source unit comprising an array of a plurality of media wells configured to contain cell culture media;
The system wherein the medium well is in fluid communication with the pump element, the pump element being configured to deliver cell culture medium from the medium well to the cell well.
前記細胞ウェルは、それぞれ、多孔質構造を有する足場を容れるように適合かつ構成されていることを特徴とする請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein each of the cell wells is adapted and configured to receive a scaffold having a porous structure. 前記細胞ウェルは、それぞれ、2次元の足場を容れるように適合かつ構成されていることを特徴とする請求項2に記載のシステム。   The system of claim 2, wherein each of the cell wells is adapted and configured to accommodate a two-dimensional scaffold. 前記細胞ウェルは、それぞれ、3次元の足場を容れるように適合かつ構成されていることを特徴とする請求項2に記載のシステム。   The system of claim 2, wherein each of the cell wells is adapted and configured to accommodate a three-dimensional scaffold. 前記3次元の足場は、1方向に整列した孔隙を含むことを特徴とする請求項4に記載のシステム。   The system of claim 4, wherein the three-dimensional scaffold includes pores aligned in one direction. 前記足場は、管形状であることを特徴とする請求項4に記載のシステム。   The system according to claim 4, wherein the scaffold has a tubular shape. 前記足場の内部構造に流体を直接供給可能であることを特徴とする請求項2に記載のシステム。   The system of claim 2, wherein fluid can be directly supplied to the internal structure of the scaffold. 前記流体が複数の細胞ウェルの前記アレイから複数の培地ウェルの前記アレイへと流れるための、少なくとも1つの戻り経路をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載のシステム。   8. The system of claim 7, further comprising at least one return path for the fluid to flow from the array of cell wells to the array of media wells. 複数の戻り経路をさらに含んでおり、各戻り経路は、単一の細胞ウェルおよび単一の培地ウェルと流体連通することを特徴とする請求項8に記載のシステム。   9. The system of claim 8, further comprising a plurality of return paths, each return path in fluid communication with a single cell well and a single media well. 前記潅流ユニットは、前記ポンプユニットに取外し可能に結合できることを特徴とする請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the perfusion unit is removably coupled to the pump unit. 各ポンプ要素は、流体ポートをその中に有する流体ステムを含んでおり、各ステムは、前記細胞ウェルへと延びるように適合かつ構成されていることを特徴とする請求項10に記載のシステム。   11. The system of claim 10, wherein each pump element includes a fluid stem having a fluid port therein, each stem adapted and configured to extend into the cell well. 各細胞ウェルは、それに結合された、前記ステムの一部分をその内部で受けるように構成された足場を含むことを特徴とする請求項11に記載のシステム。   The system of claim 11, wherein each cell well includes a scaffold coupled to it configured to receive a portion of the stem therein. 前記流体源ユニットは、前記ポンプユニットに取外し可能に結合できることを特徴とする請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the fluid source unit is removably coupled to the pump unit. 前記ポンプ要素は、少なくとも1つの一方向弁を含み、空気圧によって動作可能であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the pump element includes at least one one-way valve and is operable by air pressure. 複数のウェルユニットのアレイを含む足場キャリアカートリッジをさらに含んでおり、細胞接着足場を各ウェルユニット内に位置決めすることができ、前記カートリッジは、各ウェルユニットが前記潅流ユニットの細胞ウェルと位置合わせされるように前記潅流ユニットと結合可能であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。   And further comprising a scaffold carrier cartridge comprising an array of a plurality of well units, wherein a cell adhesion scaffold can be positioned within each well unit, wherein the cartridge is aligned with the cell wells of the perfusion unit. The system of claim 1, wherein the system can be coupled to the perfusion unit. 細胞を成長させる方法であって、
流体源ユニットの複数のウェルの第1のアレイから潅流ユニットの複数のウェルの第2のアレイへと細胞培養培地を送り出すステップを含んでおり、前記潅流ユニットの各ウェルは、細胞試料を収めるように適合かつ構成されていることを特徴とする方法。
A method of growing cells,
Delivering a cell culture medium from a first array of wells of the fluid source unit to a second array of wells of the perfusion unit, each well of the perfusion unit containing a cell sample A method characterized in that it is adapted and configured.
前記細胞試料は、細胞接着構造を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。   The method of claim 16, wherein the cell sample comprises a cell adhesion structure. 前記細胞接着構造は、足場であり、前記方法は、前記培地を前記足場内へと潅流させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。   The method of claim 17, wherein the cell adhesion structure is a scaffold, and the method further comprises the step of perfusing the medium into the scaffold. 潅流バイオリアクタシステムであって、
複数のバイオリアクタユニットのアレイを含んでおり、各バイオリアクタユニットは、流体リザーバ内に貯蔵された流体と流体連通する細胞接着構造を含んでおり、動作時には、流体は、前記流体源から前記細胞接着構造内に直接流れ込むことを特徴とするシステム。
A perfusion bioreactor system comprising:
An array of bioreactor units, each bioreactor unit including a cell adhesion structure in fluid communication with a fluid stored in a fluid reservoir, wherein in operation fluid flows from the fluid source to the cells System that flows directly into the adhesive structure.
第1のバイオリアクタユニットは、第2のバイオリアクタユニットと流体連通することを特徴とする請求項19に記載のシステム。   The system of claim 19, wherein the first bioreactor unit is in fluid communication with the second bioreactor unit. 前記細胞接着構造は、ポンプユニットによって前記流体リザーバと流動可能に相互連結されていることを特徴とする請求項19に記載のシステム。   The system of claim 19, wherein the cell adhesion structure is fluidly interconnected with the fluid reservoir by a pump unit. 細胞培養実験で使用するためのプレートであって、
細胞培養物を容れるように構成された複数のチャンバを含んでおり、
各チャンバは、流体ポートと、前記流体ポートの周りで前記チャンバに取り付けられた細胞試料とを含むことを特徴とするプレート。
A plate for use in cell culture experiments,
A plurality of chambers configured to contain cell cultures;
Each chamber includes a fluid port and a cell sample attached to the chamber around the fluid port.
前記細胞試料は、細胞接着構造を含むことを特徴とする請求項22に記載のプレート。   The plate according to claim 22, wherein the cell sample includes a cell adhesion structure. 前記細胞培養物は、流動条件下で成長されることを特徴とする請求項22に記載のプレート。   23. The plate of claim 22, wherein the cell culture is grown under flow conditions. 前記細胞接着構造は、多孔質構造を有する3次元の足場であることを特徴とする請求項23に記載のプレート。   The plate according to claim 23, wherein the cell adhesion structure is a three-dimensional scaffold having a porous structure. 前記細胞接着構造は、管形状であることを特徴とする請求項23に記載のプレート。   The plate according to claim 23, wherein the cell adhesion structure has a tubular shape. 前記細胞接着構造は、2次元の足場であることを特徴とする請求項23に記載のプレート。   The plate according to claim 23, wherein the cell adhesion structure is a two-dimensional scaffold.
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010075200A (en) * 2009-11-30 2010-04-08 Hitachi Ltd Cell culture apparatus
JP2010207174A (en) * 2009-03-12 2010-09-24 Atto Corp Perfusion cultivation system
JP2013520975A (en) * 2010-03-02 2013-06-10 ユニヴェルシテ テクノロジエ デ コンピエーニュ−ユテセ Multi-reactor box for dynamic cell culture
JP2014501099A (en) * 2010-12-16 2014-01-20 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Cell carrier, method for making related cell carrier and cell culture using the carrier
JP2015535688A (en) * 2012-09-28 2015-12-17 ティスーゼ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングTissUse GmbH Multi-organ chips with improved lifespan and homeostasis
WO2016157378A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 高砂電気工業株式会社 Culture medium exchange unit
JP2018042556A (en) * 2016-09-09 2018-03-22 国立大学法人 東京大学 Cell culture device
DE112016006830T5 (en) 2016-05-02 2019-02-28 Integriculture Inc. INTELLIGENT INDUCTION SYSTEM, AGING INDUSTRY CONTROL DEVICE, AGGREGATION CONTROL SYSTEM, AND AGING INDUSTRY CONTROL PROGRAM
JP2019146548A (en) * 2018-02-28 2019-09-05 国立大学法人横浜国立大学 Culture apparatus, method for constructing two kinds or more of cell structures, and on-chip organ device
WO2020179389A1 (en) * 2019-03-07 2020-09-10 Phcホールディングス株式会社 Culture medium replacement device
JP2020533990A (en) * 2017-09-19 2020-11-26 アドバンスト・ソリューションズ・ライフ・サイエンシズ,エルエルシー Well plate and fluid manifold assembly and method
JP2021513363A (en) * 2018-02-08 2021-05-27 ユニバーシティ オブ フロリダ リサーチ ファンデーション インコーポレーティッド Perfutable bioreactor
US11680241B2 (en) 2018-02-08 2023-06-20 University Of Florida Research Foundation, Inc. Perfusion enabled bioreactors
US11819846B2 (en) 2016-05-02 2023-11-21 Integriculture Inc. System for aging induction, control device for aging induction, method for controlling aging induction, and program for controlling aging induction

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008147428A1 (en) 2006-10-05 2008-12-04 Nanopoint, Inc. Systems and methods for active microfluidic cell handling
PT104155B (en) 2008-08-06 2017-04-05 Ass For The Advancement Of Tissue Eng And Cell Based Tech & Therapies (A4Tec) MULTI-CAMERA BIOREACTOR WITH BIDIRECTIONAL PERFUSION INTEGRATED IN A CULTURE SYSTEM FOR APPLICATION IN STRATEGIES OF TISSUE ENGINEERING
US8617879B2 (en) * 2009-03-26 2013-12-31 Agency For Science, Technology And Research Apparatus for cell or tissue culture
US9220731B2 (en) 2009-12-16 2015-12-29 Vivabiocell, S.P.A. Continuous culturing device
US9926523B2 (en) 2010-12-16 2018-03-27 General Electric Company Cell carriers and methods for culturing cells
US9453197B2 (en) 2010-12-16 2016-09-27 General Electric Company Methods of making cell carrier
US9518249B2 (en) 2010-12-16 2016-12-13 General Electric Company Cell carrier, associated methods for making cell carrier and culturing cells using the same
US9453196B2 (en) 2010-12-16 2016-09-27 General Electric Company Cell carrier, methods of making and use
US9534206B2 (en) 2010-12-16 2017-01-03 General Electric Company Cell carrier, associated methods for making cell carrier and culturing cells using the same
GB201223495D0 (en) * 2012-12-30 2013-02-13 Plummer Simon M A Bioreactor
SG10201806083RA (en) 2013-02-22 2018-08-30 Genzyme Corp Microcarrier perfusion culturing methods and uses thereof
US10421949B2 (en) 2013-02-22 2019-09-24 Genzyme Corporation Microcarrier perfusion culturing methods and uses thereof
TW202204596A (en) 2014-06-06 2022-02-01 美商健臻公司 Perfusion culturing methods and uses thereof
TWI707949B (en) 2014-06-09 2020-10-21 美商健臻公司 Seed train processes and uses thereof
IL308064A (en) 2014-12-22 2023-12-01 Genzyme Corp Methods of culturing a mammalian cell
AU2017364195B2 (en) * 2016-11-24 2023-02-02 AlveoliX Technologies AG Cell culturing system and method
CN107435023A (en) * 2017-09-19 2017-12-05 中国医学科学院输血研究所 A kind of bioreactor and biologic reaction equipment
WO2021156443A1 (en) 2020-02-05 2021-08-12 Lifetaq-Analytics Gmbh Three-dimensional cell culture
CN113025491A (en) * 2021-03-17 2021-06-25 杭州电子科技大学 Perfusion reactor for in-vitro dynamic culture of cells

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6197575B1 (en) * 1998-03-18 2001-03-06 Massachusetts Institute Of Technology Vascularized perfused microtissue/micro-organ arrays

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6548263B1 (en) * 1997-05-29 2003-04-15 Cellomics, Inc. Miniaturized cell array methods and apparatus for cell-based screening
AU2003265228A1 (en) * 2002-03-12 2003-12-22 Surface Logix, Inc. Assay device that analyzes the absorption, metabolism, permeability and/or toxicity of a candidate compound
CA2853267C (en) * 2002-04-08 2018-06-26 Octane Biotech Inc. Automated tissue engineering system comprising sensors linked to a microprocessor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6197575B1 (en) * 1998-03-18 2001-03-06 Massachusetts Institute Of Technology Vascularized perfused microtissue/micro-organ arrays

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010207174A (en) * 2009-03-12 2010-09-24 Atto Corp Perfusion cultivation system
JP2010075200A (en) * 2009-11-30 2010-04-08 Hitachi Ltd Cell culture apparatus
JP2013520975A (en) * 2010-03-02 2013-06-10 ユニヴェルシテ テクノロジエ デ コンピエーニュ−ユテセ Multi-reactor box for dynamic cell culture
JP2014501099A (en) * 2010-12-16 2014-01-20 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Cell carrier, method for making related cell carrier and cell culture using the carrier
JP2015535688A (en) * 2012-09-28 2015-12-17 ティスーゼ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングTissUse GmbH Multi-organ chips with improved lifespan and homeostasis
WO2016157378A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 高砂電気工業株式会社 Culture medium exchange unit
JPWO2016157378A1 (en) * 2015-03-30 2018-01-25 高砂電気工業株式会社 Medium change unit
DE112016006830T5 (en) 2016-05-02 2019-02-28 Integriculture Inc. INTELLIGENT INDUCTION SYSTEM, AGING INDUSTRY CONTROL DEVICE, AGGREGATION CONTROL SYSTEM, AND AGING INDUSTRY CONTROL PROGRAM
US11484879B2 (en) 2016-05-02 2022-11-01 Integriculture Inc. System for aging induction, control device for aging induction, method for controlling aging induction, and program for controlling aging induction
US11819846B2 (en) 2016-05-02 2023-11-21 Integriculture Inc. System for aging induction, control device for aging induction, method for controlling aging induction, and program for controlling aging induction
JP2018042556A (en) * 2016-09-09 2018-03-22 国立大学法人 東京大学 Cell culture device
JP2020533990A (en) * 2017-09-19 2020-11-26 アドバンスト・ソリューションズ・ライフ・サイエンシズ,エルエルシー Well plate and fluid manifold assembly and method
JP7231619B2 (en) 2017-09-19 2023-03-01 アドバンスト・ソリューションズ・ライフ・サイエンシズ,エルエルシー well plate assembly
JP7450269B2 (en) 2018-02-08 2024-03-15 ユニバーシティ オブ フロリダ リサーチ ファンデーション インコーポレーティッド Perfusable bioreactor
JP2021513363A (en) * 2018-02-08 2021-05-27 ユニバーシティ オブ フロリダ リサーチ ファンデーション インコーポレーティッド Perfutable bioreactor
US11680241B2 (en) 2018-02-08 2023-06-20 University Of Florida Research Foundation, Inc. Perfusion enabled bioreactors
WO2019167951A1 (en) * 2018-02-28 2019-09-06 国立大学法人横浜国立大学 Culture apparatus, method for constructing two or more types of cell structures, and organ-on-a-chip device
JP7061356B2 (en) 2018-02-28 2022-04-28 国立大学法人横浜国立大学 Culture equipment, methods for constructing two or more types of cell structures, and on-chip organ devices
JP2019146548A (en) * 2018-02-28 2019-09-05 国立大学法人横浜国立大学 Culture apparatus, method for constructing two kinds or more of cell structures, and on-chip organ device
JP7193612B2 (en) 2019-03-07 2022-12-20 Phcホールディングス株式会社 Medium exchange device
JPWO2020179389A1 (en) * 2019-03-07 2021-12-16 Phcホールディングス株式会社 Medium exchange device
WO2020179389A1 (en) * 2019-03-07 2020-09-10 Phcホールディングス株式会社 Culture medium replacement device

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