JP2021513856A - バイオウォール、ビーズ床、及びバイオインターフェースを含む細胞を培養するためのマイクロ流体デバイス、並びにマイクロ流体デバイスのバイオインターフェースをモデル化する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (39)
- バイオインターフェースをモデル化するための方法であって、
パターン形成されたマイクロ流体チップを提供するステップであり、前記チップが、
中央領域と、前記中央領域の側方に位置する第1及び第2の側部チャネルとに分割されたチャンバで、前記分割が、流体透過性フェンスによって提供される、チャンバと、
前記チャンバの両端にある少なくとも2つのポート、並びに前記中央領域及び前記2つの側部チャネルのうちの1つのそれぞれにある少なくとも1つのポートを含む、少なくとも3つのマイクロ流体ポートと、を備える、ステップと、
ビーズ床を画定するために前記中央領域内に硬質ビーズの多孔性充填物を局在化させるステップであり、前記ビーズが、前記フェンスに流体が浸透する間に前記フェンスが前記ビーズを保定するのに十分な2〜300μmの平均サイズを有する、ステップと、
前記マイクロ流体ポートの対を通して細胞に栄養供給することによって、前記中央領域を1つの側部チャネルから隔てる前記フェンスの少なくとも1つのセグメントでバイオウォールを成長させるステップであり、前記バイオウォールが、前記ビーズに培養された生細胞によって少なくとも部分的に形成される、ステップと、
を含む方法。 - 前記中央領域及び前記2つの側部チャネルのうちの1つのそれぞれが、前記チャンバの両端に位置する少なくとも2つのポートを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記ビーズが、ポリマー、ガラス、金属、又はセラミックから構成されている、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記ビーズが、スチレン系ポリマー又はシリカから構成されている、請求項1又は2に記載の方法。
- 細胞の付着若しくは成長を改良するように、
標的分子若しくは粒子と選択的に結合するように、
標的分子若しくは粒子との結合をレポートするように、
分子若しくは粒子を選択的に放出するように、
光学的、熱的、電気的、磁気的、化学的、若しくは機械的な刺激に応答して、標的分子若しくは粒子を選択的に結合する、結合をレポートする、若しくは選択的に放出するように、又は
標的分子若しくは粒子を時間依存で選択的に結合する、結合をレポートする、又は選択的に放出するように、
前記ビーズの少なくとも第1の画分が処理される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記フェンスが、前記側部チャネル側から前記中央領域への貫通穴を有し、前記貫通穴は、前記ビーズのうち最も小さい10%の平均直径よりも小さい、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記フェンスが、天然組織の幾何形状を模倣するのに適した形状を画定するように前記ビーズの充填物の境界を定めるための1次元、2次元、又は3次元の湾曲部を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記硬質ビーズの充填物が、最大25%の非硬質ビーズ、粒子、又は物体を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記チャンバを細胞付着促進コーティングでコーティングするステップと、前記ビーズの混合物を前記チャンバに導入することによって前記多孔性充填物を局在化させるステップと、少なくとも1つの細胞培養物を前記側部チャネルの少なくとも1つを通して播種するステップと、前記少なくとも1つの細胞培養物に栄養供給しながらインキュベートするステップとをさらに含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ビーズの前記混合物を前記チャンバに導入するステップが、前記中央領域の前記ポートの1つを通して前記ビーズ混合物を液体キャリアに注入すると共に、他のポートの1つで流体を抽出することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記ビーズの前記混合物を前記チャンバに導入するステップが、前記マイクロ流体チップのカバーが取り外された状態で、前記ビーズの圧縮された混合物を前記中央領域に配置することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記ビーズの前記混合物を前記チャンバに導入するステップが、少なくとも2つの相を前記中央領域のそれぞれの部分に導入することを含み、各相が、前記ビーズ、又はそのようなビーズと任意の非硬質のビーズ、粒子、若しくは物体との混合物の部分集団の平均サイズ、平均形状、表面テクスチャ、機能化、組成、若しくはコーティングのうちの少なくとも1つに関して異なる特性を有する、請求項9〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記中央領域の前記それぞれの部分が、前記フェンスに平行な層で、又は前記中央領域の1対のポート間の流れに垂直なラインで前記中央領域を区分する、請求項12に記載の方法。
- 前記中央領域のそれぞれの部分に追加のポートが提供される場合、前記中央領域の前記それぞれの部分が追加のフェンスによって分離される、請求項12又は13に記載の方法。
- 前記中央領域が、2つの反対側のポート間の長さを有する前記パターン形成されたマイクロ流体チップを通る細長い流路であり、前記長さは、前記中央領域のエッチング深さ寸法よりも少なくとも2桁大きく、前記中央領域の幅の少なくとも2倍である、請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 人工バイオインターフェースを製造するためのキットであって、
パターン形成されたマイクロ流体表面であり、前記パターンが、中央領域と、前記中央領域の側方に位置する第1及び第2の側部チャネルとに分割されたチャンバを画定し、前記分割が、流体透過性フェンスによって提供されている、マイクロ流体表面と、
前記中央領域内にビーズ床を形成するように構成された硬質ビーズ源であり、前記ビーズが、前記フェンスに流体が浸透する間に前記ビーズを前記フェンスが保定するのに十分である2〜300μmの平均サイズを有する、硬質ビーズ源と、
前記マイクロ流体表面のためのカバーであり、前記チャンバを囲むように寸法設定され、前記チャンバを周囲から封止するように構成されたカバーと、を備え、
前記パターン形成されたマイクロ流体表面及びカバーのうちの少なくとも1つが、少なくとも3つのマイクロ流体ポートを提供し、前記少なくとも3つのマイクロ流体ポートが、前記チャンバの両端にある2つのポートと、前記中央領域及び前記2つの側部チャネルのそれぞれにある少なくとも1つのポートとを含む、
キット。 - 前記中央領域及び前記2つの側部チャネルがそれぞれ、前記チャンバの両端に位置する少なくとも2つのポートを有する、請求項16に記載のキット。
- 前記ビーズが、ポリマー、シリカ、金属、又はセラミックから構成されている、請求項16又は17に記載のキット。
- 前記ビーズが、スチレン系ポリマー又はシリカから構成されている、請求項16又は17に記載のキット。
- 細胞の付着若しくは成長を改良するように、
標的分子若しくは粒子と選択的に結合するように、
標的分子若しくは粒子との結合をレポートするように、又は
分子若しくは粒子を選択的に放出するように、
前記ビーズの少なくとも第1の画分が処理される、請求項16〜19のいずれか一項に記載のキット。 - 前記標的分子又は粒子が、光学的、熱的、電気的、磁気的、化学的、又は機械的な刺激に応答して結合される、結合をレポートされる、又は放出される、請求項20に記載のキット。
- 前記標的分子又は粒子が、時間依存して、結合される、結合をレポートされる、又は放出される、請求項20に記載のキット。
- 前記フェンスが、前記側部チャネル側から前記中央領域への貫通穴を有し、前記貫通穴は、前記ビーズのうち最も小さい10%の平均直径よりも小さい、請求項16〜22のいずれか一項に記載のキット。
- 前記フェンスが、天然組織の幾何形状を模倣するのに適した形状を画定するように前記ビーズの充填物の境界を定めるための1次元、2次元、又は3次元の湾曲部を有する、請求項16〜23のいずれか一項に記載のキット。
- 前記硬質ビーズの充填物が、最大25%の非硬質ビーズ、粒子、又は物体を含む、請求項16〜24のいずれか一項に記載のキット。
- 前記硬質ビーズの充填物が、少なくとも2つの相を有し、各相が、前記ビーズ、又はそのようなビーズと任意の非硬質のビーズ、粒子、若しくは物体との混合物の部分集団の平均サイズ、平均形状、表面テクスチャ、機能化、組成、若しくはコーティングのうちの少なくとも1つに関して異なる特性を有する、請求項16〜25のいずれか一項に記載のキット。
- 前記中央領域内に形成された前記ビーズ床、及び前記チャンバを囲んで封止する前記カバーと共に組み立てられる、請求項16〜26のいずれか一項に記載のキット。
- 前記中央領域を1つの側部チャネルから隔てる前記フェンスのセグメントに沿って位置して形成されたバイオウォールを備え、前記バイオウォールが、前記ビーズに培養された生細胞によって少なくとも部分的に形成され、前記バイオウォールが、前記マイクロ流体ポートによって栄養供給される、請求項27に記載のキット。
- 中央領域と、前記中央領域の側方に位置する第1及び第2の側部チャネルとに分割されたマイクロ流体チャンバであって、前記分割が、フェンスによって提供され、
前記中央領域が、硬質ビーズを含む多孔性充填物で満たされ、前記ビーズが、前記フェンスに流体が浸透する間に前記ビーズを前記フェンスが保定するのに十分な2〜300μmの平均サイズを有する、マイクロ流体チャンバと、
前記中央領域を1つの側部チャネルから隔てる前記フェンスのセグメントに沿って位置するバイオウォールであって、前記ビーズに培養された生細胞によって少なくとも部分的に形成される、バイオウォールと、
少なくとも3つのマイクロ流体経路であって、前記経路がそれぞれ、前記それぞれの側部チャネル又は中央領域に流体を供給するため及び前記それぞれの側部チャネル又は中央領域から流体を抽出するために、前記2つの側部チャネル及び前記中央領域のうちの1つにわたって延在する、マイクロ流体経路と、を備える人工バイオインターフェース。 - 前記経路がそれぞれ、前記それぞれの側部チャネル又は中央領域の両端にあるマイクロ流体ポート間に延在する、請求項29に記載の人工バイオインターフェース。
- 前記ビーズが、ポリマー、シリカ、金属、又はセラミックから構成されている、請求項29又は30に記載の人工バイオインターフェース。
- 前記ビーズが、スチレン系ポリマー又はシリカから構成されている、請求項29又は30に記載の人工バイオインターフェース。
- 細胞の付着若しくは成長を改良するように、
標的分子若しくは粒子と選択的に結合するように、
標的分子若しくは粒子との結合をレポートするように、又は
分子若しくは粒子を選択的に放出するように、
前記ビーズの少なくとも第1の画分が処理される、請求項29〜32のいずれか一項に記載の人工バイオインターフェース。 - 光学的、熱的、電気的、磁気的、化学的、又は機械的な刺激に応答して、前記標的分子又は粒子を結合する、結合をレポートする、又は放出するように、前記ビーズが処理される、請求項33に記載の人工バイオインターフェース。
- 前記標的分子若しくは粒子を時間依存して結合する、結合をレポートする、又は放出するように、前記ビーズが処理される、請求項33に記載の人工バイオインターフェース。
- 前記フェンスが、前記側部チャネル側から前記中央領域への貫通穴を有し、前記貫通穴は、前記ビーズのうち最も小さい10%の平均直径よりも小さい、請求項29〜35のいずれか一項に記載の人工バイオインターフェース。
- 前記フェンスが、天然組織の幾何形状を模倣するのに適した形状を画定するように前記ビーズの充填物の境界を定めるための1次元、2次元、又は3次元の湾曲部を有する、請求項29〜36のいずれか一項に記載の人工バイオインターフェース。
- 前記硬質ビーズの充填物が、最大25%の非硬質ビーズ、粒子、又は物体を含む、請求項29〜37のいずれか一項に記載の人工バイオインターフェース。
- 前記硬質ビーズの充填物が、少なくとも2つの相を有し、各相が、前記ビーズ、又はそのようなビーズと任意の非硬質のビーズ、粒子、若しくは物体との混合物の部分集団の平均サイズ、平均形状、表面テクスチャ、機能化、組成、若しくはコーティングのうちの少なくとも1つに関して異なる特性を有する、請求項29〜38のいずれか一項に記載の人工バイオインターフェース。
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