KR102527308B1 - Devices and Methods For Generation and Culture of 3D Cell Aggregates - Google Patents

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Abstract

본 개시는 세포를 배양하는 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 3차원 세포 응집체의 생성 및 배양을 위한 장치 및 방법은 제공된다.The present disclosure relates to devices, systems and methods for culturing cells. In particular, devices and methods for generating and culturing three-dimensional cell aggregates are provided.

Description

3D 세포 응집체의 생성 및 배양을 위한 장치 및 방법 {Devices and Methods For Generation and Culture of 3D Cell Aggregates} Devices and methods for generation and culture of 3D cell aggregates {Devices and Methods For Generation and Culture of 3D Cell Aggregates}

본 출원은 2014년 10월 29일자에 출원된 미국 가 특허출원 제62/072015호; 2014년 10월 29일자에 출원된 제62/072103호; 2014년 10월 29일자에 출원된 제62/072088호; 2014년 12월 19일자에 출원된 제62/094471호의 우선권을 주장하며; 이들의 전체적인 내용은 여기에 참조로 혼입된다. This application claims the benefit of U.S. Provisional Patent Application No. 62/072015, filed on October 29, 2014; 62/072103 filed on October 29, 2014; 62/072088 filed on October 29, 2014; claiming priority to serial number 62/094471 filed on 19 December 2014; The entire contents of these are incorporated herein by reference.

본 개시는 세포를 배양하기 위한 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 3-차원 세포 응집체의 생성 및 배양을 위한 장치 및 방법은 제공된다. The present disclosure relates to devices, systems and methods for culturing cells. In particular, devices and methods for generating and culturing three-dimensional cell aggregates are provided.

3차원 (3D) 세포 배양은, 3차원에서 세포가 서로 성장하거나 및/또는 상호작용하는 것을 가능하게 하는, 인위적으로-생성된 환경에서 세포의 성장이다. 3D 세포 배양은 적어도 3D 조건이 생체 내 환경을 보다 정확하게 모델링하기 때문에 2D에서 세포를 성장시키는 방법 (예를 들어, 페트리 접시)보다 개선점을 나타낸다. Three-dimensional (3D) cell culture is the growth of cells in an artificially-created environment that allows cells to grow and/or interact with each other in three dimensions. 3D cell culture represents an improvement over methods of growing cells in 2D (eg, Petri dishes), at least because 3D conditions more accurately model the in vivo environment.

회전 타원체 (spheroids)와 같이, 3차원으로 배양된 세포는 단층으로서 2차원으로 배양된 대조군과 비교하여 오히려 생채 내에 가까운 기능성을 나타낼 수 있다. 2차원 세포 배양 시스템에서, 세포는 그들이 배양되는 기판에 부착될 수 있다. 그러나, 세포가, 회전 타원체와 같은, 3차원으로 성장하면, 세포는 기판에 부착하는 것이 아니라 서로 상호작용한다. 회전 타원체 기반 분석의 하나의 문제점은 분석 결과가 통상적으로 회전 타원체의 크기에 따라 달라진다는 것이다. 예를 들어, 시스템에서 시스템으로의 접종 밀도 (seeding density) 및 성장 시간과 같은, 변수의 변화는, 주어진 시스템 내에 시스템으로부터 시스템으로, 또는 웰로부터 웰로 분석 재현성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 개별 웰에서 성장한 회전 타원체들 사이의 일정한 회전 타원체 크기를 유지하는 것은 어려움을 제공할 수 있다. Cells cultured in three dimensions, such as spheroids, may exhibit functionality that is rather close to living organisms compared to controls cultured in two dimensions as a monolayer. In a two-dimensional cell culture system, cells can be attached to the substrate on which they are cultured. However, when cells grow in three dimensions, such as spheroids, they interact with each other rather than attach to the substrate. One problem with spheroid-based assays is that assay results typically depend on the size of the spheroid. Variations in parameters, such as, for example, seeding density from system to system and growth time, can affect assay reproducibility from system to system or well to well within a given system. Thus, maintaining constant spheroid size between spheroids grown in individual wells can present challenges.

세포 배양 장치에서 성장한 세포의 밀도가 증가함에 따라, 세포 배양 배지의 더 큰 부피 또는 세포 배양 배지의 좀 더 빈번한 교환은 세포를 유지하는데 필요할 수 있다. 그러나, 배지 교환의 증가된 빈도는 불편할 수 있다. 부가적으로, 세포 배양 배지의 증가된 부피는, 배양된 세포보다 바람직하지 않게 증가된 배지의 높이를 유도할 수 있다. 배지 높이가 증가함에 따라, 배지를 통한 세포의 가스 교환율은 감소한다. As the density of cells grown in a cell culture device increases, a larger volume of cell culture medium or more frequent exchange of cell culture medium may be required to maintain the cells. However, the increased frequency of media exchanges can be inconvenient. Additionally, an increased volume of cell culture medium may lead to an undesirably increased height of the medium over the cultured cells. As medium height increases, the rate of gas exchange of cells through the medium decreases.

세포는 웨이브 백 (wave bags), 스피너 (spinners) 및 쉐이커 (shakers)에서 회전 타원체 클러스터 (spheroid clusters)로서 고밀도로 성장한다. 그러나, 이러한 장치에서 성장된 회전 타원체의 크기는 일정하지 않고, 이러한 장치에 내재된 전단은 회전 타원체를 더 작은 클러스터로 파괴하는 경향이 있다. 더욱이, 이러한 장치는 현재의 요구를 만족시키기에 충분히 높은 세포 밀도를 달성하는 것이 가능하지 않을 수 있다. Cells grow densely as spheroid clusters in wave bags, spinners and shakers. However, the size of spheroids grown in these devices is not constant, and the shear inherent in these devices tends to break the spheroids into smaller clusters. Moreover, such devices may not be able to achieve cell densities high enough to meet current needs.

본 개시는 세포를 배양하는 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 3차원 세포 응집체의 생성 및 배양을 위한 장치 및 방법은 제공된다. 예를 들어, 장치 및 방법은 세포의 3D 배양에 유해한 것으로 알려진 또는 알려지지 않은 문제를 해결하기 위해 제공된다. The present disclosure relates to devices, systems and methods for culturing cells. In particular, devices and methods for generating and culturing three-dimensional cell aggregates are provided. For example, devices and methods are provided to address known or unknown problems that are detrimental to 3D culture of cells.

회전 타원체와 같은, 3차원으로 배양된 세포는, 단층으로서 2차원으로 배양된 대조군과 비교하여 오히려 생체 내에 가까운 기능성을 나타낼 수 있다. 2차원 세포 배양 시스템에서, 세포는 그들이 배양되는 기판에 부착될 수 있다. 그러나, 세포가 회전 타원체와 같은 3차원으로 성장하는 경우, 세포는 기판에 부착하는 것이 아니라 서로 상호작용한다. 3-차원으로 배양된 세포는 세포 간 통신 및 세포 외 매트릭스 (matrices)의 발달의 측면에서 생체 내 조직과 좀 더 유사하다. 따라서, 회전 타원체는 세포 이동, 분화, 생존 및 성장을 위한 우수한 모델을 제공하며, 따라서 연구, 진단, 및 약물 효능, 약리학, 및 독성 시험을 위한 더 우수한 시스템을 제공한다. Cells cultured in three dimensions, such as spheroids, can exhibit functionality rather close to in vivo compared to controls cultured in two dimensions as a monolayer. In a two-dimensional cell culture system, cells can be attached to the substrate on which they are cultured. However, when cells grow in three dimensions, such as spheroids, the cells interact with each other rather than adhere to the substrate. Cells cultured in three dimensions more closely resemble in vivo tissues in terms of cell-to-cell communication and development of extracellular matrices. Thus, spheroids provide an excellent model for cell migration, differentiation, survival and growth, and thus a better system for research, diagnosis, and testing of drug efficacy, pharmacology, and toxicity.

몇몇 구체 예에서, 마이크로웰 (microwells) 또는 웰들의 어레이 (array)를 포함하거나 또는 함유하는 기판은 제공된다. 상기 기판은 세포 배양 기구 또는 장치의 일부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 멀티웰 (multiwell) 플레이트, 플라스크, 접시, 튜브, 다-층 세포 배양 플라스크, 생물반응기, 또는 세포 또는 회전 타원체를 성장시키도록 의도된 다른 실험실 용기의 일부를 형성할 수 있다. 마이크로웰 또는 웰 (용어 "마이크로웰" 및 "웰"은 이 개시에서 상호교환적으로 사용됨)은 배양에서 회전 타원체의 형성에 도움이 되는 환경을 제공하도록 구성되고 배열된다. 즉, 구체 예에서, 상기 마이크로웰은 회전 타원체-유도 기하학 (spheroid-inducing geometry)을 갖는다. 부가적으로, 상기 웰은 웰 내에 도입된 기판과 액체 또는 액체 액적 (droplets) 사이에 공기를 포획하지 않고 웰의 안 및 밖으로 액체의 이동을 제공하도록 구조화되고 배열된다. 즉, 구체 예에서, 상기 마이크로웰은 모세관 구조를 갖는다. 예를 들어, 세포가 성장한 웰은 웰 내에 세포가 서로 결합하여 구체를 형성하도록 세포에 비-부착성일 수 있다. 회전 타원체는 웰의 기하학에 의해 부여된 크기 제한으로 확장된다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 세포에 비-부착성 웰을 만들기 위해 초-저 결합 물질로 코팅된다. 몇몇 구체 예에서, 상기 기판은 상기 세포 배양 기판의 표면의 ㎠당 2-10000개의 마이크로웰을 포함할 수 있다.In some embodiments, a substrate comprising or containing microwells or an array of wells is provided. The substrate may form part of a cell culture apparatus or device. For example, the substrate may form part of a multiwell plate, flask, dish, tube, multi-layer cell culture flask, bioreactor, or other laboratory vessel intended to grow cells or spheroids. there is. Microwells or wells (the terms "microwell" and "well" are used interchangeably in this disclosure) are constructed and arranged to provide an environment conducive to the formation of spheroids in culture. That is, in an embodiment, the microwell has a spheroid-inducing geometry. Additionally, the well is structured and arranged to provide for the movement of liquid into and out of the well without entrapment of air between the liquid or liquid droplets and the substrate introduced into the well. That is, in an embodiment, the microwell has a capillary structure. For example, the well in which the cells are grown may be non-adherent to the cells such that the cells within the well associate with each other to form spheres. The spheroid expands to the size limit imposed by the geometry of the well. In some embodiments, the wells are coated with an ultra-low binding material to make the wells non-adherent to the cells. In some embodiments, the substrate may include 2-10000 microwells per cm 2 of the surface of the cell culture substrate.

몇몇 구체 예에서, 세포 배양 장치는 장치의 풋프린트 (footprint)을 포함하는 프레임을 가지며, 이의 기판은 장치에서 배양된 세포가 회전 타원체를 형성하도록 구성된다. 예를 들어, 장치 내의 세포 배양 기판은 세포가 기판 대신에 서로 결합하도록 세포에 비-부착성이다. 상기 세포 배양 기판은 복수의 마이크로웰 (또는 웰)로 더욱 구성되며, 이의 기하학은 웰에서 성장한 세포가 유사한-크기의 세포 응집체 또는 회전 타원체를 형성하는 것을 가능하게 한다. 회전 타원체는 마이크로웰의 기하학에 의해 부여된 크기 제한으로 확장된다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 세포에 비-부착성 웰을 만들기 위해 저-결합 처리를 하거나, 또는 초-저 결합 물질로 코팅된다. In some embodiments, a cell culture device has a frame comprising a footprint of the device, the substrate of which is configured such that cells cultured in the device form spheroids. For example, cell culture substrates within the device are non-adherent to the cells such that the cells bond to each other instead of the substrate. The cell culture substrate is further composed of a plurality of microwells (or wells), the geometry of which allows cells grown in the wells to form similar-sized cell aggregates or spheroids. The spheroid expands to the size limit imposed by the geometry of the microwell. In some embodiments, the wells are subjected to a low-binding treatment or coated with an ultra-low binding material to make the wells non-adherent to cells.

비-부착성 물질의 예로는 퍼플루오르화 중합체, 올레핀, 또는 유사한 중합체 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 다른 예로는 아가로스, 폴리아크릴아미드와 같은 비-이온성 하이드로겔, 폴리에틸렌 옥사이드와 같은 폴리에테르 및 폴리비닐 알코올과 같은 폴리올, 또는 이와 유사한 물질 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 예를 들어, 비-부착성 웰, 웰 기하학 (예를 들어, 크기 및 형태), 및/또는 중력의 조합은, 웰에서 배양된 세포를 회전 타원체로 자기-조립 (self-assemble)되도록 유도한다. 몇몇 회전 타원체는, 단층에서 성장한 세포와 비교하여, 오히려 생체 내에 가까운 반응을 나타내는 분화된 세포 기능을 유지한다. 간엽 간질 세포 (mesenchymal stromal cells)와 같은, 다른 세포 타입은, 회전 타원체로 배양된 경우, 그들의 전분화능 (pluripotency)을 보유한다. Examples of non-adhesive materials include perfluorinated polymers, olefins, or similar polymers or mixtures thereof. Other examples include agarose, non-ionic hydrogels such as polyacrylamide, polyethers such as polyethylene oxide and polyols such as polyvinyl alcohol, or similar materials or mixtures thereof. For example, a combination of non-adherent wells, well geometry (eg, size and shape), and/or gravity induces cells cultured in the well to self-assemble into spheroids. . Some spheroids retain differentiated cellular functions that, compared to cells grown in monolayers, respond rather closely to in vivo. Other cell types, such as mesenchymal stromal cells, retain their pluripotency when cultured as spheroids.

몇몇 구체 예에서, 여기에서의 시스템, 장치 및 방법은, 하나 이상의 세포를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 상기 세포는 냉동보존된다. 몇몇 구체 예에서, 세포는 3-차원 배양액이다. 몇몇 이러한 구체 예에서, 시스템, 장치 및 방법은, 하나 이상의 회전 타원체를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 세포는 활동적으로 분열한다. 몇몇 구체 예에서, 시스템, 장치 및 방법은, 배양 배지 (예를 들어, 영양소 (예를 들어, 단백질, 펩타이드, 아미노산), 에너지 (예를 들어, 탄수화물), 필수 금속 및 무기물 (예를 들어, 칼슘, 마그네슘, 철, 인산염, 황산염), 완충제 (예를 들어, 인산염, 초산염), pH 변화에 대한 표시기 (예를 들어, 페놀 레드, 브로모-크레졸 퍼플), 선택 제제 (예를 들어, 화학제, 항균제), 등)를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 시험 화합물 (예를 들어, 약물)은 시스템, 장치 및 방법에 포함된다. In some embodiments, the systems, devices and methods herein include one or more cells. In some embodiments, the cells are cryopreserved. In some embodiments, the cells are in 3-dimensional culture. In some such embodiments, the systems, devices and methods include one or more spheroids. In some embodiments, one or more cells are actively dividing. In some embodiments, systems, devices, and methods may include culture media (e.g., nutrients (e.g., proteins, peptides, amino acids), energy (e.g., carbohydrates), essential metals and minerals (e.g., calcium, magnesium, iron, phosphates, sulfates), buffers (e.g. phosphates, acetates), indicators for pH change (e.g. phenol red, bromo-cresol purple), optional agents (e.g. chemical agents, antibacterial agents), etc.). In some embodiments, one or more test compounds (eg, drugs) are included in systems, devices, and methods.

다양한 종류의 세포는 배양될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 회전 타원체는 단일 세포 타입을 함유한다. 몇몇 구체 예에서, 회전 타원체는 하나 이상의 세포 타입을 함유한다. 하나 이상의 회전 타원체가 성장되는 몇몇 구체 예에서, 각 회전 타원체는 동일한 타입이지만, 다른 구체 예에서, 둘 이상의 다른 타입의 회전 타원체는 성장된다. 회전 타원체에서 성장한 세포는 천연 세포 또는 변경된 세포 (예를 들어, 하나 이상의 비-천연 유전자 변경을 포함하는 세포)일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 세포는 체세포이다. 몇몇 구체 예에서, 세포는 임의의 원하는 분화 상태 (예를 들어, 전분화능, 다-분화능 (multi-potent), 운명 결정 (fate determined), 불멸화 (immortalized), 등)의 줄기세포 또는 전구 세포 (예를 들어, 배아 줄기세포, 유도된 전분화능 줄기세포)이다. 몇몇 구체 예에서, 세포는 질병 세포 또는 질병 모델 세포 (disease model cell)이다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 회전 타원체는 과-증식 상태 (예를 들어, 형질전환된 세포)로 유도될 수 있는, 하나 이상의 타입의 암세포 또는 세포들을 포함한다. 세포는, 부신, 방광, 혈관, 뼈, 골수, 뇌, 연골, 자궁 경부, 각막, 자궁 내막, 식도, 위장관, 면역계 (예를 들어, T 림프구, B 림프구, 백혈구, 대식세포 및 수지상 세포), 간, 폐, 임파선, 근육 (예를 들어, 심장 근육), 신경, 난소, 췌장 (예를 들어, 섬 세포), 뇌하수체, 전립선, 신장, 타액, 피부, 힘줄, 고환 및 갑상선을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 임의의 원하는 조직 또는 기관 타입으로부터 유래 또는 형성될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 세포는 포유류 세포 (예를 들어, 인간, 마우스, 래트, 토끼, 개, 고양이, 소, 돼지, 닭, 염소, 말, 등)이다. Cells of various types can be cultured. In some embodiments, the spheroid contains a single cell type. In some embodiments, spheroids contain more than one cell type. In some embodiments where more than one spheroid is grown, each spheroid is of the same type, but in other embodiments, two or more spheroids of different types are grown. Cells grown in spheroids can be natural cells or altered cells (eg, cells containing one or more non-naturally occurring genetic alterations). In some embodiments, the cell is a somatic cell. In some embodiments, the cell is a stem cell or progenitor cell (e.g., pluripotent, multi-potent, fate determined, immortalized, etc.) in any desired state of differentiation. For example, embryonic stem cells, induced pluripotent stem cells). In some embodiments, the cell is a disease cell or disease model cell. For example, in some embodiments, the spheroid comprises one or more types of cancer cells or cells that can be induced to a hyper-proliferative state (eg, transformed cells). Cells include adrenal, bladder, blood vessels, bone, bone marrow, brain, cartilage, cervix, cornea, endometrium, esophagus, gastrointestinal tract, immune system (e.g., T lymphocytes, B lymphocytes, white blood cells, macrophages and dendritic cells), Liver, lungs, lymph glands, muscles (eg heart muscle), nerves, ovaries, pancreas (eg islet cells), pituitary gland, prostate, kidneys, saliva, skin, tendons, testes and thyroid, but hereby It can be derived from or formed from any desired tissue or organ type, including but not limited to. In some embodiments, the cell is a mammalian cell (eg, human, mouse, rat, rabbit, dog, cat, cow, pig, chicken, goat, horse, etc.).

배양된 세포는 다양한 연구, 진단, 약물 스크린 및 시험, 치료, 및 산업적 적용에서 사용된다. Cultured cells are used in a variety of research, diagnostics, drug screens and tests, therapeutics, and industrial applications.

몇몇 구체 예에서, 세포는 단백질 또는 바이러스의 생산을 위해 사용된다. 병렬로 다수의 회전 타원체를 배양하는 시스템, 장치 및 방법은, 단백질 생산에 특히 효과적이다. 3-차원 배양은 증가된 세포 밀도, 및 세포 성장 표면적의 제곱 센티미터당 더 높은 단백질 수율을 가능하게 한다. 백신 생산을 위한 임의의 원하는 단백질 또는 바이러스는, 세포에서 성장될 수 있고, 원하는 대로 사용하기 위해 분리되거나 정제될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 단백질은 세포에 대한 비변성 단백질 (native protein)이다. 몇몇 구체 예에서, 단백질은 변성-단백질이다. 몇몇 구체 예에서, 단백질은 재조합으로 발현된다. 바람직하게는, 단백질은 변성-프로모터 (non-native promoter)를 사용하여 과발현된다. 단백질은 융합 단백질로서 발현될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 정제 또는 검출 태그 (detection tag)는 이의 정제 및/또는 검출을 용이하게 하기 위해 관심의 단백질에 대한 융합 파트너 (fusion partner)로서 발현된다. 몇몇 구체 예에서, 융합체 (fusions)는 정제 이후에 융합 파트너의 분리를 가능하게 하기 위해 절단 가능한 링커 (cleavable linker)로 발현된다. In some embodiments, cells are used for the production of proteins or viruses. Systems, devices and methods for culturing large numbers of spheroids in parallel are particularly effective for protein production. Three-dimensional culture allows for increased cell density and higher protein yield per square centimeter of cell growth surface area. Any desired protein or virus for vaccine production can be grown in cells and isolated or purified for use as desired. In some embodiments, the protein is a native protein to the cell. In some embodiments, the protein is a denatured-protein. In some embodiments, the protein is recombinantly expressed. Preferably, the protein is overexpressed using a non-native promoter. Proteins can be expressed as fusion proteins. In some embodiments, a purification or detection tag is expressed as a fusion partner to a protein of interest to facilitate its purification and/or detection. In some embodiments, fusions are expressed with a cleavable linker to allow isolation of the fusion partner after purification.

몇몇 구체 예에서, 단백질은 치료용 단백질이다. 이러한 단백질은, 결핍되거나 비정상적인 단백질 (예를 들어, 인슐린)을 대체하거나, 기존 경로 (예를 들어, 억제제 또는 작용제 (agonists))를 증가시키거나, 새로운 기능 또는 활성을 제공하거나, 분자 또는 유기체를 방해하거나, 또는 다른 화합물 또는 단백질 (예를 들어, 방사성 핵종, 세포독성 약물, 이펙터 단백질 (effector proteins), 등)을 전달하는, 단백질 및 펩타이드를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 구체 예에서, 단백질은 임의의 타입 (예를 들어, 인간화, 이중-특이적, 다중-특이적, 등)의 항체 (예를 들어, 단일클론 항체)와 같은 면역글로불린이다. 치료적 단백질 카테고리는, 항체-기반 약물, Fc 융합 단백질, 항응고제, 항원, 혈액 요소, 뼈 형성 단백질 (bone morphogenetic proteins), 유전자 조작된 단백질 비계 (engineered protein scaffolds), 효소, 성장 인자, 호르몬, 인터페론, 인터루킨, 및 혈전용해제를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 치료용 단백질은 암, 면역 장애, 대사 장애, 유전 질환, 감염, 및 기타 질병 및 질환을 예방하거나 치료하는데 사용될 수 있다. In some embodiments, the protein is a therapeutic protein. Such proteins may replace deficient or abnormal proteins (eg insulin), increase existing pathways (eg inhibitors or agonists), provide new functions or activities, or modify molecules or organisms. proteins and peptides that interfere with, or deliver other compounds or proteins (eg, radionuclides, cytotoxic drugs, effector proteins, etc.). In some embodiments, the protein is an immunoglobulin, such as an antibody (eg, monoclonal antibody) of any type (eg, humanized, bi-specific, multi-specific, etc.). Therapeutic protein categories include antibody-based drugs, Fc fusion proteins, anticoagulants, antigens, blood factors, bone morphogenetic proteins, engineered protein scaffolds, enzymes, growth factors, hormones, and interferons. , interleukins, and thrombolytics, but are not limited thereto. Therapeutic proteins can be used to prevent or treat cancer, immune disorders, metabolic disorders, genetic disorders, infections, and other diseases and conditions.

몇몇 구체 예에서, 단백질은 진단 단백질이다. 진단 단백질은, 항체, 친화성 결합 파트너 (예를 들어, 수용체-결합 리간드), 억제제, 길항제, 및 이와 유사한 것을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 구체 예에서, 진단 단백질은, 검출 가능한 모이어티 (moiety) (예를 들어, 형광 모이어티, 발광 모이어티 (예를 들어, 루시퍼라제), 비색 모이어티 (colorimetric moiety), 등)이거나 또는 발현된다. In some embodiments, the protein is a diagnostic protein. Diagnostic proteins include, but are not limited to, antibodies, affinity binding partners (eg, receptor-binding ligands), inhibitors, antagonists, and the like. In some embodiments, the diagnostic protein is or expresses a detectable moiety (eg, a fluorescent moiety, a luminescent moiety (eg, luciferase), a colorimetric moiety, etc.) do.

몇몇 구체 예에서, 단백질은 산업용 단백질이다. 산업용 단백질은 식품 성분, 산업 효소, 농업 단백질, 분석 효소, 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. In some embodiments, the protein is an industrial protein. Industrial proteins include, but are not limited to, food ingredients, industrial enzymes, agricultural proteins, assay enzymes, and the like.

몇몇 구체 예에서, 세포는 약물 발견, 특성화 (characterization), 효능 시험, 및 독성 시험에 사용된다. 이러한 시험에는 약리학적 효과 평가, 발암성 평가, 의학 이미징 제제 특성 평가, 반감기 평가, 방사선 안전성 평가, 유전독성 시험, 면역독성 시험, 생식 및 발달 시험, 약물 상호작용 평가, 선량 평가, 흡착 평가, 소인 평가 (disposition assessment), 신진 대사 평가, 제거 연구 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 특정 세포 타입은, 특별한 시험 (예를 들어, 간 독성에 대한 간세포, 신장독성에 대한 신장 근위 세뇨관 상피 세포, 혈관 독성에 대한 혈관 내피세포, 신경독성에 대한 신경 및 신경교 세포들 (glial cells), 심장독성에 대한 심근세포, 횡문근 융해에 대한 골격근 세포, 등)을 위해 사용될 수 있다. 처리된 세포는, 막 무결성 (membrane integrity), 세포 대사 산물 함량, 미토콘드리아 기능, 리소좀 기능, 세포사멸, 유전적 변경, 유전자 발현 차이, 및 이와 유사한 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 임의의 수의 원하는 매개변수에 대해 평가될 수 있다. In some embodiments, the cells are used for drug discovery, characterization, efficacy testing, and toxicity testing. These tests include pharmacological effect evaluation, carcinogenicity evaluation, medical imaging agent characterization, half-life evaluation, radiation safety evaluation, genotoxicity testing, immunotoxicity testing, reproduction and developmental testing, drug interaction evaluation, dose evaluation, adsorption evaluation, and predisposition. Disposition assessments, metabolic assessments, clearance studies, and the like, but are not limited thereto. Certain cell types may be subjected to special tests (e.g., hepatocytes for liver toxicity, renal proximal tubular epithelial cells for nephrotoxicity, vascular endothelial cells for vascular toxicity, neuronal and glial cells for neurotoxicity, cardiomyocytes for cardiotoxicity, skeletal muscle cells for rhabdomyolysis, etc.). Treated cells can have any number of changes, including but not limited to membrane integrity, cellular metabolite content, mitochondrial function, lysosomal function, apoptosis, genetic alterations, gene expression differences, and the like. It can be evaluated for any desired parameters.

몇몇 구체 예에서, 세포 배양 장치는 더 큰 시스템의 구성요소이다. 몇몇 구체 예에서, 시스템은 복수의 (예를 들어, 2, 3, 4, 5, ..., 10, ..., 20, ..., 50, ..., 100, ..., 1000, 등) 이러한 세포 배양 장치를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 상기 시스템은 최적 배양 조건 (예를 들어, 온도, 분위기, 습도, 등)에서 배양 장치를 유지시키기 위한 인큐베이터 (incubator)를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 상기 시스템은 세포를 이미징하거나 또는 그렇지 않으면 분석하기 위한 검출기를 포함한다. 이러한 검출기에는 형광측정기, 조도계, 카메라, 현미경, 플레이트 판독기 (예를 들어, PERKIN ELMER ENVISION 플레이트 판독기, PERKIN ELMER VIEWLUX 플레이트 판독기), 세포 분석기 (GE IN Cell Analyzer 2000 및 2200, THERMO/CELLOMICS CELLNSIGHT High Content Screening Platform) 및 공초점 이미징 시스템 (예를 들어, PERKIN ELMER OPERAPHENIX 고효율 컨텐츠 스크리닝 시스템, GE INCELL 6000 Cell Imaging System)을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 구체 예에서, 시스템은, 배양된 세포에 배양 배지 또는 다른 구성요소를 공급, 재-공급 및 순환시키기 위한 관류 시스템 (perfusion systems) 또는 다른 구성요소를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 상기 시스템은, 배양 장치의 취급, 사용, 및/또는 분석을 자동화하기 위한 로봇 구성요소 (예를 들어, 피펫, 아암, 플레이트 이동장치, 등)을 포함한다. In some embodiments, the cell culture device is a component of a larger system. In some embodiments, the system can generate multiple (e.g., 2, 3, 4, 5, ..., 10, ..., 20, ..., 50, ..., 100, ..., 1000, etc.) including these cell culture devices. In some embodiments, the system includes an incubator to maintain the culture device at optimal culture conditions (eg, temperature, atmosphere, humidity, etc.). In some embodiments, the system includes a detector for imaging or otherwise analyzing cells. These detectors include fluorometers, luminometers, cameras, microscopes, plate readers (eg, PERKIN ELMER ENVISION plate readers, PERKIN ELMER VIEWLUX plate readers), cell analyzers (GE IN Cell Analyzer 2000 and 2200, THERMO/CELLOMICS CELLNSIGHT High Content Screening Platform) and confocal imaging systems (eg, PERKIN ELMER OPERAPHENIX High Efficiency Content Screening System, GE INCELL 6000 Cell Imaging System). In some embodiments, the system includes perfusion systems or other components for supplying, re-supplying, and circulating culture medium or other components to the cultured cells. In some embodiments, the system includes robotic components (eg, pipettes, arms, plate movers, etc.) for automating handling, use, and/or analysis of the culture device.

마이크로웰 포맷 마이크로플레이트 또는 마이크로웰을 갖는 다른 용기의 취급에 있어서, 특히 마이크로웰에 액체의 첨가 동안, 수성 액체의 도입시 마이크로웰로부터의 공기의 완전한 치환을 보장하도록 주의를 기울여야 한다. 웰을 함유하는 용기에 액체를 첨가하면, 특히 웰이 원형 단면을 갖는 경우, 공기는 액체 아래 그러나 웰 (예를 들어, 마이크로웰) 내에 포획될 수 있다. 웰에 첨가된 수성 액체의 표면 장력은 강력하여, 방울은 구체로 남아있는 경향이 있다. 구체의 방울은 유사한 크기의 원형 홀 (circular hole)을 쉽게 막을 수 있어, 홀 (예를 들어, 마이크로웰) 내에 공기가 포획되게 된다. In the handling of microwell format microplates or other containers with microwells, care must be taken to ensure complete displacement of air from the microwells upon introduction of aqueous liquids, particularly during addition of liquids to the microwells. When a liquid is added to a vessel containing a well, air may be trapped beneath the liquid but within the well (eg, a microwell), especially if the well has a circular cross-section. The surface tension of the aqueous liquid added to the well is strong, so the droplet tends to remain spherical. A drop of sphere can easily plug a circular hole of similar size, resulting in air being trapped within the hole (eg, microwell).

몇몇 구체 예에서, 웰의 세포 배양 특성 (예를 들어, 3D 세포 배양에서 유용성)을 유지하면서, 공기가 마이크로웰에 포획될 가능성을 감소시키는 웰 기하학은 여기에 제공된다. 몇몇 구체 예에서, 웰 기하학 (예를 들어, 마이크로웰 기하학)은 웰에 액체의 도입시 공기의 효율적인 치환을 가능하게 한다. 몇몇 구체 예에서, 웰 기하학은 웰로 부터의 공기의 배출을 차단하지 않으면서 웰 내로의 액체의 흐름을 위한 경로를 제공한다. 몇몇 구체 예에서, 웰 기하학은 포획된 공기가 빠져나가기 위한 경로를 제공한다. 몇몇 구체 예에서, 세포 응집을 위한 구속 치수 (confinement dimensions)를 유지하면서, 마이크로웰에서 공기 치환을 촉진시키고 및 마이크로웰로의 액체의 진입을 허용하는 다양한 웰 기하학은 여기에 제공된다.In some embodiments, provided herein are well geometries that reduce the likelihood of air being entrapped in the microwells while maintaining the cell culture properties of the wells (eg usefulness in 3D cell culture). In some embodiments, the well geometry (eg, microwell geometry) allows efficient displacement of air upon introduction of liquid into the wells. In some embodiments, the well geometry provides pathways for the flow of liquid into the wells without blocking the evacuation of air from the wells. In some embodiments, the well geometry provides pathways for trapped air to escape. In some embodiments, various well geometries are provided herein that promote air displacement in microwells and allow entry of liquid into microwells while maintaining confinement dimensions for cell aggregation.

구체 예에서, 본 개시는, 예를 들어, 회전 타원체 세포 덩어리 또는 다른 응집 세포 콜로니를 배양하고 분석하기 위한 장치 (예를 들어, 멀티웰 플레이트, 페트리디쉬, 플라스크, 다-층 플라스크 또는 하이퍼스택 (HyperStacks))를 제공한다. 몇몇 구체 예에서, 장치는 구멍 (예를 들어, 개구 (aperture)), 측벽 또는 복수의 측벽, 및 하나 이상의 마이크로웰을 갖는 하부 표면을 포함하는 적어도 하나의 챔버 (예를 들어, 웰 (예를 들어, 마크로웰), 플라스크, 등)를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 개구, 측벽(들) 및 하부의 기하학은: 챔버 내에서 세포 (예를 들어, 세포 응집체, 회전 타원체, 등)의 3차원 배양뿐만 아니라, (1) 챔버 내로 시약 (예를 들어, 액체 시약)을 분배시 (예를 들어, 액체 내 또는 아래에 포획된 공기 없이) 챔버로부터 공기의 치환, (2) 마이크로웰에 액체의 표면 아래 공기를 포획할 가능성을 감소시키는 마이크로웰 내로 액체의 흐름을 위한 경로, (3) 마이크로웰에 액체의 도입시 공기가 빠지는 경로, 및/또는 (4) 액체 표면 아래에 포획된 공기의 빠져나가는 경로 중 하나 이상 (예를 들어, 모두)을 가능하게 한다. In an embodiment, the present disclosure provides a device (e.g., a multiwell plate, petri dish, flask, multi-layer flask, or hyperstack (e.g., a multi-well plate, petri dish, or hyperstack) for culturing and analyzing spheroid cell masses or other aggregate cell colonies. HyperStacks)). In some embodiments, a device includes at least one chamber (eg, wells (eg, wells (eg, For example, macrowells), flasks, etc.). In some embodiments, the geometry of the aperture, sidewall(s), and bottom may be: (1) reagents (eg, displacement of air from the chamber (e.g., without air trapped in or below the liquid) upon dispensing (e.g., a liquid reagent) into the microwells, which reduces the possibility of entrapment of air below the surface of the liquid in the microwells. one or more (e.g., all) of a path for flow of liquid, (3) a path for escape of air upon introduction of liquid into the microwell, and/or (4) a path for escape of air trapped below the surface of the liquid. make it possible

몇몇 구체 예에서, 웰 (예를 들어, 마이크로웰) 및 표면이 임의의 다각형 각도 (예를 들어, 90도)을 갖지 않는 하나 이상의 웰 (예를 들어, 마이크로웰)을 포함하는 표면을 갖는 장치는 준비된다.In some embodiments, a device having a surface comprising wells (eg, microwells) and one or more wells (eg, microwells) in which the surface does not have any polygonal angle (eg, 90 degrees). is prepared

몇몇 구체 예에서, 웰 (예를 들어, 마이크로웰)은 사인파 (sine wave)에 근접한 단면 형태를 갖는다. 이러한 구체 예에서, 웰의 하부는 둥글고 (예를 들어, 둥근 반구형), 측벽은 웰의 하부에서 상부로 직경이 증가하며 및 웰들 사이의 경계는 둥글게 된다. 이로써, 웰의 상부는 직각으로 마감되지 않는다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 하부와 상부 사이에 중간 지점에서 직경 (D) (또한 Dhalf - way라고도 함), 웰의 상단에서의 직경 (Dtop) 및 웰의 하부에서 상부까지의 높이 (H)를 갖는다. 이들 구체 예에서, Dtop은 D를 초과한다. 웰의 상대적 치수 및 절대적 치수 모두는 원하는 배양 조건을 위해 선택될 수 있다. 회전 타원체 성장을 위해, 직경 (D)은 웰에서 배양될 3D 세포 응집체의 원하는 직경의 1배 내지 3배인 것이 바람직하다. 높이 (H)는 D의 0.7 내지 1.3배이다. 직경 (Dtop)은 D의 1.5 내지 2.5배이다. D는 바람직하게는 (예를 들어, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800 또는 2000 micrometers, 및 전술된 값 중 임의의 둘 사이의 범위 (예를 들어, 200-1000㎛, 200-750㎛, 300-750㎛, 400-600㎛, 등)를 포함하는)) 100 micrometers (㎛) 내지 약 2000 micrometers이다. 그러나, 선택적인 상대적 또는 절대적 치수는 사용될 수 있다. 예를 들어, D는 세포 응집체의 원하는 직경의 1 내지 10배 (예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) 또는 이들 사이의 임의의 값 또는 범위 (예를 들어, 1, 1 내지 1.5, 1 내지 2, 2, 1 내지 2.5, 1 내지 3, 2 내지 3, 1 내지 5, 3 내지 5, 2 내지 7, 등)일 수 있다. D는 100㎛ 내지 10,000㎛ 또는 이들 사이의 임의의 값 (예를 들어, 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000) 또는 이들 사이의 범위 (예를 들어, 100-2000, 200-1000, 300-700, 400-600, 500, 등)일 수 있다. H는 D의 0.5 내지 10배 (예를 들어, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 이들 사이의 임의의 값 또는 그 내에 범위)일 수 있다. Dtop은 D의 1.1 내지 5배 (예를 들어, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 3, 4, 5 또는 이들 사이의 임의의 값 또는 범위)일 수 있다.In some embodiments, the wells (eg, microwells) have a cross-sectional shape that approximates a sine wave. In this embodiment, the bottom of the well is round (eg, rounded hemispherical), the sidewalls increase in diameter from the bottom to the top of the well, and the boundaries between the wells are rounded. As such, the top of the well is not finished at right angles. In some embodiments, the well has a diameter midway between the bottom and top (D) (also referred to as D half - way ), a diameter at the top of the well (D top ), and a height from the bottom to the top of the well (H ) has In these embodiments, D top exceeds D. Both the relative and absolute dimensions of the wells can be selected for desired culture conditions. For spheroid growth, the diameter (D) is preferably 1 to 3 times the desired diameter of the 3D cell aggregates to be cultured in the well. The height (H) is 0.7 to 1.3 times D. The diameter (D top ) is 1.5 to 2.5 times D. D is preferably (e.g. 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800 or 2000 micrometers, and 100 micrometers (μm) to about 2000 are micrometers. However, optional relative or absolute dimensions may be used. For example, D is 1 to 10 times the desired diameter of the cell aggregate (eg, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) or any value or range therebetween (eg, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9). , 1, 1 to 1.5, 1 to 2, 2, 1 to 2.5, 1 to 3, 2 to 3, 1 to 5, 3 to 5, 2 to 7, etc.). D is from 100 μm to 10,000 μm or any value therebetween (eg 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000) or a range therebetween (eg 100-2000, 200-1000, 300 -700, 400-600, 500, etc.). H is 0.5 to 10 times D (e.g., 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or between can be any value or range therein). D top is 1.1 to 5 times D (eg, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 3, 4, 5 or any value or range therebetween). can

인접한 웰 (예를 들어, 마이크로웰) 사이의 장벽은 이웃하는 웰과 반대의 동일한 형태를 가질 수도 있고, 더 크거나 또는 더 작은 직경 (DB)을 가질 수도 있으며 또는 달리 다른 형태일 수도 있다 (예를 들어, 웰-하부의 형태가 웰/장벽 상부의 형태와 다를 수 있다, 예를 들어, 도 2 참조). 주어진 표면에서 웰의 수를 최대화하기 위해, DB는 바람직하게는 D보다 작다. DB는 D보다 1.1배 내지 5배 (예를 들어, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 3, 4, 5 또는 이들 사이의 임의의 값 또는 범위) 더 크거나 또는 작을 수 있다. The barriers between adjacent wells (eg, microwells) may have the opposite shape of the neighboring wells, may have a larger or smaller diameter (D B ), or may be of a different shape ( For example, the shape of the well-bottom may be different from the shape of the well/barrier top, see eg FIG. 2). To maximize the number of wells in a given surface, D B is preferably smaller than D. D B is 1.1 times to 5 times greater than D (eg, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 3, 4, 5 or any value or range therebetween). may be larger or smaller.

특정 구체 예에서, 여기에서 세포 배양 장치는, 특정한 직경의 회전 타원체를 형성하도록 웰에서 배양된 세포를 유발하는 구조인, 복수의 웰을 포함한다. 세포 배양 장치는 복수의 웰을 한정하는 구조를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 복수의 웰의 각각은 상부 개구, 웰-하부, 및 상부 개구로부터 웰-하부까지 연장되는 측벽 표면을 한정한다. 상기 측벽 표면은 상부 개구 및 웰-하부 사이의 펜 팁 구역 (pen tip area)을 한정한다. 세포 배양 부피는 하부 표면, 측벽 표면의 일부, 및 펜 팁 구역에 의해 한정된다. 몇몇 구체 예에서, 상기 펜 팁 구역은 웰-하부으로부터 50 micrometers 내지 700 micrometers (예를 들어, 50㎛, 75㎛, 100㎛, 200㎛, 300㎛, 400㎛, 500㎛, 600㎛, 700㎛ 및 이들 사이의 임의의 범위) 범위의 높이에서 100 micrometers 내지 700 micrometers (예를 들어, 100㎛, 200㎛, 300㎛, 400㎛, 500㎛, 600㎛, 700㎛ 및 이들 사이의 임의의 범위) 범위의 직경에 의해 한정된다. 상기 측벽 표면 또는 세포 배양 부피는 각 웰에서 성장하는 회전 타원체의 크기를 조절하기 위해 특정 치수로 만든다. 상기 펜 팁 구역은 회전 타원체 유도 기하학이다. In certain embodiments, the cell culture device herein comprises a plurality of wells, structures that cause cells cultured in the wells to form spheroids of a particular diameter. A cell culture device may include a structure defining a plurality of wells. In some embodiments, each of the plurality of wells defines an upper opening, a lower well, and a sidewall surface extending from the upper opening to the lower well. The sidewall surface defines a pen tip area between the upper aperture and the well-bottom. The cell culture volume is defined by the bottom surface, part of the side wall surface, and the pen tip area. In some embodiments, the pen tip zone is between 50 micrometers and 700 micrometers (e.g., 50 μm, 75 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm) from the bottom of the well. and any range therebetween) at a height ranging from 100 micrometers to 700 micrometers (e.g., 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm and any range therebetween). bounded by the diameter of the range. The side wall surface or cell culture volume is dimensioned to control the size of the spheroids growing in each well. The pen tip region is a spheroid derived geometry.

구체 예는, 예를 들어, 세포 접종 또는 배지 교환 동안 공기 버블 포집이 없음, 배지 교환 동안 3D 세포 응집체의 높은 보유, 넓은 표면적으로부터의 회전 타원체 수확의 용이성, 기체 투과성, 복수의 웰 위에 배지 저장소, 회전 타원체-구속 웰 (spheroid-confining wells), 및/또는 대량 및 균일한 크기의 회전 타원체를 생성하는 능력을 포함하는 다수의 특색 (feature)을 제공한다. Embodiments include, for example, no air bubble entrapment during cell seeding or media exchange, high retention of 3D cell aggregates during media exchange, ease of harvesting spheroids from large surface areas, gas permeability, media storage over multiple wells, It offers a number of features including spheroid-confining wells, and/or the ability to generate large and uniformly sized spheroids.

몇몇 구체 예에서, 여기 기재된 웰은, 웰로 액체의 진입시 공기가 빠져나갈 경로를 제공하는, 상부 개구로부터 웰 내부로 연장되고, 및 상부 개구에서 웰-하부까지, 또는 상부 개구에서 마우스의 하부까지 연장될 수 있는, 하나 이상의 모세관 구조 (예를 들어, 릿지 (ridges), 갈라진 틈 (fissures), 코너 (corners), 예각, 주름, 기둥 (pillar), 등)를 포함한다. 여기에 기재된 구체 예의 범주 내에서 적절한 웰 기하학은 다음을 포함한다: (a) 사각 단면의 상부 개구, 둥근 (예를 들어, 오목한) 웰-하부, 및 웰의 상부의 사각 단면으로부터 웰-하부에서 원형 단면으로 전환하는 측벽을 갖는 웰; (b) 상부 개구 (예를 들어, 원형 단면 상부 개구)로부터 웰-하부(예를 들어, 둥근 (예를 들어, 오목) 웰-하부)으로 연장되는 하나 이상의 돌출된 릿지라인을 갖는 웰 (예를 들어, 도 1b 참조); (c) 상부 개구 (예를 들어, 원형 단면 상부 개구)로부터 웰-하부 (예를 들어, 둥근 (예를 들어, 오목한) 웰-하부)까지 연장되는 하나 이상의 갈라진 틈을 갖는 웰 (예를 들어, 도 2b 참조); (d) 웰을 완전히 둘러싸지 못하는 제1 및 제2 측벽에 의해 한정된 상부 부분, 및 둥근 하부를 갖는 웰의 하부 부분, 및 여기서 웰의 주위에 경계를 그리는 측벽을 갖는 웰 (예를 들어, 도 27 또는 도 28 참조); (e) 하나 이상의 측벽이 볼록한 단면을 가지며, 이에 의해 기둥에 의해 형성될 수 있는 두 측벽 사이에 예각을 생성하는 웰 (도 5 참조). 몇몇 구체 예에서, 웰은 상기 기하학의 변화 및/또는 조합을 포함한다. In some embodiments, a well described herein extends into the well from an upper opening, which provides a path for air to escape upon entry of liquid into the well, and extends from the upper opening to the bottom of the well, or from the upper opening to the bottom of the mouse. may include one or more capillary structures (eg, ridges, fissures, corners, acute angles, corrugations, pillars, etc.). Suitable well geometries within the scope of the embodiments described herein include: (a) a square cross-section top opening, a round (eg, concave) well-bottom, and a well-bottom from a square cross-section at the top of the well. wells with sidewalls transitioning to a circular cross section; (b) a well having one or more protruding ridgelines extending from an upper opening (eg, a circular cross-section upper opening) to a well-bottom (eg, a round (eg, concave) well-bottom); eg, see FIG. 1B); (c) a well (e.g., having one or more clefts extending from an upper opening (e.g., a circular cross-section upper opening) to a well-lower (e.g., a round (eg, concave) well-bottom). , see Fig. 2b); (d) a lower portion of the well having a rounded bottom and an upper portion defined by first and second sidewalls that do not completely surround the well, and wherein the well has a sidewall bordering the well (e.g., FIG. 27 or Figure 28); (e) A well in which at least one sidewall has a convex cross-section, thereby creating an acute angle between two sidewalls that may be formed by a column (see FIG. 5). In some embodiments, the wells include variations and/or combinations of the above geometries.

구체 예에서, 여기에 기재된 웰을 포함하는 세포 배양 장치를 제조하는 방법은 제공된다. In an embodiment, a method of manufacturing a cell culture device comprising a well described herein is provided.

구체 예에서, 예를 들어, 회전 타원체 세포 배양 또는 세포 분석 (cellular assays)에서 여기에 기재된 웰을 포함하는 세포 배양 장치를 사용하는 방법은 여기에 제공된다. In embodiments, provided herein are methods of using a cell culture device comprising the wells described herein, eg, in spheroid cell culture or cellular assays.

몇몇 구체 예에서, 그 안에 배치된 웰을 갖는 프레임을 포함하는 세포 배양 장치는 여기에 제공되며, 상기 웰은: (a) 상부 개구; (b) 둥근 단면 기하학을 갖는 웰-하부; (c) 상기 웰-하부으로부터 상기 상부 개구까지 연장되는 측벽 또는 측벽들; (d) 선택적으로 마우스; 및 (e) 선택적으로 웰의 내부로의 액체의 도입 및 액체의 표면 아래에 끊임없이 반복되는 공기 포켓의 형성 없이 웰로부터 공기의 배출을 용이하게 하는 모세관 구조를 포함한다. In some embodiments, provided herein is a cell culture device comprising a frame having wells disposed therein, wherein the wells include: (a) a top opening; (b) a well-bottom with a round cross-sectional geometry; (c) a sidewall or sidewalls extending from the well-bottom to the upper opening; (d) optionally a mouse; and (e) optionally a capillary structure that facilitates the introduction of liquid into the interior of the well and the evacuation of air from the well without the ever-repeated formation of pockets of air beneath the surface of the liquid.

몇몇 구체 예에서, 웰-하부는 원형 단면 기하학을 가지며, 여기서 상부 개구는 다각형 단면 기하학을 가지며, 및 여기서 측벽은 원형에서 다각형 단면 기하학으로 전환하고, 이에 의해 측벽들 사이에서, 웰로의 액체의 도입 및 웰로부터의 공기의 배출을 용이하게 하는 모세관 구조로 역할을 하는, 코너를 생성한다. 몇몇 구체 예에서, 측벽 단면 기하학의 전환은 웰 안으로 또는 밖으로의 유체 흐름에 방해물을 제공하지 않는다. 몇몇 구체 예에서, 상부 개구는 정사각형 또는 육각형 단면 기하학을 갖는다. In some embodiments, the well-bottom has a circular cross-sectional geometry, wherein the upper opening has a polygonal cross-sectional geometry, and wherein the sidewall transitions from a circular to a polygonal cross-sectional geometry, thereby introducing liquid between the sidewalls into the well. and a corner, which serves as a capillary structure that facilitates the evacuation of air from the well. In some embodiments, the transition of the sidewall cross-sectional geometry does not provide an obstruction to fluid flow into or out of the well. In some embodiments, the upper opening has a square or hexagonal cross-sectional geometry.

몇몇 구체 예에서, 웰로의 액체의 도입 및 웰로부터의 공기의 배출을 용이하게 하는 구조적 특색은 측벽 또는 측벽으로부터 돌출되고, 및 웰-하부에서 상부 개구로 연장되는 릿지이다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 웰-하부에서 상부 개구로 연장되고 및 측벽 또는 측벽들로부터 돌출된, 또는 실질적으로 그러한 1 내지 20 (예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) 릿지를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 웰-하부는 원형 단면 기하학을 가지며, 상부 개구는 원형 또는 다각형 단면 기하학을 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 릿지는 웰의 둘레 주위에 대칭적으로 이격된다. 몇몇 구체 예들에서, 릿지들은 웰의 둘레 주위에서 비대칭적으로 이격된다. 몇몇 구체 예에서, 릿지는 상부 개구로부터 웰-하부까지의 전체 거리에 걸쳐 있지 않다. In some embodiments, the structural feature that facilitates the introduction of liquid into and discharge of air from the well is a sidewall or a ridge protruding from the sidewall and extending from the well-bottom to the upper opening. In some embodiments, the well extends from the well-bottom to the upper opening and protrudes from, or substantially such a sidewall or sidewalls, 1 to 20 (eg, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 , 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) ridges. In some embodiments, the well-bottom has a circular cross-sectional geometry and the upper opening has a circular or polygonal cross-sectional geometry. In some embodiments, the ridges are symmetrically spaced around the perimeter of the well. In some embodiments, the ridges are asymmetrically spaced around the perimeter of the well. In some embodiments, the ridge does not span the entire distance from the upper opening to the well-bottom.

몇몇 구체 예에서, 웰로의 액체의 도입 및 웰로부터의 공기의 배출을 용이하게 하는 구조적 특색은 웰-하부에서 상부 개구로 연장되고, 측벽 또는 측벽들 내의 갈라진 틈이다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 웰-하부에서부터 상부 개구까지 연장되고 및 측벽 또는 측벽들 내에 1 내지 20개 (예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20)의 갈라진 틈을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 웰-하부는 원형 단면 기하학을 가지며, 상부 개구는 원형 또는 다각형 단면 기하학을 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 갈라진 틈은 웰의 둘레 주위에서 대칭적으로 이격된다. 몇몇 구체 예에서, 상기 갈라진 틈은 웰의 둘레 주위에 비대칭으로 이격된다. 몇몇 구체 예에서, 상기 갈라진 틈은 상부 개구로부터 웰-하부까지의 전체 거리에 걸쳐 있지 않다. In some embodiments, the structural feature that facilitates the introduction of liquid into the well and the discharge of air from the well is a slit in the sidewall or sidewalls extending from the well-bottom to the upper opening. In some embodiments, the well extends from the bottom of the well to the top opening and there are 1 to 20 (e.g., 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 , 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20). In some embodiments, the well-bottom has a circular cross-sectional geometry and the upper opening has a circular or polygonal cross-sectional geometry. In some embodiments, the crevices are symmetrically spaced around the perimeter of the well. In some embodiments, the crevices are asymmetrically spaced around the perimeter of the well. In some embodiments, the crevice does not span the entire distance from the upper opening to the well-bottom.

몇몇 구체 예에서, 웰은 3개 이상의 인접하는 기둥들 (예를 들어, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)에 의해 한정되고, 각 기둥의 측면의 부분은 웰의 측벽을 형성하고; 및 여기서 인접한 기둥들 사이의 제한된 공간은 웰로의 액체의 도입 및 웰로부터의 공기의 배출을 용이하게 하는 구조적 특색을 형성한다. 몇몇 구체 예에서, 웰-하부는 원형 단면 기하학을 가지며 기둥 아래로 연장된다. In some embodiments, a well is defined by three or more adjacent pillars (eg, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10), a portion of a side of each pillar being a sidewall of the well. form; and wherein the limited space between adjacent columns forms a structural feature that facilitates the introduction of liquid into and the discharge of air from the well. In some embodiments, the well-bottom has a circular cross-sectional geometry and extends down the column.

몇몇 구체 예에서, 그 안에 다수의 웰을 포함하는 프레임을 포함하는 세포 배양 장치는 여기에 제공되고; 여기서 상기 웰은 적어도 하나의 열 (row)로 배열되며; 여기서 상기 열은 상기 측벽 사이의 갭 (gap)이 각 주름에 따라 넓어지고 좁아지도록 정렬된 2개의 주름진 측벽에 의해 한정되고; 여기서, 각 웰의 상부 부분은 측벽의 2개의 좁은 갭들 사이의 넓어진 갭에 의해 한정되어, 인접한 웰들의 상부 부분이 유체 연통 상태에 있으며; 및 여기서 각 웰의 하부 부분은 주름진 측벽 아래로 연장되고, 원형 웰-하부를 형성한다. 몇몇 구체 예에서, 장치는 다수의 열의 웰을 포함한다. In some embodiments, provided herein is a cell culture device comprising a frame comprising a plurality of wells therein; wherein the wells are arranged in at least one row; wherein the row is defined by two corrugated sidewalls aligned such that a gap between the sidewalls widens and narrows with each corrugation; Here, the upper portion of each well is bounded by a widened gap between two narrow gaps in the sidewall, so that the upper portions of adjacent wells are in fluid communication; and wherein the lower portion of each well extends below the corrugated sidewall and forms a circular well-bottom. In some embodiments, a device includes multiple rows of wells.

몇몇 구체 예에서, 측벽, 측벽들, 및/또는 웰-하부는 가스 투과성 및 액체 불투과성이다. 즉, 몇몇 구체 예에서, 웰이 형성되는 기판은 가스 투과성 및 액체 불투과성이다. In some embodiments, the sidewall, sidewalls, and/or bottom-well are gas permeable and liquid impermeable. That is, in some embodiments, the substrate on which the wells are formed is gas permeable and liquid impermeable.

몇몇 구체 예에서, 측벽 또는 측벽들은 불투명하고 웰-하부는 투명하다. In some embodiments, the sidewall or sidewalls are opaque and the well-bottom is transparent.

몇몇 구체 예에서, 상기 웰-하부는 오목한 아치형 표면을 포함한다. In some embodiments, the bottom-well includes a concave arcuate surface.

몇몇 구체 예에서, 측벽, 측벽들, 및/또는 웰-하부는 저-부착성 또는 비-부착성 물질을 포함하고 및/또는 저-부착성 또는 비-부착성 물질로 코팅된다. In some embodiments, the sidewall, sidewalls, and/or well-bottom comprises a low-adhesion or non-adhesion material and/or is coated with a low-adhesion or non-adhesion material.

몇몇 구체 예에서, 세포 배양 장치는 8 내지 약 10,000 웰 (8, 16, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 256, 384, 500, 600, 700, 800, 1000, 1536, 2000, 2400, 3200, 4000, 10000 또는 그 안의 임의의 범위)을 포함한다. In some embodiments, the cell culture device contains 8 to about 10,000 wells (8, 16, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 256, 384, 500, 600, 700, 800, 1000, 1536, 2000, 2400 , 3200, 4000, 10000 or any range therein).

몇몇 구체 예에서, 마이크로웰 패턴을 갖는 표면은, 광범위한 세포 배양 산물로 혼입된다. 몇몇 구체 예에서, 예를 들어, 12 웰, 24 웰 및 6 웰 플레이트 내의 웰 (예를 들어, 마크로웰)의 하부는 마이크로웰 표면으로 패턴화된다. 몇몇 구체 예에서, 마이크로웰 표면은 T25, T75, T125, T175 및 T250 플라스크 및 CellSTACK 및 HYPERStack 라인의 제품과 같이, 큰 표면적 세포 배양 용기로 혼입된다. 몇몇 구체 예에서, 다수의 상기 마이크로웰을 갖는 큰 표면적 용기에 세포 배양은 세포 치료 적용, 클론원성 (clonogenic) 배양, 줄기세포 적소 (niches) 또는 적소 세포 공-배양에 적용 가능한 다량의 3D 세포 응집체를 산출한다. In some embodiments, surfaces with microwell patterns are incorporated into a wide range of cell culture products. In some embodiments, the bottom of a well (eg, a macrowell) is patterned with a microwell surface, for example in 12 well, 24 well and 6 well plates. In some embodiments, microwell surfaces are incorporated into large surface area cell culture vessels, such as T25, T75, T125, T175 and T250 flasks and products of the CellSTACK and HYPERStack lines. In some embodiments, cell culture in a large surface area vessel having a large number of the microwells produces a large amount of 3D cell aggregates amenable to cell therapy applications, clonogenic culture, stem cell niches or niche cell co-cultures. yields

몇몇 구체 예에서, 여기에서 세포 배양 장치는 주 표면을 한정하는 하부 플레이트, 저장조를 한정하는 하부 플레이트로부터 연장되는 하나 이상의 측벽, 및 주 표면에 형성된 복수의 웰을 포함한다. 각 웰은 주 표면과 동일 평면상에 있고 및 저장조를 개방하는 상부 개구, 및 주 표면 아래에 위치된 웰-하부 천저 (nadir)를 한정한다. 종래의 웰 플레이트와 대조적으로, 여기에 기재된 플레이트는 웰의 표면 위에 저장조를 한정하여, 이는 사용될 세포 배양 배지의 증가된 부피를 가능하게 하여, 덜 빈번한 배지 교환을 제공한다. 예를 들어, 도 28 참조. In some embodiments, a cell culture device herein includes a lower plate defining a major surface, one or more sidewalls extending from the lower plate defining a reservoir, and a plurality of wells formed in the major surface. Each well defines an upper opening that is flush with the major surface and opens the reservoir, and a well-lower nadir located below the major surface. In contrast to conventional well plates, the plates described herein define a reservoir above the surface of the well, which allows for an increased volume of cell culture medium to be used, providing less frequent medium exchange. See eg FIG. 28 .

다양한 구체 예에서, 하나 이상의 세포 배양 구획 (compartments)을 갖는 세포 배양 장치는 기재된다. 몇몇 구체 예에서, 세포 배양 구획은 적층된다. 몇몇 구체 예에서, 각 세포 배양 구획은 복수의 가스 투과성 웰을 한정하는 구조화된 표면을 한정하는 기판을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 직접적으로, 가스 투과성 물질을 통해, 또는 배출구 또는 도관 공간 (tracheal space)을 통해 장치의 외부와 가스 연통한다. 몇몇 구체 예에서, 웰이 가스 투과성 물질로 만들어진 마이크로웰들의 어레이를 갖는 기판을, 적어도 부분적으로 갖는, 세포 배양 장치는 기재된다. 따라서, 몇몇 구체 예에서, 상기 장치는 효율적인 대사 가스 교환을 위해 기존의 세포 배양 장치에서 너무 높을 수 있는 배양된 세포 위에 세포 배양 배지의 높이를 가지면서 웰 내에서 세포를 배양하는데 사용된다. 세포가 장치의 외부와 가스 연통하는 가스 투과성 웰에서 배양되기 때문에, 세포 위의 배지의 높이로 인해 세포 배양 배지를 통한 가스 교환의 결핍을 극복하기 위해 웰을 통해 가스 교환이 발생한다. In various embodiments, a cell culture device having one or more cell culture compartments is described. In some embodiments, the cell culture compartments are stacked. In some embodiments, each cell culture compartment includes a substrate defining a structured surface defining a plurality of gas permeable wells. In some embodiments, the well is in gas communication with the exterior of the device directly, through a gas permeable material, or through an outlet or tracheal space. In some embodiments, a cell culture device is described wherein the wells have, at least in part, a substrate with an array of microwells made of a gas permeable material. Thus, in some embodiments, the device is used to culture cells in wells while having a height of cell culture medium above the cultured cells that may be too high in conventional cell culture devices for efficient metabolic gas exchange. As the cells are cultured in gas permeable wells in gas communication with the outside of the device, gas exchange occurs through the well to overcome the lack of gas exchange through the cell culture medium due to the height of the medium above the cells.

특정 구체 예에서, 세포 배양 장치는 하나 이상의 세포 배양 구획을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 각 세포 배양 구획은 내부를 갖고, 제1 주 표면 및 대립하는 제2 주 표면을 갖는 기판을 포함하며; 상기 제1 주 표면은 상기 구획의 내부에 구조화된 표면을 한정한다. 몇몇 구체 예에서, 구조화된 표면은 복수의 가스 투과성 웰을 한정한다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 장치의 외부와 가스 연통한다. In certain embodiments, a cell culture device includes one or more cell culture compartments. In some embodiments, each cell culture compartment comprises a substrate having an interior and having a first major surface and an opposing second major surface; The first major surface defines a structured surface on the interior of the compartment. In some embodiments, the structured surface defines a plurality of gas permeable wells. In some embodiments, the well is in gas communication with the exterior of the device.

몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 세포 배양 장치에 배양 배지를 충전하는 단계; 및 회전 타원체 형성 세포를 배양 배지에 첨가하는 단계를 포함하는, 회전 타원체를 배양하는 방법은 여기에 제공된다. 몇몇 구체 예에서, 방법은 배지를 (예를 들어, 매일, 연속적으로, 등) 교체/교환하는 단계를 더욱 포함한다. In some embodiments, filling a cell culture device described herein with a culture medium; and adding the spheroid-forming cells to a culture medium. In some embodiments, the method further comprises replacing/changing the medium (eg, daily, continuously, etc.).

몇몇 구체 예에서, 회전 타원체의 배양을 위한 여기에 기재된 세포 배양 장치의 용도는 여기에 제공된다. In some embodiments, use of a cell culture device described herein for culturing spheroids is provided herein.

본 개시의 주제의 부가적인 특색 및 이점은, 이하의 상세한 설명에서 서술될 것이고, 부분적으로는 그 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이며, 또는 이하 상세한 설명, 청구 범위뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 바와 같은 본 개시의 주제를 실시함으로써 인식될 것이다. Additional features and advantages of the subject matter of the present disclosure will be set forth in the following detailed description, and in part will be apparent to those skilled in the art from the detailed description, including the following detailed description, claims as well as the appended drawings, It will be appreciated by practicing the subject matter of this disclosure as described herein.

전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명은 본 개시의 주제의 구체 예를 제시하고, 및 청구된 바와 같은 본 개시의 주제의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 본 개시의 주제의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 혼입되고, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본 개시의 주제의 다양한 구체 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 본 개시의 주제의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다. 부가적으로, 도면 및 상세한 설명은 단지 예시적인 것을 의미하며, 어떠한 방식으로도 청구 범위의 범주를 한정하는 것은 아니다. It will be understood that the foregoing background and the following detailed description are intended to present specific examples of the subject matter of the present disclosure, and to provide an overview or framework for understanding the nature and nature of the subject matter of the present disclosure as claimed. The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the subject matter of the present disclosure, and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings illustrate various embodiments of the subject matter of the present disclosure and, together with the detailed description, serve to explain the principles and operation of the subject matter of the present disclosure. Additionally, the drawings and detailed description are meant to be illustrative only and in no way limit the scope of the claims.

도 1a 및 도 1b는 웰들의 어레이 (100)의 대표적인 구체 예의 개략도이다. 도 1a는 단면의 예시이다. 도 1b는 도 1a의 라인 B-B에서 취해진, 웰들의 어레이의 대표적인 구체 예의 평면도이다.
도 2a 및 b는 웰들의 어레이 (100)의 또 다른 대표적인 구체 예의 개략도이다. 도 2a는 단면의 예시이다. 도 2b는, 도 2a의 라인 B-B에서 취해진, 웰들의 어레이의 대표적인 구체 예의 평면도이다.
도 3a-d는 웰들의 어레이 (100)의 또 다른 대표적인 구체 예의 개략도이다. 도 3a는 단면의 예시이다. 도 3b는, 도 3a의 라인 B-B에서 취해진, 웰들의 어레이의 대표적인 구체 예의 평면도이다. 도 3c는 사인파 (sinusoidal) 또는 포물선 모양을 갖는 웰들의 어레이의 도면이다. 도 3d는, 구체 예에서, 회전 타원체를 함유하는 웰들의 어레이의 측면도이다.
도 4a-d는, 주름진 구체 예인, 회전 타원체-함유 세포 배양 구획, 또는 웰의 어레이의 또 다른 대표적인 구체 예를 나타내는 개략도이다. 도 4a 및 도 4c는 웰들의 어레이를 갖는 기판의 주름진 구체 예의 평면도이며, 도 4b 및 도 4d는 동일한 구체 예의 부분 절개도이다.
도 5a-e는 일련의 기둥이 웰을 한정하는 부가적인 대표적인 구체 예의 개략도이다. 도 5a-b는 평면도이고, 도 5c-5e는 대표적인 구체 예의 부분 절개 사시도이다.
도 6a-e는 측벽들로부터 돌출된 릿지에 대한 단면 기하학의 대표적이고, 비-제한적인 실시 예들을 나타낸다.
도 7a-e는 측벽 내에 갈라진 틈에 대한 단면 기하학의 대표적인 비-제한적인 실시 예를 나타낸다.
도 8은 마이크로웰들의 어레이로 마이크로패턴화된 하부 표면을 갖는 배양 플라스크를 나타낸다.
도 9는, 도 8에 나타낸 플라스크의 하부 표면을 형성하는, 마이크로웰들의 어레이로 마이크로패턴화된, 기판의 확대도를 나타낸다.
도 10a는, 도 9에 나타낸 바와 같은, 마이크로패턴화된 T25 회전 타원체 형성 플라스크의 마이크로웰 내부의 HT29 세포 내 회전 타원체를 나타낸다. 도 10b는 마이크로패턴화된 T25 회전 타원체 형성 플라스크로부터 수확된 회전 타원체를 나타낸다.
도 11a 및 b는 Nunc/ThermoFisher로부터 이용 가능한 NUNCLON SPHERA™ 저 결합 표면상에 형성된 회전 타원체 또는 3D 응집체의 현미경 사진을 나타낸다. 도 11a는 인간 ESC 세포를 나타내고, 도 11b는 쥐 ESC 세포를 나타낸다.
도 12는, 구체 예에 따라, 멀티웰 어레이를 갖는 기판을 제조하는 방법의 예시이다.
도 13은 다른 하부 두께를 갖는 마이크로웰에서, (실시 예 1에 기재된 바와 같은) 마이크로웰의 어레이를 갖는 기판을 갖는 6개의 웰 플레이트에서 세포를 성장시킨 후에 측정된 생존 세포 수를 보여주는 그래프를 나타낸다.
도 14a 및 도 14b는 평평한 표면에 비해 마이크로웰들의 어레이를 갖는 기판에 대한 생존 세포 수 (도 14a) 및 세포 생산성 (도 14b)을 비교하는 그래프를 나타낸다.
도 15는 평평한 표면에 비해 마이크로웰들의 어레이를 갖는 기판상에서 배양된 MH677 세포로부터 분비된 총 단백질 역가를 도시하는 그래프를 나타낸다.
도 16은 구조화된 표면의 구체 예의 이미지이다.
도 17은 구조화된 표면의 구체 예의 웰에서 성장한 세포의 사진이다.
도 18은 다공성 막 지지체 (porous membrane support)를 포함하는 세포 배양 장치의 구체 예를 예시하는 측면도이다.
도 19는 다공성 막 지지체를 포함하는 세포 배양 장치의 부가적인 구체 예를 예시하는 측면도이다.
도 20은 세포의 공-배양을 예시하는 다공성 막 지지체를 포함하는 세포 배양 장치의 부가적인 구체 예를 예시하는 측면도이다.
도 21은 세포 배양 장치의 구체 예의 개략적인 사시도이다.
도 22는 세포 배양 장치의 구체 예의 개략적인 단면도이다.
도 23은 세포 배양 장치의 구체 예의 개략적인 단면도이다.
도 24a는 도 21-23 중 어느 하나에 도시된 바와 같은 장치의 일부를 형성하는데 사용될 수 있는 트레이의 구체 예의 개략적인 저면도이다.
도 24b는 도 24a에 나타낸 트레이의 구체 예의 개략적인 사시도이다.
도 25는 세포 배양 장치의 구체 예의 개략적인 측면도이다.
도 26은 웰을 갖는 세포 배양 장치의 구체 예의 사시도이다.
도 27은 복수의 웰의 구체 예의 개략적인 단면도이다.
도 28은 복수의 웰의 구체 예의 개략적인 단면도이다.
도 29는 복수의 웰의 구체 예의 확대된 개략적인 단면도이다.
도 30은 플레이트 및 웰을 갖는 세포 배양 장치의 구체 예의 개략적인 사시도이다.
도 31은 플레이트 및 웰을 갖는 세포 배양 장치의 구체 예의 개략적인 사시도이다.
도 32는 메쉬 (mesh)를 포함하는 인서트 (insert) 및 세포 배양 장치의 구체 예의 개략적인 사시도이다.
도 33은 주입구 및 배출구를 갖는 장치의 구체 예의 개략적인 사시도이다.
도 34a 및 도 34b는 (A) CHO 5/9 알파 세포에서, 및 (B) BHK-21 pc.DNA3-1HC 세포에서, 96-웰 회전 타원체 마이크로-웰 플레이트의 ㎠당 단백질 생산을 나타내는 그래프를 나타낸다.
1A and 1B are schematic diagrams of a representative embodiment of an array 100 of wells. 1A is an example of a cross section. FIG. 1B is a plan view of a representative embodiment of an array of wells, taken at line BB in FIG. 1A.
2A and B are schematic diagrams of another representative embodiment of an array 100 of wells. 2A is an example of a cross section. FIG. 2B is a plan view of a representative embodiment of an array of wells, taken at line BB in FIG. 2A.
3A-D are schematic diagrams of another representative embodiment of an array 100 of wells. 3A is an example of a cross section. FIG. 3B is a top view of a representative embodiment of an array of wells, taken at line BB in FIG. 3A. 3C is a diagram of an array of wells having a sinusoidal or parabolic shape. 3D is a side view of an array of wells containing spheroids, in an embodiment.
4A-D are schematic diagrams showing another representative embodiment of a spheroid-containing cell culture compartment, or array of wells, in the corrugated embodiment. 4A and 4C are top views of a corrugated embodiment of a substrate having an array of wells, and FIGS. 4B and 4D are partial cut-away views of the same embodiment.
5A-E are schematic diagrams of additional representative embodiments in which a series of posts define wells. 5A-B are plan views, and FIGS. 5C-5E are partially cut-away perspective views of representative embodiments.
6a-e show representative, non-limiting examples of cross-sectional geometries for ridges protruding from the sidewalls.
Figures 7a-e show representative non-limiting examples of cross-sectional geometries for crevices in sidewalls.
8 shows a culture flask with a bottom surface micropatterned with an array of microwells.
FIG. 9 shows an enlarged view of a substrate, micropatterned with an array of microwells, forming the lower surface of the flask shown in FIG. 8 .
FIG. 10A shows spheroids in HT29 cells inside microwells of a micropatterned T25 spheroid forming flask, as shown in FIG. 9 . 10B shows spheroids harvested from micropatterned T25 spheroid forming flasks.
11A and B show micrographs of spheroids or 3D aggregates formed on NUNCLON SPHERA™ low bonding surfaces available from Nunc/ThermoFisher. 11A shows human ESC cells, and FIG. 11B shows murine ESC cells.
12 is an illustration of a method of fabricating a substrate having a multiwell array, according to an embodiment.
13 shows a graph showing the number of viable cells measured after growing cells in a 6 well plate having a substrate with an array of microwells (as described in Example 1), in microwells with different bottom thicknesses. .
14A and 14B show graphs comparing viable cell count (FIG. 14A) and cell productivity (FIG. 14B) for a substrate with an array of microwells compared to a flat surface.
15 presents a graph depicting total protein titer secreted from MH677 cells cultured on a substrate with an array of microwells compared to a flat surface.
16 is an image of an embodiment of a structured surface.
17 is a photograph of cells grown in the wells of an embodiment of the structured surface.
18 is a side view illustrating a specific example of a cell culture device including a porous membrane support.
19 is a side view illustrating an additional embodiment of a cell culture device comprising a porous membrane support.
20 is a side view illustrating an additional embodiment of a cell culture device comprising a porous membrane support illustrating co-cultivation of cells.
21 is a schematic perspective view of a specific example of a cell culture device.
22 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a cell culture device.
23 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a cell culture device.
24A is a schematic bottom view of an embodiment of a tray that can be used to form part of an apparatus as shown in any one of FIGS. 21-23.
24B is a schematic perspective view of an embodiment of the tray shown in FIG. 24A.
25 is a schematic side view of an embodiment of a cell culture device.
26 is a perspective view of a specific example of a cell culture device having wells.
27 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a plurality of wells.
28 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a plurality of wells.
29 is an enlarged schematic cross-sectional view of an embodiment of a plurality of wells.
30 is a schematic perspective view of an embodiment of a cell culture device having plates and wells.
31 is a schematic perspective view of an embodiment of a cell culture device having plates and wells.
32 is a schematic perspective view of an embodiment of a cell culture device and an insert comprising a mesh.
33 is a schematic perspective view of an embodiment of a device having an inlet and an outlet.
34A and 34B are graphs showing protein production per cm 2 of a 96-well spheroid micro-well plate in (A) CHO 5/9 alpha cells and (B) BHK-21 pc.DNA3-1HC cells. indicate

본 개시의 다양한 구체 예는 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 다양한 구체 예에 대한 언급은 본 발명의 범주를 제한하지 않는다. 부가적으로, 본 명세서에 서술된 임의의 실시 예는 제한적이지 않고 단지 청구된 발명의 다수의 가능한 구체 예 중 일부를 서술하는 것이다. 도면에서 사용된 유사한 번호는 동일한 구성요소, 단계 및 이와 유사한 것을 지칭한다. 그러나, 주어진 도면에서 구성요소를 지칭하기 위해 번호를 사용하는 것은 동일한 번호로 표지된 다른 도면에서 구성요소를 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것을 이해될 것이다. 부가적으로, 구성요소를 나타 내기 위해 다른 번호의 사용은 상이한 번호의 구성요소가 다른 번호의 구성요소와 동일하거나 유사하지 않을 수 있다는 것을 나타내도록 의도되는 것은 아니다.Various embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Reference to various embodiments does not limit the scope of the invention. Additionally, any embodiments described herein are not limiting and merely describe some of the many possible embodiments of the claimed invention. Like numbers used in the drawings refer to like elements, steps and the like. However, it will be understood that the use of numbers to refer to elements in a given figure is not intended to limit elements in other figures labeled with the same number. Additionally, the use of different numbers to indicate elements is not intended to indicate that different numbered elements may not be identical or dissimilar to other numbered elements.

여기에 사용된 모든 과학적 및 기술적 용어는 별도로 명시되지 않는 한 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는다. 여기에 제공된 정의는 여기에서 빈번하게 사용되는 특정 용어의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 본 개시의 범주를 제한하려는 것은 아니다. All scientific and technical terms used herein have meanings commonly used in the art unless otherwise specified. The definitions provided herein are intended to facilitate understanding of certain terms used frequently herein and are not intended to limit the scope of the present disclosure.

특정 실시 예에서, 여기에서 장치 및 이러한 장치를 제조하고 사용하는 방법은, 예를 들어, 이하에서 논의되는 것을 포함하는, 하나 이상의 유리한 특색 또는 관점을 제공한다. 청구항들 중 어느 하나에 나열된 특색들 또는 관점들은 일반적으로 본 발명의 모든 면에 적용 가능하다. 임의의 하나의 청구항에서 나열된 단일 또는 다수의 특색 또는 관점은 임의의 다른 청구항 또는 청구항들에서 나열된 다른 특색 또는 관점과 결합되거나 치환될 수 있다. In certain embodiments, devices herein and methods of making and using such devices provide one or more advantageous features or aspects, including, for example, those discussed below. The features or aspects recited in any one of the claims are generally applicable to all aspects of the invention. Any single or multiple feature or aspect recited in any one claim may be combined with or substituted with any other feature or aspect recited in any other claim or claims.

"포함한다", "포함하는" 또는 이와 유사한 용어는 포괄하지만 이에 제한되지 않는 포괄적이며 배타적이지 않다는 것을 의미한다. "Includes", "comprising" or similar terms are meant to be inclusive, but not exclusive and inclusive.

본 개시의 구체 예를 설명하기 위해 사용된, 예를 들어, 조성물에 성분의 양, 농도, 부피, 공정 온도, 공정 시간, 수율, 유속, 압력, 점도, 및 이와 유사한 값, 및 이들의 범위, 또는 구성요소의 치수, 및 이와 유사한 값 및 이의 범위를 변경하는 "약"은, 예를 들어, 물질, 조성물, 복합물, 농축물, 성분 부품, 제작의 제품, 또는 사용 제제를 제조하기 위해 사용되는 통상적인 측정 및 취급 절차를 통해; 이 절차에서 부주의한 실수를 통해; 방법을 수행하기 위해 사용된 출발 물질 또는 성분의 제조, 공급원 또는 순도 차이를 통해; 및 이와 유사한 고려 사항을 통해, 발생할 수 있는 수치적 양의 변화를 나타낸다. 용어 "약"은 또한 특정 초기 농도 또는 혼합물을 갖는 조성물 또는 제제의 노화, 및 특정 초기 농도 또는 혼합물을 갖는 조성물 또는 제제의 혼합 또는 가공으로 인하여 다른 양을 포괄한다.For example, amounts, concentrations, volumes, process temperatures, process times, yields, flow rates, pressures, viscosities, and similar values, and ranges thereof, of components in a composition, used to describe embodiments of the present disclosure; or "about" altering the dimensions of a component, and similar values and ranges thereof, is used, for example, to prepare a substance, composition, composite, concentrate, component part, product of manufacture, or formulation for use. through normal measuring and handling procedures; through careless mistakes in this procedure; through differences in the manufacture, source, or purity of the starting materials or components used to carry out the methods; and through similar considerations, changes in numerical quantities that can occur. The term “about” also encompasses amounts that differ due to aging of the composition or formulation having a specific initial concentration or mixture, and mixing or processing of the composition or formulation having a specific initial concentration or mixture.

"선택적" 또는 "선택적으로"는 나주에 기재된 단계, 특색, 조건, 특성, 또는 구조가, 발생/존재하거나 또는 발생/존재하지 않지만, 여전히 기재된 범주 내에 있는 것을 의미한다. "Optional" or "optionally" means that the steps, features, conditions, properties, or structures described in Naju occur/exist or do not occur/exist, but are still within the scope described.

단어 "바람직한" 및 "바람직하게"는, 특정 상황하에서 특정 이익을 제공할 수 있는 본 개시의 구현 예를 나타낸다. 그러나, 동일 또는 다른 상황하에서, 다른 구체 예가 또한 바람직할 수 있다. 더군다나, 하나 이상의 바람직한 구체 예들의 나열은 다른 구체 예들이 유용하지 않다는 것을 의미하지 않으며, 다른 구체 예들을 본 개시의 기술 범주로부터 배제하도록 의도된 것은 아니다. The words "preferred" and "preferably" refer to embodiments of the present disclosure that may provide particular benefits under particular circumstances. However, other embodiments may also be preferred, under the same or other circumstances. Furthermore, recitation of one or more preferred embodiments does not imply that other embodiments are not useful, nor is it intended to exclude the other embodiments from the scope of the present disclosure.

여기에 기재된 장치, 장치를 제조하는 방법, 및 장치를 사용하는 방법은, 여기에 기재된 구성요소 또는 단계를 포함할 수 있고, 더하여 여기에 기재되지 않은 다른 구성요소 또는 단계를 포함할 수 있다.The devices, methods of making the devices, and methods of using the devices described herein may include components or steps described herein, and may additionally include other components or steps not described herein.

본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용된 바와 같은, 용어 "또는"은, 내용이 명확하게 별도로 지시하지 않는 한, 일반적으로 "및/또는"을 포함하는 의미로 사용된다. 용어 "및/또는"은 열거된 요소들 중 하나 또는 모두 또는 열거된 요소들 중 둘 또는 그 이상의 조합을 의미한다. As used in this specification and the appended claims, the term "or" is generally used in its sense including "and/or" unless the content clearly dictates otherwise. The term "and/or" means one or all of the listed elements or a combination of two or more of the listed elements.

여기에 사용된 바와 같은, "가지는", "갖는", "가지고 있는", "포함하는", "포함하며", "포함하고", "포함", "포함한다.", 또는 이와 유사한 용어는, 개방적인 포괄적인 의미로 사용되고, 일반적으로 "포함하지만 이에 제한되지 않는", "포함하지만 이에 국한되지 않는" 또는 "포함하지만 이에 한정되지 않는"을 의미한다.As used herein, "having", "having", "having", "comprising", "comprising", "comprising", "including", "comprises", or similar terms , is used in an open and inclusive sense and generally means "including but not limited to", "including but not limited to" or "including but not limited to".

범위는 여기에서 "약" 하나의 특정 값으로부터 및/또는 "약" 다른 특정 값으로부터 표시될 수 있다. 이러한 범위가 표시된 경우, 실시 예는 하나의 특정 값 및/또는 다른 특정 값을 포함한다. 유사하게, 값이 근사 값으로 표시된 경우, 선행사 "약"의 사용에 의해, 특정 값이 또 다른 관점을 형성하는 것으로 이해될 것이다. 범위 각각의 말단점은 다른 말단점과 관련하여 및 다른 말단점과는 독립적으로 의미가 있는 것으로 더욱 이해될 것이다. Ranges may be expressed herein from “about” one particular value and/or from “about” another particular value. Where such ranges are indicated, embodiments include one particular value and/or another particular value. Similarly, when values are expressed as approximate values, by use of the antecedent "about" it will be understood that the particular value forms another aspect. It will further be understood that the endpoints of each of the ranges have meaning in relation to the other endpoints and independently of the other endpoints.

여기에 사용된 용어의 "단수 형태"는 문맥이 별도로 지시하지 않는 한 복수 대상을 포함한다. As used herein, the “a,” “a,” and “the singular” include plural referents unless the context dictates otherwise.

당업자에게 잘 알려진 약자가 사용될 수 있다 (예를 들어, 시간 또는 시간들에 대해 "h" 또는 "hrs", 그램에 대해 "g" 또는 "gm", 밀리리터에 대해 "mL", 실온의 경우 "rt", 나노미터의 경우 "nm" 및 이와 유사한 약어). Abbreviations well known to those skilled in the art may be used (e.g., "h" or "hrs" for hour or hours, "g" or "gm" for grams, "mL" for milliliters, " rt", "nm" and similar abbreviations for nanometers).

구성요소, 성분, 첨가제, 치수, 조건 및 이와 유사한 관점, 및 이의 범위에 대해 개시된 특정 및 바람직한 값은, 단지 예시를 위한 것이며; 별도로 명시하지 않는 한, 한정된 범위 내에서 다른 한정된 값이나 다른 값을 제외하지 않는다. 본 개시의 장치 및 방법은, 여기에 기재된 값, 특정 값, 좀 더 구체적인 값 및 바람직한 값, 및 명시적 또는 암시적인 이들 사이의 중간 값 및 범위를 포함하는, 임의의 값 또는 임의의 조합을 포함한다.Specific and preferred values disclosed for components, components, additives, dimensions, conditions and like aspects, and ranges thereof, are illustrative only; Unless otherwise specified, other limited values or other values within the limited range are not excluded. The devices and methods of this disclosure include any value or any combination, including the values set forth herein, specific, more specific and preferred values, and intermediate values and ranges therebetween, either explicit or implied. do.

또한, 여기에서, 말단점에 의한 수치 범위의 나열은 그 범위 내에 포괄된 모든 숫자를 포함한다. (예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 5 등을 포함 함). 값의 범위가 "초과", "미만" 등의 특정 값인 경우, 해당 값은 범위 내에 포함된다. Also herein, recitation of numerical ranges by endpoints includes all numbers subsumed within that range. (eg 1 to 5 includes 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 5, etc.). If the range of values is a specific value such as "greater than" or "less than", the value is included in the range.

여기에서 "상", "하", "좌측", "우측", "상부", "하부", "위", "아래" 및 다른 방향 및 배향과 같은 임의의 방향은, 도면을 참조하여 명료성을 위해 여기에서 기재되며 및 실제 장치 또는 시스템, 또는 장치 또는 시스템의 사용을 제한하는 것은 아니다. 여기에 기재된 많은 장치, 제품 또는 시스템은, 다수의 방향 및 배향으로 사용될 수 있다. 세포 배양 장치와 관련하여 여기서 사용된 방향성의 기술어 (descriptors)는, 종종 장치가 장치 내의 세포를 배양할 목적을 위해 배향될 때의 방향과 관련된다. Any directions, such as "up", "down", "left", "right", "upper", "lower", "upper", "lower" and other directions and orientations herein, refer to the drawings for clarity. are described herein for and are not intended to limit the actual device or system or the use of the device or system. Many of the devices, products or systems described herein can be used in a number of directions and orientations. Descriptors of orientation, as used herein with reference to cell culture devices, often refer to the orientation when the device is oriented for the purpose of culturing cells within the device.

별도로 명확히 언급되지 않는 한, 여기에 서술된 임의의 방법은 그 단계가 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로서 해석되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 그 단계들에 뒤따라야 할 순서를 실제로 나열하지 않거나 또는 단계들이 특정 순서로 제한되어야 한다는 것이 청구항들 또는 상세한 설명들에 별도로 구체적으로 언급되지 않는 경우, 임의의 특정 순서로 유추되는 것으로 의도되지 않는다. 임의의 하나의 청구항에서 나열된 단일 또는 다수의 특색 또는 관점은, 임의의 다른 청구항 또는 청구항들에서 나열된 다른 특색 또는 관점과 결합되거나 치환될 수 있다. Unless expressly stated otherwise, any method described herein is not intended to be construed as requiring that the steps be performed in a particular order. Thus, if a method claim does not actually list the order in which the steps must be followed, or unless it is specifically stated otherwise in the claims or description that the steps are to be limited to a specific order, then any specific order is inferred. not intended Any single or multiple feature or aspect recited in any one claim may be combined with or substituted for any other feature or aspect recited in any other claim or claims.

여기에서 열거는 특정 방식으로 기능하도록 "구성" 또는 "개조"된 구성요소를 의미한다는 점에 또한 주목된다. 이와 관련하여, 이러한 구성요소는 특정 방식으로 특정 특성 또는 기능을 구현하도록 "구성" 또는 "개조"되며, 여기서, 이러한 열거는 의도된 용도의 열거와 반대로 구조적인 열거이다. 좀 더 구체적으로, 구성요소가 "구성" 또는 "개조"되는 방식에 대한 여기에서 언급은, 구성요소의 현존하는 물리적 조건을 나타내며, 이로써, 구성요소의 구조적 특색의 명확한 열거로 간주되어야 한다. It is also noted that enumeration herein means a component that has been “configured” or “adapted” to function in a particular way. In this regard, such components are "configured" or "adapted" to implement a particular feature or function in a particular way, where such recitation is a structural recitation as opposed to an intended use recitation. More specifically, references herein to the manner in which a component is “constructed” or “modified” refer to the existing physical condition of the component and, as such, should be regarded as a clear recitation of structural features of the component.

특정 구체 예의 다양한 특색, 요소 또는 단계가 전환 문구 "포함하는"을 사용하여 개시될 수 있는 경우, 전환 문구 "이루어지는" 또는 "필수적으로 이루어지는"을 사용하여 기재될 수 있는 것을 포함하는, 선택적 구체 예가 함축되어 있는 것으로 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어, 다수의 웰을 한정하는 구조물을 포함하는 세포 배양 장치에 대해 함축된 선택적 구체 예는, 세포 배양 장치가 다수의 웰을 한정하는 구조물로 이루어진 경우의 구체 예 및 세포 배양 장치가 다수의 웰을 한정하는 구조물로 필수적으로 이루어진 경우의 구체 예를 포함한다. Where various features, elements, or steps of a particular embodiment can be disclosed using the transitional phrase “comprising”, optional embodiments include those that may be described using the transitional phrases “consisting of” or “consisting essentially of.” It will be understood that it is implied. Thus, for example, an implied alternative embodiment for a cell culture device comprising a structure defining a plurality of wells is an embodiment where the cell culture device consists of a structure defining a plurality of wells and a cell culture device It includes embodiments where it consists essentially of a structure defining a plurality of wells.

다양한 구체 예에서, 본 개시는 웰 (예를 들어, 마이크로웰)을 한정하는 기판을 포함하는, 세포 배양 장치와 같은, 장치를 기재한다. 웰은 측벽 (또는 측벽들), 웰-하부 (또는 천저) 및 개방 상부 (예를 들어, 상부 개구)를 포함한다. 구체 예에서, 상기 웰은 수성 액체 조성물, 예를 들어, 세포 배양 또는 세포 분석에 사용되는 조성물을 함유하도록 구성된다. 예를 들어, 수성 액체 조성물은 세포 분석에 사용되는 세포 배양 배지, 완충액 또는 다른 용액 또는 혼합물을 포함할 수 있다. In various embodiments, the present disclosure describes a device, such as a cell culture device, comprising a substrate defining wells (eg, microwells). A well includes a sidewall (or sidewalls), a well-bottom (or nadir) and an open top (eg, top opening). In an embodiment, the well is configured to contain an aqueous liquid composition, eg, a composition used for cell culture or cell assay. For example, an aqueous liquid composition may include cell culture media, buffers or other solutions or mixtures used in cell assays.

여기에 기재된 구체 예는, 예를 들어, 액체를 함유하도록 구성된 작은 (예를 들어, 마이크로스케일) 웰 또는 다른 용기 또는 챔버를 포함하는 임의의 장치로, 사용된다. 특정 구체 예에서, 여기에 기재된 장치의 웰은 세포 배양에 사용된다. 좀 더 구체적으로, 상기 장치 및 그 안에 마이크로웰은 세포 응집체 또는 회전 타원체의 3D 세포 배양에 사용된다.Embodiments described herein find use with any device that includes, for example, a small (eg, microscale) well or other vessel or chamber configured to contain a liquid. In certain embodiments, wells of a device described herein are used for cell culture. More specifically, the device and microwells therein are used for 3D cell culture of cell aggregates or spheroids.

응집체로서 세포의 배양에 사용된 몇 가지 다른 기하학이 있다. 몇몇 구체 예에서, 세포 응집체는 세포, 배양체 (embryoid bodies), 또는 회전 타원체의 클러스터이다. 세포 응집체를 형성하기 위한 흔한 기하학은 둥근 웰-하부 마이크로플레이트에서 확인되는 반구체이다. 몇몇 구체 예에서, 비-부착성 표면은 세포가 표면에 부착하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 비-부착성 물질은 웰 또는 챔버 (예를 들어, 마이크로플레이트)가 제조된 후에 비-부착성 물질이 적용될 수 있거나, 또는 웰 또는 챔버 물질이 고유의 비-부착 특성을 가질 수 있다. There are several different geometries that have been used for culturing cells as aggregates. In some embodiments, cell aggregates are clusters of cells, embryoid bodies, or spheroids. A common geometry for forming cell aggregates is the hemisphere found in round bottom-well microplates. In some embodiments, non-adherent surfaces are used to prevent cells from adhering to the surface. The non-adherent material may be applied after the well or chamber (eg, microplate) is fabricated, or the well or chamber material may have inherent non-adherent properties.

도 1은, 개별 웰 (115)을 나타내는, 웰들의 어레이 (100)의 대표적인 구체 예의 개략도이다. 도 1에 예시된 구체 예에서, 웰 (115)은 마우스 (mouth: 110)을 갖는다. 마우스 (110)는 웰 (115)의 상부 개구 (111)에 인접한, 웰의 상부 부분의 영역이며, 이는 세포가 회전 타원체를 형성하기 위해 정착되는 웰-하부를 형성하도록 웰이 수축되기 전에, 좀 더 개방된 구역을 제공한다. 구체 예에서, 마우스(110)는 원추형 (마우스의 하부에서보다 마우스의 상단에서 더 넓음) 및 (웰이 둥근, 도 1a 및 도 2a에 나타낸 바와 같은) 환형의 형태일 수 있다. 부가적인 구체 예에서, 예를 들어, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 웰이 둥근 개구를 가지지만, 포물선 형태인 경우, 마우스 (110)는 포물선 모양일 수도 있고 또는 도 27 및 도 28에 나타낸 바와 같이, 마우스는 각 웰 (115) 내로 연장될 수 있다. 구체 예에서, 마우스는 없다. 마우스 구조의 존재는 두 가지 기능을 제공할 수 있다. 첫째, 마우스는 웰의 개구를 넓히고, 및 웰의 개구 내로 도입된 액체가 웰의 하부로 흐르게 한다. 이는 웰의 하부에서 세포의 응집을 촉진하고 및 배양에서 회전 타원체의 형성을 촉진한다. 부가적으로, 마우스는 마우스의 환형 내부 표면과 웰의 내부 표면 사이의 전환을 생성하고, 이에 의해 웰 내의 공기의 포획을 방지할 수 있는 기하학적 특색을 제공한다. 웰의 상부와 웰의 측벽 사이의 90도 각도의 존재는 기포의 형성을 위한 위치를 제공할 수 있다. 마우스는 웰의 상부와 90도 각도가 아닌 측벽 사이의 전환을 제공하고, 이에 의해 마우스 구조를 갖는 웰 내의 기포의 형성을 감소시킨다. 1 is a schematic diagram of a representative embodiment of an array of wells 100 , showing individual wells 115 . In the embodiment illustrated in FIG. 1 , well 115 has a mouth 110 . Mouth 110 is the region of the upper part of the well, adjacent to the upper opening 111 of the well 115, before the well shrinks to form the well-bottom to which cells settle to form a spheroid, Provide more open areas. In embodiments, the mouse 110 may be conical (wider at the top of the mouse than at the bottom of the mouse) and annular (with rounded wells, as shown in FIGS. 1A and 2A ). In additional embodiments, if the well has a round opening but is parabolic in shape, for example, as shown in FIG. 3A , the mouse 110 may be parabolic in shape or as shown in FIGS. 27 and 28 . , a mouse can extend into each well 115. In an embodiment, there is no mouse. The presence of mouse structures may serve two functions. First, the mouse widens the well's opening, and allows the liquid introduced into the well's opening to flow down the well. This promotes the aggregation of cells at the bottom of the well and promotes the formation of spheroids in culture. Additionally, the mouse creates a transition between the annular inner surface of the mouse and the inner surface of the well, thereby providing a geometrical feature that can prevent entrapment of air in the well. The presence of a 90 degree angle between the top of the well and the sidewall of the well may provide a location for the formation of air bubbles. Mice provide a transition between the top of the well and the sidewall that is not at a 90 degree angle, thereby reducing the formation of air bubbles in wells with a mouse structure.

응집 세포 배양 기술에 사용하기 위한 치수가 대략 micrometers 내지 millimeters 정도 (예를 들어, 100㎛ 내지 50mm)일 수 있다. 세포 배양을 위한 웰-함유 장치는, 많은 다른 제조업체 (예를 들어, Corning, Nunc, Greiner, 등)에서 판매된다. "마이크로웰"은 일반적으로 대략 micrometers (예를 들어, ≤1mm, ≤500㎛, ≤400㎛, ≤200㎛) 또는 수 millimeters (예를 들어, ≤10mm, ≤5mm, ≤3mm, 등)의 치수를 갖는 웰이고, 및 또한 세포를 응집체로 성장시키는데 사용된다. 몇몇 구체 예에서, 마이크로웰은 3D 세포 배양을 위한 제한을 제공한다. 여기에서 임의의 적절한 구체 예에서, 용어 "웰"은, 문맥에 의해 달리 기재되거나 또는 지시되는 경우를 제외하고는 (예를 들어, 웰이 복수의 마이크로웰을 포함하는 웰-하부를 갖는 것으로 기재되는 경우) 마이크로웰의 사용을 포괄한다. 마이크로웰 치수를 벗어나는 것으로 의도된 웰은 "매크로웰 (macrowell)" 또는 간단히 "웰 (well)"이라고 할 수 있다. 몇몇 구체 예들에서, 웰 높이 또는 웰-깊이 (예를 들어, 상부 개구로부터 웰-하부까지)는 상부 개구에서 웰-직경의 100% 이상과 동일하다 (예를 들어, 100%, 110%, 120%, 130%, 140%, 150%, 160%, 170%, 180%, 190%, 200%, 225%, 250%, 275%, 300%, 325%, 350%, 375%, 400%, 또는 이들 사이의 임의의 범위). 몇몇 구체 예에서, 웰-깊이 (예를 들어, 상부 개구에서 웰-하부까지)는 상부 개구와 웰-하부 사이의 중간 지점에서 웰-직경의 100% 이상과 동일하다 (예를 들어, 100%, 110%, 120%, 130%, 140%, 150%, 160%, 170%, 180%, 190%, 200%, 225%, 250%, 275%, 300%, 325%, 350%, 375%, 400%, 또는 이들사이의 임의의 범위). Dimensions for use in agglutination cell culture techniques may be on the order of micrometers to millimeters (eg, 100 μm to 50 mm). Well-containing devices for cell culture are sold by many different manufacturers (eg, Corning, Nunc, Greiner, etc.). A "microwell" is generally of the order of magnitude in micrometers (eg, ≤1 mm, ≤500 µm, ≤400 µm, ≤200 µm) or several millimeters (eg, ≤10 mm, ≤5 mm, ≤3 mm, etc.) , and also used to grow cells into aggregates. In some embodiments, microwells provide a confinement for 3D cell culture. In any suitable embodiment herein, the term “well” refers to, except where otherwise stated or indicated by context (e.g., a well is described as having a well-bottom comprising a plurality of microwells). if available) covers the use of microwells. Wells intended to fall outside the microwell dimensions may be referred to as "macrowells" or simply "wells". In some embodiments, the well height or well-depth (e.g., from the top opening to the well-bottom) equals 100% or more of the well-diameter at the top opening (e.g., 100%, 110%, 120 %, 130%, 140%, 150%, 160%, 170%, 180%, 190%, 200%, 225%, 250%, 275%, 300%, 325%, 350%, 375%, 400%, or any range in between). In some embodiments, the well-depth (e.g., from the upper aperture to the well-bottom) equals at least 100% of the well-diameter at the midpoint between the upper aperture and the well-bottom (e.g., 100% , 110%, 120%, 130%, 140%, 150%, 160%, 170%, 180%, 190%, 200%, 225%, 250%, 275%, 300%, 325%, 350%, 375 %, 400%, or any range therebetween).

가장 흔히 사용되는 마이크로웰 제품 중 하나는, 시판중인 "Aggrewell" 플레이트 (Stem Cell technologies에 의해 판매)이고, 이 플레이트는 표준 형식 마이크로플레이트 웰의 하부에 배열된 직경이 400 또는 800 micrometers인 역 피라미드 형태의 기하학을 제공한다. 응집체로서 세포를 성장시키는 또 다른 기하학은 "미세공간 세포 배양" (Kuraray)을 갖는 "Elplasia" 마이크로플레이트이고; 이들 플레이트는 세포가 응집되도록 하는 표준 포맷 마이크로플레이트 웰의 하부에 배열된 직경 200 micrometers의 사각형 마이크로웰을 갖는다. 응집체로 세포를 배양하기 위한 마이크로웰을 만드는 다양한 파라미터, 치수, 및 방법은 기술 분야에서 이해된다 (미국 공개 특허 제2004/0125266호; 미국 공개 특허 제2012/0064627호; 미국 공개 특허 제2014/0227784호; WO2008/106771호; WO2014/165273 호; 이들의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다). 미국 특허 제6,348,999호는 미세 릴리프 요소 (micro relief elements), 및 이들이, 폴리머 렌즈 어레이 (polymer lens array) 이외의 이들 구조물의 목적을 기술하지 않은 채, 어떻게 구성되는지를 기재하고 있다. 미국 특허 제5,151,366호, 제5,272,084호 및 제6,306,646호는 기판 상에 세포 부착을 위한 표면적을 증가시키기 위해 다양한 형태의 마이크로 릴리프 패턴을 갖는 용기, 및 배양 패턴을 제조하는 방법을 기재하고 있지만, 패턴 자체는 세포 응집체의 형성에 도움이 되지 않을 것이다. 다른 장치, 조성물, 시약 및 방법은, 당해 분야에 기재되어 있으며, 예를 들어, 미국 공개 특허 제2014/0322806; 미국 특허 제8,906,685 호; Haycock. Methods Mol Biol. 2011; 695:1-15; 미국 공개 특허 제2014/0221225호; WO 2014/165273; 미국 공개 특허 제2009/0018033호이며; 이들의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다. One of the most commonly used microwell products is the commercially available "Aggrewell" plate (sold by Stem Cell technologies), which has the shape of an inverted pyramid with a diameter of 400 or 800 micrometers arranged at the bottom of a standard format microplate well. provides the geometry of Another geometry for growing cells as aggregates is the "Elplasia" microplate with "microspace cell culture" (Kuraray); These plates have square microwells of 200 micrometers in diameter arranged at the bottom of standard format microplate wells to allow cells to aggregate. The various parameters, dimensions, and methods of making microwells for culturing cells in aggregates are understood in the art (US 2004/0125266; US 2012/0064627; US 2014/0227784). ; WO2008/106771; WO2014/165273; the entire contents of which are incorporated herein by reference). US Patent No. 6,348,999 describes micro relief elements and how they are constructed, without stating the purpose of these structures other than a polymer lens array. U.S. Patent Nos. 5,151,366, 5,272,084, and 6,306,646 describe containers having various types of micro-relief patterns to increase the surface area for cell attachment on a substrate, and methods for producing culture patterns, but the patterns themselves will not be conducive to the formation of cell aggregates. Other devices, compositions, reagents and methods have been described in the art, see, for example, US 2014/0322806; U.S. Patent No. 8,906,685; Haycock. Methods Mol Biol. 2011; 695:1-15; US Published Patent No. 2014/0221225; WO 2014/165273; U.S. Patent Publication No. 2009/0018033; The entire contents of these are incorporated herein by reference.

상업적으로 이용 가능한 몇몇 웰 기하학은 세포 응집체의 형성에 도움이 되지만 "구속 (confinement)"에 반드시 도움이 되지는 않는다. 응집된 세포가 구속되지 않는 경우, 이들은 보통 이들의 주변 환경이 허용하는 만큼 커질 것이다. 직경이 (세포 타입에 의존하여) 150 내지 400 micrometers를 초과하는 세포 응집체는 괴사 코어 (necrotic cores)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 괴사는, 세포 덩어리가 너무 커서 영양소가 응집체의 중심으로 확산 및 응집체의 중심 밖으로 대사성 폐기물의 확산이 제한되기 때문에 발생한다. 몇몇 구체 예에서, 구속을 생성하기 위해, 마이크로웰 기하학은, 직경이 최대 원하는 세포 응집체의 크기와 매우 유사하지만 (예를 들어, 50%, 40%, 30%, 20%, 15%, 10%, 5%, 2%, 1%, 또는 그 내에 적절한 범위), 깊이가 직경의 적어도 1.5 내지 2배 (예를 들어, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.6, 2.8, 3.0, 3.5, 4.0 또는 그 내에 적절한 범위)인 것으로 사용된다. 몇몇 구체 예에서, 구속 웰 기하학 (confinement well geometry)은 또한 구속 웰 밖에서 세포 회전 타원체를 들어올릿지 않고 관류 (perfusion) 또는 수동 피펫팅 (manual pipetting)을 통해 액체 배양 배지의 교환을 가능하게 한다. Some commercially available well geometries are conducive to the formation of cell aggregates, but not necessarily conducive to "confinement". If aggregated cells are not restrained, they will usually grow as large as their surroundings will allow. Aggregates of cells greater than 150 to 400 micrometers in diameter (depending on the cell type) may form necrotic cores. For example, necrosis occurs because cell clumps are so large that diffusion of nutrients into the center of the aggregate and diffusion of metabolic waste products out of the center of the aggregate is restricted. In some embodiments, to create confinement, the microwell geometry is very similar in diameter to the size of the maximum desired cell aggregate (e.g., 50%, 40%, 30%, 20%, 15%, 10% , 5%, 2%, 1%, or an appropriate range therein), and a depth of at least 1.5 to 2 times the diameter (e.g., 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 , 2.5, 2.6, 2.6, 2.8, 3.0, 3.5, 4.0 or an appropriate range therein). In some embodiments, the confinement well geometry also allows exchange of liquid culture medium via perfusion or manual pipetting without lifting the cell spheroids outside the confinement well.

기존 장치 (예를 들어, 마이크로웰 포맷 마이크로플레이트 또는 마이크로웰을 갖는 다른 용기)는 3D 세포 응집체 구조의 형성을 위한 이러한 장치의 사용에 부정적인 영향을 미치는 디자인 결함을 나타낸다. 마이크로웰 포맷 마이크로플레이트의 취급은 상당히 간단하지만, 액체 (예를 들어, 배지)의 도입시 마이크로웰로부터 공기가 치환되지 않는 경우는 종종 문제가 된다. 공기 포집 (Air entrapment)은, 특히 웰이 원형인 경우, 384-웰 포맷만큼 큰 기하학을 갖는 마이크로플레이트 웰에서 흔한 문제이다. 수성 액체의 표면 장력은 강해서 방울을 구체로 유지시킨다. 구형 방울 (spherical drop)은 유사한 크기의 원형 홀 (예를 들어, 웰 단면인 기하학)을 차단할 수 있다. 웰 내에 공기의 존재는 그 웰 내에 세포 배양에 부정적인 영향을 주거나 및/또는 억제할 것이다. Existing devices (eg, microwell format microplates or other containers with microwells) exhibit design flaws that negatively impact the use of these devices for the formation of 3D cell aggregate structures. Although handling of microwell format microplates is fairly straightforward, it is often problematic if air is not displaced from the microwells upon introduction of a liquid (eg, medium). Air entrapment is a common problem in microplate wells with geometries as large as the 384-well format, especially if the wells are circular. The surface tension of aqueous liquids is so strong that they hold the droplets in spheres. A spherical drop can block a circular hole of similar size (eg, a geometry that is a well cross-section). The presence of air in the well will negatively affect and/or inhibit cell culture within the well.

비-부착성 표면을 갖는 회전 타원체 형성 웰의 어레이를 갖는 기판 상에 고밀도로 세포 배양 용기에서 성장하는 회전 타원체는 많은 변수의 균형을 이루는 배양 표면을 필요로 한다. 예를 들어, 최대 달성 가능한 회전 타원체 밀도, 유체 교환 활동 동안 위치에서 회전 타원체를 유지하면서 원하는 경우 이들을 제거할 수 있는 능력, 및 용기가 충진될 경우 회전 타원체 형성 웰에서 공기의 포집을 피하는 것과 균형을 이룰 수 있는 설계는, 이러한 용기로 작업하는 어려움을 피하는데 매우 바람직하다. 여기에 구체 예는, 구속 치수를 유지하면서, 마이크로웰 내에 공기를 치환하고, 마이크로웰로의 액체의 진입을 허용하는데 도움이 될 웰 기하학을 제공함으로써 전통적인 웰의 공기 포집 문제를 해결한다. 예를 들어, 둥근 웰-하부 기하학을 갖는 정사각 상부 웰은, 공기가 수성 액적 (aqueous droplet) 주변에서 웰의 코너 위로 올라갈 수 있기 때문에, 액체가 첨가된 경우 공기를 포획할 가능성이 충분히 적다. 몇몇 구체 예에서, 웰의 개구로부터 웰-하부까지 연장되는 다양한 구조 (예를 들어, 기둥, 주름, 코너, 릿지, 갈라진 틈, 등)의 포함은, 웰 내로 액체의 도입시 공기가 빠지는 경로를 제공한다. 몇몇 구체 예들에서, 여기에 기재된 특색들에 부가하여, 기술 분야에서 기재되거나 및/또는 당 분야에서 이해되는 기하학, 물질, 등을 또한 포함한다. Growing spheroids in a cell culture vessel at high density on a substrate having an array of spheroid formation wells with non-adherent surfaces requires a culture surface that balances many variables. For example, balancing the maximum achievable spheroid density, the ability to retain the spheroids in position during fluid exchange activities and remove them if desired, and avoid entrapment of air in the spheroid forming wells when the vessel is filled. An achievable design is highly desirable to avoid the difficulties of working with such vessels. Embodiments herein address the air entrapment problem of traditional wells by providing a well geometry that will help displace air within the microwells and allow entry of liquid into the microwells, while maintaining confining dimensions. For example, a square upper well with a round well-bottom geometry is sufficiently less likely to entrap air when liquid is added because air can rise over the corner of the well around an aqueous droplet. In some embodiments, the inclusion of various structures (eg, columns, corrugations, corners, ridges, crevices, etc.) extending from the opening of the well to the bottom of the well provides a path for air to escape upon introduction of liquid into the well. to provide. In some embodiments, in addition to the features described herein, also include geometries, materials, etc. described in and/or understood in the art.

고밀도 회전 타원체 성장 기판에서 공기 포집의 문제를 피하기 위해, 일반적으로 활용된 하나의 설계 특색은, 특히, 표면을 가로지르는 액체의 흐름 경로와 직교하는, 기판 기하학의 날카로운 코너 또는 단계 변화의 회피이다. 예를 들어, Aggrewell 플레이트는 거의 90도 각도로 떨어지는 벽을 가지고 있다. 이는 용기가 충진됨에 따라 액체가 표면에서 벗어나는 것을 촉진하여 공기로 충진된 웰을 남기다. To avoid the problem of air entrapment in high-density spheroid growth substrates, one design feature commonly utilized is the avoidance of sharp corners or step changes in the substrate geometry, particularly orthogonal to the flow path of the liquid across the surface. For example, an Aggrewell plate has walls that fall at an angle of nearly 90 degrees. This promotes the escape of the liquid from the surface as the container is filled, leaving wells filled with air.

액체 도입 동안에 공기 포집의 문제를 해결하면서, 고밀도의 별개의 회전 타원체의 성장 및 유지를 촉진하는 웰 특색 (예를 들어, 둥근 웰-하부)을 유지하는 표면 기하학은 여기에 제공된다. Provided herein are surface geometries that maintain well features (eg, rounded well-bottoms) that promote growth and maintenance of high-density discrete spheroids while addressing the problem of air entrapment during liquid introduction.

몇몇 구체 예에서, 웰-형태 전환은 웰로 액체의 도입시 공기-배출이 갖는 문제를 완화하는데 활용된다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 원형 단면 웰-하부 (또는 웰의 하부 부분)는 회전 타원체 형성을 위해 활용된다. 그러나, 원형 단면은 포켓 형성 없이 공기 배출에 대해 특히 문제가 될 수 있다. 이 문제를 완화하기 위해, 웰은 원형의 웰-하부 단면 및 비-원형 (예를 들어, 삼각형, 정사각형, 직사각형, 오각형, 육각형 등)의 상부 개구로 형성된다. 이러한 구체 예에서, 측벽은 비-원형 (예를 들어, 다각형) 상부 개구로부터 원형 웰-하부으로 전환한다. 몇몇 구체 예에서, 전환은, 웰에 액체의 도입시 웰을 "빠지는" 기포의 "중단 (hanging up)"을 결과할 수 있는 임의의 간섭, 톱니 모양 또는 수평-존재 측벽 특색을 도입하지 않기 위해, 점진적으로 이루어진다. 몇몇 구체 예에서, 전환 벽 (transitioning walls) 및 상부 개구의 비-원형 (예를 들어, 다각형) 형태에 의해 생성된 측벽의 코너는 액체의 진입 및/또는 공기의 배출을 위한 경로를 제공한다. In some embodiments, well-shape inversion is utilized to alleviate problems with air-venting upon introduction of liquid into the well. For example, in some embodiments, a circular cross-section well-bottom (or lower portion of a well) is utilized for spheroid formation. However, circular cross-sections can be particularly problematic for air evacuation without pocket formation. To alleviate this problem, the well is formed with a circular bottom well cross-section and a non-circular (eg, triangular, square, rectangular, pentagonal, hexagonal, etc.) top opening. In this embodiment, the sidewall transitions from a non-circular (eg, polygonal) top opening to a circular well-bottom. In some embodiments, the conversion is performed so as not to introduce any interfering, jagged, or horizontally-existing sidewall features that could result in a bubble "hanging up" that "falls" the well upon introduction of liquid into the well. , it is done gradually. In some embodiments, the corners of the side walls created by the transitioning walls and the non-circular (eg, polygonal) shape of the top opening provide pathways for liquid entry and/or air exit.

몇몇 구체 예에서, 웰 기하학은 웰로 액체의 도입시 공기의 배출을 용이하게 하기 위해 웰 벽에 모세관 구조 (예를 들어, 마우스, 릿지, 갈라진 틈, 둥근 또는 포물선 상부 개구, 등을 포함)를 포함한다. 도 1b는, 릿지 (170)를 예시하는, 도 1a의 라인 B-B에서 취한, 평면도이다. 도 1b에 나타낸 바와 같이, 릿지는 웰의 마우스 (110) 또는 측벽 (113) 유래의 융기 또는 돌기이다. 구체 예에서, 릿지는 상부 개구 (111)로부터 웰 하부 (116)까지 마이크로웰의 길이로 연장된다. 부가적인 구체 예에서, 릿지는 마우스 (111)의 상부로부터 마우스 (112)의 하부까지 연장된다. 릿지 (170)의 양 측면에 형성된 날카로운 각도는 수성 유체 상에 모세관력을 생성하여 공기 포집 없이 마이크로웰로의 유체 진입을 제공한다. 도 2b는 도 2a의 단면도로 나타낸 웰들의 어레이 (100)의 평면도이다. 도 2b는 갈라진 틈 (270)을 예시한다. 도 2b에 나타낸 바와 같이, 갈라진 틈은 웰 (115)의 측벽 (113)에서 움푹 들어간 곳이다. 갈라진 틈 (270)의 양측에 형성된 날카로운 각도는 마이크로웰로 수성 유체가 흐를 수 있도록 모세관력을 생성한다. In some embodiments, the well geometry includes capillary structures (e.g., including mouths, ridges, clefts, rounded or parabolic top openings, etc.) in the well walls to facilitate the evacuation of air upon introduction of liquid into the wells. do. FIG. 1B is a plan view, taken at line B-B of FIG. 1A , illustrating ridge 170 . As shown in FIG. 1B , a ridge is a ridge or projection from the mouth 110 or side wall 113 of a well. In an embodiment, the ridge extends the length of a microwell from the top opening 111 to the bottom 116 of the well. In additional embodiments, the ridge extends from the top of the mouth 111 to the bottom of the mouth 112 . The sharp angles formed on either side of the ridge 170 create capillary forces on the aqueous fluid to provide fluid entry into the microwells without entrapment of air. FIG. 2B is a top view of the array of wells 100 shown in the cross-sectional view of FIG. 2A. 2B illustrates cleft 270 . As shown in FIG. 2B, the crevice is a depression in the sidewall 113 of the well 115. The sharp angles formed on either side of the crevice 270 create capillary forces to allow aqueous fluid to flow into the microwells.

도 3a 및 b는 웰들의 어레이 (100)의 다른 대표적인 구체 예의 개략도이다. 도 3a는 단면의 예시이다. 도 3b는, 도 3a의 라인 B-B에서 취해진, 웰의 어레이의 대표적인 구체 예의 평면도이다. 도 3a 및 도 3b는 각 웰 (115)이 하나 이상의 릿지 (170) 또는 갈라진 틈 (270)을 가질 수 있고, 릿지 (170) 또는 갈라진 틈 (270)은 웰 (115) 내에서 어레이로 배열될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 구체 예에서, 릿지 및/또는 갈라진 틈의 방사 분포는 구상된다. 모세관 구조의 수는 마이크로웰당 하나로 제한되지 않는다. 몇몇 구체 예에서, 더 많은 수의 모세관은 마이크로웰로의 유체 진입의 속도를 증가시킨다. 3A and B are schematic diagrams of another representative embodiment of an array 100 of wells. 3A is an example of a cross section. FIG. 3B is a top view of a representative embodiment of an array of wells, taken at line B-B in FIG. 3A. 3A and 3B show that each well 115 can have one or more ridges 170 or crevices 270, and the ridges 170 or crevices 270 can be arranged in an array within the well 115. can As shown in FIGS. 3A and 3B , in an embodiment, the radial distribution of ridges and/or fissures is envisaged. The number of capillary structures is not limited to one per microwell. In some embodiments, a larger number of capillaries increases the rate of fluid entry into the microwells.

도 3a-d는 단일 웰 내에 다수의 (예를 들면, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 16, 20, 24, 28, 32 또는 그 내에 임의의 범위) 수직으로-배향된 모세관 구조의 포함를 보여준다. 특색은 규칙적인-간격 (도 3에 도시됨), 불규칙한 간격, 그룹화/다발화, 등일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 모세관 구조는 웰의 상부 개구로부터 웰-하부까지 연장된다. 다중 모세관 구조가 단일 웰 내에 존재할 때, 다중 특색은 다른 타입 (예를 들어, 릿지라인 및/또는 갈라진 틈)일 수 있고 및 다른 형태 (예를 들어, 정사각형, 둥근, 등)을 포함할 수 있다. Figures 3a-d show a number of cells (e.g., 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 16, 20, 24, 28, 32 or any range therein) in a single well. ) shows the inclusion of vertically-oriented capillary structures. Features can be regularly-spaced (shown in Figure 3), irregularly spaced, grouped/bundled, etc. In some embodiments, the capillary structure extends from the top opening of the well to the well-bottom. When multiple capillary structures exist within a single well, the multiple features may be of different types (eg, ridgelines and/or clefts) and may include other shapes (eg, square, round, etc.) .

도 3c는 웰들의 어레이 (100)가 사인파 또는 포물선 형태를 가질 수 있음을 예시한다. 이 형태는, 구체 예들에서, 웰의 상부에서 날카로운 코너 또는 90도 각도에서 공기의 포집을 감소시키는 둥근 상부 에지 또는 웰 에지를 생성한다. 이 사인파 또는 포물선 웰 형태, 또는 둥근 상부 웰 에지는, 또한 모세관 구조이다. 도 3c에 나타낸 바와 같이, 웰 (115)은, 상부 직경 (Dtop)을 갖는 웰의 상부, 웰 (116)의 하부에서 웰의 상부까지의 높이 (H), 및 웰의 상부와 웰의 하부 (116) 사이의 중간 높이에서 웰의 직경 (Dhalf - way)을 갖는다. 3C illustrates that the array of wells 100 can have a sinusoidal or parabolic shape. This shape, in embodiments, creates a rounded top edge or well edge that reduces entrapment of air at a sharp corner or 90 degree angle at the top of the well. This sinusoidal or parabolic well shape, or rounded upper well edge, is also a capillary structure. As shown in FIG. 3C, well 115 has a top of the well with a top diameter (D top ), a height from the bottom of well 116 to the top of the well (H), and the top of the well and the bottom of the well. (116) has a diameter of the well (D half - way ) at an intermediate height between

도 3d는, 도 1-3 및 구체 예에서 기재된 바와 같은, 웰들의 어레이의 개략도이다. 도 3d는 기판 (1114)에 어레이로 배열된 복수의 마이크로웰 (115)을 예시한다. 또한, 도 3d는 복수의 마이크로웰 (115)에 존재하는 복수의 회전 타원체 (500)를 나타낸다. 3D is a schematic diagram of an array of wells, as described in FIGS. 1-3 and embodiments. 3D illustrates a plurality of microwells 115 arranged in an array on a substrate 1114. 3D also shows a plurality of spheroids 500 present in a plurality of microwells 115 .

도 4a 및 도 4b는 회전 타원체-함유 세포 배양 구획 (compartments), 또는 웰의 어레이의 또 다른 대표적인 구체 예를 나타내는 개략도이다. 도 4a는 웰들의 어레이의 주름진 구체 예의 평면도이고, 및 도 4b는 동일한 구체 예의 부분 절개도이다. 도 4a 및 도 4b에 나타낸 구체 예에서, 웰은 분리되지 않지만, 웰 사이에 액체의 유동을 허용한다. 도 4a-b에 나타낸 바와 같이, 대표적인 구체 예는 주름진 측벽 (403)이 주름진 측벽 (403) 사이에 갭에서 마이크로웰 (401)을 생성하도록 배열되는 것으로 예시된다. 도 4a 및 도 4b에 나타낸 주름진 측벽은, 프레임 (402)에 의해 둘러싸여 있고, 마이크로웰 (401)의 열을 생성하는 주기 내에서 서로 멀리 떨어져 있고 및 서로 가깝게 접촉하는 (예를 들어 접촉 또는 비접촉) 영역을 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 마이크로웰 함몰부 (microwell depression)는, (예를 들어, 회전 타원체 (500)을 수용하기 위해) 더 멀리 떨어져 있는 벽에 의해 한정된 각 세그먼트 (segment)의 베이스에 놓인다. 도 4c 및 도 4d는 주름진 마이크로웰 어레이 구체 예의 부가적인 개략도이다. 도 4c는 평면도이고, 및 도 4d는 구체 예의 사시도이다. 도 4d에 나타낸 바와 같은, 구체 예에서, 어떠한 프레임도 존재하지 않는다. 도 4c 및 도 4d는 회전 타원체 형성을 유도하기에 적절한 기하학 (401)을 갖는 공간을 형성하는 주름진 또는 파형의 측벽 (403)을 예사한다. 또한, 도 4c 및 도 4d는 웰에 존재하는 회전 타원체 (500)을 나타낸다. 액체가 도 4a 및 도 4b에 나타낸 구체 예에 도입되는 경우, 치환된 공기는 벽이 서로 근접하는 구역을 통해 국부 구역 밖으로 이동할 수 있다. 더 넓은 웰 구역으로 또는 그로부터 유체 및 공기의 이동은, 협소한 섹션에 의해 촉진되어 공기 포집을 회피한다. 이 주름은 또한 수축된 성장 구역을 제공하여 회전 타원체의 형성을 촉진한다. 즉, 주름은, 모세관 구조 및 회전 타원체 유도 기하학 모두이다. 4A and 4B are schematic diagrams showing another representative embodiment of an array of spheroid-containing cell culture compartments, or wells. 4A is a plan view of a corrugated embodiment of an array of wells, and FIG. 4B is a partial cut-away view of the same embodiment. In the embodiment shown in FIGS. 4A and 4B , the wells are not separated but allow the flow of liquid between the wells. As shown in FIGS. 4A-B , representative embodiments are illustrated in which corrugated sidewalls 403 are arranged to create microwells 401 in gaps between corrugated sidewalls 403 . The corrugated sidewalls shown in FIGS. 4A and 4B are surrounded by a frame 402 and are spaced apart from each other and in close contact with each other (e.g., contact or non-contact) within the heat generating cycle of the microwells 401. have an area In some embodiments, a microwell depression is placed at the base of each segment defined by the more distant wall (eg, to accommodate the spheroid 500). 4C and 4D are additional schematics of corrugated microwell array embodiments. 4C is a plan view, and FIG. 4D is a perspective view of an embodiment. In an embodiment, as shown in Figure 4d, there are no frames. 4C and 4D illustrate a corrugated or wavy sidewall 403 defining a space with a geometry 401 suitable for inducing spheroid formation. 4c and 4d also show a spheroid 500 present in the well. When liquid is introduced into the embodiment shown in FIGS. 4A and 4B , the displaced air can migrate out of the localized area through areas where the walls are in close proximity to each other. Movement of fluid and air to and from the wider well area is facilitated by the narrow section to avoid air entrapment. These wrinkles also provide a constricted growth zone to promote the formation of spheroids. That is, wrinkles are both capillary structures and spheroid-derived geometries.

도 5a 및 도 5b는 일련의 기둥이 웰을 한정하는 웰들의 어레이 (100)의 대표적인 구체 예의 개략적인 평면도를 나타낸다. 도 5c-5e는 웰 (515)을 형성하도록 어레이로 배열된 기둥 (501)을 나타내는 마이크로웰의 어레이의 구체 예의 사시도이다. 구체 예에서, (도 5a에 나타낸 바와 같이) 기둥 (501)의 상부 (510)는 평평할 수 있다. 이 구체 예에서, 기둥 (501)에 의해 생성된 볼록한 벽은 기둥-형 측벽들 사이의 접합부에서 매우 예각 또는 불연속 부 (discontinuities)를 생성한다. 도 5b는 배양에서 회전 타원체 (500)의 형성을 유도하기에 적절한 제한 기하학 (confinement geometry)을 생성하기 위해 기둥에 의해 둘러싸인 마이크로웰 함몰부를 나타낸다. 기둥 (501) 사이의 공간 (505)을 통해 공기가 빠져나오고, 및 유체는 진입된다. 상기 기둥 (501)은 상부 (510)를 갖는다. 구체 예에서, 상기 기둥 상부 (510)는, 도 5b, 5d 및 5e에 나타낸 바와 같이, 둥글게 될 수 있어, 이는 도 3a에 나타낸 사인파 또는 포물선 형태를 갖는 웰을 결과할 것이다. 기둥은 또한 수축된 성장 구역을 제공하여 회전 타원체의 형성을 촉진한다. 즉, 기둥은 모세관 구조 및 회전 타원체 유도 기하학 모두이다. 5A and 5B show a schematic plan view of an exemplary embodiment of an array of wells 100 in which a series of pillars define the wells. 5C-5E are perspective views of an embodiment of an array of microwells showing pillars 501 arranged in an array to form wells 515 . In an embodiment, the top 510 of the post 501 may be flat (as shown in FIG. 5A ). In this embodiment, the convex walls created by the columns 501 create very sharp angles or discontinuities at the junctions between the column-like sidewalls. 5B shows a microwell depression surrounded by pillars to create a confinement geometry suitable for inducing the formation of spheroids 500 in culture. Air exits through the space 505 between the pillars 501 and fluid enters. The column 501 has a top 510 . In an embodiment, the column top 510 can be rounded, as shown in FIGS. 5B, 5D and 5E, which will result in a well having a sinusoidal or parabolic shape as shown in FIG. 3A. Pillars also provide a constricted growth zone to promote the formation of spheroids. That is, the pillars are both capillary structures and spheroid-guided geometries.

예를 들어, 릿지, 갈라진 틈, 융기, 디봇 (divots), 상부 개구 또는 마우스 구조의 개방 링 구조, 기둥, 불연속 벽, 마우스 구조, 포물선 또는 사인파 웰 형태, 둥근 웰 개구, 또는 웰의 측벽의 매끄러운 내부 표면에서 방해물, 또는 이들 특색의 임의의 조합을 포함하는, 이들 구조는, 모세관 구조이다. 모세관 구조는 또한 액체를 첨가한 후에 포획될 수 있는 임의의 공기에 대해 빠져나갈 수 있는 경로를 제공한다. 몇몇 구체 예에서, 웰의 측벽의 매끄러움을 방해하는 릿지 또는 갈라진 틈 또는 다른 특색을 함유하는 벽인, 불연속 벽은, 충진 동안에 웰 내에 환기 위치를 제공함으로써 공기 포집을 피하기 위해 사용된다. For example, ridges, crevices, ridges, divots, top openings or open ring structures of mouth structures, columns, discontinuous walls, mouth structures, parabolic or sinusoidal well shapes, rounded well openings, or smooth sidewalls of wells. These structures, including obstructions at the inner surface, or any combination of these features, are capillary structures. The capillary structure also provides an escape route for any air that may be trapped after adding liquid. In some embodiments, discontinuous walls, walls containing ridges or crevices or other features that impede the smoothness of the sidewalls of the wells, are used to avoid entrapment of air by providing ventilation locations within the wells during filling.

몇몇 구체 예에서, 모세관 구조는 웰의 벽의 수직 길이를 따라 연장된다. 몇몇 구체 예에서, 모세관 구조는 웰의 상부 개구까지 또는 그 위로 연장된다. 다른 구체 예에서, 모세관 구조는 웰의 상부 개구 근처 (예를 들어, 상부 개구로부터 <0.1, 0.1㎛, 0.2㎛, 0.5㎛, 1㎛, 2㎛, 3㎛, 4㎛, 5㎛, 10㎛ 또는 20㎛ (또는 이들 사이의 범위))로 연장된다. 몇몇 구체 예에서, 모세관 구조는 웰-하부까지 연장된다. 다른 구체 예에서, 모세관 구조는 웰-하부 근처 (예를 들어, 웰-하부으로부터 <0.1, 0.1㎛, 0.2㎛, 0.5㎛, 1㎛, 2㎛, 3㎛, 4㎛, 5㎛, 10㎛ 또는 20㎛ (또는 이들 사이의 범위))로 연장된다. In some embodiments, the capillary structure extends along the vertical length of the wall of the well. In some embodiments, the capillary structure extends to or over the top opening of the well. In other embodiments, the capillary structure is located near the top opening of the well (e.g., <0.1, 0.1 μm, 0.2 μm, 0.5 μm, 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 10 μm from the top opening). or 20 μm (or ranges therebetween)). In some embodiments, the capillary structure extends to the bottom of the well. In other embodiments, the capillary structure is located near the well-bottom (e.g., <0.1, 0.1 μm, 0.2 μm, 0.5 μm, 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 10 μm from the well-bottom). or 20 μm (or ranges therebetween)).

몇몇 구체 예에서, 모세관 특색은 액체가 웰 내에 기체를 포집하지 않고 이동하도록 웰로 진입하기 위한 경로를 제공하는 이점을 제공한다. 몇몇 구체 예에서, 모세관 구조는, 웰로 진입하는 액체의 도입에 대하여 공기가 웰을 빠져나가는 경로를 제공한다. 상기 기술은 공기 포집 방지를 위한 임의의 특정 작용 메커니즘에 제한되지 않으며, 메커니즘의 이해는 본 발명을 실시하는데 필수적인 것은 아니다. In some embodiments, the capillary feature provides the advantage of providing a path for liquid to enter the well to move without trapping gas within the well. In some embodiments, the capillary structure provides a pathway for air to exit the well relative to the introduction of liquid entering the well. The above technology is not limited to any particular mechanism of action for preventing air entrapment, and an understanding of the mechanism is not essential to practicing the present invention.

이러한 포집을 방지하도록 구성된 웰 기하학에도 불구하고, 빠른 용기 충진 또는 다른 유체-도입이 공기 포집을 유도하는 경우, 모세관 특색은 포집된 공기 아래에서 액체의 이동을 가능하게 함으로써 웰로부터 공기를 방출시킨다. 예를 들어, 도 4에 나타낸 주름진 구체 예에서, 액체 및 공기는 개방 웰 구조를 통해 하나의 웰 구역에서 어레이의 좁은 섹션을 통해 다음 웰 구역으로 흐를 수 있다. 또는, 도 5에 나타낸 기둥 구체 예에서, 액체 또는 포집된 공기는 기둥 사이의 공간을 통해 웰을 빠져나갈 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 모세관 구조를 통한 액체의 하향력 (downward force)은, 웰 벽으로부터 공기를 분리시키는 역할을 하여, 공기를 액체로 둘러싸고, 그래서 공기 포켓은 버블로서 웰로부터 상승한다. Despite well geometries configured to prevent such entrapment, when rapid vessel filling or other fluid-introduction induces air entrapment, the capillary feature allows the movement of liquid beneath the entrapped air, thereby releasing air from the well. For example, in the corrugated embodiment shown in FIG. 4, liquid and air can flow from one well region through an open well structure to the next well region through a narrow section of the array. Alternatively, in the pillar embodiment shown in FIG. 5, liquid or entrained air may exit the wells through the spaces between the pillars. In some embodiments, the downward force of the liquid through the capillary structure serves to separate the air from the well walls, enveloping the air in liquid so that air pockets rise from the well as bubbles.

다양한 다른 수직-배향된 구조는 모세관 특색로 사용된다. 예를 들어, 특정 구체 예에서, 특색은 (예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은) 상승 릿지 또는 (예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같은) 오목한 홈 또는 갈라진 틈이다. 여기에서의 구체 예에 사용되는 릿지라인 및 갈라진 틈은 도면에 도시된 물리적 기하학에 제한되지 않는다. 몇몇 구체 예에서, 특색은 수평 방향으로 횡단하지 않고, 웰의 측벽을 따라 수직으로 연장된다. 대부분의 상황에서, 수평 구조적 특색은 존재하는 웰 기하학에서 사용된 가파른 각과 유사한 방식으로 웰 내부의 공기 포집을 촉진한다. 릿지에 대한 적절한 단면 기하학은 도 6에 도시되며 및: 둥근 (도 6a), 각진 (도 6b), 침상 (도 6c), 반-육각형 (도 6d 및 도 6e), 등을 포함한다. 갈라진 틈에 대한 적절한 단면 기하학은 도 7에 도시되며 및: 둥근 (도 7a), 각진 (도 7b), 침상 (도 7c), 반-육각형 (도 7d 및 도 7e), 등을 포함한다. 릿지 및/또는 갈라진 틈은, 임의의 적절한 단면 치수 (예를 들어, 0.1-20 micrometers (예를 들어, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 15, 20, 또는 이들 사이의 임의의 적절한 범위)의 폭, 길이 등을 갖는) 치수일 수 있다. 엔지니어링 및 미세유체 원리는, 액체 표면 아래에 공기 포켓의 형성 없이 액체의 도입 및 공기의 배출을 용이하게 하기 위해 및/또는 포획된 공기 포켓의 제거를 용이하게 하기 위해 릿지 및/또는 갈라진 틈 형태 및 치수를 최적화하는데 여기에서의 구체 예와 조합하여 사용될 수 있다. A variety of other homeotropic-oriented structures are used with capillary features. For example, in certain embodiments, the features are raised ridges (eg, as shown in FIGS. 1A and 1B ) or recessed grooves or fissures (eg, as shown in FIGS. 2A and 2B ). am. The ridgelines and crevices used in the embodiments herein are not limited to the physical geometries shown in the figures. In some embodiments, the feature extends vertically along the sidewall of the well, rather than transverse in a horizontal direction. In most situations, the horizontal structural feature promotes air entrapment within the well in a manner similar to steep angles used in existing well geometries. Suitable cross-sectional geometries for ridges are shown in FIG. 6 and include: round (FIG. 6A), angular (FIG. 6B), acicular (FIG. 6C), half-hexagonal (FIGS. 6D and 6E), and the like. Suitable cross-sectional geometries for clefts are shown in FIG. 7 and include: round ( FIG. 7A ), angular ( FIG. 7B ), acicular ( FIG. 7C ), half-hexagonal ( FIGS. 7D and 7E ), and the like. Ridges and/or crevices may have any suitable cross-sectional dimension (eg, 0.1-20 micrometers (eg, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 15, 20, or any in between) It may be a dimension) having a width, length, etc. of a suitable range of). Engineering and microfluidic principles are ridged and/or crevice shapes and/or crevice shapes to facilitate the introduction of liquid and the evacuation of air without the formation of air pockets below the liquid surface and/or to facilitate the removal of trapped air pockets. It can be used in combination with the embodiments herein to optimize dimensions.

몇몇 구체 예에서, 웰 내로 액체 및 웰 밖으로 공기의 이동은 불연속 측벽 기하학에 의해 가능하게 된다. 불연속적 웰 기하학은 웰의 측벽에서 불연속의 형태를 취한다. 불연속 측벽 기하학의 예로는 도 4의 "파동 벽" 또는 "주름진" 기하학 및 도 5의 "핀 벽" 또는 "기둥 벽" 기하학으로 도시된다. 이들 기하학은 단지 대표적인 것이고; 측벽(들)의 일부 (예를 들어, 상부)에 갭 또는 다른 불연속 부를 도입하는 다른 측벽 배향은, 여기 구체 예에서 사용될 수 있다. 이들 기하학에서, 벽의 방해(들)는, 유체가 용기로 진입함에 따라 낮은 점도의 공기가 웰 밖으로 빠르게 이동하게 한다. 몇몇 구체 예에서, 불연속적 기하학은 기판 벽 특색에서 날카로운 각도 변화의 회피 (예를 들어, 수평 장애물을 생성하는 특색의 회피)를 유지한다. 몇몇 구체 예에서, 불연속 측벽 기하학은, 액체 도입시 기포 방출 및/또는 공기 배출을 돕기 위해 웰-형태 전환 및/또는 모세관 벽 구조와 함께 사용된다. In some embodiments, the movement of liquid into and out of the well is facilitated by the discontinuous sidewall geometry. Discontinuous well geometries take the form of discontinuities in the sidewalls of the wells. Examples of discontinuous sidewall geometries are shown in the "wave wall" or "corrugated" geometry of FIG. 4 and the "pin wall" or "column wall" These geometries are representative only; Other sidewall orientations that introduce gaps or other discontinuities in a portion (eg, top) of the sidewall(s) may be used in the embodiments herein. In these geometries, the obstruction(s) in the walls cause low viscosity air to move rapidly out of the well as the fluid enters the vessel. In some embodiments, the discrete geometry preserves avoidance of sharp angular changes in substrate wall features (eg, avoidance of features that create horizontal obstacles). In some embodiments, discontinuous sidewall geometries are used in conjunction with well-shaped transitions and/or capillary wall structures to aid bubble release and/or air release upon liquid introduction.

몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 웰은 둥근 하부를 갖는 반-구면 또는 원추면과 같은 오목면, 및 이와 유사한 표면 기하학 또는 이들의 조합을 갖는다. 웰 및 웰 하부는 궁극적으로, 예를 들어, 딤플 또는 웰, 및 이와 유사한 것과 같은, 둥글거나 만곡된 표면, 오목한 원추대 (frusto-conical) 릴리프 표면, 또는 이의 조합으로 말단, 종단, 또는 마감될 수 있다. 회전 타원체에-도움이 되는 웰의 다른 형태 및 구성은, 일반-양도된 미국 특허출원 제14 /087,906호에 기재되어 있으며, 이는 본 개시 내용과 상충되지 않는 범위 내에서 그 전체가 여기에 참고로 혼입된다. 구체 예에서, 웰-하부는 편평하거나 또는 포인트 (point)에 이른다. 웰-하부는 다른 적절한 형태 또는 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 구체 예에서, 웰 하부는 둥근 표면 또는 곡면을 가지거나, 또는 웰 하부는 딤플, 피트 및 이와 유사한 것, 오목한 원추대 릴리프 표면, 딤플, 또는 펜-팁 구역 또는 이들의 조합과 같은 구조를 가질 수 있으며, 이는 수축된 성장 구역을 제공함으로써 회전 타원체의 형성을 촉진한다. 즉, 둥근 또는 곡선 또는 딤플된 웰 하부 또는 펜 팁 구역 또는 주름 또는 기둥은 회전 타원체 유도 기하학이다. In some embodiments, one or more wells have a concave surface, such as a semi-spherical surface with a rounded bottom or a conical surface, and similar surface geometries, or combinations thereof. The wells and well bottoms may ultimately be end, end, or finished with rounded or curved surfaces, concave frusto-conical relief surfaces, or combinations thereof, such as, for example, dimples or wells, and the like. there is. Other types and configurations of spheroid-serving wells are described in commonly-assigned U.S. Patent Application Serial No. 14/087,906, which is incorporated herein by reference in its entirety without conflicting with the present disclosure. get mixed up In an embodiment, the well-bottom is flat or reaches a point. The bottom-well may have other suitable shapes or dimensions. For example, in embodiments, the well bottom has a rounded or curved surface, or the well bottom has structures such as dimples, pits and the like, concave frustoconical relief surfaces, dimples, or pen-tip regions, or combinations thereof. , which promotes the formation of spheroids by providing a constricted growth zone. That is, a rounded or curved or dimpled well bottom or pen tip area or crease or column is a spheroid derived geometry.

대표적인 웰 기하학 및 크기는, 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된다. 몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 웰 (100)은 약 100 micrometers 내지 약 2000 micrometers, 예를 들어 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800 또는 2000 micrometers, 및 전술된 값 사이의 임의의 두 개의 범위 (예를 들어, 200-1000㎛, 200-750㎛, 300-750㎛, 400-600㎛, 등)포함하는 범위에서, 웰-하부 직경 (130/230)을 갖는다. 이러한 직경 치수는 회전 타원체의 내부에 세포가 건강한 상태로 유지되도록 그 내부에서 성장된 회전 타원체의 크기를 조절한다. 즉, 이들 치수는 수축된 성장 구역을 제공하여 회전 타원체의 형성을 촉진한다. 즉, 이러한 치수는 회전 타원체 유도 기하학이다. Representative well geometries and sizes are shown, for example, in FIGS. 1 and 2 . In some embodiments, a well 100 described herein is about 100 micrometers to about 2000 micrometers, for example 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800 or 2000 micrometers, and any two ranges between the foregoing values (e.g., 200-1000 μm, 200-750 μm, 300-750 μm, 400-600 μm, etc. ), and has a well-bottom diameter (130/230). This diameter dimension regulates the size of the spheroid grown inside the spheroid to keep the cells healthy inside the spheroid. That is, these dimensions provide a constricted growth zone to promote the formation of spheroids. That is, these dimensions are the spheroid derived geometry.

몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 웰 (100/200)은 약 100 micrometers 내지 약 2000 micrometers의 범위, 예를 들어, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800 또는 2000 micrometers, 및 전술된 값 사이의 임의의 두 개의 범위를 포함하는 상부 개구 단면 치수 (120/220) (예를 들어, 직경 또는 폭)을 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 웰 (100)은 상부 개구로부터 웰-하부까지 약 500 micrometers 내지 약 1500 micrometers의 범위, 예를 들어 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 또는 1000 micrometers, 및 전술된 값 사이의 임의의 두 개의 범위를 포함하는, 깊이 (160/260)를 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 웰 (100/200)은 약 50 micrometers 내지 약 500 micrometers의 범위, 예를 들어 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400 또는 500 micrometers, 및 상기 값 중 임의의 두 개 사이의 범위를 포함하는 깊이 (140/240)을 갖는 상부 부분을 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 상기 웰 (100)은 약 100 micrometers 내지 약 1400 micrometers, 예를 들어, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200 또는 1400 micrometers, 및 전술된 값 사이의 임의의 두 개의 범위를 포함하는, 깊이 (150/250)를 갖는 하부 부분을 갖는다. 물론, 다른 적절한 치수가 또한 사용될 수 있다. In some embodiments, wells (100/200) described herein range from about 100 micrometers to about 2000 micrometers, for example, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700 , 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, or 2000 micrometers, and an upper opening cross-sectional dimension (120/220) including any two ranges between the foregoing (e.g., diameter or width). have In some embodiments, the well 100 has a range of about 500 micrometers to about 1500 micrometers from the top opening to the well-bottom, for example 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 or 1000 micrometers. , and a depth (160/260), including any two ranges between the aforementioned values. In some embodiments, a well (100/200) is in a range from about 50 micrometers to about 500 micrometers, for example 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400 or 500 micrometers, and any of the above values It has an upper portion with a depth (140/240) encompassing the range between any two. In some embodiments, the well 100 is between about 100 micrometers and about 1400 micrometers, for example, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 , 1200 or 1400 micrometers, and a lower portion with a depth (150/250), including any two ranges in between the aforementioned values. Of course, other suitable dimensions may also be used.

몇몇 구체 예에서, 전환 웰 구조 및 특성뿐만 아니라, 액체를 웰에 도입할 때 공기를 빠져나가도록 구성된 하나 이상의 디자인 요소 및/또는 물리적 특색에 부가하여, 여기에 기재된 장치 및 웰 (예를 들어, 마이크로웰)은, 예를 들어, 마이크로웰 내의 세포의 3D 배양과 관련된, 특수 기능성을 제공하기 위한 부가적인 특색을 포함할 수 있다. 다음 단락은 전술한 구체 예와 조합하여 사용될 수 있는 이러한 특색을 다룬다. In some embodiments, devices and wells (e.g., microwells) may include additional features to provide special functionality, for example related to 3D culture of cells within the microwells. The following paragraphs address these features that may be used in combination with the foregoing embodiments.

몇몇 구체 예에서, 웰의 측벽 및/또는 웰-하부의 전부 또는 일부는 가스 투과성이다. 몇몇 구체 예에서, 가스 투과성은 웰 내에 함유된 액체 또는 배지로 용해되도록 웰로의 산소 및 다른 가스의 이동을 가능하게 한다. 투과성 측벽, 웰-하부, 또는 이의 일부는 웰 액체 내에 공기 포켓 또는 버블의 형성을 허용하지 않는다. In some embodiments, all or part of the well's sidewall and/or well-bottom are gas permeable. In some embodiments, the gas permeability allows the movement of oxygen and other gases to the well to dissolve into the liquid or medium contained within the well. The permeable sidewall, well-bottom, or part thereof does not allow the formation of air pockets or bubbles within the well liquid.

몇몇 구체 예에서, 복수의 가스 투과성 웰을 한정하는 구조화된 표면을 갖는 세포 배양 장치는 제공된다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 장치의 외부 표면을 한정하는 외부 표면을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 장치의 외부와 연통하는 외부 또는 비-배양 표면을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 여러 가지 중에서, 복수의 적층된 세포 배양 구획을 갖는 세포 배양 장치는 여기에 제공되며, 각각은 복수의 가스 투과성 웰을 한정하는 구조화된 표면을 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 다양한 구체 예에서 웰은, 예를 들어, 벤트를 통해 또는 도관 공간을 통해 간접적으로 또는 외부 벽을 통해 직접적으로, 장치의 외부와 가스 연통한다. In some embodiments, a cell culture device having a structured surface defining a plurality of gas permeable wells is provided. In some embodiments, the well may include an exterior surface defining an exterior surface of the device. In some embodiments, a well may include an external or non-cultivating surface in communication with the exterior of the device. In some embodiments, provided herein is a cell culture device having, among other things, a plurality of stacked cell culture compartments, each having a structured surface defining a plurality of gas permeable wells. In some embodiments, in various embodiments the well is in gas communication with the exterior of the device, eg, indirectly through a vent or through a conduit space, or directly through an exterior wall.

몇몇 구체 예에서, 웰은 웰에서 배양된 세포가 회전 타원체를 형성하도록 구성된다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 웰은 웰에 있는 세포가 서로 결합하도록 (예를 들어, 회전 타원체를 형성하기 위해) 세포에 대해 비-부착성이다. 회전 타원체는 웰의 기하학에 의해 부여된 크기 제한 (size limits)으로 확장된다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 세포에 대해 비-부착성으로 만들기 위해 웰을 초-저 결합 물질로 코팅된다. In some embodiments, the well is configured such that cells cultured in the well form spheroids. For example, in some embodiments, the well is non-adherent to the cells such that the cells in the well bind to each other (eg, to form a spheroid). The spheroid expands to the size limits imposed by the geometry of the well. In some embodiments, the wells are coated with an ultra-low binding material to make the wells non-adherent to the cells.

세포가 표면상에 단층을 형성하는 2-차원 세포 배양과는 대조적으로, 회전 타원체와 같은 3-차원 (3D) 세포 응집체의 형성은, 세포 배양 장치에서 성장한 세포의 밀도를 증가시키고, 이는 결국 장치에서 배양된 세포의 영양소 수요를 증가시킨다. 세포가 배양되는 가스 투과성 웰을 통해 대사 가스 교환이 발생할 수 있기 때문에, 세포 배양 장치에서의 배지 부피는, 대사 가스 교환이 세포 배양 배지를 통한 확산으로 필수적으로 제한되는 장치보다 더 클 수 있다. 따라서, 더 큰 세포 배양 배지의 높이, 및 따라서 부피는, 여기에 기재된 세포 배양 장치와 함께 사용될 수 있다. In contrast to two-dimensional cell culture, in which cells form a monolayer on the surface, formation of three-dimensional (3D) cell aggregates, such as spheroids, increases the density of cells grown in a cell culture device, which in turn increases the density of the cells grown in the device. increase the nutrient demand of cultured cells in Because metabolic gas exchange can occur through gas permeable wells in which cells are cultured, the media volume in a cell culture device can be larger than in a device where metabolic gas exchange is essentially limited to diffusion through the cell culture medium. Thus, larger heights, and thus volumes, of cell culture medium can be used with the cell culture devices described herein.

몇몇 구체 예에서, 세포 배양 배지가 세포보다 2mm 이상 높이인 여기에 기재된 장치의 웰에서 세포는 배양된다. 몇몇 구체 예에서, 세포 배양 배지는 세포보다 5mm 이상의 높이이다. 2mm 내지 5mm의 최대 세포 배양 배지 높이는, 일반적으로 대사성 가스 교환이 배지를 통해 필수적으로 제한되는 경우, 예를 들어, 세포가 배양되는, 기판 또는 그 표면, 또는 그 근처 표면이, 대사성 기체에 대해 불투과성이거나 또는 (예를 들어, 세포 배양 배지와 비교하여) 상대적으로 불투과성인 경우, 배지 높이의 상한으로 고려된다. In some embodiments, cells are cultured in wells of a device described herein where the cell culture medium is at least 2 mm above the cells. In some embodiments, the cell culture medium is at least 5 mm taller than the cells. A maximum cell culture medium height of 2 mm to 5 mm is generally used when metabolic gas exchange is necessarily restricted through the medium, for example, the substrate or surface on which the cells are cultured, or a surface near it, is inhospitable to metabolic gases. If it is permeable or relatively impermeable (eg, compared to the cell culture medium), it is considered an upper limit for medium height.

효과적인 대사 가스 교환의 목적을 위해, 몇몇 구체 예에서, 장치 내에 세포 배양 배지가, 세포보다 2mm 이상, 또는 세포보다 5mm 이상 또는 세포보다 10mm 이상과 같이, 세포 위의 임의의 높이에 있는 경우, 세포는 여기에 기재된 장치의 웰에서 배양으로 유지된다. 그러나, 당 업자는 장치 내의 세포 배양 배지의 높이가 세포 위로 증가함에 따라, 세포에 가해지는 정수압 (hydrostatic pressure)이 증가한다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 세포 위의 세포 배양 배지의 높이에 실질적인 제한은 있을 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 제품의 웰에서 배양된 세포 위의 세포 배양 배지의 높이는, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 또는 20mm와 같은, 5mm 내지 15mm, 6mm 내지 15mm, 5mm 내지 10mm 또는 6mm 내지 10mm와 같은, 5mm 내지 20mm의 범위, 및 전술된 값 사이의 임의의 두 개의 범위를 포함하는 범위이다. For the purpose of effective metabolic gas exchange, in some embodiments, the cell culture medium in the device is at any height above the cells, such as 2 mm above the cells, or 5 mm above the cells or 10 mm above the cells. is maintained in culture in the wells of the device described herein. However, one skilled in the art will understand that as the height of the cell culture medium within the device increases above the cells, the hydrostatic pressure exerted on the cells increases. Thus, there may be practical limitations on the height of the cell culture medium above the cells. In some embodiments, the height of the cell culture medium above the cells cultured in a well of a product described herein is between 5 mm and 15 mm, 6 mm and 15 mm, such as 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 or 20 mm, 5 mm. to 10 mm or 6 mm to 10 mm, including ranges from 5 mm to 20 mm, and any two ranges between the aforementioned values.

특정 구체 예에서, 장치 외부와 가스 연통하는 비-배양 표면을 갖는 세포 배양 기판 또는 층은, 여기에 기재된 바와 같은 기체 투과성 웰을 한정하는 구조화된 표면을 갖도록 개조될 수 있다. 이러한 세포 배양 장치의 예로는, T-플라스크, TRIPLE-FLASK 세포 배양 용기 (Nunc., Intl.), HYPERFLASK 세포 배양 용기 (Corning, Inc.), CELLSTACK 배양 챔버 (Corning, Inc.), CELLCUBE 모듈 (Corning, Inc.), CELL FACTORY 배양 장치 (Nunc, Intl.), 및 WO 2007/015770, 미국 공개 특허 제2014/0315296호, 미국 특허 제8,846,399호, 미국 특허 제8,178,345호, 및 미국 특허 제7,745,209호에 기재된 세포 배양 제품을 포함하며, 상기 특허 및 공개 특허 출원은 여기에 개시된 개시 내용과 상충하지 않는 범위에서 각각의 전체 내용은 여기에 참조로 혼입된다. In certain embodiments, cell culture substrates or layers having non-cultivation surfaces in gas communication with the outside of the device may be adapted to have structured surfaces defining gas permeable wells as described herein. Examples of such cell culture devices include T-flasks, TRIPLE-FLASK cell culture vessels (Nunc., Intl.), HYPERFLASK cell culture vessels (Corning, Inc.), CELLSTACK culture chambers (Corning, Inc.), CELLCUBE modules ( Corning, Inc.), CELL FACTORY culture device (Nunc, Intl.), and WO 2007/015770, US Patent Publication No. 2014/0315296, US Patent No. 8,846,399, US Patent No. 8,178,345, and US Patent No. 7,745,209 The patents and published patent applications are incorporated herein by reference in their entirety to the extent that they do not conflict with the disclosure herein.

몇몇 구체 예에서, 기체-투과성/액체 불투과성 물질은, 여기에 세포 배양 장치 또는 그의 일부 (예를 들어, 웰, 미세구조, 등)의 제조에 사용된다. 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리술폰, 폴리메틸 펜텐 (PMP), 폴리테트라플루오르에틸렌 (PTFE) 또는 호환성 플루오로폴리머, 실리콘 고무 또는 공중합체, 폴리(스티렌-부타디엔-스티렌), 또는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 또는 이들 물질의 조합과 같은, 임의의 적절한 가스-투과성/액체 불투과성 물질은, 사용될 수 있다. 기판은 웰의 적어도 일부에 대해 적절한 가스 투과성을 갖는 임의의 적절한 물질로 형성될 수 있다. 적절한 기판의 예로는 폴리디메틸실록산 (PDMS), (폴리)4-메틸펜텐 (PMP), 폴리에틸렌 (PE), 및 폴리스티렌 (PS)을 포함한다. PDMS는 고도의 가스 투과성을 가질 수 있으며, 최대 40mm 두께에서 충분한 가스 투과성을 달성할 수 있다. PMP는 최대 약 0.1mm 두께에서 충분한 가스 투과성을 달성할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, PMP는 약 0.02 내지 1mm 범위의 두께를 갖는다. 더 얇은 기판이 충분한 구조적 완전성을 갖지 못할 수 있을지라도, PE 또는 PS는 0.2mm까지의 두께에서 충분한 가스 투과성을 달성할 수 있다. 열악한 구조적 완전성을 보완하기 위해, 개방 프레임 (open frame), 스탠드오프 (standoff), 또는 이와 유사한 것은 하부에서 기판을 지지하기 위해 사용될 수 있다. 구체 예에서, 웰 두께는 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20 또는 40mm, 및 전술된 값 사이의 임의의 두 개의 범위를 포함하는 두께일 수 있다. 구체 예에서, 상기 웰은 2000 cc/㎡/일 이상의 가스 투과성 고분자 물질을 통한 산소 투과율을 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 3000 cc/㎡/일 이상의 기판을 통한 가스 투과성을 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 5000 cc/㎡/일 이상의 기판을 통한 가스 투과성을 갖는다. In some embodiments, gas-permeable/liquid-impermeable materials are used herein in the manufacture of cell culture devices or parts thereof (eg, wells, microstructures, etc.). polystyrene, polycarbonate, ethylene vinyl acetate, polysulfone, polymethyl pentene (PMP), polytetrafluoroethylene (PTFE) or compatible fluoropolymer, silicone rubber or copolymer, poly(styrene-butadiene-styrene), or polyethylene or Any suitable gas-permeable/liquid-impermeable material may be used, such as a polyolefin, such as polypropylene, or a combination of these materials. The substrate may be formed of any suitable material having suitable gas permeability to at least a portion of the well. Examples of suitable substrates include polydimethylsiloxane (PDMS), (poly)4-methylpentene (PMP), polyethylene (PE), and polystyrene (PS). PDMS can have a high degree of gas permeability and can achieve sufficient gas permeability at a thickness of up to 40 mm. PMP can achieve sufficient gas permeability at up to about 0.1 mm thick. In some embodiments, the PMP has a thickness ranging from about 0.02 to 1 mm. Although thinner substrates may not have sufficient structural integrity, PE or PS can achieve sufficient gas permeability at thicknesses up to 0.2 mm. To compensate for poor structural integrity, open frames, standoffs, or the like may be used to support the substrate underneath. In embodiments, the well thickness may be 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20 or 40 mm, and a thickness including any two ranges in between the aforementioned values. In an embodiment, the well has an oxygen transmission rate through the gas permeable polymeric material of at least 2000 cc/m 2 /day. In some embodiments, the well has a gas permeability through the substrate greater than or equal to 3000 cc/m 2 /day. In some embodiments, the well has a gas permeability through the substrate of greater than 5000 cc/m 2 /day.

이러한 물질은 외부 및 내부 구획 사이의 효과적인 가스 교환을 허용하여, 액체 및 오염물의 통과를 방지하면서, 산소 및 기타 가스의 진입을 허용한다. These materials allow effective gas exchange between the outer and inner compartments, allowing the ingress of oxygen and other gases while preventing the passage of liquids and contaminants.

몇몇 구체 예에서, 웰 기판 물질의 두께는 최적화된 가스 교환을 허용하도록 조정된다. 몇몇 구체 예들에서, 웰-두께는 10 내지 100㎛ (예를 들어, 10㎛, 15㎛, 20㎛, 25㎛, 30㎛, 35㎛, 40㎛, 45㎛, 50㎛, 60㎛, 70㎛, 80㎛, 90㎛, 100㎛ 및 그 사이의 임의의 범위)이다. 여기에서 구체 예의 개발 동안 수행된 실험은 더 얇은 웰-두께 (예를 들어, 17㎛, > 30㎛, > 57㎛)로 생성된 생존 가능한 세포의 수가 더 많음을 보여준다.In some embodiments, the thickness of the well substrate material is adjusted to allow for optimized gas exchange. In some embodiments, the well-thickness is between 10 and 100 μm (e.g., 10 μm, 15 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 35 μm, 40 μm, 45 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm , 80 μm, 90 μm, 100 μm and any range therebetween). Experiments performed during development of the embodiments herein show higher numbers of viable cells generated with thinner well-thickness (eg, 17 μm, > 30 μm, > 57 μm).

도 8은 세포 배양 장치의 표면으로서 포함된, 마이크로웰들의 어레이를 갖는 기판을 포함의 구체 예의 예시이다. 도 8에서, 세포 배양 장치는 플라스크 (800)이다. 그러나, 구체 예에서, 기판은 멀티웰 플레이트, 플라스크, 접시, 튜브, 다-층 세포 배양 플라스크, 생물반응기, 또는 세포 또는 회전 타원체를 성장시키도록 의도된 임의의 다른 실험실 용기를 제한 없이 포함하는 세포 배양 장치의 임의의 종류의 일부를 형성할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 마이크로웰들의 어레이를 갖는 기판은 가스 투과성 물질일 수 있다. 도 9는, 도 8에 나타낸 플라스크의 하부 표면을 형성하는, 마이크로웰들의 어레이로 마이크로패턴화된, 기판의 확대도를 나타낸다. 8 is an illustration of an embodiment of including a substrate having an array of microwells incorporated as a surface of a cell culture device. In FIG. 8 , the cell culture device is a flask 800 . However, in an embodiment, the substrate is a cell including but not limited to a multiwell plate, flask, dish, tube, multi-layer cell culture flask, bioreactor, or any other laboratory vessel intended for growing cells or spheroids. It should be understood that it may form part of any kind of culturing device. A substrate having an array of microwells may be a gas permeable material. FIG. 9 shows an enlarged view of a substrate, micropatterned with an array of microwells, forming the lower surface of the flask shown in FIG. 8 .

도 8 및 도 9에 예시된 구체 예를 참조하면, 예시된 장치는 세포 배양 챔버 (850)를 포함하는 플라스크 또는 하우징 (housing)이다. 하우징은 (도 9에 나타낸) 마이크로웰의 어레이를 갖는 기판을 포함한다. 하우징은 또한 상부 표면 (815), 구조화된 표면 (110)으로부터 상부 표면 (815)까지 연장되는 하나 이상의 측벽 (820)을 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 하우징 (850)은, 원통형 벽 또는 이와 유사한 것과 같은, 단일 외장 측벽을 포함한다. 이러한 장치의 부가적인 실시 예는, 예를 들어, 일반-양도된 미국 가 특허출원 제62/072,015호에 개시되어 있으며, 상기 가 특허 출원은 본 개시 내용과 상충되지 않는 범위에서 전체적으로 여기에 참조로 혼입된다. Referring to the embodiments illustrated in FIGS. 8 and 9 , the illustrated device is a flask or housing containing a cell culture chamber 850 . The housing includes a substrate having an array of microwells (shown in FIG. 9 ). The housing also has an upper surface 815 , one or more sidewalls 820 extending from the structured surface 110 to the upper surface 815 . In some embodiments, housing 850 includes a single enclosure sidewall, such as a cylindrical wall or the like. Additional embodiments of such devices are disclosed, for example, in commonly-assigned U.S. Provisional Patent Application Serial No. 62/072,015, which is incorporated herein by reference in its entirety to the extent that it does not conflict with this disclosure. get mixed up

하우징은 포트 (860)를 포함한다. 도 8은 스크류 탑 (861)을 갖는 개구를 나타낸다. 그러나, 구체 예에서, 하우징은 액체 및 세포가 하우징을 출입할 수 있게 하는 임의의 타입의 포트를 가질 수 있다. 포트 (860)는 측벽, 상부 표면 (815) 또는 세포 배양 표면 (110)에 있을 수 있다. 포트 (860)는, 세포 및 세포 배양 배지를 세포 배양 챔버 (850) 내로 도입 또는 제거하기 위해 튜브 또는 다른 연결부에 연결될 수 있다. The housing includes port 860. 8 shows an opening with a screw top 861. However, in embodiments, the housing may have any type of port that allows liquids and cells to enter and exit the housing. Port 860 can be on the sidewall, top surface 815 or cell culture surface 110 . Port 860 can be connected to tubing or other connections to introduce or remove cells and cell culture medium into or out of cell culture chamber 850 .

구체 예에서, 도 8에 도시된 하우징이 고정된 측벽 (820)을 예시하지만, 측벽은, 세포 배양 챔버 (850)로의 세포 배양 배지의 가변성 부피를 가능하도록 유연할 수 있거나 또는 확장할 수 있고 및 접을 수 있을 수 있다. 부가적인 세포 배양 배지가 포트 (860)를 통해, 세포 배양 챔버 (850)로 도입 될 때, 유연성 측벽 (820)은 연장될 수 있고, 포트 (860)를 통해, 세포 배양 챔버 (850)로부터 배양 배지가 제거될 때, 유연성 측벽 (820)은 붕괴될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 측벽 (820) 및 상부 (815)는 백 (bag)으로 형성된다. 부가적으로, 세포 배양 챔버 (850)는 고정된 부피의 하우징까지 임의의 부피의 세포 배양 배지로 충진될 수 있다. 몇몇 구체 예 (도시되지 않음)에서, 전체 또는 거의 전체 내부 부피는 세포 배양 배지로 충진된다. In an embodiment, although the housing shown in FIG. 8 illustrates a fixed sidewall 820 , the sidewall may be flexible or expandable to allow variable volume of cell culture medium into the cell culture chamber 850 and can be folded When additional cell culture medium is introduced into the cell culture chamber 850, through port 860, the flexible sidewall 820 can be extended and cultured from the cell culture chamber 850, through port 860. When the medium is removed, the flexible sidewall 820 may collapse. In some embodiments, sidewall 820 and top 815 are formed of a bag. Additionally, the cell culture chamber 850 can be filled with any volume of cell culture medium up to a fixed volume housing. In some embodiments (not shown), all or nearly the entire internal volume is filled with cell culture medium.

도 8에 도시된 구체 예에서, 세포 배양 챔버 (850) 내의 세포 배양 배지의 부피는 세포 위의 배지의 높이 (Hm)에 존재한다. 전술한 바와 같이, 배양된 세포 위의 여기에 기재된 바와 같은 하우징에서 배지의 높이 (Hm)는, 웰이 가스 투과성이 아닌 경우에 가능할 수 있는 것보다 높을 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 세포 배양 챔버 (850)는 장치 내에서 세포를 배양하는 목적을 위한 이의 용량으로 충진된다. In the embodiment shown in FIG. 8 , the volume of cell culture medium in the cell culture chamber 850 is at the height of the medium above the cells (H m ). As noted above, the height of the medium (H m ) in a housing as described herein above the cultured cells may be higher than would be possible if the wells were not gas permeable. In some embodiments, cell culture chamber 850 is filled to its capacity for the purpose of culturing cells within the device.

도 10a는, 도 9에서 나타낸 바와 같이, 미세패턴화된 T25 회전 타원체 형성 플라스크의 마이크로웰 (110) 내부에 HT29 세포 회전 타원체 (500)를 나타낸다. 도 10b는, 이하 기재된 실시 예 2에 따른, 미세 패턴화된 T25 회전 타원체 형성 플라스크로부터 수확된 회전 타원체 (500)를 나타낸다. 도 11a 및 b는, Nunc로부터 이용 가능한, NUNCLON SPHERA™ 저 결합 표면상에 형성된 3D 응집체 (도 11a에서 인간 ESC 세포 및 도 11b에서 마우스 ESC 세포)의 넓은 범위의 크기 분포를 예시하는 현미경 사진이다. NUNCLON SPHERA™ 저 결합 표면은 낮은 세포 결합 표면 처리를 가지지만, 균일한 회전 타원체의 형성을 가능하게 하는 여기에 개시된 기하학이 결여되어 있다. FIG. 10A shows HT29 cell spheroids 500 inside microwells 110 of a micropatterned T25 spheroid forming flask, as shown in FIG. 9 . 10B shows spheroids 500 harvested from a micropatterned T25 spheroid forming flask, according to Example 2 described below. 11A and B are photomicrographs illustrating a wide range of size distributions of 3D aggregates (human ESC cells in FIG. 11A and mouse ESC cells in FIG. 11B) formed on NUNCLON SPHERA™ low binding surfaces, available from Nunc. The NUNCLON SPHERA™ low binding surface has a low cell binding surface finish, but lacks the geometry disclosed herein that allows for the formation of uniform spheroids.

도 12는, 구체 예에 따르면, 및 이하 실시 예 1에 기재된 바와 같이, 멀티웰 어레이 기판을 제조하는 방법의 예시이다. 도 12가 고온 엠보싱/열성형 공정을 나타내지만, 코이닝 (coining), 사출 성형, 엠보싱 및 당 업계에 공지된 기타 방법을 포함하는, 구체 예에 따른 마이크로웰 어레이를 제조하는 기타 방법은 고려된다. 12 is an illustration of a method of fabricating a multiwell array substrate, according to an embodiment, and as described in Example 1 below. 12 shows a high temperature embossing/thermoforming process, other methods of making microwell arrays according to embodiments are contemplated, including coining, injection molding, embossing, and other methods known in the art. .

도 13, 도 14a 및 b, 도 15는 평평한 표면에 비해 마이크로웰의 어레이를 갖는 기판에 대한 생균 수 (도 13 및 도 14a) 및 세포 생산성 (도 14b 및 도 15)을 비교한 그래프이다. 웰의 가스 투과성은 부분적으로 기판의 물질 및 웰에 따라 기판의 두께에 의존할 수 있다. 구체 예에서, 웰의 마이크로어레이를 갖는 기판 내에 웰의 측벽 및 하부의 두께는 일정할 수 있고 및 상대적으로 얇을 수 있다. 또는, 구체 예에서, 마이크로웰들의 어레이 내에 웰의 벽은 웰로의 개구에 근접하여 상대적으로 두껍고, 웰의 하부에서 상대적으로 더 얇을 수 있다. 또는, 구체 예에서, 마이크로웰들의 어레이 내에 웰들의 벽은, 웰 내로 개구에 근접하게 상대적으로 더 얇을 수 있고, 웰의 하부에서 상대적으로 더 두꺼울 수 있다. 사용된 물질 및 사용된 두께에 의존하여, 마이크로웰들의 어레이를 갖는 기판은 본 개시의 목적을 위해 가스 투과성일 수 있다. 13, 14a and b, and 15 are graphs comparing viable cell counts ( FIGS. 13 and 14a ) and cell productivity ( FIGS. 14b and 15 ) for substrates having arrays of microwells compared to flat surfaces. The gas permeability of the well may depend in part on the thickness of the substrate depending on the material of the substrate and the well. In an embodiment, the thickness of the sidewalls and bottom of the wells in a substrate having a microarray of wells can be constant and relatively thin. Alternatively, in an embodiment, the walls of a well in an array of microwells may be relatively thick proximate the opening to the well and relatively thinner at the bottom of the well. Or, in an embodiment, the walls of the wells in the array of microwells can be relatively thinner proximate the opening into the well and relatively thicker at the bottom of the well. Depending on the material used and the thickness used, the substrate having the array of microwells may be gas permeable for purposes of this disclosure.

도 15는 평평한 표면에 비해 마이크로웰 어레이를 갖는 기판상에서 배양된 MH677 세포로부터 배출된 총 단백질 역가를 나타내는 그래프이다. 이 데이터는 하기 실시 예 2에서 논의된다. 15 is a graph showing the total protein titer released from MH677 cells cultured on substrates with microwell arrays compared to flat surfaces. This data is discussed in Example 2 below.

도 8에 도시된 장치가 경질-측면 플라스크 또는 연질-측면 세포 배양 플라스크일 수 있지만, 세포 배양 장치의 외부 표면을 한정하거나 또는 장치의 외부와의 가스 연통하는 표면을 갖는 구조화된 마이크로웰 어레이를 포함하는 임의의 다른 세포 배양 장치는, 여기에 기재된 바와 같은 가스 투과성 물질로 형성된 마이크로웰들의 어레이를 갖는 기판을 가질 수 있는 것으로 이해될 것이다. Although the device shown in FIG. 8 can be a hard-sided flask or a soft-sided cell culture flask, it includes a structured microwell array having a surface that defines an exterior surface of the cell culture device or is in gas communication with the exterior of the device. It will be appreciated that any other cell culture device that does this may have a substrate with an array of microwells formed of a gas permeable material as described herein.

여기에 기재된 바와 같은 마이크로웰들의 어레이를 갖는 세포 배양 장치의 구조화된 표면은, 임의의 적절한 크기 또는 형태를 가질 수 있는 임의의 적절한 수의 웰을 한정할 수 있다. 웰은 이들의 크기 및 형태에 기초한 부피를 한정한다. 많은 구체 예에서, 하나 이상의 또는 모든 웰은 종축을 중심으로 대칭 및/또는 대칭적으로 회전할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 또는 모든 웰의 길이 방향 축은 서로 평행하다. 웰은 균일하거나 또는 비-균일하게 이격될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 균일하게 이격된다. 하나 이상의 또는 모든 웰은 동일한 크기 및 형태를 가질 수 있거나 또는 다른 크기 및 형태를 가질 수 있다. A structured surface of a cell culture device having an array of microwells as described herein may define any suitable number of wells, which may be of any suitable size or shape. Wells define a volume based on their size and shape. In many embodiments, one or more or all wells can rotate symmetrically and/or symmetrically about a longitudinal axis. In some embodiments, the longitudinal axes of one or more or all wells are parallel to each other. The wells may be spaced uniformly or non-uniformly. In some embodiments, the wells are evenly spaced. One or more or all wells may have the same size and shape or may have different sizes and shapes.

몇몇 구체 예에서, 웰 중심으로 기판의 두께 및 형태는 내부 표면 안으로 및 외부 표면 밖으로 통과하는 광의 굴절을 보정하도록 구성된다. 몇몇 구체 예에서, 보정 (correction)은 웰을 형성하는 기판 물질의 두께를 조정함으로써 달성된다. 몇몇 구체 예에서, 웰-하부 (또는 천저)에 근접한 기판 물질의 두께는, 측벽 및/또는 상부 개구에 근접한 기판 물질의 두께보다 크다. 몇몇 구체 예에서, 기판 물질의 두께는 웰-하부의 천저에서 최대 값으로부터 상부 개구에서의 최소값까지 점진적으로 감소한다. 예를 들어, 형태 및 두께는 일반-양도된 미국 가 특허출원 제62/072,019호에 개시되어 있으며, 상기 가 특허출원은 본 개시 내용과 상충되지 않는 범위 내에서 그 전체적인 내용은 여기에 참조로서 혼입된다. In some embodiments, the thickness and shape of the substrate relative to the well is configured to correct refraction of light passing into the inner surface and out of the outer surface. In some embodiments, correction is achieved by adjusting the thickness of the substrate material forming the well. In some embodiments, the thickness of the substrate material proximate the well-bottom (or nadir) is greater than the thickness of the substrate material proximate the sidewalls and/or top openings. In some embodiments, the thickness of the substrate material progressively decreases from a maximum value at the nadir of the well bottom to a minimum value at the top aperture. For example, shapes and thicknesses are disclosed in commonly-assigned U.S. Provisional Patent Application Serial No. 62/072,019, the entire contents of which are incorporated herein by reference to the extent that they do not conflict with the present disclosure. do.

예를 들어, 비-부착성 웰, 회전 타원체 유도 웰 기하학, 및 중력의 조합은, 웰에서 배양된 세포의 성장이 제한되는 제한 부피 (confinement volume)를 한정할 수 있으며, 이는 제한 부피에 의해 한정된 치수를 갖는 회전 타원체의 형성을 결과한다. For example, the combination of non-adherent wells, spheroid-guided well geometry, and gravity can define a confinement volume within which growth of cultured cells in the well is limited, which is defined by the confinement volume. It results in the formation of a spheroid with dimensions.

몇몇 구체 예에서, 웰 (2115)의 내부 표면은 세포에 비-부착성이다. 웰은 비- 부착성 물질로 형성될 수 있거나 또는 비-부착성 물질로 코팅되어 비-부착성 웰을 형성할 수 있다. 비-부착성 물질의 예로는 퍼플루오르화 중합체, 올레핀 또는 유사한 중합체 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 다른 예로는 아가로스, 폴리아크릴아미드와 같은 비-이온성 하이드로겔, 폴리에틸렌 옥사이드와 같은 폴리에테르 및 폴리비닐 알코올과 같은 폴리올, 또는 이와 유사한 물질 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 예를 들어, 비-부착성 웰, 웰 기하학, 및 중력의 조합은, 웰 내에서 배양된 세포를 회전 타원체로 자기 조립하도록 유도할 수 있다. 몇몇 회전 타원체는 단층에서 성장한 세포와 비교하여 오히려 생체 내와 가까운 반응을 나타내는 분화된 세포 기능을 유지할 수 있다. In some embodiments, the inner surface of well 2115 is non-adherent to cells. The wells may be formed of a non-adherent material or may be coated with a non-adherent material to form a non-adherent well. Examples of non-adhesive materials include perfluorinated polymers, olefins or similar polymers or mixtures thereof. Other examples include agarose, non-ionic hydrogels such as polyacrylamide, polyethers such as polyethylene oxide and polyols such as polyvinyl alcohol, or similar materials or mixtures thereof. For example, a combination of non-adherent wells, well geometry, and gravity can induce cells cultured within wells to self-assemble into spheroids. Some spheroids are able to retain differentiated cell functions that represent a response rather close to in vivo compared to cells grown in monolayers.

몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 웰은, 반-구면, 둥근 하부를 갖는 원추면, 및 이와 유사한 표면 기하학 또는 이들의 조합과 같은 오목면을 갖는다. 웰 및 웰 하부는 궁극적으로, 딤플, 피트, 및 이와 유사한 것과 같은, 회전 타원체에 도움이 되는 둥근 또는 곡면, 오목한 원추대 릴리프 표면, 또는 이의 조합으로 말단, 종단, 또는 마감될 수 있다. 기체 투과성 회전 타원체에-도움이 되는 웰의 다른 형태 및 구성은 일반-양도된 미국 특허 출원 제14/087,906호에 기재되며, 상기 출원은 본 개시 내용과 상충되지 않는 범위 내에서 그 전체가 참고로 혼입된다. In some embodiments, one or more wells have a concave surface, such as a hemi-spherical surface, a conical surface with a rounded bottom, and similar surface geometries or combinations thereof. Wells and well bottoms may ultimately be end, end, or finished with rounded or curved surfaces conducive to spheroids, concave frusto-conical relief surfaces, or combinations thereof, such as dimples, pits, and the like. Other types and configurations of gas-permeable spheroid-conducive wells are described in commonly-assigned U.S. patent application Ser. No. 14/087,906, which is incorporated herein by reference in its entirety to the extent that it does not conflict with the present disclosure. get mixed up

몇몇 구체 예에서, 웰-하부는 편평하거나 한 지점에 이른다. 웰-하부는 다른 적절한 형태 또는 치수를 가질 수 있다. In some embodiments, the well-bottom is flat or reaches a point. The bottom-well may have other suitable shapes or dimensions.

몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 웰 (115)은 약 200 micrometers 내지 약 500 micrometers의 범위, 예를 들어, 200, 250, 300, 350, 400, 450 또는 500 micrometers, 및 전술된 값 사이의 임의의 두 개의 범위에서 직경 치수 (w)를 갖는다. 이러한 직경 치수는 회전 타원체의 내부에서 세포가 건강한 상태로 유지되도록 그 안에서 성장한 회전 타원체의 크기를 조절할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 웰 (115)은 약 100 micrometers 내지 약 500 micrometers, 예를 들어, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 또는 500 micrometers, 및 전술된 값 사이의 임의의 두 개의 범위를 포함하는 범위에서 높이 (H)를 갖는다. 물론, 다른 적절한 치수는 또한 사용될 수 있다. In some embodiments, wells 115 described herein are in the range of about 200 micrometers to about 500 micrometers, for example, 200, 250, 300, 350, 400, 450, or 500 micrometers, and any value between the foregoing. It has a diameter dimension (w) in two ranges. These diameter dimensions can adjust the size of the spheroids grown therein so that the cells inside the spheroids remain healthy. In some embodiments, well 115 is between about 100 micrometers and about 500 micrometers, for example, between 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, or 500 micrometers, and any two values in between. It has a height (H) in a range that includes a range of . Of course, other suitable dimensions may also be used.

몇몇 구체 예에서, 웰을 한정하는 구조화된 표면은, 육방 밀집 웰 구조 (hexagonal close-packed well structures)의 어레이를 포함한다. 육각형 마이크로웰들의 어레이 (100)를 갖는 이러한 기판의 구체 예의 이미지는, 육각형의 웰 (1601)의 어레이를 갖는 기판을 나타내는, 도 16에 나타낸다. 도 17은 육방 밀집 웰 구조를 갖는 마이크로웰들의 어레이 (100)를 갖는 기판의 구체 예의 웰 (1601)에서 성장된 세포 (회전 타원체) (500)를 나타내는 개략도이다. 몇몇 구체 예에서, 각 웰 (1601) 내에 세포는, 도시된 바와 같이, 단일 회전 타원체 (500)를 형성한다. In some embodiments, the structured surfaces defining the wells include an array of hexagonal close-packed well structures. An image of an embodiment of such a substrate having an array 100 of hexagonal microwells is shown in FIG. 16 , which shows a substrate having an array of hexagonal wells 1601 . 17 is a schematic diagram showing cells (spheroids) 500 grown in wells 1601 of an embodiment of a substrate having an array 100 of microwells having a hexagonal close-packed well structure. In some embodiments, the cells within each well 1601 form a single spheroid 500, as shown.

도 18은 다공성 막 지지체를 포함하는 세포 배양 장치의 구체 예를 예시하는 측면도이다. 다공성 막 지지체 (2500)를 혼입하는 세포 배양 장치 (2100)의 다양한 구체 예는 도 18-20에 도시된다. 다공성 막 지지체 (2500)는 하우징의 내부를 별도의 배양 챔버 (2152, 2154)로 구획하기 위해 하우징을 가로질러 장치 (예를 들어, 하나 이상의 측벽 (2120)에 결합됨)에 배치된다. 제1 배양 챔버 (2152)는 장치의 외부와 가스 연통하는 가스 투과성 웰 (2200)을 한정하는 구조화된 표면을 형성하는 기판을 포함한다. 챔버 (2152)의 상부는 다공성 막 (2500)에 의해 한정된다. 제2 배양 챔버 (2154)의 하부는 다공성 막 (2500)에 의해 한정된다. 따라서, 세포 (2200)의 제1 집단은 기판 (2110)에 의해 형성된 구조화된 표면의 웰 (2115)에 제1 챔버 (2152)에서 배양될 수 있고, 및 세포 (2202)의 제2 집단은 다공성 막 (2500) 상에 제2 챔버 (2154)에서 배양될 수 있다. 18 is a side view illustrating a specific example of a cell culture device including a porous membrane support. Various embodiments of a cell culture device 2100 incorporating a porous membrane support 2500 are shown in FIGS. 18-20. A porous membrane support 2500 is disposed across the housing to the device (eg, coupled to one or more sidewalls 2120) to partition the interior of the housing into separate incubation chambers 2152, 2154. The first incubation chamber 2152 includes a substrate defining a structured surface defining a gas permeable well 2200 in gas communication with the exterior of the device. The top of chamber 2152 is bounded by porous membrane 2500. The lower portion of the second incubation chamber 2154 is bounded by a porous membrane 2500. Thus, a first population of cells 2200 can be cultured in a first chamber 2152 in a well 2115 of a structured surface formed by a substrate 2110, and a second population of cells 2202 can be a porous can be cultured in the second chamber 2154 on the membrane 2500.

도 18-20에 도시된 장치는, 제1 챔버 (2152)와 연통하는 제1 포트 (2162) 및 제2 챔버 (2154)와 연통하는 제2 포트 (2164)를 포함한다. 부가적인 구체 예에서, 제1 챔버 (2152) 또는 제2 챔버 (2154)는 선택적으로 챔버를 통한 액체의 흐름을 허용하기 위한 부가적인 포트 (배출구 포트, 도시되지 않음)를 가질 수 있다. 포트 (2162, 2164)는, 예를 들어, 하기 도 21-23에 관하여 논의하고, 및 도시된 포트 (예를 들어, 포트 (2160))와 유사한 포트일 수 있다. 포트 (2162, 2164)는, 도시된 바와 같이, 장치 (2100)의 동일면 상에 있을 수 있거나, 또는 대립 측면 상에 있을 수 있거나, 또는 챔버에 대한 별도의 접근을 제공하거나 또는 챔버 (2152, 2154)를 통해 유동하도록 임의의 다른 적절한 방식으로 배향될 수 있다. The device shown in FIGS. 18-20 includes a first port 2162 in communication with a first chamber 2152 and a second port 2164 in communication with a second chamber 2154 . In additional embodiments, either the first chamber 2152 or the second chamber 2154 can optionally have additional ports (outlet ports, not shown) to allow flow of liquid through the chambers. Ports 2162 and 2164 can be, for example, ports similar to those discussed and illustrated with respect to FIGS. 21-23 below (eg, port 2160). Ports 2162 and 2164 can be on the same side of device 2100, or can be on opposite sides, or provide separate access to the chambers or chambers 2152 and 2154, as shown. ) can be oriented in any other suitable way to flow through.

도 18에서, 장치는, (세포 배양 배지로 용량이 채워진) 헤드 공간 (headspace)없이 작동되는 것으로 도시된다. 도 19-20에서, 장치는 (배양 배지로 용량을 채워지지 않은) 헤드 공간으로 작동되는 것으로 도시된다. 지지체 (2500)의 다공성 성질에 기인하여, 챔버 (2152)는, 헤드 공간을 갖거나 또는 갖지 않고 작동될 수 있는 동안, 배양 배지로 충진된 채로 유지된다. 웰 (2115)의 기체 투과성으로 인해, 예를 들어, 전술된 바와 같이, 세포 (2200) 이상의 배지의 높이는, 중요한 관심사가 아닐 수 있다. 그러나, 하우징이 가스 투과성이 아니면, 다공성 막 지지체 (2500)상에 배양 된 세포 위의 배지의 높이를 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 다공성 막 지지체 (2500)는, 예를 들어, 전술한 바와 같이, 마이크로웰들의 어레이를 갖는 기판을 형성할 수 있다. In FIG. 18 , the device is shown operating without a headspace (volume filled with cell culture medium). In Figures 19-20, the device is shown operating with a head space (not filled to volume with culture medium). Due to the porous nature of the support 2500, the chamber 2152 remains filled with culture medium while it can be operated with or without a headspace. Due to the gas permeability of the well 2115, the height of the medium above the cells 2200, for example, as described above, may not be of critical concern. However, if the housing is not gas permeable, it may be desirable to limit the height of the medium above the cells cultured on the porous membrane support 2500. As shown in FIG. 20 , the porous membrane support 2500 can form a substrate having an array of microwells, eg, as described above.

도 18-20에 나타낸 구체 예에 따르면, 하나 이상의 세포 집단의 공-배양은 고려된다. 예를 들어, 제1 세포 집단은 제1 챔버 (2152)에 존재할 수 있는 반면, 제2 세포 집단은 제2 챔버 (2154)에 존재할 수 있다. 이들 세포 집단은 투과성 막 (2500)에 의해 분리될 수 있다. 이는 세포의 제1 집단 및 제2 세포 집단 사이의 화학적 연통을 허용한다. 구체 예에서, 이들 세포 집단 중 하나 또는 모두는 회전 타원체일 수 있다. 예를 들어, 도 20에 나타낸 바와 같이, 회전 타원체 세포 (2200)의 제1 집단은, 제1 챔버 (2152)에서 성장하여, 세포 배양 기판의 회전 타원체 유도 기하학에 기인한 회전 타원체를 형성할 수 있는 반면, 회전 타원체 세포의 제2 집단 (2202)은 또한, 제2 챔버 (2154)에서 성장하여, 제2 세포 배양 챔버에 존재하는 세포 배양 기판의 회전 타원체 유도 기하학에 기인한 회전 타원체를 형성할 수 있다. 다공성 막 (2500)을 통해, 회전 타원체 세포 (2202)의 제2 집단은, 회전 타원체 세포 (2200)의 제1 집단과 화학적 연통한다. 이러한 방식으로, 회전 타원체 세포의 두 개의 분리된 개체군이 서로 화학적으로 연결되어 있으면서, 회전 타원체 세포의 2개의 분리된 개체군을 공동 배양하는 것은 가능하다. 또는, 구체 예에서, 도 18에 나타낸 바와 같이, 제1 세포 집단은 제1 세포 배양 챔버 (2152)에서 성장하는 회전 타원체 세포일 수 있고 및 (제2 세포 배양 챔버가 회전 타원체 유도 기하학을 갖지 않기 때문에) 회전 타원체 세포가 아닌 제2 세포 집단은 제2 세포 배양 챔버 (2154)에서 성장할 수 있는 반면, 다공성 막 (2500)의 존재는 세포의 제1 및 제2 집단이 서로 화학적으로 연통하는 것을 가능하게 한다. 도 19에 나타낸 바와 같이, 세포의 제2 집단은 헤드 공간의 존재하에서 성장할 수 있고, 또는 도 18에 나타낸 바와 같이, 제2 세포 집단은 헤드 공간 없이 성장할 수 있다. 유사하게, 헤드 공간은 제1 세포 배양 챔버에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다. 또는, 회전 타원체 유도 기하학은 제1 세포 배양 챔버에 존재할 수도 있고 없을 수도 있다. 당업자는, 사용자의 세포 배양 요건에 따라, 이들 특색의 많은 조합이 바람직할 수 있다는 것을 인식할 것이다.According to the embodiments shown in Figures 18-20, co-culture of more than one cell population is contemplated. For example, a first cell population can reside in the first chamber 2152 while a second cell population can reside in the second chamber 2154. These cell populations can be separated by permeable membrane 2500. This allows chemical communication between the first population of cells and the second population of cells. In an embodiment, one or both of these cell populations may be spheroids. For example, as shown in FIG. 20 , a first population of spheroid cells 2200 can grow in the first chamber 2152 to form spheroids due to the spheroid-guided geometry of the cell culture substrate. while the second population 2202 of spheroid cells will also grow in the second chamber 2154 to form spheroids due to the spheroid-guided geometry of the cell culture substrate present in the second cell culture chamber. can Via porous membrane 2500 , the second population of spheroid cells 2202 is in chemical communication with the first population of spheroid cells 2200 . In this way, it is possible to co-culture two separate populations of spheroid cells while they are chemically linked to each other. Alternatively, in an embodiment, as shown in FIG. 18 , the first cell population can be spheroid cells growing in the first cell culture chamber 2152 (and the second cell culture chamber does not have a spheroid inducing geometry). ), a second cell population that is not spheroid cells can grow in the second cell culture chamber 2154, while the presence of the porous membrane 2500 allows the first and second populations of cells to be in chemical communication with each other. let it As shown in FIG. 19 , the second population of cells can grow in the presence of a head space, or as shown in FIG. 18 , the second population of cells can grow without a head space. Similarly, a head space may or may not be present in the first cell culture chamber. Alternatively, the spheroid-guided geometry may or may not be present in the first cell culture chamber. One skilled in the art will recognize that many combinations of these features may be desirable, depending on the user's cell culture requirements.

몇몇 구체 예에서, 장치의 하우징은 가스 투과성이다. 예로서, 가스 투과성 필름 또는 백은 하우징의 적어도 일부를 형성할 수 있다. In some embodiments, the housing of the device is gas permeable. As an example, a gas permeable film or bag may form at least a portion of the housing.

몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 웰은, 한정된 크기의 단일 회전 타원체를 성장시키기 위해, 적어도 부분적으로 그들의 한정된 크기 및 형태에 기초하여 구성된다. 회전 타원체는 이들이 배양되는 웰의 기하학에 의해 부여된 크기 제한으로 확장될 수 있다. 예를 들어, 각 웰은 회전 타원체가 특정 직경으로 성장하도록 마이크로웰 또는 세포 배양 부피를 포함할 수 있다. 다시 말해서, 마이크로웰 또는 세포 배양 부피의 기하학적 치수는, 회전 타원체 직경이 최대 값에 도달하고 그 최대 값에서 머무르도록 회전 타원체 성장을 제한할 수 있다. 일관된 크기의 회전 타원체의 생산은, 분석 결과의 재현성을 개선하기 위해 이상적일 수 있는 조직과 같은 (tissue-like), 비-팽창성 회전 타원체를 유도할 수 있다. 일관된 회전 타원체의 생산은, 하나 이상의 웰의 내부에 의해 한정된 다양한 형태 및 치수의 부피 (예를 들어, 마이크로웰 또는 세포 배양 부피)의 결과일 수 있다. 예를 들어, 마이크로웰 또는 세포 배양 부피는, 약 200 micrometers 내지 500 micrometers와 같은, 약 100 micrometers 내지 약 700 micrometers의 범위 또는 전술된 값들 내의 임의의 범위 (예를 들어, 100 micrometers 내지 200 micrometers, 100 micrometers 내지 500 micrometers, 또는 200 micrometers 내지 700 micrometers)에서 직경 치수를 가질 수 있다. 마이크로웰 또는 세포 배양 부피는 약 50 micrometers 내지 약 700 micrometers, 예를 들면 약 100 micrometers 내지 500 micrometers 범위 또는 상기 범위 내의 임의의 범위에서 깊이를 가질 수 있다. In some embodiments, one or more wells are configured based, at least in part, on their defined size and shape to grow a single spheroid of defined size. Spheroids can expand to the size limits imposed by the geometry of the wells in which they are cultured. For example, each well may contain a microwell or cell culture volume to allow spheroids to grow to a specific diameter. In other words, the geometric dimensions of the microwell or cell culture volume can limit spheroid growth such that the spheroid diameter reaches and stays at a maximum value. The production of spheroids of consistent size can lead to tissue-like, non-expandable spheroids that can be ideal for improving the reproducibility of assay results. Consistent production of spheroids can be the result of volumes of various shapes and dimensions (eg, microwells or cell culture volumes) defined by the interior of one or more wells. For example, the microwell or cell culture volume may range from about 100 micrometers to about 700 micrometers, such as from about 200 micrometers to 500 micrometers, or any range within the foregoing values (e.g., 100 micrometers to 200 micrometers, 100 micrometers, micrometers to 500 micrometers, or 200 micrometers to 700 micrometers). The microwell or cell culture volume can have a depth from about 50 micrometers to about 700 micrometers, such as from about 100 micrometers to 500 micrometers, or any range therein.

도 19는 다공성 막 지지체를 포함하는 세포 배양 장치의 부가적인 구체 예를 예시하는 측면도이다. 도 20은 세포의 공-배양을 예시하는 다공성 막 지지체를 포함하는 세포 배양 장치의 부가적인 구체 예를 예시하는 측면도이다. 19 is a side view illustrating an additional embodiment of a cell culture device comprising a porous membrane support. 20 is a side view illustrating an additional embodiment of a cell culture device comprising a porous membrane support illustrating co-cultivation of cells.

도 21을 참조하면, 복수의 적층된 세포 배양 구획 (1410A, 1410B, 1410C)을 갖는 세포 배양 장치 (1400)의 구체 예는 나타낸다. 각 세포 배양 구획은 여기에 기재된 마이크로웰들의 어레이를 갖는 기판을 포함할 수 있다. 장치 (1400)는 세포 배양 배지가 도입되거나 제거될 수 있는 개구 (1435)를 갖는 충진된 매니폴드 (1430)를 포함한다. 충진된 매니폴드 (1430)는 복수의 개구 (도시되지 않음)를 포함한다. 각 세포 배양 구획 (1410A, 1410B, 1410C)은 매니폴드 (1430)의 개구와 유체 연통하는 적어도 하나의 개구 (미도시)을 구비하여 구멍 (1435)을 통해 도입된 세포 배양 배지가 세포 배양 구획 (1410A, 1410B, 1410C)으로 흐를 수 있게 한다. 구멍 (1435)은 장치 (1400)가 세포 배양 위치로 배향될 때 캡 (도시되지 않음), 또는 이와 유사한 것으로 피복될 수 있다. 장치 (1400)는 또한 공기, 대사성 가스, 및 이와 유사한 것이 흐를 수 있는 개구 (1425)를 한정하는 벤트 매니폴드 (1420)를 선택적으로 포함한다. 벤트 매니폴드 (1420)는 복수의 개구 (미도시)을 포함한다. 각 세포 배양 구획 (1410A, 1410B, 1410C)은 세포 배양 챔버의 내부 및 장치 (1400)의 외부 사이에서 세포 배양 대사 가스가 개구 (1425)를 통해 교환될 수 있도록 매니폴드 (1420)의 개구와 가스 연통하는 적어도 하나의 개구 (미도시)를 갖는다. 개구 (1425)는, 장치 (1400)가 세포 배양 위치로 배향될 때, 벤트 캡 (미도시), 필터 (미도시) 또는 이와 유사한 것으로 피복될 수 있다. Referring to FIG. 21 , a specific example of a cell culture apparatus 1400 having a plurality of stacked cell culture compartments 1410A, 1410B, and 1410C is shown. Each cell culture compartment may include a substrate having an array of microwells described herein. Apparatus 1400 includes a packed manifold 1430 having an opening 1435 through which cell culture medium may be introduced or removed. Filled manifold 1430 includes a plurality of openings (not shown). Each cell culture compartment 1410A, 1410B, 1410C has at least one opening (not shown) in fluid communication with an opening of the manifold 1430 so that the cell culture medium introduced through the hole 1435 passes through the cell culture compartment ( 1410A, 1410B, 1410C). The aperture 1435 may be covered with a cap (not shown), or the like, when the device 1400 is oriented into a cell culture position. Apparatus 1400 also optionally includes a vent manifold 1420 defining an opening 1425 through which air, metabolic gases, and the like may flow. Vent manifold 1420 includes a plurality of openings (not shown). Each of the cell culture compartments 1410A, 1410B, 1410C has gas and an opening in the manifold 1420 such that cell culture metabolic gases can be exchanged through the opening 1425 between the interior of the cell culture chamber and the exterior of the device 1400. It has at least one communicating opening (not shown). Aperture 1425 may be covered with a vent cap (not shown), filter (not shown), or the like when device 1400 is oriented in a cell culture position.

도 22를 참조하면, 도 21에 도시된 장치의 타입일 수 있는, 세포 배양 장치 (1400)의 단면도는 나타낸다. 장치 (1400)는, 전술한 바와 같이, 가스 투과성 웰들의 어레이를 갖는 구조화된 표면을 한정하는 기판 (1110)을 각각 갖는, 복수의 적층된 세포 배양 구획 (1410A, 1410B, 1410C)을 갖는다. 도 22에 도시된 구체 예에서, 스택에서 최상단 구획 (1410A)을 제외한, 각 구획 (예를 들어, 1410B, 1410C)은 인접 구획의 기판 (1110)의 구조화된 제2 주 표면에 의해 한정된 상부 표면 (1450)을 갖는다. 예를 들어, 구획 (1410B)의 기판 (1110)의 제2 주 표면은 구획 (1410C)의 상부 내부 표면으로 역할을 한다. 따라서, 인접한 구획의 내부는 하부 구조화된 표면/상부 표면을 형성하는 공통 기판 (1110)을 통해 서로 가스 연통한다. 상부-최상단 구획 (1410)은, 플레이트일 수 있는, 상부 (1450)에 의해 형성된 상부 내부 표면을 갖는다. Referring to FIG. 22 , a cross-sectional view of a cell culture device 1400 , which may be the type of device shown in FIG. 21 , is shown. Apparatus 1400 has a plurality of stacked cell culture compartments 1410A, 1410B, 1410C, each having a substrate 1110 defining a structured surface having an array of gas permeable wells, as described above. In the embodiment shown in FIG. 22 , each compartment (eg, 1410B, 1410C), except for the topmost compartment 1410A in the stack, has an upper surface defined by the structured second major surface of the substrate 1110 of the adjacent compartment. (1450). For example, the second major surface of substrate 1110 in compartment 1410B serves as the top inner surface of compartment 1410C. Thus, the interiors of adjacent compartments are in gas communication with each other via a common substrate 1110 forming the lower structured/upper surface. Top-top section 1410 has an upper interior surface formed by top 1450, which may be a plate.

구획 (예를 들어, 구획 (1410A, 1410B, 1410C))의 내부는, 마이크로웰들의 어레이 (예를 들어, 도 9에 도시된 어레이(100)), 상기 구획의 기판의 외부 제2 주 표면에 의해 한정된 상부 표면, 및 하나 이상의 측벽 (1440)을 갖는 기판에 의해 한정된다. 하나 이상의 측벽 (1440)은 매니폴드 (1420)에 의해 한정된 하나 이상의 개구 (1425, 1426)를 통해 장치의 외부와 연통하는, 매니폴드 (1420)에 의해 한정된 벤트 컬럼 (1429)과 연통하는 벤트 개구 (1442)를 갖는다. 벤트 개구 (1442)는, 장치가 (도 22에 나타낸 바와 같이) 세포 배양 배향인 경우, 세포 배양 챔버의 내부에 존재할 수 있는 세포 배양 배지 (1300)의 최대 부피를 한정한다. 구획 내에 세포 배양 배지의 부피는 최대치보다 작을 수 있다. 벤트 개구 (1442)는 또한 세포 배양 구획의 내부에서 최소 헤드 공간 부피를 한정한다. 구획 내부의 헤드 공간 부피는 최소 헤드 공간 부피를 초과할 수 있다 (만약 세포 배양 배지 부피가 최대 배지 부피보다 작은 경우). On the interior of a compartment (eg, compartment 1410A, 1410B, 1410C) is an array of microwells (eg, array 100 shown in FIG. 9 ), on the outer second major surface of the substrate of the compartment. It is defined by a substrate having a top surface defined by , and one or more sidewalls 1440 . One or more sidewalls 1440 have vent openings in communication with a vent column 1429 defined by manifold 1420, which communicates with the exterior of the device through one or more openings 1425, 1426 defined by manifold 1420. (1442). Vent opening 1442 defines the maximum volume of cell culture medium 1300 that can exist inside the cell culture chamber when the device is in a cell culture orientation (as shown in FIG. 22 ). The volume of cell culture medium within the compartment may be less than the maximum. Vent opening 1442 also defines a minimum headspace volume inside the cell culture compartment. The headspace volume inside the compartment may exceed the minimum headspace volume (if the cell culture medium volume is less than the maximum medium volume).

따라서, 인접한 챔버 (예를 들어, 챔버 (1410C)) 위의 챔버 (예를 들어, 챔버 (1410B))의 기판 (1110)에 의해 한정된 구조화된 표면의 웰에서 배양된 세포는, 가스 투과성 웰을 통해 인접한 챔버 (1410C)의 헤드 공간 (1441)과 가스 연통한다. 헤드 공간 (1441)은, 하나 이상의 개구 (1425, 1426)를 통해 장치의 외부와 연통하는, 매니폴드에 의해 한정된 연통 칼럼 (1429)에 있다.Thus, cells cultured in a well of a structured surface defined by a substrate 1110 of a chamber (eg, chamber 1410B) above an adjacent chamber (eg, chamber 1410C) may form a gas permeable well. Through this, gas communicates with the head space 1441 of the adjacent chamber 1410C. The head space 1441 is in a communication column 1429 defined by a manifold that communicates with the outside of the device through one or more openings 1425 and 1426.

선택적인 필터 (1427)는 대사 가스를 배출하기 위해 개구 (1425), 개구 (1425) 또는 캡 (1422)에 혼입될 수 있다. 장치의 하부에 벤트를 갖는 것은, 몇몇 구체 예에서, 유리할 수 있다. 예를 들어, 대사성 폐기물 가스 이산화탄소는 대기보다 밀도가 높고, 하부 벤트가 없는 배양 장치에서 하부에 가장 높은 농도의 구배 (gradient)를 형성하는 경향이 있다. 따라서, (예를 들어, 벤트 컬럼 (1429) 및 개구 (1426)에 의해 형성된) 장치의 하부 상에 벤트의 존재는, 장치로부터 폐기물 이산화탄소의 이동을 용이하게 할 수 있다. An optional filter 1427 may be incorporated into aperture 1425 , aperture 1425 or cap 1422 to expel metabolic gases. Having a vent at the bottom of the device can be advantageous, in some embodiments. For example, the metabolic waste gas carbon dioxide is denser than atmosphere and tends to form a gradient with the highest concentration at the bottom in a culture device without a bottom vent. Thus, the presence of a vent on the bottom of the device (eg, formed by vent column 1429 and aperture 1426) can facilitate the movement of waste carbon dioxide from the device.

도 23을 참조하면, 도 21에 도시된 장치의 타입일 수 있고 및 도 22에 도시된 장치의 일부일 수 있는, 세포 배양 장치 (1400)의 단면도는, 도시된다. 도 23의 각 참조 번호가 명시적으로 논의되지 않은 경우, 언급은 도 22과 관련하여 전술된 유사한 번호의 구성요소의 논의에 대해 만들어진다. 예시된 구체 예에서, 구획 (예를 들어, 구획 (1410A, 1410B, 1410C))의 내부는 기판 (1110)의 내부 구조화된 표면, 상기 구획의 기판의 외부 표면에 의해 한정된 상부 표면, 및 하나 이상의 측벽들 (1440)에 의해 한정된다. 하나 이상의 측벽 (1440)은, 장치가 세포 배양 배향에 있는 경우 캡 (1432)에 의해 피복될 수 있는, 매니폴드 (1430)에 의해 한정된 개구 (1435)를 통해 장치의 외부와 연통하는, 충진된 매니폴드 (1430)에 의해 한정된 컬럼 (1439)과 연통하는 개구 (1443)를 갖는다. 세포 배양 배지 (1300)는 장치의 조작을 통하여 컬럼 (1439) 및 개구 (1435)를 통해 세포 배양 구획 (예를 들어, 구획 (1410A, 1410B, 1410C)) 내로 도입되거나 세포 배양 구획으로부터 제거될 수 있다. Referring to FIG. 23 , a cross-sectional view of a cell culture device 1400 , which may be of the type of device shown in FIG. 21 and may be part of the device shown in FIG. 22 , is shown. If each reference number in FIG. 23 is not explicitly discussed, reference is made to the discussion of similarly numbered elements described above with respect to FIG. 22 . In the illustrated embodiment, the interior of a compartment (eg, compartment 1410A, 1410B, 1410C) includes an interior structured surface of substrate 1110, a top surface defined by an exterior surface of the substrate of the compartment, and one or more It is bounded by sidewalls 1440 . One or more sidewalls 1440 communicate with the exterior of the device through an opening 1435 defined by the manifold 1430, which may be covered by a cap 1432 when the device is in a cell culture orientation. It has an opening 1443 in communication with a column 1439 defined by a manifold 1430. Cell culture medium 1300 may be introduced into or removed from the cell culture compartment (e.g., compartments 1410A, 1410B, 1410C) through column 1439 and aperture 1435 through manipulation of the device. there is.

도 24a 및 24b를 참조하면, 개략적인 저면도 (24a) 및 개략적인 사시도 (24b)는, 복수의 트레이가 서로 상부에 적층된 경우, 세포 배양 구획 (예를 들어, 도 21-23에 도시된 바와 같은 구획 (1410A, 1410B, 1410C))을 형성하는 역할을 할 수 있는 트레이 (1415)를 나타낸다. 트레이 (1415)는 마이크로웰들의 어레이를 갖는 기판을 한정하는 기판 (1110)으로부터 연장되는 측벽들 (1440A, 1440B, 1440C, 1440D)을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 트레이는 단일 외장 측벽 (도시되지 않음)을 포함한다. 부분 높이 벽 (1472)은 측벽 (1440A)과 측벽 (1440D)에 연결된다. 부분 높이 벽 (1472) 및 측벽 (1440A, 1440D)은 벤트 개구 (1442)을 둘러싸고 한정한다. 세포 배양 장치가 적층된 트레이로부터 조립되는 경우, 트레이 (1415)에 의해 형성된 챔버의 내부 내에 대사성 가스는 부분 벽 (1472) 위로 및 개구 (1442)을 통해 유동할 수 있다. 벤트 개구 (1442), 부분 벽 (1472) 및 적층된 트레이 (1415)의 연관된 측벽은 벤트 컬럼 (예를 들어, 도 22에 도시된 벤트 컬럼 (1429))의 적어도 일부를 형성할 수 있다. Referring to FIGS. 24A and 24B , a schematic bottom view 24a and a schematic perspective view 24b show a cell culture compartment (e.g., as shown in FIGS. 21-23) when a plurality of trays are stacked on top of each other. trays 1415 that can serve to form compartments 1410A, 1410B, 1410C) such as bars. Tray 1415 includes sidewalls 1440A, 1440B, 1440C, 1440D extending from substrate 1110 defining a substrate having an array of microwells. In some embodiments, the tray includes a single sheathing sidewall (not shown). Part height wall 1472 connects to sidewall 1440A and sidewall 1440D. Part height wall 1472 and sidewalls 1440A, 1440D surround and define vent opening 1442 . When the cell culture device is assembled from stacked trays, metabolic gases within the interior of the chamber formed by the trays 1415 can flow over the partial walls 1472 and through the apertures 1442 . Vent opening 1442, portion wall 1472, and associated sidewalls of stacked trays 1415 can form at least a portion of a vent column (eg, vent column 1429 shown in FIG. 22).

트레이 (1415)는 또한 측벽 (1440A) 및 측벽 (1440B)에 연결된 부분 높이 벽 (1473)을 포함한다. 부분 높이 벽 (1473) 및 측벽 (1440A, 1440B)은 충진 개구 (1443)을 둘러싸고 한정한다. 세포 배양 장치가 적층된 트레이로부터 조립되는 경우, 배양 배지는 조립된 장치의 조작을 통해 충진 개구 (1443)을 통해 및 부분 벽 (1473) 위로 트레이 (1415)에 의해 형성된 챔버의 내부로부터 도입되거나 또는 제거될 수 있다. 적층 트레이 (1415)의 충진 개구 (1443), 부분 벽 (1473) 및 연관된 측벽은 충진 컬럼 (예를 들어, 도 23에 도시된 충진 컬럼 (1439))의 적어도 일부를 형성할 수 있다. Tray 1415 also includes part height walls 1473 connected to sidewalls 1440A and 1440B. Part height wall 1473 and sidewalls 1440A, 1440B surround and define fill opening 1443 . When the cell culture device is assembled from stacked trays, the culture medium is introduced from the inside of the chamber formed by the trays 1415 through the filling opening 1443 and over the partial wall 1473 through manipulation of the assembled device, or can be removed Packed openings 1443, portion walls 1473, and associated sidewalls of stack tray 1415 may form at least a portion of a packed column (eg, packed column 1439 shown in FIG. 23 ).

부분 벽 (1473)의 높이는 트레이 (1415)에 의해 형성된 세포 배양 구획 내에 함유될 수있는 세포 배양 배지의 최대 높이 및 부피를 한정한다. 부분 벽 (1473)의 상부는 구조화된 표면을 형성하는 기판 (1110)으로부터 임의의 적절한 거리에 있을 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 거리는 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15 또는 20mm, 및 전술된 값 사이의 임의의 두 개의 범위를 포함하는 것과 같은, 5mm 이상이다. 이러한 트레이로부터 조립된 세포 배양 장치의 구조화된 표면의 가스 투과성 웰이 장치의 외부와 연통하기 때문에, 세포 위의 세포 배양 배지의 높이는, 종래의 세포 배양 장치에서 이용 가능한 것보다 더 클 수 있고, 여기서 가스 교환은 주로 세포 배양 배지를 통해 일어난다. The height of portion walls 1473 defines the maximum height and volume of cell culture medium that can be contained within the cell culture compartment formed by tray 1415 . The top of partial wall 1473 can be at any suitable distance from substrate 1110 forming a structured surface. In some embodiments, the distance is greater than or equal to 5 mm, such as 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, or 20 mm, including any two ranges in between the aforementioned values. Since the gas permeable wells of the structured surface of the cell culture device assembled from these trays communicate with the outside of the device, the height of the cell culture medium above the cells can be greater than that available in conventional cell culture devices, where Gas exchange occurs primarily through the cell culture medium.

부분 벽 (1472)의 상부로부터 기판 (1110)까지의 거리는 부분 벽 (1473)의 상부로부터 기판 (1110)까지의 거리와 같거나 더 클 수 있다. 따라서, 구획이 배양 배지로 과충진되면, 과잉의 배지는 벤트 개구 (1442) 이외에 충진 개구 (1443)를 통해 배출될 것이다. (도 22의 필터 (1427)와 같은) 하부 필터를 사용하는 구체 예에서, 하부 필터는 배지로 오염되지 않을 것이다. 물론, 조립된 장치의 적절한 조작은 또한 하부 필터가 배지로 오염되는 것을 방지해야 한다. The distance from the top of the partial wall 1472 to the substrate 1110 may be greater than or equal to the distance from the top of the partial wall 1473 to the substrate 1110 . Thus, if the compartment is overfilled with culture medium, the excess medium will drain through the fill opening 1443 in addition to the vent opening 1442. In embodiments that use a lower filter (such as filter 1427 of FIG. 22 ), the lower filter will not be contaminated with media. Of course, proper handling of the assembled device must also prevent contamination of the bottom filter with the medium.

도 25를 참조하면, 복수의 적층된 세포 배양 구획 (1410A, 1410B, 1410C)을 갖는 세포 배양 장치 (1400)의 구체 예의 개략적인 측면도는 나타낸다. 각 구획은 전술된 바와 같은 구조화된 표면을 한정하는 기판 (1110)을 포함할 수 있다. 장치 (1400)는 구조화된 표면을 형성하는 기판 (1110)에 인접하고, 및 챔버의 외부에 위치된 스페이서 (1500)를 포함하여, 공기 흐름을 위한 경로를 제공하고, 이 경로는 여기에서 "도관 공간" (tracheal space) (예를 들어, 도관 공간 (1460A, 1460B, 1460C))으로 언급된다. 구조화된 표면이 세포가 배양될 수 있는 기체 투과성 웰을 한정하기 때문에, 대사성 기체는 장치 (1400)의 외부로 웰을 통해 스페이서 (1500)에 의해 한정된 도관 공간 (1460A, 1460B, 1460C)으로 교환될 수 있다. 장치 (1400)는 또한 세포 배양 배지가 도입되거나 제거될 수 있는 개구를 한정하는 매니폴드 (1430)를 포함한다. 매니폴드 (1430)는 복수의 개구 (미도시)를 포함한다. 각 세포 배양 구획 (1410A, 1410B, 1410C)은 매니폴드 (1430)를 통해 도입된 세포 배양 배지가 세포 배양 구획 (1410A, 1410B, 1410C)으로 흐를 수 있도록 매니폴드 (1430)의 개구와 유체 연통하는 적어도 하나의 개구 (미도시)를 갖는다. Referring to FIG. 25 , a schematic side view of an embodiment of a cell culture device 1400 having a plurality of stacked cell culture compartments 1410A, 1410B, 1410C is shown. Each compartment may include a substrate 1110 defining a structured surface as described above. Apparatus 1400 includes a spacer 1500 positioned adjacent to a substrate 1110 forming a structured surface and outside of the chamber to provide a pathway for air flow, which pathway is referred to herein as a "conduit". space" (tracheal space) (eg, conduit spaces 1460A, 1460B, 1460C). Because the structured surfaces define gas permeable wells in which cells can be cultured, metabolic gases can be exchanged out of the device 1400 through the wells into the conduit spaces 1460A, 1460B, 1460C defined by the spacers 1500. can Apparatus 1400 also includes a manifold 1430 defining an opening through which cell culture medium may be introduced or removed. Manifold 1430 includes a plurality of openings (not shown). Each cell culture compartment 1410A, 1410B, 1410C is in fluid communication with an opening in the manifold 1430 to allow cell culture medium introduced through the manifold 1430 to flow to the cell culture compartment 1410A, 1410B, 1410C. It has at least one opening (not shown).

도 25에서 세포 배양 장치 (1400)의 하부는 스페이서 (1500)가 배치된 플레이트 (1510)를 포함한다. 구체 예에서, 플레이트 (1510) 및 스페이서 (1500)는, 성형 부품과 같은, 단일 부품이다. 이러한 플레이트는 다른 세포 배양 구획 (예를 들어, 구획 (1410A, 1410B, 1410C))의 상부 표면을 형성할 수 있다. 각 구획에 대해, 하나 이상의 측벽 (1440)은 구조화된 표면을 한정하는 기판 (1100)으로부터, 스페이서를 갖는 플레이트로 형성될 수 있는, 상부 표면까지 연장된다. 포트 (1430)의 개구 (도시되지 않음)와 연통하는 개구 (도시되지 않음)는 측벽에 의해 한정될 수 있다. In FIG. 25 , the lower portion of the cell culture device 1400 includes a plate 1510 on which the spacer 1500 is disposed. In an embodiment, plate 1510 and spacer 1500 are a single piece, such as a molded part. Such plates may form the top surface of other cell culture compartments (eg, compartments 1410A, 1410B, 1410C). For each compartment, one or more sidewalls 1440 extend from the substrate 1100 defining the structured surface to the upper surface, which may be formed as a plate with spacers. An opening (not shown) communicating with an opening (not shown) of port 1430 may be defined by a sidewall.

적층된 세포 배양 트레이 또는 챔버는 임의의 적적한 방식으로 조립될 수 있다. 예를 들어, 이러한 구성요소는 용접 기술 (예를 들어, 열, 레이저, 긴 IR 또는 초음파 용접 등), 접착, 용매-결합 또는 이와 유사한 것을 사용하여 접합될 수 있다. Stacked cell culture trays or chambers may be assembled in any suitable manner. For example, these components may be joined using welding techniques (eg, thermal, laser, long IR or ultrasonic welding, etc.), adhesion, solvent-bonding, or the like.

몇몇 구체 예에서, 구조화된 표면은 백에 연결된다. 세포 배양을 위해 적절한 백은 열 밀봉, 레이저 용접, 접착제의 적용, 또는 팽창성 백 제조분야에 공지된 임의의 기타 방법에 의해 필름으로부터 형성될 수 있다. 백의 벽 또는 그 일부는 벽을 가로질러 가스의 효율적인 이동을 가능하게 하는 두께를 가질 수 있다. 원하는 두께는 벽이 형성되는 물질에 따라 변할 수 있음을 이해할 것이다. 예로서, 벽 또는 벽을 형성하는 필름은 약 0.02 millimeters 내지 0.8 millimeters의 두께일 수 있다. 백은 세포 배양을 위해 적절한 임의의 물질로 제조될 수 있다. 다양한 구체 예에서, 백은 광학적으로 투명한 물질로 형성되어, 백에서 배양된 세포의 육안 검사를 가능하게 한다. 백을 형성하는데 사용될 수 있는 광학적으로 투명한, 가스 투과성 물질의 예로는, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트), 폴리술폰, 폴리메틸펜텐, 폴리테트라플루오르에틸렌 (PTFE) 또는 호환성 플루오로폴리머, 실리콘 고무 또는 공중합체, 폴리(스티렌-부타디엔-스티렌), 또는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 또는 이들 물질의 조합을 포함한다. In some embodiments, the structured surface is connected to the bag. Bags suitable for cell culture may be formed from the film by heat sealing, laser welding, application of an adhesive, or any other method known in the art of inflatable bag manufacture. The walls of the bag, or portions thereof, may have a thickness that permits efficient movement of gas across the walls. It will be appreciated that the desired thickness may vary depending on the material from which the wall is formed. As an example, the wall or film forming the wall may be about 0.02 millimeters to 0.8 millimeters thick. The bag may be made of any material suitable for culturing cells. In various embodiments, the bag is formed of an optically transparent material, allowing visual inspection of the cells cultured in the bag. Examples of optically clear, gas permeable materials that may be used to form the bag include polystyrene, polycarbonate, poly(ethylene vinyl acetate), polysulfone, polymethylpentene, polytetrafluoroethylene (PTFE) or compatible fluoropolymers, silicone rubbers or copolymers, poly(styrene-butadiene-styrene), or polyolefins such as polyethylene or polypropylene, or combinations of these materials.

여기에 기재된 세포 배양 장치는 구조화된 표면의 웰 내에서 세포를 배양하는데 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 장치에서 세포 배양 배지는 세포 위의 임의의 적절한 높이일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 세포 위 (예를 들어, 웰의 상부 또는 천저 위)의 장치에서 세포 배양 배지의 높이는 약 5mm 이상이다. 몇몇 구체 예에서, 세포 위 (예를 들어, 웰의 상부 또는 천저 위)의 장치에서 세포 배양 배지의 높이는 약 6mm 이상, 약 7mm 이상, 약 8mm 이상, 약 9mm 이상 또는 약 10mm 이상이다. The cell culture devices described herein can be used to culture cells within wells of a structured surface. As noted above, the cell culture medium in the device may be at any suitable height above the cells. In some embodiments, the height of the cell culture medium in the device above the cells (eg, above the top of a well or nadir) is about 5 mm or greater. In some embodiments, the height of the cell culture medium in the device above the cells (eg, above the top of the well or nadir) is about 6 mm or greater, about 7 mm or greater, about 8 mm or greater, about 9 mm or greater, or about 10 mm or greater.

웰의 기체 투과성 때문에, 이러한 높이의 세포 배양 배지는 세포를 건강한 상태로 유지하는데 사용될 수 있다. 따라서, 여기에 기재된 장치에서 배양된 세포는 이러한 높이의 세포 배양 배지로 장시간 배양될 수 있다. 예를 들어, 24시간 이상, 48시간 이상, 72시간 이상, 96시간 이상, 또는 배지가 교환될 때까지 이러한 배지 높이로 세포는 계속적으로 배양될 수 있다. Because of the gas permeability of the wells, this level of cell culture medium can be used to keep the cells healthy. Thus, cells cultured in the device described herein can be cultured for a long time with a cell culture medium at this height. For example, cells can be continuously cultured at this medium level for 24 hours or longer, 48 hours or longer, 72 hours or longer, 96 hours or longer, or until the medium is changed.

웰이 세포에 비-부착성인 구체 예에서, 세포는 장치를 뒤집어 중력이 세포를 웰로부터 옮겨지게 하여 수확될 수 있다. In embodiments where the well is non-adherent to the cells, the cells can be harvested by inverting the device and allowing gravity to displace the cells from the well.

몇몇 구체 예에서, 다공성 막은, 동일한 장치 내에서 제2 세포-타입의 성장을 지지하도록 (또는 동일한 타입의 부가적인 세포의 성장을 지지하도록) 여기에 기재된 바와 같은 세포 배양 장치에 배치되지만, 장치의 외부와 가스 연통하는 구조화된 표면상에 배양된 제1 세포 타입으로 분리된다. 몇몇 구체 예에서, 줄기세포는 장치의 외부와 연통하는 가스 투과성 웰을 갖는 구조화된 표면상에서 배양되고, 및 배양보조 세포 (feeder cells)는 다공성 막 상에서 배양된다. 물론, 임의의 다른 원하는 조합의 세포 및 구획화는 이러한 장치를 사용하여 사용될 수 있다. In some embodiments, a porous membrane is disposed in a cell culture device as described herein to support the growth of a second cell-type (or to support the growth of additional cells of the same type) within the same device, but in the device isolated to a first cell type cultured on a structured surface in gas communication with the outside. In some embodiments, stem cells are cultured on a structured surface with gas permeable wells in communication with the exterior of the device, and feeder cells are cultured on a porous membrane. Of course, any other desired combination of cells and compartmentalization may be used with this device.

다공성 막은 두 개의 성장 챔버로 하우징을 구획하기 위해 세포 배양 장치의 하우징 내에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 투과성 막은 막을 통한 세포 움직임 (movement)을 제한하지만 생체 분자 (biomolecules)의 통과를 허용한다. 다공성 막을 형성하는데 사용될 수 있는 물질의 예로는 트랙-에칭된 막 또는 직조 또는 비-직조된 다공성 물질을 포함한다. 다공성 막의 물질은 세포에 더 부착성이거나 또는 더 비-부착성이도록 처리되거나 코팅될 수 있다. 처리는 플라즈마 방전, 코로나 방전, 가스 플라즈마 방전, 이온 폭격, 이온화 방사선, 및 고강도 UV 광을 포함하는 기술분야에서 공지된 다수의 방법에 의해 달성될 수 있다. 코팅은 인쇄, 분무, 응축, 복사 에너지, 이온화 기술 또는 딥핑 (dipping)를 포함하는 기술분야에 공지된 적절한 방법에 의해 도입될 수 있다. 코팅은 공유 또는 비-공유 결합 부위를 제공할 수 있다. 이러한 부위는 세포 배양 성분 (예를 들어, 성장 또는 부착을 촉진하는 단백질)과 같은 모이어티 (moieties)를 부착시키는데 사용될 수 있다. 더욱이, 코팅은 또한 세포의 부착을 향상시키는데 사용될 수 있다 (예를 들어, 폴리라이신). 선택적으로, 전술한 세포 비-부착성 코팅은 세포 결합을 방지 또는 억제하는데 사용될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 다공성 막은, 복수의 가스 투과성 웰을 한정하는 구조화된 표면을 형성하는 기판과 관련하여 전술한 바와 같은, 복수의 웰을 갖는 구조화된 표면을 갖도록 제조될 수 있다. 그러나, 이 경우에서, 다공성 막 물질은 구조화된 표면을 갖도록 형성된다. A porous membrane may be disposed within the housing of the cell culture device to partition the housing into two growth chambers. Preferably, the permeable membrane restricts cell movement through the membrane but allows passage of biomolecules. Examples of materials that can be used to form the porous membrane include track-etched membranes or woven or non-woven porous materials. The material of the porous membrane may be treated or coated to make it more adherent to cells or more non-adherent. Treatment can be accomplished by a number of methods known in the art including plasma discharge, corona discharge, gas plasma discharge, ion bombardment, ionizing radiation, and high intensity UV light. The coating may be applied by any suitable method known in the art including printing, spraying, condensation, radiant energy, ionization techniques or dipping. Coatings can provide covalent or non-covalent binding sites. These sites can be used to attach moieties such as cell culture components (eg, proteins that promote growth or adhesion). Moreover, coatings can also be used to enhance adhesion of cells (eg, polylysine). Optionally, a cell non-adhesive coating described above may be used to prevent or inhibit cell binding. In some embodiments, a porous membrane can be fabricated to have a structured surface with a plurality of wells, as described above with respect to a substrate forming a structured surface defining a plurality of gas permeable wells. However, in this case, the porous membrane material is formed to have a structured surface.

(예를 들어, 전술한 바와 같은) 구조화된 표면의 기체 투과성 웰은, 장치가 세포 성장을 허용하도록 배치되는 배양장치에서 기체 농도를 조절함으로써 산소 장력의 조절을 허용한다. 투과성 막 지지체는 생물학적 활성 성분의 전달을 허용하면서 다른 세포 집단을 물리적으로 분리하는 방법을 제공한다.Gas permeable wells of the structured surface (eg, as described above) allow control of the oxygen tension by controlling the gas concentration in the culture device in which the device is positioned to allow cell growth. Permeable membrane supports provide a method of physically separating different cell populations while allowing the delivery of biologically active components.

다공성 막은 임의의 적절한 방식으로 장치의 하우징 (예를 들어, 측벽, 등)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 다공성 막은, 전술한 바와 같이, 복수의 가스 투과성 웰을 갖는 구조화된 표면을 한정하는 기판을 형성하는 기판의 혼입과 유사한 방식으로 장치에 혼입될 수 있다. The porous membrane may be attached to the device's housing (eg, sidewall, etc.) in any suitable manner. For example, a porous membrane may be incorporated into a device in a manner similar to the incorporation of a substrate forming a substrate defining a structured surface having a plurality of gas permeable wells, as described above.

도 26에 도시된 구체 예에서, 세포 배양 장치 (3100)는 프레임 (3113)에 의해 둘러싸인 플레이트 (3111)에 웰 (3115)을 갖는 96-웰 멀티웰 플레이트이다. 그러나, 전술된 바와 같이, 세포 배양 장치는 임의의 적절한 수의 웰을 가질 수 있다 (예를 들어, 3, 6, 12, 96 또는 임의의 다른 수의 웰은 제공될 수 있다). 도시된 구체 예에서, 복수의 웰들 (3115) 각각의 적어도 일부는 마이크로웰들의 어레이를 갖는 기판을 함유하고, 및 전술한 바와 같이, 회전 타원체를 형성하도록 위치를 제공한다. 세포를 배양하는데 사용되는 웰을 갖는 거의 모든 타입의 세포 배양 장치는, 몇몇 구체 예에서, 웰의 전체 부피를 형성할 수 있는, 또는 몇몇 구체 예에서, 웰의 세포 배양 서브-부피를 형성할 수 있는, 마이크로웰들의 어레이를 갖는 기판을 사용하여 디자인될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 마이크로웰 디자인이 구현될 수 있는 세포 배양 장치는, 멀티-웰 플레이트, 예를 들어, 96-웰 멀티웰 플레이트, 384-웰 멀티웰 플레이트, 1536-웰 멀티웰 플레이트, 등일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 멀티웰 플레이트의 적어도 하나의 표면은 가스 투과성이다. In the embodiment shown in FIG. 26 , cell culture device 3100 is a 96-well multiwell plate with wells 3115 in plate 3111 surrounded by frame 3113 . However, as noted above, a cell culture device may have any suitable number of wells (eg, 3, 6, 12, 96 or any other number of wells may be provided). In the illustrated embodiment, at least a portion of each of the plurality of wells 3115 contains a substrate having an array of microwells and, as described above, provides a location to form a spheroid. Almost any type of cell culture device having a well used to culture cells can, in some embodiments, form the entire volume of the well, or in some embodiments, form a cell culture sub-volume of the well. It can be designed using a substrate with an array of microwells on it. In some embodiments, a cell culture device in which a microwell design can be implemented can be a multi-well plate, eg, a 96-well multiwell plate, a 384-well multiwell plate, a 1536-well multiwell plate, etc. there is. In some embodiments, at least one surface of the multiwell plate is gas permeable.

복수의 웰의 각 웰 내에 형성된 회전 타원체를 복수의 웰에 걸쳐 일정한 크기를 유지하는 능력뿐만 아니라 복수의 웰이 회전 타원체가 형성되는 방식으로 세포를 응집시키는 능력은 임의의 적절한 방식에서 달성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 웰 (3115)은, 도 1-5, 또는 16에서 나타낸 마이크로웰과 유사하게 구조화된 및 배열된 마이크로웰들의 어레이를 포함할 수 있고, 여기서 세포는 회전 타원체 (500)로 성장한다. The ability of the spheroids formed within each well of a plurality of wells to maintain a constant size across the plurality of wells, as well as the ability to aggregate cells in such a way that the plurality of wells form spheroids, can be achieved in any suitable manner. . For example, plurality of wells 3115 can include an array of microwells structured and arranged similarly to the microwells shown in FIGS. grow up

몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 웰은, 한정된 크기의 단일 회전 타원체를 성장시키기 위해, 적어도 부분적으로 그들의 한정된 크기 및 형태에 기초하여, 구성된다. 회전 타원체는 그들이 배양된 웰의 기하학에 의해 부여된 크기 제한으로 확장될 수 있다. 예를 들어, 각 웰은 회전 타원체가 특정 직경으로 성장하도록 하는 마이크로웰 또는 세포 배양 부피를 포함할 수 있다. 다시 말해서, 마이크로웰 또는 세포 배양 부피의 기하학적 치수는 회전 타원체 직경이 최대 값에 도달하고 그 최대 값을 유지하도록 회전 타원체 성장을 제한할 수 있다. 일관된 크기의 회전 타원체의 생산은 분석 결과의 재현성을 향상시키는데 이상적일 수 있는 조직과 같은, 비-팽창성 회전 타원체를 유도할 수 있다. 일관된 회전 타원체의 생산은 하나 이상의 웰의 내부에 의해 한정된 다양한 형태 및 치수 부피 (예를 들어, 마이크로웰 또는 세포 배양 부피)의 결과일 수 있다. 예를 들어, 마이크로웰 또는 세포 배양 부피는 약 200 micrometers 내지 500 micrometers와 같은 약 100 micrometers 내지 약 700 micrometers의 범위 또는 전술한 값들 내의 임의의 범위 (예를 들어, 100 micrometers 내지 200 micrometers, 100 micrometers 내지 500 micrometers, 또는 200 micrometers 내지 700 micrometers)에서 직경 치수를 가질 수 있다. 마이크로웰 또는 세포 배양 부피는 약 50 micrometers 내지 약 700 micrometers, 예를 들어, 약 100 micrometers 내지 500 micrometers, 또는 상기 범위 내의 임의의 범위에서 깊이를 가질 수 있다. In some embodiments, one or more wells are configured, based at least in part on their defined size and shape, to grow a single spheroid of defined size. Spheroids can expand to the size limits imposed by the geometry of the wells in which they are cultured. For example, each well may contain a microwell or cell culture volume that allows spheroids to grow to a specific diameter. In other words, the geometric dimensions of the microwell or cell culture volume can limit spheroid growth such that the spheroid diameter reaches and remains at its maximum value. The production of spheroids of consistent size can lead to tissue-like, non-expandable spheroids that can be ideal for improving the reproducibility of assay results. Consistent production of spheroids can be the result of varying shapes and dimensions volumes (eg, microwells or cell culture volumes) defined by the interior of one or more wells. For example, the microwell or cell culture volume may range from about 100 micrometers to about 700 micrometers, such as from about 200 micrometers to 500 micrometers, or any range within the foregoing values (e.g., 100 micrometers to 200 micrometers, 100 micrometers to 500 micrometers, or between 200 micrometers and 700 micrometers). A microwell or cell culture volume can have a depth from about 50 micrometers to about 700 micrometers, such as from about 100 micrometers to 500 micrometers, or any range therein.

여기에 기재된 복수의 웰의 각각은 회전 타원체를 형성하기 위해 그 안에 침착된 세포를 보조할 수 있다. 또한, 복수의 웰의 각각은, 예를 들어, 500 micrometers 이하, 400 micrometers 이하, 300 micrometers 이하, 250 micrometers 이하, 150 micrometers 이하 또는 상기 범위 내의 임의의 범위 (예를 들어, 150 내지 250, 150 내지 300, 150 내지 400, 150 내지 500, 250 내지 300, 250 내지 400 등)의 값으로 회전 타원체 각각의 직경을 제한하거나 제약할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 복수의 웰 각각은 복수의 웰에서 성장된 모든 회전 타원체의 평균 직경과 다른 직경, 예를 들어, 약 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 2% 이하 또는 상기 범위 내의 임의의 범위로 한정되는 회전 타원체를 형성한다. Each of the plurality of wells described herein can assist cells deposited therein to form spheroids. In addition, each of the plurality of wells, for example, 500 micrometers or less, 400 micrometers or less, 300 micrometers or less, 250 micrometers or less, 150 micrometers or less, or any range within the above range (eg, 150 to 250, 150 to 300, 150 to 400, 150 to 500, 250 to 300, 250 to 400, etc.) to limit or constrain the diameter of each of the spheroids. In some embodiments, each of the plurality of wells has a diameter that differs from the average diameter of all spheroids grown in the plurality of wells, e.g., about 20% or less, 15% or less, 10% or less, 5% or less, 2% or less. Or form a spheroid limited to any range within the above range.

도 27-29에 나타낸 구체 예에서, 마이크로웰 (3115)의 어레이는 기판 (3110)에 형성된다. 복수의 웰 (3115)의 각각은 상부 개구 (3118), 하부 표면 (3112), 및 상부 개구 (3118)로부터 하부 표면 (3112)까지 연장되는 측벽 표면 (3120)을 가질 수 있다. 부가적으로, 측벽 표면 (3120)은 상부 개구 (3118) 및 하부 표면 (3112) 사이에 펜 팁 구역 (3116) (도 29 참조)을 한정할 수 있고, 이는 웰의 하부에서 수축된 구역이 펜의 팁과 유사하기 때문에 그렇게 명명된다. 사익 펜 팁 구역은 회전 타원체-유도 기하학이다. In the embodiments shown in FIGS. 27-29 , an array of microwells 3115 is formed in a substrate 3110 . Each of the plurality of wells 3115 can have an upper opening 3118 , a lower surface 3112 , and a sidewall surface 3120 extending from the upper opening 3118 to the lower surface 3112 . Additionally, sidewall surface 3120 can define a pen tip region 3116 (see FIG. 29 ) between upper opening 3118 and lower surface 3112, which constricted region at the bottom of the well is a pen tip region. It is so named because it resembles the tip of The Syck pen tip region is a spheroid-derived geometry.

복수의 웰 (3115)의 각각의 상부 개구 (3118)은 세포를 복수의 웰 (3115)의 각각에 접종하는 개구로서 사용될 수 있다. 상부 개구 (3118)은 다양한 다른 형태 및 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상부 개구 (3118)은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 육각형, 사변형, 등의 형태에 의해 한정될 수 있다. 상부 개구 (3118)은 또한 직경 치수 (예를 들어, 형태에 의존하는, 직경, 폭, 등)에 의해 한정될 수 있다. 상부 개구 (3118)의 직경 치수는 가장 넓은 지점에서 상부 개구를 가로지르는 거리로서 정의될 수 있다. 상부 개구 (3118)의 직경 치수는, 예를 들어, 300 micrometers 이상, 500 micrometers 이상, 800 micrometers 이상, 1000 micrometers 이상, 1500 micrometers 이상, 2000 micrometers 이상, 또는 7000 micrometers 이하, 6000 micrometers 이하, 4000 micrometers 이하, 2500 micrometers 이하, 1700 micrometers 이하, 1200 micrometers 이하 또는 전술된 값들 내의 임의의 범위일 수 있다. The upper opening 3118 of each of the plurality of wells 3115 can be used as an opening to seed each of the plurality of wells 3115 with cells. Upper opening 3118 can have a variety of different shapes and sizes. For example, upper opening 3118 may be defined by a shape such as round, oval, square, rectangular, hexagonal, quadrilateral, or the like. Upper opening 3118 may also be defined by a diameter dimension (eg, diameter, width, etc., depending on shape). The diameter dimension of upper aperture 3118 may be defined as the distance across the upper aperture at its widest point. The diameter dimension of upper opening 3118 is, for example, 300 micrometers or greater, 500 micrometers or greater, 800 micrometers or greater, 1000 micrometers or greater, 1500 micrometers or greater, 2000 micrometers or greater, or 7000 micrometers or less, 6000 micrometers or less, 4000 micrometers or less. , 2500 micrometers or less, 1700 micrometers or less, 1200 micrometers or less, or any range within the aforementioned values.

복수의 웰 (3115)의 각각의 하부 표면 (3112)은 세포가 그 상에 또는 그 위에서 배양될 수 있게 하는 데 도움이 될 수 있다. 하부 표면 (3112)은, 다양한 다른 형태 및 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 하부 표면 (3112)은 둥근, 반구형, 편평한, 원추형, 등일 수 있다. 또 다른 예로서, 하부 표면 (3112)은 또한 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 육각형, 사변형, 등의 형태에 의해 한정될 수 있다. 도 27-29에 나타낸 바와 같이, 하부 표면 (3112)은 평평하고 직경 치수에 의해 한정된다. 하부 표면의 직경 치수는, 예를 들어, 0 micrometers 이상, 50 micrometers 이상, 75 micrometers 이상, 100 micrometers 이상, 200 micrometers 이상, 275 micrometers 이상 등, 또는 700 micrometers 이하, 500 micrometers 이하, 400 micrometers 이하, 300 micrometers 이하, 250 micrometers 이하, 150 micrometers 이하, 또는 전술된 값들 내의 임의의 범위일 수 있다. 둥근 하부 또는 유사한 표면 (예를 들어, 반구형, 원추형 등)을 갖는 하부 표면 (3112)에 대해, 가장 낮은 지점에 위치된 천저에서, 하부 표면 (112)의 직경 치수는 0으로 고려된다. 몇몇 구체 예에서, 상부 개구 (3118)의 직경 치수는 하부 표면 (3112)의 직경 치수보다 크다. 다른 구체 예에서, 상부 개구 (3118)의 직경 치수는 하부 표면 (3112)의 직경 치수와 동일하다. The lower surface 3112 of each of the plurality of wells 3115 may be conducive to allowing cells to be cultured on or thereon. Lower surface 3112 can have a variety of different shapes and sizes. For example, lower surface 3112 can be round, hemispherical, flat, conical, or the like. As another example, lower surface 3112 can also be defined by a shape such as circle, oval, square, rectangle, hexagon, quadrilateral, or the like. 27-29, lower surface 3112 is flat and defined by a diameter dimension. The diameter dimension of the lower surface is, for example, 0 micrometers or greater, 50 micrometers or greater, 75 micrometers or greater, 100 micrometers or greater, 200 micrometers or greater, 275 micrometers or greater, etc., or 700 micrometers or less, 500 micrometers or less, 400 micrometers or less, 300 micrometers or less micrometers or less, 250 micrometers or less, 150 micrometers or less, or any range within the foregoing values. For lower surface 3112 having a rounded lower or similar surface (eg, hemispherical, conical, etc.), with the nadir located at its lowest point, the diameter dimension of lower surface 112 is considered zero. In some embodiments, a diameter dimension of upper opening 3118 is greater than a diameter dimension of lower surface 3112. In other embodiments, the diameter dimension of upper opening 3118 is the same as the diameter dimension of lower surface 3112.

몇몇 구체 예에서, 복수의 웰 (3115)의 각각의 하부 표면 (3112)은 웰의 마이크로어레이를 갖는 기판으로 균일하게 구성될 수 있다 (도 29 참조). 다른 구체 예에서, 하부 표면 (3112)은 기판 (3110)을 형성하는데 사용된 물질과 다른 물질로 제조될 수 있다. 복수의 웰을 제작하는 다양한 방법은 이하에서 더욱 설명될 것이다. 하부 표면 (3112) 또는 측벽 표면 (3120)은 웰 (3115) 내에 배양된 세포 또는 회전 타원체 (3130)에 산소를 제공하는 것을 돕기 위해 가스 투과성일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 하부 표면 (3112)을 한정하는 기판 (3150)은 가스 투과성 기판일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 기판 (3150)은 가스 투과 필름을 포함할 수 있다. 하부 표면 (3112)의 외부로의 가스 투과성은 부분적으로 하부 표면 (3112)의 물질 및 하부 표면 (3112)의 두께에 의존할 것이다. 예를 들어, 웰의 가스 투과성은 2014년 10월 29일자에 발명의 명칭 "GAS PERMEABLE CULTURE FLASK"로 출원된 미국 가 특허출원 제62/072,088호에 개시되어 있으며, 이의 전체적인 내용은 본 개시 내용과 상충되지 않는 범위에서 여기에 참조로 혼입된다. In some embodiments, the lower surface 3112 of each of the plurality of wells 3115 can be uniformly composed of a substrate having a microarray of wells (see FIG. 29 ). In other embodiments, lower surface 3112 may be made of a material different from that used to form substrate 3110 . Various methods of fabricating the plurality of wells will be further described below. Bottom surface 3112 or sidewall surface 3120 may be gas permeable to help provide oxygen to cells or spheroids 3130 cultured within well 3115 . In some embodiments, the substrate 3150 defining the lower surface 3112 can be a gas permeable substrate. In some embodiments, substrate 3150 can include a gas permeable film. The permeability of lower surface 3112 to the outside will depend in part on the material of lower surface 3112 and the thickness of lower surface 3112 . For example, gas permeability of wells is disclosed in US Provisional Patent Application No. 62/072,088, filed on October 29, 2014 entitled "GAS PERMEABLE CULTURE FLASK", the entire content of which is in line with this disclosure. Insofar as they do not conflict, they are incorporated herein by reference.

펜 팁 구역 (3116) (도 29 참조)은 상부 개구 (3118) 및 하부 표면 (3112) 사이의 측벽 표면 (3120)에 의해 한정될 수 있다. 펜 팁 구역 (3116)의 위치는 웰의 다른 구성요소에 의해 한정될 수 있다. 예를 들어, 펜 팁 구역 (3116)은 측벽 표면 (3120)에 걸친 직경 치수 (3144)에 의해 한정될 수 있다. 펜 팁 구역 (3116)의 직경 치수 (3144)는 펜 팁 구역 (3116)에서 측벽 표면 (3120)을 가로지르는 거리로서 정의될 수 있다. 펜 팁 구역 (3116)은, 예를 들어, 50 micrometers 이상, 100 micrometers 이상, 200 micrometers 이상, 300 micrometers 이상, 400 micrometers 이상, 550 micrometers 이상, 또는 800 micrometers 이하, 700 micrometers 이하, 600 micrometers 이하, 500 micrometers 이하, 450 micrometers 이하, 350 micrometers 이하, 등 또는 상기 값 범위 내의 임의의 범위의 직경 치수 (3144)에 의해 한정될 수 있다. 펜 팁 구역 (3116)은 또한, 예를 들어, 50 micrometers 이상, 100 micrometers 이상, 150 micrometers 이상, 250 micrometers 이상, 350 micrometers 이상, 450 micrometers 이상 등, 또는 800 micrometers 이하, 700 micrometers 이하, 600 micrometers 이하, 500 micrometers 이하, 400 micrometers 이하, 300 micrometers 이하, 등 또는 상기 범위 내에 임의의 범위의 하부 표면 (3112)로부터 높이 (3142)에 의해 한정될 수 있다. 높이 (3142)는 하부 표면 (3112)의 최하점으로부터 측정될 수 있다. 이러한 구체 예에서, 웰 (3115)의 전체 부피는 세포 배양 부피 (3140)이다. Pen tip region 3116 (see FIG. 29 ) can be defined by sidewall surface 3120 between upper opening 3118 and lower surface 3112 . The location of the pen tip region 3116 may be defined by other components of the well. For example, pen tip region 3116 can be defined by a diameter dimension 3144 across sidewall surface 3120 . A diameter dimension 3144 of the pen tip region 3116 can be defined as the distance across the sidewall surface 3120 at the pen tip region 3116 . Pen tip zone 3116 is, for example, 50 micrometers or greater, 100 micrometers or greater, 200 micrometers or greater, 300 micrometers or greater, 400 micrometers or greater, 550 micrometers or greater, or 800 micrometers or less, 700 micrometers or less, 600 micrometers or less, 500 micrometers or less. It may be defined by diameter dimension 3144 of micrometers or less, 450 micrometers or less, 350 micrometers or less, etc. or any range therein. Pen tip zone 3116 may also be, for example, greater than 50 micrometers, greater than 100 micrometers, greater than 150 micrometers, greater than 250 micrometers, greater than 350 micrometers, greater than 450 micrometers, etc., or less than 800 micrometers, less than 700 micrometers, less than 600 micrometers. , 500 micrometers or less, 400 micrometers or less, 300 micrometers or less, etc. or any range therein may be defined by the height 3142 from the lower surface 3112 . Height 3142 may be measured from the lowest point of lower surface 3112 . In this embodiment, the total volume of well 3115 is the cell culture volume 3140.

상부 개구 (3118)의 직경 치수는 펜 팁 구역 (3116)의 직경 치수 (3144) 이상일 수 있다. 펜 팁 구역 (3116)의 직경 치수 (3144)는 하부 표면 (3112)의 직경 치수 이상일 수 있다. 또한, 하부 표면 (3112)의 직경 치수가 펜 팁 구역 (3116)의 직경 치수 (3144) 이하이거나 또는 펜 팁 구역 (3116)의 직경 치수 (3144)가 상부 개구 (3118)의 직경 치수 이하일 수 있는 것으로 기재될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상부 개구 (3118)는 펜 팁 구역 (3116)일 수 있다. The diameter dimension of the upper opening 3118 can be greater than or equal to the diameter dimension 3144 of the pen tip region 3116. A diameter dimension 3144 of the pen tip region 3116 may be greater than or equal to a diameter dimension of the lower surface 3112 . Further, the diameter dimension of the lower surface 3112 can be less than or equal to the diameter dimension 3144 of the pen tip region 3116 or the diameter dimension 3144 of the pen tip region 3116 can be less than or equal to the diameter dimension of the upper opening 3118. may be described as In some embodiments, top opening 3118 can be pen tip region 3116.

복수의 웰들 (3120)의 각각의 측벽 표면 (3120)은 상부 개구 (3118)으로부터 하부 표면 (3112)까지 연장된다. 측벽 표면 (3120)은 상부 측벽 표면 (3124) 및 하부 측벽 표면 (3122)을 포함할 수 있다. 상부 측벽 표면 (3124)은 상부 개구 (3118)와 펜 팁 구역 (3116) 사이에 한정될 수 있다. 하부 측벽 표면 (3122)은 펜 팁 구역 (3116)과 하부 표면 (3112) 사이에 한정될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 복수의 웰 (3115)의 각각의 측벽 표면 (3120)은 세포 비-부착성 표면으로 한정될 수 있다. 세포 비-부착성 표면은 전술한 바와 같이 세포 배양 부피 (3140)에서 세포가 회전 타원체 (3130)로 성장하는 것을 용이하게 한다. 세포 비-부착성 상부 측벽 표면 (3124)은 접종된 세포가 세포 배양 부피 (3140)로 정착하는 것을 용이하게 할 수 있다. 상부 측벽 표면 (3124)이 세포 비-부착성인지의 여부와 관계없이, 몇몇 구체 예에서, 상부 측벽 표면 (3124)은, 웰 내에 접종된 세포가 펜 팁 구역 (3116)으로 정착하도록 하여 구조이어서, 중력의 결과로서 세포 배양 부피 (3140)를 형성한다. Each sidewall surface 3120 of the plurality of wells 3120 extends from an upper opening 3118 to a lower surface 3112 . Sidewall surface 3120 can include an upper sidewall surface 3124 and a lower sidewall surface 3122 . An upper sidewall surface 3124 can be defined between the upper opening 3118 and the pen tip region 3116. A lower sidewall surface 3122 can be defined between the pen tip region 3116 and the lower surface 3112 . In some embodiments, the sidewall surface 3120 of each of the plurality of wells 3115 can be defined as a cell non-adherent surface. The cell non-adherent surface facilitates the growth of cells into spheroids 3130 in the cell culture volume 3140 as described above. The cell non-adherent top sidewall surface 3124 can facilitate establishment of seeded cells into the cell culture volume 3140 . Regardless of whether upper sidewall surface 3124 is cell non-adherent, in some embodiments, upper sidewall surface 3124 is structured such that cells seeded in wells settle into pen tip region 3116, A cell culture volume 3140 forms as a result of gravity.

몇몇 구체 예에서, 상부 측벽 표면 (3124) 및 하부 측벽 표면 (3122)은, 예를 들어, 포물선, 원뿔형, 계단형, 다양한 각도, 만곡형, 등의 형태에 의해 한정될 수 있다. 상부 및 하부 측벽 표면 (3124, 3122)은 동일하거나 다른 형태를 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 측벽 표면 (3120)은, (예를 들어, 도 29에 나타낸 바와 같이), 상부 및 하부 측벽 표면 (3124, 3122)이 만나는 위치에서 변곡점 (3121)을 가질 수 있다. 다른 구체 예에서, 측벽 표면 (3120)은 상부 및 하부 측벽 (3124, 3122) 표면이 만나는 변곡점 (3121)에서 연속적인 경사를 가질 수 있다. In some embodiments, upper sidewall surface 3124 and lower sidewall surface 3122 can be defined by, for example, a parabolic, conical, stepped, angular, curved, etc. shape. The upper and lower sidewall surfaces 3124 and 3122 may have the same or different shapes. In some embodiments, sidewall surface 3120 can have an inflection point 3121 at a location where upper and lower sidewall surfaces 3124 and 3122 meet (eg, as shown in FIG. 29 ). In other embodiments, the sidewall surface 3120 can have a continuous slope at the inflection point 3121 where the upper and lower sidewall surfaces 3124 and 3122 meet.

몇몇 구체 예에서, 하부 표면 (3112)에 인접한 측벽 (3120)의 일부는 하부 표면 (3112)에 수직이거나 또는 하부 표면 (3112)에 대해 어떤 각도일 수 있다. 하부 표면 (3112)에 인접한 측벽 (3120)의 일부는 하부 측벽 표면 (3122)으로 기재될 수 있다. 측벽 (3120)의 일부가 하부 표면 (3112)과 교차하는 각도는, 예를 들어, 90도 이상, 92도 이상, 95도 이상, 100도 이상, 등, 또는 110도 이하, 105도 이하, 102도 이하, 97도 이하, 등 또는 전술된 값 이내의 임의의 범위로서, 하부 표면 (3112)에 대해 한정될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 측벽 표면 (3120)을 가로지르는 직경 치수는 하부 표면 (3112)에서 상부 개구 (3118)을 향해 증가하는 것으로 기재될 수 있다. 측벽 기하학은 세포가 복수의 웰 (3115)의 각각에 정착되도록 하기에 충분한 임의의 기하학일 수 있다. In some embodiments, a portion of the sidewall 3120 adjacent to the lower surface 3112 may be perpendicular to the lower surface 3112 or at an angle to the lower surface 3112 . The portion of sidewall 3120 adjacent to lower surface 3112 may be described as lower sidewall surface 3122 . The angle at which a portion of the sidewall 3120 intersects the lower surface 3112 is, for example, greater than or equal to 90 degrees, greater than or equal to 92 degrees, greater than or equal to 95 degrees, greater than or equal to 100 degrees, etc., or less than or equal to 110 degrees, less than or equal to 105 degrees, or 102 degrees. may be defined for lower surface 3112 as less than or equal to 97 degrees, etc., or any range within the foregoing values. In some embodiments, a diametric dimension across sidewall surface 3120 may be described as increasing from lower surface 3112 toward upper opening 3118. The sidewall geometry may be any geometry sufficient to allow cells to settle into each of the plurality of wells 3115.

평평한 표면을 갖지 않는 하부 표면 (3112)과 관련하여, 측벽 (3120)의 각도는 하부 표면 (3112)의 천저에 접하는 가상 평면 (imaginary plane)에 관한 것으로 고려된다. 다른 구체 예에서, 가상 평면은 또한 가상 평면이 천저에 접선인지 여부에 상관없이 상부 개구 (3118)과 동일 평면상에 있는 것으로 한정될 수 있다. With respect to lower surface 3112 not having a flat surface, the angle of sidewall 3120 is considered relative to an imaginary plane tangent to the nadir of lower surface 3112 . In other embodiments, the imaginary plane can also be defined as being coplanar with the top opening 3118 whether or not the imaginary plane is tangential to the nadir.

하부 표면 (3112), 펜 팁 구역 (3116) 및 측벽 표면 (3120)의 일부의 조합은 세포 배양 부피 (3140)를 한정할 수 있다. 세포 배양 부피 (3140)를 한정하는 측벽 표면 (3120)의 일부는 또한 하부 측벽 표면 (3122)으로 기재될 수 있다. 세포는 세포 배양 부피 (3140)에서만 배양되는 것으로 제한되지 않는다. 그러나, 복수의 웰 (3115)의 각각 내에 침착된 세포는 세포 배양 부피 (3140)에서 응집하여 회전 타원체 (3130)를 형성하고 성장시킬 수 있다. 또한, 회전 타원체 (3130)의 치수는 세포 배양 부피 (3140)의 형태 및 크기의 결과일 수 있다. 예를 들어, 복수의 웰들 (3115)의 각각의 세포 배양 부피 (3140)는, 회전 타원체 (3130)가, 예를 들어, 약 500 micrometers 이하, 400 micrometers 이하, 300 micrometers 이하, 250 micrometers 이하, 150 micrometers 이하, 등 또는 전술된 값 내에서 임의의 범위인 직경으로 성장하도록 구성된다. 몇몇 구체 예에서, 복수의 웰들 (3115)의 각각의 세포 배양 부피 (3140)는, 복수의 웰들 (3115)에서 성장된 모든 회전 타원체들 (3130)의 평균 직경과 다른 직경, 예를 들어, 약 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 2% 이하 또는 전술된 값 내에 임의의 범위로 한정되는 회전 타원체 (3130)을 형성한다. A combination of bottom surface 3112 , pen tip region 3116 , and a portion of sidewall surface 3120 may define a cell culture volume 3140 . The portion of the sidewall surface 3120 that defines the cell culture volume 3140 may also be described as a lower sidewall surface 3122. Cells are not limited to being cultured only in the cell culture volume 3140. However, cells deposited within each of the plurality of wells 3115 may aggregate in the cell culture volume 3140 to form and grow spheroids 3130 . Additionally, the dimensions of the spheroid 3130 can be a result of the shape and size of the cell culture volume 3140 . For example, the cell culture volume 3140 of each of the plurality of wells 3115 is such that the spheroid 3130 has a thickness of, for example, about 500 micrometers or less, 400 micrometers or less, 300 micrometers or less, 250 micrometers or less, 150 micrometers or less. configured to grow to a diameter that is within micrometers or less, etc., or any range within the foregoing values. In some embodiments, each cell culture volume 3140 of the plurality of wells 3115 has a diameter different from the average diameter of all spheroids 3130 grown in the plurality of wells 3115, for example about 20% or less, 15% or less, 10% or less, 5% or less, 2% or less, or any range within the foregoing.

상부 개구 (3118), 펜 팁 구역 (3116) 및 측벽 표면 (3120)의 일부의 조합은, 제2 부피 (3145)를 한정할 수 있다. 제2 부피 (3145)를 한정하는 측벽 표면 (3120)의 부분은 또한 상부 측벽 표면 (3124)으로 기재될 수 있다. 제2 부피 (3145)는 세포 배양 부피 (3140)를 초과할 수 있다. 예를 들어, 제2 부피 (3145)는 세포 배양 부피 (3140)의 약 100% 이상, 200% 이상, 500% 이상, 1,000% 이상, 10,000% 이상, 100,000% 이상, 200,000% 이상 또는 전술된 값 내의 임의의 범위일 수 있다. 예로서, 96-웰 플레이트는 0.1 microliters의 부피로 한정된 세포 배양 부피 및 200 microliters의 부피로 한정된 제2 부피를 가질 수 있어서, 부피에서 세포 배양 부피를 2,000배 초과하는 제2 부피를 결과한다. The combination of upper opening 3118 , pen tip region 3116 and a portion of sidewall surface 3120 can define a second volume 3145 . The portion of sidewall surface 3120 that defines second volume 3145 may also be described as upper sidewall surface 3124 . Second volume 3145 may exceed cell culture volume 3140 . For example, the second volume 3145 is at least about 100%, at least 200%, at least 500%, at least 1,000%, at least 10,000%, at least 100,000%, at least 200,000% of the cell culture volume 3140 or any of the foregoing values. It can be any range within. As an example, a 96-well plate can have a cell culture volume defined by a volume of 0.1 microliters and a second volume defined by a volume of 200 microliters, resulting in a second volume that exceeds the cell culture volume by a factor of 2,000.

세포 배양 장치 (3100)의 하나의 구체 예는 도 27에 예시된다. 도 27에 나타낸 바와 같이, 복수의 웰 (3115)의 각각의 측벽 표면 (3120)은 상부 개구 (3118)로부터 하부 표면 (3112)까지 가늘어진다. 구체적으로, 측벽 표면 (3120)은 상부 개구 (3118)로부터 상부 개구 (3118)에 거의 수직인 방향으로 연장하지만, 측벽 표면 (3120)이 하부 표면 (3112)을 향해 연장됨에 따라 측벽 표면 (3120)을 가로지르는 직경 치수를 감소시키는 약간의 각도로 연장된다. 상부 개구 (3118)와 펜 팁 구역 (3116) 사이에 있는 측벽 표면 (3120)을 따르는 한 지점 (3123)에서, 측벽 표면 (3120)의 각은 측벽 표면 (3120)이 하부 표면 (3112)를 향해 연장함에 따라 측벽 표면 (3120)을 가로지르는 직경 치수를 더욱 감소시키도록 변화된다. 펜 팁 구역 (3116)에서, 측벽 표면 (3120)의 각은 다시 한번 변화하고 하부 표면 (3112)을 향해 연장된다. 측벽 표면 (3120)의 이 마지막 부분은 때때로 하부 측벽 표면 (3122)으로 기재된다. 도 27에 나타낸 바와 같이, 구체 예에서, 하부 측벽 표면 (3122)은 하부 표면 (3112)에 수직인 것으로부터 약간 기울어져 있고 및 측벽 표면 (3120)을 가로지르는 직경 치수는 측벽 표면 (3120)이 하부 표면 (3112)을 향해 연장함에 따라 감소한다. 회전 타원체 (3130)는 하부 측벽 표면 (3122) 및 대향 측벽 표면 (3112) 내에 위치된 것으로 도시된다 (즉, 펜 팁 구역 (3116)). 하부 측벽 표면 (3122)은 회전 타원체 (3130)가 성장할 수 있는 크기를 한정하거나 제한할 수 있다. One embodiment of a cell culture device 3100 is illustrated in FIG. 27 . As shown in FIG. 27 , the sidewall surface 3120 of each of the plurality of wells 3115 tapers from an upper opening 3118 to a lower surface 3112 . Specifically, sidewall surface 3120 extends from upper opening 3118 in a direction substantially perpendicular to upper opening 3118, but as sidewall surface 3120 extends toward lower surface 3112, sidewall surface 3120 It extends at a slight angle reducing the diameter dimension across the . At a point 3123 along sidewall surface 3120 between upper opening 3118 and pen tip region 3116, the angle of sidewall surface 3120 is such that sidewall surface 3120 faces lower surface 3112. As it extends, it changes to further reduce the diameter dimension across the sidewall surface 3120. In the pen tip region 3116, the angle of the sidewall surface 3120 changes once again and extends towards the lower surface 3112. This last portion of sidewall surface 3120 is sometimes described as lower sidewall surface 3122 . As shown in FIG. 27 , in an embodiment, the lower sidewall surface 3122 is slightly angled from normal to the lower surface 3112 and the diameter dimension across the sidewall surface 3120 is such that the sidewall surface 3120 is decreases as it extends toward the lower surface 3112. Spheroid 3130 is shown positioned within lower sidewall surface 3122 and opposite sidewall surface 3112 (ie, pen tip region 3116 ). Lower sidewall surface 3122 defines or can limit the size to which spheroid 3130 can grow.

세포 배양 장치 (3100)의 하나의 구체 예는 도 28에 예시된다. 도 28에 나타낸 바와 같이, 복수의 웰 (3115)의 각각의 측벽 표면 (3120)은 상부 개구 (3118)로부터 하부 표면 (3112)까지 가늘어진다. 구체적으로, 측벽 표면 (3120)은 초기에 상부 개구 (3118)에 수직의 각도로 상부 개구 (3118)으로부터 연장하고, 및 그 다음 펜 팁 영역 (3116)을 향해 포물선 경로를 따라 연장된다. 펜 팁 구역 (3116)에서, 측벽 표면 (3120)의 각도는 변화하여 하부 표면 (3112)을 향해 연장된다. 측벽 표면 (3120)의 이 마지막 부분은 때때로 하부 측벽 표면 (3122)으로 기재된다. 도 29에 나타낸 바와 같이, 하부 측벽 표면 (3122)은 하부 표면 (3112)에 수직인 것으로부터 약간 기울어져 있고, 측벽 표면 (3120)을 가로지르는 직경 치수는 측벽 표면 (3120)이 하부 표면 (3112)을 향해 연장됨에 따라 감소한다. 회전 타원체 (3130)는 펜 팁 구역 (3116)에서 하부 측벽 표면 (3122) 및 대향 하부 표면 (3112) 내에 위치된 것으로 도시된다. 하부 측벽 표면 (3122)은 회전 타원체 (3130)가 성장할 수 있는 크기를 한정하거나 또는 제한할 수 있다. 펜 팁 구역은 회전 타원체 유도 기하학이다. One embodiment of a cell culture device 3100 is illustrated in FIG. 28 . As shown in FIG. 28 , the sidewall surface 3120 of each of the plurality of wells 3115 tapers from an upper opening 3118 to a lower surface 3112 . Specifically, sidewall surface 3120 initially extends from upper aperture 3118 at an angle perpendicular to upper aperture 3118, and then extends along a parabolic path toward pen tip region 3116. In the pen tip region 3116, the angle of the sidewall surface 3120 changes to extend toward the lower surface 3112. This last portion of sidewall surface 3120 is sometimes described as lower sidewall surface 3122 . As shown in FIG. 29 , lower sidewall surface 3122 is slightly angled from normal to lower surface 3112, and the diameter dimension across sidewall surface 3120 is such that sidewall surface 3120 has lower surface 3112 ) decreases as it extends toward Spheroid 3130 is shown positioned within lower sidewall surface 3122 and opposing lower surface 3112 at pen tip region 3116 . Lower sidewall surface 3122 defines or may limit the size to which spheroid 3130 can grow. The pen tip area is a spheroid derived geometry.

도 30을 참고하면, 몇몇 구체 예에서, 세포 배양 장치 (3650)는, 도 30에 나타낸 바와 같이, 하부 플레이트 (3610) 및 하나 이상의 측벽 (3620)을 포함할 수 있다. 하부 플레이트 (3610)는 주 표면 (3611)을 한정할 수 있고 및 하나 이상의 측벽 (3620)은 하부 플레이트 (3610)로부터 연장될 수 있다. 하부 플레이트 (3610)는 마이크로웰 (3615)의 어레이를 갖는 기판으로부터, 전체적으로 또는 부분적으로, 형성될 수 있다. 도 30은 하부 플레이트가 마이크로웰 (3615) 어레이들의 어레이를 가질 수 있는 것을 예시한다. 즉, 도 30에 나타낸 마이크로웰 (3615)의 어레이로서 식별된 구역의 각각은 훨씬 더 작은 마이크로웰의 어레이를 함유할 수 있다. 구체 예에서, 세포 배양 장치 (3650)는 또한 하부 플레이트 (3610)의 주 표면 (3611)에 형성된 복수의 웰 (3615)을 포함할 수 있다. 마이크로웰 (3615)의 복수의 어레이의 각각의 웰은 회전 타원체의 성장을 촉진 또는 유도하는, 전술된 바와 같은, 마이크로웰 또는 세포 배양 부피를 한정할 수 있다. 하부 플레이트 (3610)의 주 표면 (3611) 및 하나 이상의 측벽 (3620)은 저장조 부피를 한정한다. 여기에 기재된 저장조 플레이트는 마이크로웰 플레이트의 개개의 얕은 웰을 충진하기 위해 통상적으로 사용되는 것을 초과하는 배양 배지의 첨가를 허용하고, 다른 웰에서 배양된 세포가 유체 연통하는 것을 가능하게 한다. Referring to FIG. 30 , in some embodiments, a cell culture device 3650 may include a bottom plate 3610 and one or more sidewalls 3620, as shown in FIG. 30 . Bottom plate 3610 can define a major surface 3611 and one or more sidewalls 3620 can extend from bottom plate 3610 . The lower plate 3610 may be formed, in whole or in part, from a substrate having an array of microwells 3615. 30 illustrates that the bottom plate can have an array of microwell 3615 arrays. That is, each of the regions identified as an array of microwells 3615 shown in FIG. 30 may contain an array of much smaller microwells. In an embodiment, the cell culture device 3650 may also include a plurality of wells 3615 formed in the major surface 3611 of the lower plate 3610 . Each well of the plurality of arrays of microwells 3615 may define a microwell or cell culture volume, as described above, that promotes or induces growth of spheroids. A major surface 3611 of the bottom plate 3610 and one or more sidewalls 3620 define a reservoir volume. The reservoir plates described herein allow for the addition of culture medium in excess of that typically used to fill individual shallow wells of microwell plates and allow cells cultured in other wells to be in fluid communication.

몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 측벽 (3620)은, 몇몇 현재 이용 가능한 세포 배양 장치보다 하부 플레이트 (3610)로부터 더 멀리 (예를 들어, 측벽 높이) 연장될 수 있어, 저장조가 배지의 정상 부피보다 많은 양의 배지를 보유하는 것을 가능하게 한다. 저장조에 대한 더 큰 용량의 기회는, 회전 타원체가 각 개별 웰에서 배지의 양에만 의존할 필요가 없을 수 있도록, 과량의 배양 배지가 저장조에 부가되는 것을 가능하게 한다. 다시 말해서, 회전 타원체는 표준 마이크로플레이트 웰에서 성장하는 회전 타원체만큼 자주 세포 배양 배지를 공급할 필요가 없을 수 있다. 도 30에 나타낸 바와 같이, 영양소 및 대사물질은, 저장조 내에 세포 배양 배지가 저장조 내에 모든 웰과 연통하기 때문에, 세포 배양 배지 전반에 걸쳐 교환될 수 있다. In some embodiments, one or more of the sidewalls 3620 may extend farther (eg, sidewall height) from the lower plate 3610 than some currently available cell culture devices, such that the reservoir has a larger than normal volume of media. It makes it possible to retain the positive medium. The opportunity for a larger capacity for the reservoir allows excess culture medium to be added to the reservoir so that the spheroids do not have to rely solely on the amount of medium in each individual well. In other words, spheroids may not need to be supplied with cell culture medium as frequently as spheroids growing in standard microplate wells. As shown in Figure 30, nutrients and metabolites can be exchanged throughout the cell culture medium because the cell culture medium within the reservoir communicates with all wells within the reservoir.

몇몇 구체 예에서, 세포 배양 어셈블리 (3600)는 세포 배양 장치 (3650) 및 유체 투과성 메쉬 (3670)를 포함할 수 있다. 세포가 웰로 접종된 후에 유체 투과성 메쉬 (3670)는 웰 (3615)의 상부에 놓일 수 있다. 복수의 웰 (3615) 가운데 공동으로 연통하는 세포 배양 배지는, 웰 내의 세포를 교란시키지 않으면서 수동 배치 공급 공정 (batch feeding process) 동안 분리 및 교체될 수 있다. 세포가, 몇몇 구체 예에서, 웰의 표면에 비-부착성일 수 있기 때문에, 회전 타원체를 방해하거나 잃지 않으면서 세포 배양 배지 교환은 어려울 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같은 메쉬 (3670)의 사용은 이러한 어려움을 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 세포 배양 장치 및 유체 투과성 메쉬의 조합은, 2014년 10월 29일자에 발명의 명칭 "RESERVOIR SPHEROID PLATE"으로 출원된 미국 가 특허출원 제62/072,103호에 기재될 수 있고, 상기 가 특허 출원은 본 개시 내용과 상충하지 않는 범위에서 그 전체가 여기에 참조로 혼입된다. In some embodiments, cell culture assembly 3600 can include a cell culture device 3650 and a fluid permeable mesh 3670. A fluid permeable mesh 3670 may be placed on top of the wells 3615 after cells have been seeded into the wells. Cell culture medium in common communication among the plurality of wells 3615 can be removed and replaced during a manual batch feeding process without disturbing the cells within the wells. Cell culture medium exchange without disrupting or losing spheroids can be difficult because the cells, in some embodiments, may be non-adherent to the surface of the well. However, the use of mesh 3670 as described above may alleviate this difficulty. For example, a combination of a cell culture device and a fluid permeable mesh can be described in U.S. Provisional Patent Application No. 62/072,103, filed on October 29, 2014 entitled "RESERVOIR Spheroid Plate", wherein the The patent application is incorporated herein by reference in its entirety to the extent that it does not conflict with this disclosure.

여기에 기재된 세포 배양 장치 (3650)의 웰 (3615)은 임의의 크기, 형태 또는 구성일 수 있는 것으로 이해할 것이다. 몇몇 구체 예에서, 웰은 도 17에 도시된 바와 같이 육방 밀집 웰 구조로부터 형성된다. 밀집된 작은 부피 웰을 갖는 구조화된 표면을 갖는 저장조 플레이트 장치는, 작은 부피의 웰이 부가된 저장조 부피 없이 세포 배양 배지의 빈번한 교환을 요구하기 때문에 특히 유리할 수 있다. It will be appreciated that the wells 3615 of the cell culture device 3650 described herein may be of any size, shape or configuration. In some embodiments, the wells are formed from hexagonal dense well structures as shown in FIG. 17 . Reservoir plate devices having structured surfaces with densely packed low volume wells can be particularly advantageous since the low volume wells require frequent exchange of cell culture medium without added reservoir volume.

여기에 기재된 저장조 플레이트는, 예를 들어, 마이크로웰 플레이트의 개별적인 얕은 웰을 충진하기 위해 통상적으로 사용되는 것을 초과하는 배양 배지의 첨가를 허용하고 및 다른 웰에서 배양된 세포가 유체 연통되는 것을 가능하게 한다. Reservoir plates described herein allow for the addition of culture medium in excess of that typically used to fill individual shallow wells of microwell plates, for example, and allow cultured cells in other wells to be in fluid communication. do.

도 31에 나타낸 바와 같이, 세포 배양 장치 (4100)는 하부 플레이트 (4110) 및 하나 이상의 측벽 (4120)을 포함할 수 있다. 하부 플레이트는 주 표면을 한정할 수 있고, 및 하나 이상의 측벽 (4120)은 하부 플레이트로부터 연장될 수 있다. 하부 플레이트 및 하나 이상의 측벽의 조합은 저장조를 한정할 수 있다. 세포 배양 장치는 또한, 하부 플레이트의 주 표면에 형성된 마이크로웰 (4115)의 어레이를 갖는 기판을, 전체적으로 또는 부분적으로, 포함할 수 있다. 마이크로웰 어레이 내에 복수의 웰 중 각 웰은 상부 개구 및 천저를 한정할 수 있다. 상부 개구는 주 표면과 동일-평면상에 있을 수 있고, 천저는 주 표면 아래에 위치될 수 있다, 즉, 천저는 하나 이상의 측벽이 하부 플레이트로부터 연장된 반대 방향에 위치될 수 있다. 상부 플레이트 (도시되지 않음)은 세포를 배양하는 동안 원하는 대로 저장조 위에 배치될 수 있다. As shown in FIG. 31 , cell culture device 4100 can include a bottom plate 4110 and one or more sidewalls 4120 . The bottom plate can define a major surface, and one or more sidewalls 4120 can extend from the bottom plate. A combination of a bottom plate and one or more sidewalls may define a reservoir. The cell culture device may also include, in whole or in part, a substrate having an array of microwells 4115 formed on a major surface of the bottom plate. Each well of the plurality of wells in the microwell array may define a top opening and nadir. The upper opening may be co-planar with the major surface and the nadir may be located below the major surface, ie the nadir may be located opposite the direction in which one or more sidewalls extend from the lower plate. A top plate (not shown) can be placed over the reservoir as desired while culturing the cells.

몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 측벽은 통상적인 것보다 하부 플레이트로부터 더 멀리 연장될 수 있고, 따라서, 저장조가 보통의 배지 부피보다 큰 부피를 유지할 수 있게 한다. 저장조에 대한 더 큰 용량의 기회는 과량의 배양 배지가 저장조에 부가되도록하여, 회전 타원체가 각 개별 웰에서 배지의 양에만 의존할 필요가 없을 수도 있다. 다시 말해서, 상기 회전 타원체는, 표준 마이크로플레이트 웰에서 성장하는 회전 타원체만큼 자주 세포 배양 배지를 공급하는 것이 필요하지 않다. 도 31에 나타낸 바와 같이, 저장조 내의 세포 배양 배지가 저장조 내의 모든 웰과 연통하고 있기 때문에, 영양소 및 대사물질은 세포 배양 배지 전반에 걸쳐 교환될 수 있다. In some embodiments, one or more of the sidewalls may extend farther from the lower plate than would normally be possible, thus allowing the reservoir to hold a larger than normal media volume. The opportunity for a larger capacity for the reservoir may allow excess culture medium to be added to the reservoir so that the spheroids do not have to rely solely on the amount of medium in each individual well. In other words, the spheroids do not need to be supplied with cell culture medium as frequently as spheroids growing in standard microplate wells. As shown in Figure 31, since the cell culture medium in the reservoir is in communication with all wells in the reservoir, nutrients and metabolites can be exchanged throughout the cell culture medium.

몇몇 구체 예에서, 세포 배양 어셈블리 (4200)는 여기에 기재된다. 어셈블리는 (예를 들어, 도 31과 관련하여 도시되고 논의된 바와 같은) 장치 (4100) 및 유체 투과성 메쉬 (4570)를 포함할 수 있다. 유체 투과성 메쉬 (4570)는 세포가 웰로 접종된 후에 웰 (4115)의 상부에 위치될 수 있다. 공동으로 연통하는 세포 배양 배지는 웰 내의 세포를 방해하지 않으면서 수동 배치 공급 공정 동안 분리되고 교체될 수 있다. In some embodiments, a cell culture assembly 4200 is described herein. The assembly can include device 4100 (eg, as shown and discussed with respect to FIG. 31 ) and fluid permeable mesh 4570 . A fluid permeable mesh 4570 can be placed on top of the wells 4115 after cells have been seeded into the wells. The co-communicating cell culture medium can be separated and replaced during the manual batch feeding process without disturbing the cells in the wells.

(예를 들어, 도 32에 도시된 바와 같은) 몇몇 구체 예에서, 프레임 (4560)은, 나타낸 대로, 메쉬 (4570)에 연결될 수 있다. 프레임 (4560)은 웰들의 제1 웰 (4515) 위에 제자리에 메쉬 (4570)를 유지하도록 구성될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 메쉬 (4570)는 장치 (4100)의 측벽 (4120)의 상부 에지 위에 배치되도록 구성된다. 프레임 (4560)은 간섭 피트 (interference fit), 스냅 피트 (snap fit), 또는 플레이트 (4110)의 주 표면상에 메쉬를 보유하기 위한 임의의 다른 적절한 메커니즘을 통해 하나 이상의 측벽 (4120)과 맞물릴 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 사용자는 수동으로 메쉬가 웰 (4115) 위에 플레이트 (4110)의 주 표면상에 보유되도록 제자리에 프레임 (4560)을 보유한다. In some embodiments (eg, as shown in FIG. 32 ), frame 4560 can be connected to mesh 4570 , as shown. The frame 4560 can be configured to hold the mesh 4570 in place over the first well 4515 of the wells. In some embodiments, the mesh 4570 is configured to be disposed over the top edge of the sidewall 4120 of the device 4100. Frame 4560 may engage one or more sidewalls 4120 via an interference fit, snap fit, or any other suitable mechanism for retaining the mesh on the major surface of plate 4110. can In some embodiments, the user manually holds the frame 4560 in place such that the mesh is held on the major surface of the plate 4110 over the wells 4115.

유체 투과성 메쉬 (4570)는 임의의 적절한 물질로 형성될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유체 투과성 메쉬는 기공을 한정한다. 기공은 임의의 적절한 크기일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 기공은 10 micrometers 내지 100 micrometers 범위에서 평균 기공 크기를 한정한다. 몇몇 구체 예에서, 기공은 40 micrometers 이하의 평균 기공 크기를 한정한다. 바람직하게는, 메쉬의 기공은 메쉬를 통한 회전 타원체의 통과를 방지하기에 충분히 작은 크기이다. Fluid permeable mesh 4570 can be formed of any suitable material. In some embodiments, the fluid permeable mesh defines pores. The pores may be of any suitable size. In some embodiments, the pores define an average pore size in the range of 10 micrometers to 100 micrometers. In some embodiments, the pores define an average pore size of 40 micrometers or less. Preferably, the pores of the mesh are of a size small enough to prevent the passage of spheroids through the mesh.

몇몇 구체 예에서, 메쉬는, 예를 들어, 일반-양도된 미국 가 특허출원 제62/072094호에 기재되며, 본 개시 내용과 상충되지 않는 범위 내에서 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다. In some embodiments, meshes are described, for example, in commonly-assigned US Provisional Patent Application No. 62/072094, the entire contents of which are incorporated herein by reference to the extent it does not conflict with this disclosure.

몇몇 구체 예에서, 세포 배양 배지를 수동으로 교체하는 대신에, 여기에 기재된 바와 같은 저장조 플레이트는 세포 배양 배지가 웰의 주 표면 위의 저장조를 가로질러 흐를 수 있는 관류 장치 (perfusion device)로서 제조될 수 있다. In some embodiments, instead of manually replacing the cell culture medium, a reservoir plate as described herein may be fabricated as a perfusion device through which cell culture medium can flow across the reservoir over the major surface of the well. can

예를 들어, 도 33을 참조하면, 도 31과 연관하여 설명하고 및 기재된 바와 같은 세포 배양 장치 (4100)는 하나 이상의 측벽이 주입구 (4140)를 형성하고 및 하나 이상의 측벽이 배출구 (4145)를 형성하도록 개조될 수 있다. 세포 배양 유체는 주입구로부터 배출구로 저장조를 가로질러 관류될 수 있다. 도 33에 도시된 장치의 형성 인자는 개방 상부 형성 인자 (open top form factor) 또는 폐쇄 상부일 수 있다. 형성 인자가 개방 상부인 경우, 도 2와 연관하여 논의된 바와 같은 프레임 및 메쉬를 포함하는 인서트 (insert)는, 만약 웰로부터, 회전 타원체와 같은, 세포를 제거할 수 있는 높은 관류 속도라면, 웰 (4115) 내에 세포를 보유하는데 사용될 수 있다. For example, referring to FIG. 33 , a cell culture device 4100 as described and described in connection with FIG. 31 has one or more sidewalls defining an inlet 4140 and one or more sidewalls defining an outlet 4145 . can be modified to Cell culture fluid may be perfused across the reservoir from the inlet to the outlet. The form factor of the device shown in FIG. 33 can be an open top form factor or a closed top. If the form factor is open top, an insert comprising a frame and mesh as discussed in connection with FIG. 2 may be used if the high perfusion rate is capable of removing cells, such as spheroids, from the well. (4115) can be used to retain cells.

여기에 기재된 바와 같은 세포 배양 장치는 임의의 적절한 방식으로 제작될 수 있다. 다양한 구체 예에서, 세포 장치를 제작하는 방법은, 세포 배양 장치를 형성하기 위해 고분자 물질, 또는 여기에 기재된 바와 같은 임의의 다른 적절한 물질을 성형하는 단계를 포함한다. 고분자 물질은 세포 배양 장치의 복수의 웰을 한정할 수 있다. 상기 복수의 웰들의 각각은 상부 개구, 하부 표면, 및 상기 상부 개구로부터 상기 하부 표면으로 연장되는 측벽 표면을 한정할 수 있다. 측벽 표면은 또한 상부 개구 및 하부 표면 사이의 펜 팁 구역을 한정할 수 있다. 고분자 물질은 핀 주위에 성형된 고분자 물질이 여기에 기재된 바와 같은 복수의 웰의 특성을 갖도록 하는 핀을 갖는 몰드로 부어질 수 있다. A cell culture device as described herein may be constructed in any suitable manner. In various embodiments, a method of fabricating a cellular device includes molding a polymeric material, or any other suitable material as described herein, to form a cell culture device. The polymeric material may define a plurality of wells of the cell culture device. Each of the plurality of wells may define an upper opening, a lower surface, and a sidewall surface extending from the upper opening to the lower surface. The sidewall surface may also define a pen tip area between the upper opening and the lower surface. The polymeric material may be poured into a mold having pins such that the polymeric material molded around the pins has the characteristics of multiple wells as described herein.

몇몇 구체 예에서, 고분자 물질은 기판상에 오버 몰드되어 세포 배양 장치를 형성한다. 기판은 하부 표면을 한정하고, 및 고분자 물질 및 기판의 조합은 복수의 웰을 한정한다. 고분자 물질은 핀 주위에 성형된 고분자 물질이 여기에 기재된 바와 같은 복수의 웰의 특성을 갖도록 하는 핀을 갖는 몰드로 부어질 수 있다. In some embodiments, a polymeric material is overmolded onto a substrate to form a cell culture device. The substrate defines the lower surface, and the combination of polymeric material and substrate defines a plurality of wells. The polymeric material may be poured into a mold having pins such that the polymeric material molded around the pins has the characteristics of multiple wells as described herein.

몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 세포 배양 장치가 어떻게 제작되는지에 관계없이, 복수의 웰의 각각의 측벽 표면은 여기에 더욱 기재된 바와 같은 세포 비-부착 성 물질로 코팅될 수 있다. In some embodiments, regardless of how the cell culture device described herein is fabricated, the sidewall surface of each of the plurality of wells may be coated with a cell non-adherent material, as further described herein.

몇몇 구체 예에서, 웰은 측벽의 일부이거나 또는 측벽에 부가된 다양한 특색을 포함한다. 이러한 기판 특색은 직접 사출 성형될 수 있거나, 또는 형성된 기판상으로 엠보싱될 수 있다. 특색의 물질은 고분자, 고분자 블랜드, 공-중합체, 유리, 금속, 또는 여기에 기재된 또는 기술분야에서 이해되는 임의의 기타 물질일 수 있다. In some embodiments, the well is part of or includes various features added to the sidewall. These substrate features can be injection molded directly or embossed onto a formed substrate. The featured material can be a polymer, polymer blend, co-polymer, glass, metal, or any other material described herein or understood in the art.

여기에 기재된 장치, 웰, 측벽, 웰-하부, 및 다른 특색은 임의의 적절한 물질로 형성된다. 바람직하게는, 세포 또는 배양 배지와 접촉하도록 의도된 물질은 세포 및 배지와 양립 가능하다. 통상적으로, 세포 배양 구성요소는 고분자 물질로 형성된다. 적절한 고분자 물질의 예로는 폴리스티렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리스티렌 공중합체, 플루오로중합체, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리스티렌 부타디엔 공중합체, 완전 수화된 스티렌 중합체, 폴리카보네이트 PDMS 공중합체, 및 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸 펜텐, 폴리프로필렌 공중합체 및 환형 올레핀 공중합체와 같은 폴리올레핀, 및 이와 유사한 것을 포함한다. The devices, wells, sidewalls, well-bottoms, and other features described herein are formed of any suitable material. Preferably, materials intended to contact the cells or the culture medium are compatible with the cells and the medium. Typically, cell culture components are formed from polymeric materials. Examples of suitable polymeric materials include polystyrene, polymethylmethacrylate, polyvinylchloride, polycarbonate, polysulfone, polystyrene copolymers, fluoropolymers, polyesters, polyamides, polystyrene butadiene copolymers, fully hydrated styrene polymers, poly carbonate PDMS copolymers, and polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polymethyl pentene, polypropylene copolymers and cyclic olefin copolymers, and the like.

구체 예에서, 웰의 내부 표면은 세포에 비-부착성이다. 웰은 비-부착성 물질로부터 형성될 수 있거나 또는 비-부착성 표면을 형성하기 위해 비-부착성 물질로 코팅될 수 있다. 비-부착성 물질의 예로는 퍼플루오르화 중합체, 올레핀 또는 유사한 중합체 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 다른 예로는 아가로즈, 폴리아크릴아미드와 같은 비-이온성 하이드로겔, 폴리에틸렌 옥사이드와 같은 폴리에테르, 및 폴리비닐 알코올과 같은 폴리올, 또는 유사한 물질 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 예를 들어, 둘 이상의 비-부착성 웰, 웰의 기하학, 및/또는 중력의 조합은, 웰에서 배양된 세포를 회전 타원체로 자기 조립하도록 유도한다. 몇몇 회전 타원체는 단층에서 성장한 세포에 비해 오히려 생체 내에 가까운 반응을 나타내는 분화된 세포 기능을 유지한다. 웰이 세포에 비-부착성인 구체 예에서, 세포는 중력이 세포를 웰로부터 옮기는 것을 가능하게 하여 장치를 뒤집어 세포를 수확할 수 있다.In an embodiment, the inner surface of the well is non-adherent to cells. The wells may be formed from a non-adherent material or may be coated with a non-adherent material to form a non-adherent surface. Examples of non-adhesive materials include perfluorinated polymers, olefins or similar polymers or mixtures thereof. Other examples include agarose, non-ionic hydrogels such as polyacrylamide, polyethers such as polyethylene oxide, and polyols such as polyvinyl alcohol, or similar materials or mixtures thereof. In some embodiments, a combination of, for example, two or more non-adherent wells, the geometry of the wells, and/or gravity induces cells cultured in the wells to self-assemble into spheroids. Some spheroids retain differentiated cell functions that exhibit a response that is rather close to in vivo than cells grown in monolayers. In embodiments where the well is non-adherent to the cells, the cells can be harvested by inverting the device allowing gravity to displace the cells from the well.

몇몇 구체 예에서, 물질의 표면 개질 (surface modifications)은 원하는 특성을 달성하기 위해 사용된다. 이러한 변형은 표면 화학적 성질의 변형을 포함하고, 기계적 특성은 생물학적 코팅 (예를 들어, Matrigel™, 콜라겐, 라미닌, 등) 및 합성 코팅 (예를 들어, Synthemax®, 실리콘 하이드로겔, 등)을 사용하여 활용될 수 있다. (예를 들어, 웰 또는 미세구조 내에) 물질에 대한 다른 표면 개질은 여기에서의 범주 내에 있다. In some embodiments, surface modifications of the material are used to achieve desired properties. These modifications include modification of surface chemistry and mechanical properties using biological coatings (eg, Matrigel™, collagen, laminin, etc.) and synthetic coatings (eg, Synthemax®, silicone hydrogels, etc.) and can be utilized. Other surface modifications to the material (eg, within wells or microstructures) are within the scope herein.

여기에 기재된 바와 같은 구조화된 표면을 갖는 기판은, 임의의 적절한 방식으로 세포 배양 챔버 또는 트레이에 조립될 수 있다. 예를 들어, 세포 배양 챔버 또는 트레이의 하나 이상의 다른 구성요소 및 구조화된 표면은, 단일 부품 (single part)으로 성형될 수 있다. 하부 및 하나 이상의 구성요소를 형성하도록 오버몰드된 구조화된 표면 또는 그 일부인, 몇몇 구체 예에서, 구조화된 표면은, 세포 배양 장치의 하나 이상의 다른 구성요소에 용접되거나 (예를 들어, 열, 레이저, 긴 IR 또는 초음파 용접, 등), 부착되거나, 용매-결합되거나 또는 이와 유사하게 된다. A substrate having a structured surface as described herein may be assembled into a cell culture chamber or tray in any suitable manner. For example, the structured surface and one or more other components of the cell culture chamber or tray may be molded as a single part. In some embodiments, a structured surface or a portion thereof that is overmolded to form a bottom and one or more components, the structured surface is welded (e.g., thermal, laser, long IR or ultrasonic welding, etc.), adhered, solvent-bonded or the like.

다양한 구체 예에서, 세포 배양 시스템은 여기에 전술된 하나 이상의 세포 배양 장치 구성요소를 포함할 수 있다. 예로서, 장치 구성요소는 적층되어 세포 배양 시스템을 형성할 수 있다. 여기에 기재된 바와 같은 세포 배양 장치 구성요소를 혼입할 수 있는 적층된 세포 배양 시스템의 예로는, 예를 들어, (i) 2014년 10월 29일자에 발명의 명칭 "MULTILAYER CULTURE VESSEL"으로 출원된 미국 가 특허 출원 제62/072,015호; (ii) 2014년 10월 29일자에 발명의 명칭 "PERFUSION BIOREACTOR PLATFORM"으로 출원된 미국 가 특허출원 제62/072,039호에 개시된 것을 포함하며, 이들의 전체적인 내용은 각각 본 개시 내용과 상충되지 않는 한 참조로서 여기에 혼입된다. In various embodiments, a cell culture system may include one or more of the cell culture device components described herein above. For example, device components may be stacked to form a cell culture system. Examples of stacked cell culture systems that may incorporate cell culture device components as described herein include, for example, (i) U.S. patent application filed on October 29, 2014 entitled "MULTILAYER CULTURE VESSEL"; Provisional Patent Application No. 62/072,015; (ii) including what is disclosed in U.S. Provisional Patent Application Serial No. 62/072,039, filed on October 29, 2014 entitled "PERFUSION BIOREACTOR PLATFORM", the entire contents of each of which do not conflict with the present disclosure; incorporated herein by reference.

여기에 기재된 세포 배양 장치는 임의의 적절한 방식으로 장치의 웰 내에서 세포를 배양하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 세포를 배양하는 방법은 세포 및 세포 배양 배지를 여기에 기재된 바와 같은 세포 배양 장치의 하나 이상의 복수의 웰로 도입하는 단계를 포함한다. 세포 배양 배지는 세포 배양 부피 또는 세포 배양 부피 및 제2 부피를 포함하는 복수의 웰의 각각의 전체에 함유될 수 있다. 상기 방법은 또한 하나 이상의 복수의 웰 내에 배지에서 세포를 배양하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 복수의 웰에서 세포를 배양하는 단계는 하나 이상의 웰 내에 회전 타원체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 웰 내에서 배양된 회전 타원체는, 예를 들어, 약 500 micrometers 이하, 400 micrometers 이하, 300 micrometers 이하, 250 micrometers 이하, 150 micrometers 이하, 또는 전술된 값들 내의 임의의 범위의 직경으로 한정될 수 있다. 하나의 회전 타원체의 직경은 복수의 웰에서 성장된 모든 회전 타원체의 평균 직경과 다를 수 있는데, 예를 들어, 약 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 2% 이하, 또는 전술된 값들 내의 임의의 범위 만큼 다를 수 있다.The cell culture devices described herein may be used to culture cells within the wells of the device in any suitable manner. For example, a method of culturing cells includes introducing cells and cell culture medium into one or more plurality of wells of a cell culture device as described herein. The cell culture medium may be contained throughout each of the cell culture volume or the plurality of wells comprising the cell culture volume and the second volume. The method also includes culturing the cells in a medium in one or more plurality of wells. Culturing the cells in one or more plurality of wells may include forming spheroids within the one or more wells. Spheroids cultured in one or more wells can be defined, for example, to a diameter of about 500 micrometers or less, 400 micrometers or less, 300 micrometers or less, 250 micrometers or less, 150 micrometers or less, or any range within the foregoing values. there is. The diameter of one spheroid can differ from the mean diameter of all spheroids grown in the plurality of wells, for example, by about 20% or less, 15% or less, 10% or less, 5% or less, 2% or less, or may vary by any range within the aforementioned values.

몇몇 구체 예에서, 웰-하부는 오목한 아치형 표면 또는 "컵" 기하학, 예를 들어 반구형 표면, 둥근 하부를 갖는 원추형 표면, 및 이와 유사한 표면 기하학, 또는 이들의 조합을 포함한다. 웰 (예를 들어, 마이크로웰) 및 웰-하부는 궁극적으로, 딤플과 같은, 회전 타원체 "친화적" 둥근 표면 또는 만곡된 표면, 오목한 원추대 릴리프 표면, 또는 이들의 조합으로 말단, 종단, 또는 마감될 수 있다. In some embodiments, the well-bottom comprises a concave arcuate surface or “cup” geometry, such as a hemispherical surface, a conical surface with a rounded bottom, and similar surface geometries, or combinations thereof. Wells (e.g., microwells) and well-bottoms may ultimately be end-to-end, terminated, or finished with spheroid "friendly" rounded or curved surfaces, concave frusto-conical relief surfaces, such as dimples, or combinations thereof. can

특정 구체 예에서, 측벽 및/또는 웰-하부의 일부는, 가시 및/또는 UV 스펙트럼 내의 파장에 대해 다양한 정도의 불투명도/투명도이다. 예를 들어, 불투명한 측벽은 투명한 마이크로웰-하부와 조합될 수 있다. 불투명 부분에서 투명 부분으로의 전환은 점진적 또는 즉각적일 수 있다. In certain embodiments, the sidewalls and/or portions of the bottom-well are of varying degrees of opacity/transparency for wavelengths within the visible and/or UV spectrum. For example, an opaque sidewall can be combined with a transparent microwell-bottom. The transition from an opaque portion to a transparent portion may be gradual or instantaneous.

몇몇 구체 예에서, 웰 (예를 들어, 마이크로웰)은 웰의 일부, 예를 들어, 적어도 하나의 오목한 아치형 표면상에 저-부착성, 비-부착성 또는 고-부착성 코팅을 포함한다. In some embodiments, a well (eg, a microwell) includes a low-adhesion, non-adhesion, or high-adhesion coating on a portion of the well, eg, on at least one concave arcuate surface.

몇몇 구체 예에서, 상기 장치는 흡인용 피펫 팁을 수신하기 위한, 예를 들어, 웰 부속물, 웰 연장 구역, 또는 보조적인 부챔버를 더욱 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 웰 부속물 또는 웰 연장부 (예를 들어, 사이드 포켓)는, 예를 들어, 웰 (예를 들어, 마이크로웰)에 인접하고 유체 연통하는 일체형 표면이다. 몇몇 구체 예에서, 웰 부속물은 웰의 가스 투과성, 투명한 하부로부터 이격된 하부를 갖는다. 챔버 웰의 웰 부속물 및 제2 하부는, 예를 들어, 더 높은 높이 또는 상대적인 고도에서와 같이, 가스-투과성, 투명한 하부로부터 이격된다. 몇몇 구체 예에서, 웰 부속물의 제2 하부는, 회전 타원체를 방해하거나 또는 균형을 깨지 않도록 투명한 하부에서 떠나서 피펫에서 분배된 유체를 방향을 돌린다. In some embodiments, the device further includes, for example, a well adjunct, a well extension region, or an auxiliary subchamber for receiving a pipette tip for suction. In some embodiments, a well adjunct or well extension (eg, side pocket) is an integral surface adjacent to and in fluid communication with, for example, a well (eg, microwell). In some embodiments, the well fitting has a lower portion spaced from a gas permeable, transparent lower portion of the well. The well adjunct and second lower portion of the chamber well are spaced apart from the gas-permeable, transparent lower portion, such as at a higher elevation or relative elevation. In some embodiments, the second lower part of the well accessory diverts fluid dispensed from the pipette away from the transparent lower part so as not to disturb or unbalance the spheroid.

특정 구체 예에서, 상기 장치는 웰의 일부 내에 위치되거나, 웰 부속물의 일부 내에 위치되거나, 또는 웰 및 웰 부속물 부분 모두에 위치된, 라이너 또는 막 인서트와 같은 다공성 막을 더욱 포함한다. 다공성 막은, 바닥 근처의 하나 또는 둘의 웰의 하부 부분에서 제1 세포내 물질로부터, 웰의 상부 부분에 위치된, 다공성 막에 의해 형성된 웰의 상부 부분에 위치된, 또는 모두의 웰에 위치된, 다른 세포 타입 또는 다른 세포 상태와 같은, 제2 세포내 물질의 격리 또는 분리를 제공할 수 있다. In certain embodiments, the device further comprises a porous membrane, such as a liner or membrane insert, located within a portion of a well, within a portion of a well adjunct, or located on both a well and a well adjunct portion. The porous membrane is formed from the first intracellular material in the lower part of one or both wells near the bottom, located in the upper part of the well, located in the upper part of the well formed by the porous membrane, or located in both wells. , sequestration or separation of a second intracellular substance, such as another cell type or other cell state.

장치 및 웰 기하학은 기술 분야에서 알려진 임의의 적절한 기술에 의해 제작된다. 몇몇 구체 예에서, 고온 엠보싱, 열 변형 및/또는 사출 성형 방법은, 세포-배양-호환성 플라스틱에서 미세패턴화된 표면의 제조에 사용된다. 도 12는 여기에서 사용되는 고온 엠보싱/열성형 공정의 개략도를 도시한다. 몇몇 구체 예에서, 특정 두께의 폴리스티렌 필름 (또는 또 다른 적절한 고분자 필름)은 열상에 저항성 실리콘 지지체 (resistive silicone support) 상에 배치된다. 그 다음, 몰드는 마이크로포스트 (microposts)가 아래를 향하게 하여 필름에 놓는다. 130℃로 10분간 예열된 플레이트 사이에서 전체 어셈블리는 5N 하중으로 가압된다. 10분 후, 플레이트는 100℃ 이하로 냉각되고, 미세패턴화된 엠보싱/열 성형 필름은 어셈블리에서 제거되며, 3D 응집체 촉진 표면으로 보통 세포 배양 용기로 혼입된다. 다른 온도, 시간, 압력 및 물질은 여기에서의 범주 내에 있을 수 있다. Devices and well geometries are fabricated by any suitable technique known in the art. In some embodiments, hot embossing, heat deformation, and/or injection molding methods are used to prepare micropatterned surfaces in cell-culture-compatible plastics. 12 shows a schematic diagram of the hot embossing/thermoforming process used herein. In some embodiments, a polystyrene film (or another suitable polymeric film) of a certain thickness is placed on a resistive silicone support on the thermal bed. The mold is then placed on the film with the microposts facing down. The entire assembly is pressed with a 5N load between plates preheated to 130°C for 10 minutes. After 10 minutes, the plate is cooled down to 100° C., and the micropatterned embossed/thermoformed film is removed from the assembly and incorporated into a cell culture vessel, usually as a 3D aggregation promoting surface. Other temperatures, times, pressures and materials may be within the scope herein.

세포 부착을 방지하기 위해, 몇몇 구체 예에서, 미세패턴화된 표면은 폴리 -HEMA, 플루로닉 (pluronic) 또는 독점적인 ULA 처리와 같은 세포 부착을 억제하는 고분자로 처리된다. 초기 고분자 필름 두께 및 공정 파라미터에 의존하여, 다른 하부 두께를 갖는 마이크로웰이 있는 표면은 생성된다. 몇몇 구체 예에서, 마이크로웰 하부의 고분자 두께는 산소 투과성에 직접적인 영향을 미친다. 얇은 마이크로웰 하부는 마이크로웰 내부에 위치된 세포에 더 나은 산소 공급을 가능하게 한다. 상기 제조 방법은 고도의 산소 투과성 마이크로웰을 갖는 표면을 내놓는다. To prevent cell adhesion, in some embodiments, the micropatterned surface is treated with a polymer that inhibits cell adhesion, such as poly-HEMA, pluronic, or a proprietary ULA treatment. Depending on the initial polymer film thickness and process parameters, microwelled surfaces with different underlying thicknesses are created. In some embodiments, the thickness of the polymer at the bottom of the microwell directly affects the oxygen permeability. A thin microwell bottom allows better oxygen supply to the cells located inside the microwells. The fabrication method yields a surface with highly oxygen permeable microwells.

몇몇 구체 예에서, 여기에서의 장치 및 시스템은 이러한 장치에서 다양한 구획, 웰, 등의 안 및 밖으로 유체 (예를 들어, 배지) 및 세포 (예를 들어, 회전 타원체)의 이동을 위한 미세유체 요소 (microfluidic elements)를 포함한다. 미세유체 요소는 채널, 저장소, 밸브, 펌프, 등을 포함할 수 있다. In some embodiments, devices and systems herein provide microfluidic elements for movement of fluids (eg, media) and cells (eg, spheroids) into and out of various compartments, wells, etc. in such devices. (microfluidic elements). Microfluidic elements may include channels, reservoirs, valves, pumps, and the like.

시험관 내 3D 종양 세포 배양물은 단순한 2-차원 세포 단층보다 복잡한 생체 내 미세환경을 좀 더 정확하게 반영한다. 몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 바와 같은, 마이크로웰 패턴화된 표면을 갖는 세포 배양 포맷은, 일상적인 고-처리량 (high throughput)의 약물 개발 및 전임상 연구와 양립 가능한, 균일한 크기의 대량으로 3D 배양물 (예를 들어, 종양 회전 타원체)을 생성시키는 단계를 제공한다. In vitro 3D tumor cell cultures more accurately reflect the complex in vivo microenvironment than simple two-dimensional cell monolayers. In some embodiments, cell culture formats with microwell patterned surfaces, as described herein, can be used for 3D printing in large quantities of uniform size, compatible with routine high-throughput drug development and preclinical research. generating a culture (eg, tumor spheroid).

몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 배양 용기는 유도된 다능성 줄기 (iPS) 세포 및 배아 줄기세포 (ESC) 유래의 배양체 (embryoid bodies: EB)의 형성에 사용되어, 대규모로 균일하고 용이한 응집체 형성을 가능하게 한다. 몇몇 구체 예에서, 배지 교환은 EB가 수주 동안 연속적으로 성장하도록 수행된다. 몇몇 구체 예에서, 크기가 접종된 세포의 수 및 배양 시간에 의존하기 때문에 각 응집체의 크기는 조절된다. 몇몇 구체 예에서, 응집체는 더 큰 부피의 배지 또는 회전 타원체의 분석을 가능하게 하는 전통적인 웰 플레이트로 옮겨진다. 몇몇 구체 예에서, 다수의 형성된 EB는 단일 플레이트에서 감염된 표적 또는 작은 분자의 고 처리량 분석으로부터 통계적으로 중요한 데이터를 제공한다. 하나의 배양 용기에서 다수의 3D 세포 응집체의 형성을 지원하는 능력은, 세포 재프로그래밍을 위한 EB-형성 클론의 선택을 위해 적용 가능한, 이들 용기들, 예를 들어, 개질된 페트리디쉬를 만든다. 몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 용기는 또한, 간세포 및 배아 줄기세포와 같은, 독성학과 관련된 다양한 세포 타입에서의 3D 세포 응집체의 형성을 지원한다. 몇몇 구체 예에서, 마이크로웰 표면 용기는, 예를 들어, 생물학적 제법 분야에서 단백질 생산의 목적으로 3D 응집체 세포 배양에 사용된다. 몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 바와 같은, 마이크로웰 패턴화된 표면을 갖는 세포 배양 포맷은, 줄기세포 적소 공-배양 (niche co-culture), 특히, 증식성 세포 배양 (clonogenic culture), 단일 줄기세포 및 적소 공-배양을 가능하게 하는 수단을 제공한다. 줄기세포 표면 마커 또는 줄기세포 분화 마커뿐만 아니라 이미징을 위해 확립된 염색 프로토콜과 조합하여, 적소 공-배양 및 단일 줄기세포의 컴퓨터를 사용한 확인 (computational identification)은 수행될 수 있다. In some embodiments, the culture vessels described herein are used for the formation of embryoid bodies (EBs) derived from induced pluripotent stem (iPS) cells and embryonic stem cells (ESCs) to form uniform and facile aggregates on a large scale. makes it possible In some embodiments, medium exchange is performed to allow EBs to grow continuously for several weeks. In some embodiments, the size of each aggregate is controlled as the size depends on the number of cells inoculated and the time of incubation. In some embodiments, aggregates are transferred to larger volumes of media or traditional well plates allowing analysis of spheroids. In some embodiments, multiple formed EBs provide statistically significant data from high-throughput analysis of infected targets or small molecules in a single plate. The ability to support the formation of multiple 3D cell aggregates in one culture vessel makes these vessels, eg, modified Petri dishes, applicable for the selection of EB-forming clones for cell reprogramming. In some embodiments, the vessels described herein also support the formation of 3D cell aggregates in various cell types relevant to toxicology, such as hepatocytes and embryonic stem cells. In some embodiments, microwell surface vessels are used for 3D aggregate cell culture for the purpose of protein production, for example in the field of biological manufacturing. In some embodiments, a cell culture format having a microwell patterned surface, as described herein, is a stem cell niche co-culture, particularly a clonogenic culture, a single stem A means enabling cell and in situ co-culture is provided. In combination with established staining protocols for imaging, as well as stem cell surface markers or stem cell differentiation markers, in situ co-culture and computational identification of single stem cells can be performed.

마이크로패턴 용기는 또한 세포를 3D 포맷으로 보존하기 위한 세포 은행 목적으로도 사용된다. 몇몇 구체 예에서, (통상적으로 안정 상태 이전의 전환 상태에서) 회전 타원체가 특정 크기로 성장하면, 이들은 마이크로웰로부터 제거되고, 수집된 회전 타원체는 동결보존되며 추후 사용을 위해 저장된다. 전환 회전 타원체 (Transitional spheroids)는 회전 타원체가 지속적으로 크기가 성장할 수 있다는 것을 의미하지만, 안정한 회전 타원체는 회전 타원체가 고유한 크기 제한에 도달하면 크기가 커지지 않는 것을 의미한다. DMSO (dimethyl sulfoxide), FBS (fetal bovine serum), 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 다양한 냉동보존 (cryopreservation) 방법은, 여기에서의 범주 내에 있다. Micropatterned vessels are also used for cell banking purposes to preserve cells in a 3D format. In some embodiments, once the spheroids have grown to a certain size (usually in a transition state prior to a steady state), they are removed from the microwells and the collected spheroids are cryopreserved and stored for future use. Transitional spheroids mean that the spheroid can continuously grow in size, whereas stable spheroids mean that the spheroid does not grow in size once it reaches its intrinsic size limit. A variety of cryopreservation methods, including but not limited to dimethyl sulfoxide (DMSO), fetal bovine serum (FBS), and the like, are within scope herein.

실시 예embodiment

실시 예 1: 기판 제조Example 1: substrate manufacturing

구체 예에 따른 기판은, 도 12에 예시된 바와 같이, 엠보싱 방법을 사용하여 제조된다. 도 12는 고분자 필름에서의 마이크로웰 형성의 고온 엠보싱/열성형 공정을 나타낸다. 고온 플레이트 (1)는 제공된다. 고온 플레이트는 130℃로 예열된다. 엠보싱 몰드 (2)는 제공되어, 원하는 웰 프로파일을 반영한다. 고분자 필름의 층 (3)은 제공되고, 및 실리콘 매트 (4)는 고분자 필름 뒤에 제공된다. 고온 플레이트는 가열되고, 실리콘층에 의해 받혀진, 고분자 필름에 대해 가압된다. 고온 플레이트가 제거될 때, 그 안에 엠보싱된 원하는 웰 프로파일을 갖는 마이크로웰들의 어레이를 갖는 고분자 필름은 제공된다. A substrate according to an embodiment is manufactured using an embossing method, as illustrated in FIG. 12 . 12 shows a high-temperature embossing/thermoforming process of microwell formation in a polymer film. A hot plate (1) is provided. The hot plate is preheated to 130°C. An embossing mold 2 is provided to reflect the desired well profile. A layer (3) of polymeric film is provided, and a silicone mat (4) is provided behind the polymeric film. The hot plate is heated and pressed against the polymer film, backed by a layer of silicon. When the hot plate is removed, the polymeric film having an array of microwells having the desired well profile embossed therein is provided.

실시 예 2: 세포 배양Example 2: Cell culture

여기에 기재된 구체 예의 개발 동안 수행된 실험은, 예를 들어, 균일한 직경의 3D 세포 배양 응집체가 3D 세포 응집체의 원하는 직경의 약 1 내지 3배인 직경이 (D)인, 반구형 둥근 하부 및 둥근 상부를 각각 갖는 개별적, 공간적으로 분리된 마이크로웰들의 어레이에서 형성되고 배양되는 것을 보여준다. 마이크로웰 높이 (H)는 둥근 하부 부분의 직경의 약 0.7 내지 1.3 배이고, 마이크로웰의 상부 개구의 직경 (Dtop)은 둥근 하부 직경의 1.5 내지 2.5배이다. Experiments performed during the development of the embodiments described herein show, for example, that uniform diameter 3D cell culture aggregates have a diameter (D) that is about 1 to 3 times the desired diameter of the 3D cell aggregates, hemispherical round bottom and round top It is shown to be formed and cultured in an array of individual, spatially separated microwells each having a. The microwell height (H) is about 0.7 to 1.3 times the diameter of the round bottom part, and the diameter of the top opening of the microwell (D top ) is 1.5 to 2.5 times the round bottom diameter.

마이크로웰 패턴화된 표면을 갖는 T25 세포 배양 플라스크 프로토타입 (prototype)이 제조되고 및 제안된 디자인의 회전 타원체 형성 및 보유/수확 이점의 균일성을 입증하기 위해 세포 배양 적용에서 시험되는 실험은 수행된다. 도 8은 둥근 하부 기하학을 가진 T25 프로토타입 마이크로웰 교차-절제 (cross-resections)의 역 복제 이미지를 함유한다. 프로토타입 T25 플라스크에서 HT29 세포에 의해 형성된 회전 타원체의 이미지는 도 10a에 나타낸다. 도 10b는, 도 11에 도시된, Nunc Nunc/Thermo Fisher로부터 입수 가능한, 상업적으로 이용 가능한 NUNCLON SPHERA™ 저 결합 표면 플라스크를 사용하여 성장시킨 것과 비교될 수 있는, 플라스크로부터 수확된 회전 타원체를 나타내고, 여기에 기재된 웰의 우월한 성능은 저 결합 표면을 가지나 회전 타원체 생산을 한정하고 조절하는 웰이 없는 상업적으로 이용 가능한 대조군과 비교하여 구체 예에서 생산된 회전 타원체의 균일성에서 뚜렷이 나타난다. 둥근 하부 기하학은 회전 타원체 유도 기하학이다. 실험은 세포 배양 성능에 대한 마이크로웰의 산소 투과성의 영향을 입증하기 위해 여기의 구체 예의 개발 동안 수행되었다. 다른 두께의 마이크로웰을 갖는, 실시 예 1에서 전술한 바와 같이, 6 및 12 웰 플레이트를 제작된다. 도 13은 다른 하부 두께를 갖는 마이크로웰에서, (실시 예 1에 기재된 바와 같은) 마이크로웰 어레이를 함유하는 기판을 갖는 6 웰 플레이트에서 세포를 성장시킨 후에 측정된 생존 세포 수를 보여주는 그래프를 나타낸다. 도 13에서 나타낸 바와 같이, A는 70㎛ 두께이고, B는 120㎛ 두께이며, C는 320㎛ 두께이다. 대조군은 TCT-처리한 1mm 두께의 평평한 폴리스티렌이다. 도 13에 제시된 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, (더 많은 가스 투과성을 나타내는) 더 얇은 물질은, 구체 예에서, 더 왕성한 세포 성장을 지원한다. Experiments are conducted in which a T25 cell culture flask prototype with microwell patterned surface is fabricated and tested in cell culture applications to demonstrate the uniformity of spheroid formation and retention/harvesting benefits of the proposed design. . 8 contains inverse replica images of T25 prototype microwell cross-resections with rounded bottom geometry. An image of spheroids formed by HT29 cells in a prototype T25 flask is shown in FIG. 10A. FIG. 10B shows spheroids harvested from flasks comparable to those grown using commercially available NUNCLON SPHERA™ low binding surface flasks, available from Nunc Nunc/Thermo Fisher, shown in FIG. 11 ; The superior performance of the wells described herein is evident in the uniformity of the spheroids produced in the embodiments compared to commercially available controls that have a low binding surface but no wells to confine and control spheroid production. The round subgeometry is a spheroid derived geometry. Experiments were performed during development of embodiments herein to demonstrate the effect of oxygen permeability of microwells on cell culture performance. 6 and 12 well plates were fabricated as described above in Example 1, with microwells of different thicknesses. 13 shows a graph showing the number of viable cells measured after growing cells in 6 well plates with substrates containing microwell arrays (as described in Example 1), in microwells with different bottom thicknesses. As shown in FIG. 13, A is 70 μm thick, B is 120 μm thick, and C is 320 μm thick. The control is TCT-treated 1 mm thick flat polystyrene. As can be seen from the results presented in FIG. 13, thinner materials (which exhibit more gas permeability), in embodiments, support more vigorous cell growth.

도 13은 다른 하부 두께를 갖는 마이크로웰에서, (실시 예 1에 기재된 바와 같은) 마이크로웰의 어레이를 함유하는 기판을 갖는 6개의 웰 플레이트에서 세포를 성장시킨 후에 측정된 생존 세포 수를 보여주는 그래프이다. 도 14a 및 도 14b는 평평한 표면에 비해 마이크로웰 어레이를 갖는 기판에 대한 생균 수 및 세포 생산성을 비교하는 그래프를 나타낸다. 도 15는 평평한 표면에 비해 마이크로웰 어레이를 갖는 기판상에서 배양된 MH677 세포로부터 배출된 총 단백질 역가를 도시하는 그래프이다. 13 is a graph showing the number of viable cells measured after growing cells in a 6 well plate having a substrate containing an array of microwells (as described in Example 1), in microwells with different bottom thicknesses. . 14A and 14B show graphs comparing viable cell counts and cell productivity for substrates with microwell arrays compared to flat surfaces. 15 is a graph depicting total protein titers shed from MH677 cells cultured on substrates with microwell arrays compared to flat surfaces.

MH677 세포의 배양은 매 2일마다 배지 교환을 통해 7일 또는 9일 동안 수행되었다. 도 13에 제시된 결과는 마이크로웰 하부 두께에 대한 총 생존 세포수의 의존성을 보여준다. 산소 투과성 마이크로웰 (컬럼 A, 70㎛ 두께 하부)에서 배양된 세포는 320㎛ 두께의 하부인, 낮은 산소 투과성 컬럼 C와 비교하여 82% 더 높은 생존 세포수를 산출한다. 전반적으로, 마이크로웰 패턴화된 표면상의 배양은, 보통 평평한 비-부착성 표면 (도 14)과 비교하여, 더 높은 생존 가능한 세포 수 (도 14a) 및 세포 당 더 높은 생산성 (도 14b)을 산출한다. 이것은 85% 더 높은 단백질 수율을 생산한다 (도 15). Cultivation of MH677 cells was performed for 7 or 9 days with medium exchange every 2 days. The results presented in FIG. 13 show the dependence of the total number of viable cells on the microwell bottom thickness. Cells cultured in oxygen permeable microwells (column A, 70 μm thick bottom) yield 82% higher viable cell counts compared to low oxygen permeability column C, 320 μm thick bottom. Overall, culture on microwell patterned surfaces yielded higher viable cell numbers (FIG. 14A) and higher productivity per cell (FIG. 14B) compared to normal flat, non-adherent surfaces (FIG. 14). do. This produces an 85% higher protein yield (FIG. 15).

실험은, 여기에 기재된 세포 배양 장치 및 웰을 사용하여 2D 배양 대 3D 배양에서 세포의 유리한 성장을 입증하기 위해 여기의 구체 예의 개발 동안 수행된다. CHO 5/9 알파 세포 (도 34a) 및 BHK-21 세포 (도 34b) 모두에서, 엄청나게 더 많은 단백질 (도 34a에서는 hm-CSF, 도 34b에서는 EPO)이 2D와 비교하는 경우 3D 배양에서 ㎠ 당 생산된다. Experiments are performed during development of embodiments herein to demonstrate beneficial growth of cells in 2D versus 3D culture using the cell culture devices and wells described herein. In both CHO 5/9 alpha cells (FIG. 34A) and BHK-21 cells (FIG. 34B), significantly more proteins (hm-CSF in FIG. 34A, EPO in FIG. 34B) per cm in 3D culture compared to 2D. is produced

본 출원 및/또는 하기에 열거된 모든 공보 및 특허는 여기에 참조로서 혼입된다. 기재된 특색 및 구체 예의 다양한 변형, 재조합, 및 변화는 본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않고 당업자에게 명백할 것이다. 비록 특정 구체 예가 기재되었지만, 청구된 바와 같은 발명은 이러한 특정 구체 예에 부당하게 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 실제로, 관련 분야의 숙련자에게 자명한 기재된 방식 및 구체 예의 다양한 변경은 하기 청구 범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.This application and/or all publications and patents listed below are incorporated herein by reference. Various modifications, recombinations, and variations of the described features and embodiments will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention. Although specific embodiments have been described, it is to be understood that the invention as claimed is not unduly limited to these specific embodiments. Indeed, various modifications of the described manners and embodiments that are obvious to those skilled in the art are intended to be within the scope of the following claims.

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Claims (20)

세포 배양 기판으로서,
마이크로웰들의 어레이를 포함하며, 각각의 마이크로웰은 둥근 상부 웰 에지, 적어도 하나의 마이크로웰 측벽 및 둥근 웰-하부에 의해 한정된 마이크로웰로의 구멍을 포함하며,
여기서 상기 마이크로웰의 어레이는, 일 면 상에서(on one side) 세포 배양 표면을 한정하는 사인파 또는 포물선 모양을 가지며, 상기 세포 배양 기판의 외부와 연통하는 세포 배양 표면의 반대 표면(surface opposite)을 갖는, 세포 배양 기판.
As a cell culture substrate,
comprising an array of microwells, each microwell comprising a hole into the microwell defined by a rounded top well edge, at least one microwell sidewall and a rounded well-bottom;
Here, the array of microwells has a sinusoidal or parabolic shape defining the cell culture surface on one side and having a surface opposite the cell culture surface in communication with the outside of the cell culture substrate. , cell culture substrates.
청구항 1에 있어서,
하나 이상의 릿지를 더욱 포함하며, 상기 릿지는 원형, 각형, 침상-형 또는 육각형인, 세포 배양 기판.
The method of claim 1,
The cell culture substrate further comprising one or more ridges, wherein the ridges are circular, prismatic, acicular-shaped or hexagonal.
청구항 1에 있어서,
하나 이상의 갈라진 틈을 더욱 포함하며, 상기 갈라진 틈은 원형, 각형, 침상-형 또는 육각형인, 세포 배양 기판.
The method of claim 1,
The cell culture substrate further comprising one or more fissures, wherein the fissures are circular, prismatic, acicular-shaped or hexagonal.
청구항 1에 있어서,
상기 둥근 웰 하부는 10 내지 100 ㎛의 두께를 갖는, 세포 배양 기판.
The method of claim 1,
The lower portion of the round well has a thickness of 10 to 100 μm, cell culture substrate.
청구항 1에 있어서,
상기 마이크로웰의 벽들은 상기 마이크로웰로의 구멍에 근접하여 상대적으로 두껍고, 상기 마이크로웰의 하부에서 상대적으로 더 얇은, 세포 배양 기판.
The method of claim 1,
The cell culture substrate of claim 1 , wherein the walls of the microwell are relatively thick near the hole into the microwell and relatively thinner at the bottom of the microwell.
청구항 1에 있어서,
상기 기판은 상기 세포 배양 기판의 표면의 ㎠당 2-10000개의 마이크로웰을 포함하는, 세포 배양 기판.
The method of claim 1,
Wherein the substrate comprises 2-10000 microwells per cm 2 of the surface of the cell culture substrate.
청구항 1에 있어서,
적어도 하나의 둥근 웰-하부는 비-부착성 표면을 포함하는, 세포 배양 기판.
The method of claim 1,
The cell culture substrate of claim 1 , wherein the at least one rounded well-bottom comprises a non-adherent surface.
청구항 1에 있어서,
상기 마이크로웰 측벽은 불연속적인, 세포 배양 기판.
The method of claim 1,
The microwell sidewall is discontinuous, cell culture substrate.
청구항 8에 있어서,
상기 마이크로웰 측벽은 주름진, 세포 배양 기판.
The method of claim 8,
The microwell sidewall is corrugated, cell culture substrate.
청구항 1-9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세포 배양 기판은 세포 배양 용기의 적어도 일부를 포함하는, 세포 배양 기판.
The method of any one of claims 1-9,
Wherein the cell culture substrate comprises at least a portion of a cell culture vessel.
청구항 10에 있어서,
상기 세포 배양 용기는 멀티웰 플레이트, 접시, 플라스크, 튜브, 다-층 플라스크, 연질-면 플라스크 및 백으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 세포 배양 기판.
The method of claim 10,
The cell culture substrate of claim 1 , wherein the cell culture vessel is selected from the group consisting of multi-well plates, dishes, flasks, tubes, multi-layer flasks, soft-sided flasks and bags.
청구항 1-9 중 어느 한 항에 있어서,
마이크로웰은 상기 마이크로웰 중 적어도 하나와 단일 액체 저장조 사이의 유체 연통을 허용하도록 구성되는, 세포 배양 기판.
The method of any one of claims 1-9,
The cell culture substrate of claim 1 , wherein the microwells are configured to allow fluidic communication between at least one of the microwells and a single liquid reservoir.
청구항 10에 있어서,
상기 세포 배양 용기는 상기 마이크로웰의 어레이의 상부에 위치된 메쉬를 더욱 포함하는, 세포 배양 기판.
The method of claim 10,
The cell culture substrate of claim 1, wherein the cell culture vessel further comprises a mesh positioned on top of the array of microwells.
청구항 1-9 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 둥근 웰-하부는 기체 투과성 물질을 포함하는, 세포 배양 기판.
The method of any one of claims 1-9,
A cell culture substrate, wherein at least the round well-bottom comprises a gas permeable material.
청구항 1-9 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 마이크로웰은 단면으로 사인파 웰 기하학을 갖는, 세포 배양 기판.
The method of any one of claims 1-9,
A cell culture substrate, wherein each microwell has a sinusoidal well geometry in cross section.
청구항 1-9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로웰로의 구멍은 유효 직경 (Dtop)을 가지며, 상기 둥근 웰-하부는 천저를 가지며, 각각의 마이크로웰은 하나 이상의 측벽을 가지며; 상기 하나 이상의 측벽은 상기 둥근 웰-하부의 천저로부터 상기 마이크로웰로의 구멍으로 연장되는 높이 (H)를 갖고, 여기서 상기 각각의 마이크로웰은, 상기 마이크로웰로의 구멍 및 상기 둥근 웰-하부의 천저 사이의 중간 유효 직경 (Dhalf-way)을 가지며, 여기서 Dtop : D half-way의 비는 1.5 : 2.5인, 세포 배양 기판.
The method of any one of claims 1-9,
the hole into the microwell has an effective diameter (D top ), the round well-bottom has a nadir, and each microwell has one or more sidewalls; The at least one sidewall has a height (H) extending from the nadir of the round well-bottom to the hole into the microwell, wherein each microwell has a hole to the microwell and a hole to the round well-bottom. A cell culture substrate having an intermediate effective diameter between the nadirs (D half-way ), wherein the ratio of D top : D half-way is 1.5 : 2.5.
청구항 16에 있어서,
Dtop은 200 ㎛ 내지 500 ㎛인, 세포 배양 기판.
The method of claim 16
D top is 200 μm to 500 μm, cell culture substrate.
청구항 16에 있어서,
높이 H는 100 ㎛ 내지 500 ㎛인, 세포 배양 기판.
The method of claim 16
The cell culture substrate, wherein the height H is 100 μm to 500 μm.
청구항 16에 있어서,
H = 0.7 내지 1.3 Dhalf-way인, 세포 배양 기판.
The method of claim 16
H = 0.7 to 1.3 D half-way , cell culture substrate.
청구항 16에 있어서,
Dhalf-way는 200 내지 1000㎛인, 세포 배양 기판.
The method of claim 16
D half-way is 200 to 1000㎛, cell culture substrate.
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