JPWO2021003563A5 - - Google Patents
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Description
均等物
本明細書では特定の実施形態を参照しているが、本発明の趣旨および範囲内に含まれる本発明の原理を利用して、他の実施形態を作製することが可能であることを、当業者は理解するであろう。
本発明には、次の態様が含まれる。
［１］ 生物学的材料を貯蔵するための方法であって、
圧力容器に前記生物学的材料を入れることと、
前記圧力容器を駆動液で満たすことと、
前記圧力容器から空気を排除し、前記圧力容器を封止することと、
圧力発生器を使用して前記駆動液にかかる圧力を上昇させ、前記圧力容器の内側を０℃未満の温度に低下させることと
を含み、
前記圧力発生器を使用して、選択された温度において、選択された圧力が前記駆動液に加えられ、それにより前記圧力容器内の前記駆動液が、安定した液体状態で維持され、
選択された圧力を前記駆動液に加えることにより、０℃未満の貯蔵温度における前記生物学的材料の凍結が防止される、方法。
［２］ 前記生物学的材料を、保存液とともに試料袋に入れることと、
前記試料袋から空気を抜くことと、
前記試料袋を封止することと
をさらに含み、
前記保存液および前記駆動液が、安定した液体状態に維持される、項１に記載の方法。
［３］ 前記温度を低下させ、前記圧力を上昇させることが、圧力を周囲条件から、２００ｐｓｉｇ（１．４ＭＰａ）ずつ１０００ｐｓｉｇ／分（６．９ＭＰａ）で、約３００００ｐｓｉｇ（２１０ＭＰａ）まで上昇させ、温度を周囲条件から約－２２℃まで低下させることを含む、項１または２に記載の方法。
［４］ 前記生物学的材料が、有機分子、分子錯体、核酸、糖類、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、酵素、オルガネラ、オルガノイド、細胞、組織、臓器、有機体、および水溶液のうちの１つまたは複数を含む、項１～３のいずれか一項に記載の方法。
［５］ 前記保存溶液が、水と、生物学的材料、可溶性分子、有機化合物および／または無機化合物、水性懸濁液内の材料、水溶液、水性混合物、水性コロイド、水性材料、ならびに生体由来材料のうちの１つまたは複数とを含む、項２～４のいずれか一項に記載の方法。
［６］ 前記生物学的材料が、細胞、組織、臓器、または有機体全体を含む、項１～５のいずれか一項に記載の方法。
［７］ 前記貯蔵温度が、約－２２℃である、項１～６のいずれか一項に記載の方法。
［８］ 前記貯蔵温度において、前記加えられる圧力が約３００００ｐｓｉ（２１０ＭＰａ）である、項１～７のいずれか一項に記載の方法。
［９］ 前記貯蔵温度および加えられる圧力により、細胞を準安定な過冷却の液体状態に維持することによって、凍結および細胞損傷が防止される、項１～８のいずれか一項に記載の方法。
［１０］ 前記保存溶液が、溶質を含む、項２～９のいずれか一項に記載の方法。
［１１］ 前記溶質が、不凍タンパク質、氷結合タンパク質、不凍糖類、氷結合糖類、氷結合ペプチド、および他の非束一的作用剤のうちの１つまたは複数を含む、項１０に記載の方法。
［１２］ 前記溶質が、氷晶成長を防止、阻害、制御、または分離し、かつ／または氷の核形成を防止する、項１０または１１に記載の方法。
［１３］ 前記駆動液が、プロピレングリコール、またはエチレングリコール、油、石油、魚油、鉱油、植物油、水、海水、およびこれらの任意の組合せを含む、項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
［１４］ 前記選択された貯蔵温度が、約－５℃～約－２２℃である、項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
［１５］ 生物学的材料を貯蔵するための装置であって、
駆動液を収容するためのリザーバと、
前記生物学的材料を受けるように構成された内部ウェルを有する圧力容器であって、前記リザーバから駆動液を受け取るために前記リザーバに動作可能に接続された圧力容器と、
前記圧力容器および前記リザーバに動作可能に接続された圧力発生器であって、前記駆動液に圧力を加える圧力発生器と、
前記圧力容器内の前記駆動液の圧力を示す圧力トランスデューサと、
前記圧力容器の温度を検知する温度センサと、
約０℃未満の、制御された圧力容器内部温度をもたらすように構成された冷却機器と
を備え、
約０℃未満の選択された圧力容器温度において、前記圧力発生器が、選択された圧力を前記駆動液に加えて、前記圧力容器内の前記駆動液が安定した液体状態で維持される、装置。
［１６］ 前記圧力トランスデューサ、前記温度センサ、前記圧力発生器、および前記冷却機器のうちの１つまたは複数からデータを取得するデータ取得システム（ＤＡＱ）をさらに備える、項１５に記載の装置。
［１７］ 前記圧力トランスデューサ、前記温度センサ、前記圧力発生器、および前記冷却機器のうちの１つまたは複数に動作可能に接続されたコントローラをさらに備え、
前記コントローラが、選択された圧力容器内部温度、および前記圧力容器内の前記駆動液に加えられる選択された圧力のうちの少なくとも１つを監視および維持する、項１５または１６に記載の装置。
［１８］ 圧力ゲージをさらに備える、項１５～１７のいずれか一項に記載の装置。
［１９］ 前記圧力発生器が自動化されており、前記コントローラによって機械的、電気的、空気圧的、または液圧的に駆動される、項１７に記載の装置。
［２０］ 前記冷却機器が、ヒータをさらに備える、項１５～１９のいずれか一項に記載の装置。
［２１］ 前記ヒータが、温度センサおよび温度コントローラを備える、項２０に記載の装置。
［２２］ 前記冷却機器が、比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御を含む、項１５～２１のいずれか一項に記載の装置。
［２３］ 蒸発器をさらに備える、項１５～２２のいずれか一項に記載の装置。
［２４］ 閉じられたときに前記装置からの前記圧力容器の隔離および取外しを可能にする少なくとも１つの弁をさらに備え、
前記圧力容器が、前記装置から取り外されたときに、前記駆動液の前記加えられた圧力を維持する、項１５～２３のいずれか一項に記載の装置。
［２５］ 前記圧力容器が、スチール、ステンレススチール、およびチタンから選択された材料から作られている、項１５～２４のいずれか一項に記載の装置。
［２６］ 前記圧力容器が、少なくとも約３００００ｐｓｉｇ（２１０ＭＰａ）の内圧に耐えるように構成されている、項１５～２５のいずれか一項に記載の装置。
［２７］ 生物学的材料を貯蔵するための圧力容器であって、
第１の部分を含む空洞と前記生物学的材料および駆動液を受ける試料ウェルとを有しているハウジングであって、
前記ハウジングの前記第１の部分が、前記ハウジングの外部まで開口しているオーバフローチャネルを含む、ハウジングと、
前記ハウジングの前記第１の部分に係合するように構成された第１の部分を含む蓋と
を備え、前記ハウジング内での前記蓋の位置が、第１の位置から閉位置までの範囲にわたって調整可能であり、
前記蓋が、前記ハウジングの前記試料ウェルに部分的に嵌まるように構成された第２の部分を含み、
前記蓋の前記第１の部分が、外部機器と相互連結するように構成されたポートを含み、
前記蓋が、前記ポートと前記試料ウェルとの間で、前記蓋を通して前記駆動液を導くように構成された駆動液チャネルを含み、
前記蓋を調整して前記閉位置にすることにより、過剰な駆動液が、前記ポートおよび前記オーバフローチャネルを介して前記試料ウェルから排出され、前記蓋の前記第２の部分が前記試料ウェルを封止し、
前記圧力容器が、前記試料ウェル内の駆動液の、少なくとも約３００００ｐｓｉ（２１０ＭＰａ）の内圧を維持するように構成された、圧力容器。
［２８］ 圧力が、前記外部機器により前記ポートを介して、前記試料ウェル内の駆動液に加えられる、項２７に記載の圧力容器。
［２９］ 前記ポートと前記外部機器との間に配置された少なくとも１つの弁をさらに備え、
前記少なくとも１つの弁が、閉じられたときに、前記圧力容器を前記外部機器から隔離し、前記試料ウェルの内圧を維持する、項２８に記載の圧力容器。
［３０］ 前記オーバフローチャネルが、温度センサを受けるように構成されている、項２７～２９のいずれか一項に記載の圧力容器。
EQUIVALENTS Although reference is made herein to specific embodiments, it is recognized that other embodiments may be made utilizing the principles of the invention that fall within the spirit and scope of the invention. , will be understood by those skilled in the art.
The present invention includes the following aspects.
[1] A method for storing biological material, comprising:
placing the biological material in a pressure vessel;
filling the pressure vessel with a driving liquid;
excluding air from the pressure vessel and sealing the pressure vessel;
increasing the pressure on the driving liquid using a pressure generator to reduce the temperature inside the pressure vessel to below 0°C;
including
applying a selected pressure to the driving liquid at a selected temperature using the pressure generator such that the driving liquid within the pressure vessel is maintained in a stable liquid state;
A method wherein freezing of the biological material at storage temperatures below 0°C is prevented by applying a selected pressure to the driving liquid.
[2] placing the biological material in a sample bag together with a preservation solution;
removing air from the sample bag;
sealing the sample bag;
further comprising
3. The method of paragraph 1, wherein the storage solution and the driving solution are maintained in a stable liquid state.
[3] Decreasing the temperature and increasing the pressure increases the pressure from ambient conditions by 200 psig (1.4 MPa) at 1000 psig/min (6.9 MPa) to about 30000 psig (210 MPa), and the temperature 3. The method of paragraph 1 or 2, comprising lowering the from ambient conditions to about -22°C.
[4] the biological material is one or more of organic molecules, molecular complexes, nucleic acids, saccharides, amino acids, peptides, proteins, enzymes, organelles, organoids, cells, tissues, organs, organisms, and aqueous solutions; 4. The method according to any one of items 1 to 3, comprising
[5] the storage solution comprises water, biological materials, soluble molecules, organic and/or inorganic compounds, materials in aqueous suspensions, aqueous solutions, aqueous mixtures, aqueous colloids, aqueous materials, and biological materials; 5. The method of any one of clauses 2-4, comprising one or more of
[6] The method according to any one of Items 1 to 5, wherein the biological material includes cells, tissues, organs, or whole organisms.
[7] The method according to any one of Items 1 to 6, wherein the storage temperature is about -22°C.
[8] The method of any one of paragraphs 1-7, wherein at said storage temperature, said applied pressure is about 30,000 psi (210 MPa).
[9] The method of any one of paragraphs 1-8, wherein the storage temperature and applied pressure prevent freezing and cell damage by maintaining cells in a metastable supercooled liquid state. .
[10] The method according to any one of Items 2 to 9, wherein the storage solution contains a solute.
[11] The method of paragraph 10, wherein the solute comprises one or more of antifreeze proteins, ice-binding proteins, antifreeze sugars, ice-binding sugars, ice-binding peptides, and other non-colligative agents. the method of.
[12] The method of paragraph 10 or 11, wherein the solute prevents, inhibits, controls, or separates ice crystal growth and/or prevents ice nucleation.
[13] The driving liquid according to any one of Items 1 to 12, wherein the driving liquid comprises propylene glycol or ethylene glycol, oil, petroleum, fish oil, mineral oil, vegetable oil, water, seawater, and any combination thereof. Method.
[14] The method of any one of paragraphs 1-13, wherein the selected storage temperature is from about -5°C to about -22°C.
[15] A device for storing biological material, comprising:
a reservoir for containing a driving fluid;
a pressure vessel having an internal well configured to receive the biological material, the pressure vessel operably connected to the reservoir for receiving a driving fluid from the reservoir;
a pressure generator operably connected to the pressure vessel and the reservoir for applying pressure to the driving liquid;
a pressure transducer that indicates the pressure of the driving liquid in the pressure vessel;
a temperature sensor that detects the temperature of the pressure vessel;
a cooling device configured to provide a controlled pressure vessel internal temperature of less than about 0°C;
with
wherein at a selected pressure vessel temperature of less than about 0° C., the pressure generator applies a selected pressure to the driving liquid such that the driving liquid within the pressure vessel is maintained in a stable liquid state. .
16. The apparatus of Clause 15, further comprising a data acquisition system (DAQ) that acquires data from one or more of the pressure transducer, the temperature sensor, the pressure generator, and the cooling equipment.
[17] further comprising a controller operably connected to one or more of the pressure transducer, the temperature sensor, the pressure generator, and the cooling device;
17. Apparatus according to clause 15 or 16, wherein the controller monitors and maintains at least one of a selected pressure vessel internal temperature and a selected pressure applied to the driving liquid within the pressure vessel.
[18] The device according to any one of Items 15 to 17, further comprising a pressure gauge.
19. The apparatus of paragraph 17, wherein the pressure generator is automated and driven mechanically, electrically, pneumatically, or hydraulically by the controller.
[20] The apparatus according to any one of Items 15 to 19, wherein the cooling device further comprises a heater.
[21] The apparatus of [20], wherein the heater comprises a temperature sensor and a temperature controller.
[22] The apparatus of any one of Clauses 15-21, wherein the cooling device includes proportional-integral-derivative (PID) control.
[23] The apparatus according to any one of Items 15 to 22, further comprising an evaporator.
[24] further comprising at least one valve that, when closed, permits isolation and removal of the pressure vessel from the apparatus;
24. The device of any one of clauses 15-23, wherein the pressure vessel maintains the applied pressure of the driving liquid when removed from the device.
[25] The apparatus according to any one of paragraphs 15 to 24, wherein the pressure vessel is made of a material selected from steel, stainless steel and titanium.
[26] The apparatus of any one of paragraphs 15-25, wherein the pressure vessel is configured to withstand an internal pressure of at least about 30,000 psig (210 MPa).
[27] A pressure vessel for storing biological material, comprising:
A housing having a cavity containing a first portion and a sample well for receiving said biological material and a driving fluid,
a housing, wherein the first portion of the housing includes an overflow channel opening to the exterior of the housing;
a lid including a first portion configured to engage the first portion of the housing;
wherein the position of the lid within the housing is adjustable over a range from a first position to a closed position;
the lid includes a second portion configured to partially fit over the sample well of the housing;
said first portion of said lid including a port configured to interconnect with external equipment;
the lid includes a driving fluid channel configured to direct the driving fluid through the lid between the port and the sample well;
By adjusting the lid to the closed position, excess drive liquid is expelled from the sample well through the port and the overflow channel, and the second portion of the lid seals the sample well. stop,
A pressure vessel configured to maintain an internal pressure of at least about 30,000 psi (210 MPa) of a driving liquid within the sample well.
[28] The pressure vessel of [27], wherein pressure is applied to the driving liquid in the sample well through the port by the external device.
[29] further comprising at least one valve disposed between the port and the external device;
29. The pressure vessel of Clause 28, wherein said at least one valve, when closed, isolates said pressure vessel from said external equipment and maintains internal pressure in said sample well.
[30] The pressure vessel of any one of Clauses 27-29, wherein the overflow channel is configured to receive a temperature sensor.
Claims (30)
圧力容器に前記生物学的材料を入れることと、
前記圧力容器を駆動液で満たすことと、
前記圧力容器から空気を排除し、前記圧力容器を封止することと、
圧力発生器を使用して前記駆動液に機械的に制御された圧力の上昇を提供し、そして、前記圧力容器の内側の０℃未満の貯蔵温度への、制御された温度の低下を提供することと
を含み、
前記圧力発生器を使用して、制御された温度の低下の間の選択された温度において、選択された圧力が前記駆動液に加えられ、それにより前記圧力容器内の前記駆動液が、全体的に安定した液体状態で維持され、
選択された貯蔵圧力を前記駆動液に維持することにより、０℃未満の貯蔵温度における前記生物学的材料の凍結が防止される、方法。 A method for storing biological material, comprising:
placing the biological material in a pressure vessel;
filling the pressure vessel with a driving liquid;
excluding air from the pressure vessel and sealing the pressure vessel;
A pressure generator is used to provide a mechanically controlled increase in pressure to the driving liquid and a controlled decrease in temperature to a storage temperature below 0°C inside the pressure vessel. including
Using the pressure generator, a selected pressure is applied to the driving liquid at a selected temperature during a controlled temperature drop , whereby the driving liquid within the pressure vessel is maintained in a stable liquid state at
A method wherein freezing of the biological material at storage temperatures below 0°C is prevented by maintaining a selected storage pressure in the driving liquid.
前記試料袋から空気を抜くことと、
前記試料袋を封止することと
をさらに含み、
前記保存液および前記駆動液が、安定した液体状態に維持される、請求項１に記載の方法。 placing the biological material in a sample bag with a preservative solution;
removing air from the sample bag;
sealing the sample bag;
2. The method of claim 1, wherein the storage liquid and the driving liquid are maintained in a stable liquid state.
駆動液を収容するためのリザーバと、
前記生物学的材料を受けるように構成された内部ウェルを有する圧力容器であって、前記リザーバから駆動液を受け取るために前記リザーバに動作可能に接続された圧力容器と、
前記圧力容器および前記リザーバに動作可能に接続された圧力発生器であって、前記駆動液に制御された圧力を機械的に加える圧力発生器と、
前記圧力容器内の前記駆動液の圧力を示す圧力トランスデューサと、
前記圧力容器の温度を検知する温度センサと、
約０℃未満の、制御された圧力容器内部温度をもたらすように構成された冷却機器と
を備え、
前記温度センサが、前記圧力容器の温度が約０℃未満の選択された圧力容器温度であると検知する場合、前記圧力発生器が、選択された圧力を前記駆動液に加え、前記選択された圧力が加えられて前記圧力容器内の前記駆動液が全体的に安定した液体状態で維持される、装置。 A device for storing biological material, comprising:
a reservoir for containing a driving fluid;
a pressure vessel having an internal well configured to receive the biological material, the pressure vessel operably connected to the reservoir for receiving a driving fluid from the reservoir;
a pressure generator operably connected to the pressure vessel and the reservoir, the pressure generator mechanically applying a controlled pressure to the driving liquid;
a pressure transducer that indicates the pressure of the driving liquid in the pressure vessel;
a temperature sensor that detects the temperature of the pressure vessel;
a cooling device configured to provide a controlled pressure vessel internal temperature of less than about 0°C;
When the temperature sensor detects that the pressure vessel temperature is at a selected pressure vessel temperature less than about 0° C., the pressure generator applies a selected pressure to the drive liquid, wherein a constant pressure is applied to maintain the driving liquid within the pressure vessel in a generally stable liquid state.
前記コントローラが、選択された圧力容器内部温度、および前記圧力容器内の前記駆動液に加えられる選択された圧力のうちの少なくとも１つを監視および維持する、請求項１５または１６に記載の装置。 further comprising a controller operably connected to one or more of the pressure transducer, the temperature sensor, the pressure generator, and the cooling device;
17. Apparatus according to claim 15 or 16, wherein the controller monitors and maintains at least one of a selected pressure vessel internal temperature and a selected pressure applied to the driving liquid within the pressure vessel.
前記圧力容器が、前記装置から取り外されたときに、前記駆動液の前記加えられた圧力を維持する、請求項１５～２３のいずれか一項に記載の装置。 further comprising at least one valve that enables isolation and removal of the pressure vessel from the device when closed;
Apparatus according to any one of claims 15 to 23, wherein the pressure vessel maintains the applied pressure of the driving liquid when removed from the apparatus.
第１の部分を含む空洞と前記生物学的材料および駆動液を受ける試料ウェルとを有しているハウジングであって、
前記ハウジングの前記第１の部分が、前記ハウジングの外部まで開口しているオーバフローチャネルを含む、ハウジングと、
前記ハウジングの前記第１の部分に係合するように構成された第１の部分を含む蓋と
を備え、前記ハウジング内での前記蓋の位置が、第１の位置から閉位置までの範囲にわたって調整可能であり、
前記蓋が、前記ハウジングの前記試料ウェルに部分的に嵌まるように構成された第２の部分を含み、
前記蓋の前記第１の部分が、外部機器と相互連結するように構成されたポートを含み、
前記蓋が、前記ポートと前記試料ウェルとの間で、前記蓋を通して前記駆動液を導くように構成された駆動液チャネルを含み、
前記蓋を調整して前記閉位置にすることにより、過剰な駆動液が、前記ポートおよび前記オーバフローチャネルを介して前記試料ウェルから排出され、前記蓋の前記第２の部分が前記試料ウェルを封止し、
前記圧力容器が、前記試料ウェル内の駆動液の、少なくとも約３００００ｐｓｉ（２１０ＭＰａ）の内圧を維持するように構成された、圧力容器。 A pressure vessel for storing biological material, comprising:
A housing having a cavity containing a first portion and a sample well for receiving said biological material and a driving fluid,
a housing, wherein the first portion of the housing includes an overflow channel opening to the exterior of the housing;
a lid including a first portion configured to engage the first portion of the housing, wherein positions of the lid within the housing range from a first position to a closed position. is adjustable and
the lid includes a second portion configured to partially fit over the sample well of the housing;
said first portion of said lid including a port configured to interconnect with external equipment;
the lid includes a driving fluid channel configured to direct the driving fluid through the lid between the port and the sample well;
By adjusting the lid to the closed position, excess drive liquid is expelled from the sample well through the port and the overflow channel, and the second portion of the lid seals the sample well. stop,
A pressure vessel configured to maintain an internal pressure of at least about 30,000 psi (210 MPa) of a driving liquid within the sample well.
前記少なくとも１つの弁が、閉じられたときに、前記圧力容器を前記外部機器から隔離し、前記試料ウェルの内圧を維持する、請求項２８に記載の圧力容器。 further comprising at least one valve positioned between the port and the external device;
29. The pressure vessel of claim 28, wherein the at least one valve isolates the pressure vessel from the external equipment and maintains internal pressure in the sample well when closed.
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