KR20210005673A - 셀로부터 조직을 생산하기 위한 장치 및 공정 - Google Patents

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Abstract

셀로부터 조직을 생산하는 장치가 개시된다. 상기 장치는 적어도 하나의 원주 방향 그루브를 가지며, 밀착 관계에 의해 적어도 하나의 트로프를 통해 중앙으로 연장되도록 작동할 수 있는 세장형 몸체를 포함한다. 트로프는 원주 방향 그루브 중 적어도 하나가 트로프의 내부 변부로 개방되도록 폐쇄된 경로로 연장된다. 또한 셀에서 조직으로 전이하는 전이 중간체를 통해 셀로부터 조직을 생산하는 공정이 개시된다.

Description

셀로부터 조직을 생산하기 위한 장치 및 공정
본 발명은 일반적으로 근육 생산에 관한 것으로; 보다 구체적으로, 셀로부터 조직을 생산하는 장치 및 전술한 장치를 사용하여 셀로부터 조직을 생산하는 공정에 관한 것이다.
고대부터 육류는 인간 식단에서 고품질 단백질의 주요 공급원이었으며 오늘날까지도 기하 급수적으로 증가하는 세계 인구에 영양을 공급하고 있다. 그러나 육류는 매우 비효율적인 식량 공급원이며 그 생산량이 너무 증가하여 이제는 여러 심각한 문제의 가장 큰 원인 중 하나가 되었다. 우선, 육류 생산은 인간이 유발하는 기후 변화에 가장 큰 기여를 한다. 그 주된 이유는 비료/거름 및 삼림 벌채 후 토양에서 방출되는 반추 동물 및 아질산 가스에서 메탄 배출이다. 그 외에도 육류 생산은 동물 복지, 오염 및 식품 안전 문제와도 관련이 있다. 2050 년까지 육류 수요가 70% 증가할 것으로 예상된다. 따라서 육류에 대한 보다 지속 가능한 대안이 필요하다.
그러나 전 세계 인구의 90% 이상이 육류 의존도가 높아 식단에서 제거하기가 매우 어렵다. 식물 및 기타 지속 가능한 단백질 공급원의 육류 대체품은 수십 년 동안 사용되어 왔으며 발전된 기술을 통해 개선되고 있지만 여전히 대다수 사회에서 육류 대체품으로 받아들여 지지 않고 있다.
동물 육류의 이상적인 대체품은 조직 공학을 통해 생산된 육류이다. 상술한 육류 생산의 모든 단점이 근절되지만 소비자는 여전히 육류를 즐길 수 있다.
성장하는 근육 조직은 의학 및 연구 분야에서 오랫동안 연구 개발을 거쳐 왔으며, 성장 및 차별화 매체가 있는 상태에서 2 차원(2D) 근육 셀을 3 차원(3D) 조직 특이적 선조로 인위적으로 증식시켜 수행했다.
그러나 현재의 조직 공학조차도 몇 가지 이유로 잠재적으로 육류를 생산하는 기술로는 성공적이지 못하다.
첫째, 근육 성장에 필요한 셀은 극도로 동물에 비우호적이며 상대적으로 부족한 물질인 우 태아 혈청(FCS)을 사용하여 여전히 성장한다. 또한 조직 형성은 일반적으로 조직 형성을 촉진하는 젤, 일반적으로 동물 유래 콜라겐을 사용한다. 이 공정은 동물이 없어야 한다(초기 셀 샘플 제외).
또한 현재 의료 또는 연구 분야에서 수행되는 조직 형성 공정은 일반적으로 매우 노동 집약적이므로 경제적으로 대량 생산이 불가능하다.
효율적으로 생산되는 맛있고 잔인하지 않으며 영양가 있는 육류 제품을 찾기 위해 자동화되고 확장 가능한 생체 인공 근육 생산 공정을 개발해야 할 필요성이 강하다.
본원 발명은 셀로부터 조직을 생산하기 위한 장치를 제공하고자 한다. 본원 발명은 또한 전술한 장치를 통해 셀로부터 조직을 생산하는 공정을 제공하고자한다. 본 발명은 인큐베이션된 셀로부터 생체 인공 근육 생산의 확장 성 어려움과 같은 기존 문제에 대한 해결책을 제공하고자 한다. 본 발명의 목적은 종래 기술에서 직면한 문제를 적어도 부분적으로 극복하고 전통적인 육류에 대해 효과적이고 훨씬 더 지속가능한 대안을 제공하는 해결책을 제공하는 것이다.
한 측면에서, 본 발명의 실시예는 셀로부터 조직을 생산하기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 적어도 하나의 원주 방향 그루브를 가지며, 밀착 관계에 의해, 적어도 하나의 그루브를 통해 중앙에서, 폐쇄 경로에서 원주 방향 그루브 중 적어도 하나는 트로프의 내부 변부로 연장되는 적어도 하나의 그루브를 연장하도록 작동할 수 있는 세장형 몸체를 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예는 셀로부터 조직으로 전이하는 전이 중간체를 통해 셀로부터 조직을 생산하는 공정을 제공하며, 상기 공정은:
a. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 제공하는 단계;
b. 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 셀 및 액체 하이드로 겔을 장치의 적어도 하나의 트로프에 첨가하는 단계;
c. 스캐폴딩 생체 물질을 교차 결합시키는 단계;
d. 전이 중간체에 분화 배지를 적용하는 단계; 및
e. 분화 배지에서 전이 중간체를 인큐베이션하여 적어도 하나의 원주 방향 그루브에서 링에 포함된 조직을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예는 종래 기술에서 전술한 문제점을 실질적으로 제거하거나 적어도 부분적으로 해결하고, 생체 인공 근육의 효율적인 생산을 가능하게 하는 한편 노동 집약적이지 않다. 더욱이, 본 발명은 종래 기술에 의해 제공되는 것 보다 더 큰 규모의 조직 생산을 가능하게 한다.
본 발명의 추가적인 측면, 이점, 특징 및 목적은 첨부된 청구 범위와 관련하여 해석되는 예시적인 실시예의 도면 및 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명 내용의 특징은 첨부된 청구 범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명 내용의 범위를 벗어나지 않고 다양한 조합으로 결합될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
상술한 요약 및 예시적인 실시예에 대한 다음의 상세한 설명은 첨부된 도면과 함께 읽을 때 더 잘 이해된다. 본 발명을 예시하기 위해, 본 발명의 예시적인 구성이 도면에 도시된다. 그러나, 본 발명 내용은 여기에 개시된 특정 공정 및 수단에 제한되지 않는다. 더욱이, 당업자는 도면이 축척에 맞지 않음을 이해할 것이다. 가능한한 동일한 요소는 동일한 번호로 표시된다.
본 발명의 실시예들은 이제 다음의 다이어그램을 참조하여 단지 예시로서 설명될 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀로부터 조직을 생산하기 위한 장치의 사시도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 장치의 단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치용 트로프의 사시도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 적층된 위치에 있는 도 3의 트로프의 사시도;
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수의 트로프를 통해 중심으로 연장하도록 작동 가능한 복수의 세장형 몸체를 갖는 장치의 사시도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 세장형 몸체의 사시도;
도 7은 본 발명 내용의 또 다른 실시예에 따른 셀로부터 조직을 생산하기 위한 장치의 사시도;
도 8-11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 장치의 트로프를 채우기 위한 다양한 기술의 개략도;
도 12-17은 본 발명 내용의 실시예에 따라 셀로부터 조직을 생산하기 위한 공정 단계의 개략도; 및
도 18은 본 발명 내용의 실시예에 따라 셀로부터 조직으로 전이하는 전이 중간체를 통해 셀로부터 조직을 생산하기 위한 공정의 단계를 도시하는 블록도.
첨부된 도면에서 밑줄이 그어진 숫자가 위치하는 항목 또는 밑줄이 있는 숫자가 인접한 항목을 나타 내기 위해 밑줄이 있는 숫자가 사용된다. 밑줄이 없는 숫자는 밑줄이 없는 숫자를 항목에 연결하는 선으로 식별되는 항목과 관련된다. 숫자에 밑줄이 없고 연관된 화살표가 있는 경우 밑줄이 없는 숫자는 화살표가 가리키는 일반 항목을 식별하는 데 사용된다.
다음의 상세한 설명은 본 발명의 실시예들 및 그것들이 구현될 수 있는 공정들을 예시한다. 본 발명을 수행하는 일부 모드가 개시되었지만, 당업자는 본 발명을 수행하거나 실시하기 위한 다른 실시예가 또한 가능하다는 것을 인식할 것이다.
본 발명 내용은 셀로부터 조직을 생산하기 위한 장치를 제공한다. 유익하게도 상기 장치는 효율적이고 노동 집약적이지 않다. 또한, 상기 장치는 표준 육류에 대한 보다 지속 가능한 대안을 생산할 수 있게 한다. 즉, 상기 장치를 이용하여 생산된 바이오 인공 근육은 생산된 바이오 인조 육의 균일성, 즉 품질 향상을 보장한다. 생체 인공 근육의 균일성은 외관, 질감 및 풍미 측면에서 표준 고기를 시뮬레이션한다. 또한 바이오 인공 근육은 경쟁력있는 가격으로 동일한 소비자 경험을 제공한다.
본 발명은 전술한 장치를 사용하여 셀로부터 조직을 생산하는 공정을 제공한다. 유익하게도이 장치는 효율적이고 노동 집약적이지 않다. 또한, 상기 장치는 표준 육류에 대한 보다 지속 가능한 대안을 제공한다. 즉, 장치를 이용하여 생산된 생체 인공 근육은 제품 전체에 균일성을 보장한다. 제품의 균일성은 외관, 질감 및 풍미 측면에서 표준 육류를 시뮬레이션하는 동시에 경쟁력있는 가격으로 동일한 소비자 경험을 제공한다.
본 발명 내용은 셀로부터 조직을 생산하기 위한 장치를 제공하며, 장치는 적어도 하나의 원주 방향 그루브를 가지며 밀착 관계에 의해 적어도 하나의 그루브를 통해 중앙으로 연장되도록 작동 가능한 세장형 몸체를 포함하고, 적어도 하나의 그루브 폐쇄 경로로 연장되며, 원주 방향 그루브 중 적어도 하나는 트로프의 내부 변부로 개방된다.
본 명세서 전체에서 용어 "세장형 몸체"는 천연 또는 합성 재료로 구성된 3 차원(3D) 지지 구조에 관한 것이다. 세장형 몸체는 스테인리스 스틸, 또는 아세탈, 나일론, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리락트산과 같은 플라스틱 재료로 구성될 수 있지만 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 각 재료가 의료 등급 재료로 제공된다. 세장형 몸체는 근육 셀에서 생성된 생체 인공 근육 조직의 앵커 역할을 하도록 설계되었다. 선택적으로, 세장형 몸체는 다양한 모양과 치수를 포함할 수 있다. 다양한 모양과 치수는 셀의 증식을 위한 이상적인 구조를 보장하고 교차 결합 셀의 파손을 방지하도록 최적화될 수 있다.
세장형 몸체의 길이는 장치 및 공정의 생산성을 결정하기 위해 최적화될 수 있음을 알 수 있다. 세장형 몸이 더 많은 양의 바이오 인공 제품을 보유하고 있음이 분명하다. 그러나 세장형 몸체를 안팎으로 이동(배치 또는 후퇴)하는 동안 재료 변형 또는 방해 증가로 인해 발생할 수 있는 제한을 피하기 위해 약 20mm에서 1000mm 길이의 세장형 몸체를 사용할 수 있다. 선택적으로, 세장형 몸체의 길이와 별도로, 세장형 몸체의 직경이 최적화되어야 할 수도 있다. 더 큰 직경은 최종 조직에서 더 많은 인장 응력을 유도할 수 있으며, 인장 응력은 분화 공정에서 중요한다. 따라서 세장형 몸체의 일반적인 직경은 2mm에서 10mm로 최적화될 수 있다.
더 선택적으로, 세장형 몸체는 기둥 형태일 수 있다. 예에서, 세장형 몸체는 원통형 기둥, 타원형 또는 타원형 기둥일 수 있다. 특히 기둥은 생체 인공 근육이 기둥에 달라 붙지 않고 원형을 형성하도록 한다. 이것은 구조의 유지를 보장하고 생체 인공 근육의 낭비를 줄인다. 그러나 원하는 제품이 주변에 형성된 세장형 몸체는 후퇴 단계에서 장애를 경험할 수 있다. 이러한 장애는 원하는 제품의 우발적 파손을 초래할 수 있으므로, 세장형 몸체는 세장형 몸체에 하나 이상의 원주 그루브를 제공하거나 세장형 몸체의 형상을 최적화하여 우발적인 파손을 방지하도록 설계될 수 있다. 이와 관련하여, 세장형 몸체는 유연한 재료로 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 세장형 몸체는 가요성 표면층을 가질 수 있다. 유리하게는, 가요성 재료로 만들어진 세장형 몸체는 원하는 제품의 구조를 지지하기 위해 가요성 표면층을 가질 수 있다. 선택적으로, 세장형 몸체는 식용 가능할 수 있거나, 적어도 표면층은 식용 가능한 재료로 만들어질 수 있다.
세장형 몸체는 적어도 하나의 원주 방향 그루브를 포함하고, 밀접한 끼워 맞춤 관계에 의해 적어도 하나의 그루브를 통해 중앙에서 연장하도록 작동 가능하며, 적어도 하나의 그루브는 폐쇄 경로로 연장되고, 원주 방향 그루브 중 적어도 하나는 트로프의 내부 변부로 개방된다. 세장형 몸체는 적어도 하나의 트로프를 통해 중심으로 연장되고 정의된 장소에 맞도록 적어도 하나의 원주 그루브를 포함하는 적절한 크기 및 모양에 최적화된다. 선택적으로, 각각의 원주 방향 그루브는 800 마이크론의 들여 쓰기 깊이(또는 두께)로 최적화될 수 있다. 원주 방향 그루브의 그루브의 깊이는 생성된 생체 인공 근육의 두께를 수용하기에 충분한 것이 바람직하다. 추가로, 세장형 몸체의 길이를 따라 수직으로 인접한 원주 방향 그루브는 장치의 수직으로 인접한 그루브 사이의 수직 간격에 필적하는 거리만큼 분리될 수 있다. 더욱이, 원주 그루브 사이의 간격이 적으면 기둥 길이 당 더 많은 양의 생체 인공 근육 생산이 발생한다.
선택적으로, 각각의 원주 방향 그루브는 트로프의 내부 변부로 열린다. 본 발명 내용 전체에 걸쳐, 본원에 사용된 용어 "트로프"는 조직 생산을 위한 출발 생체 물질을 보유하기 위한 웰(well)에 관한 것이다. 적어도 하나의 트로프 각각은 중앙 구멍을 갖도록 설계된다는 것을 알 수 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 트로프 각각의 중앙 구멍은 원형, 원통형, 계란형 또는 타원형일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 원주 방향 그루브를 갖는 세장형 몸체는 밀착 관계에 의해 적어도 하나의 트로프의 중앙 구멍을 통해 연장하도록 작동 가능하다.
적어도 하나의 트로프는 닫힌 경로로 확장되도록 설계되었다. 닫힌 경로는 세장형 몸체 또는 기둥의 단면 모양과 일치하는 모든 모양이 될 수 있다. 일 실시예에서, 폐쇄 경로는 타원형이다. 다른 실시예에서, 폐쇄 경로는 원이다. 적어도 하나의 트로프는 조직 생산을 위해 선택된 공여자 유기체로부터 유래된, 시작 생체 물질 또는 초기 셀을 보유하도록 설계된 원형 웰일 수 있다. 따라서, 그루브가 원형 인 폐쇄 경로로 연장될 때, 전술한 장치는 세장형 몸체를 둘러싸는 적어도 하나의 원형 그루브를 제공한다.
일 실시예에서, 폐쇄된 경로는 경기장 모양일 수 있다. 경기장 모양의 폐쇄 경로는 직사각형의 한 쌍의 반대편에 반원이 있는 직사각형으로 구성된 트로프를 제공하도록 설계될 수 있다. 또한 경기장 모양의 트로프는 캡슐과 비슷한다. 따라서, 트로프가 경기장 모양의 폐쇄된 경로로 연장될 때, 전술한 장치는 세장형 몸체를 둘러싸는 경기장의 트랙과 같은 모양의 적어도 하나의 트로프를 제공한다.
선택적으로, 적어도 하나의 트로프는 외부 벽, 외부 변부, 내부 변부 및 경사 벽을 갖는다. 더 선택적으로, 적어도 하나의 트로프는 트로프의 낮은 영역에서 내부 변부로 연장되는 경사 벽 및 트로프의 낮은 영역에서 외부 변부로 연장되는 외부 벽을 갖는다. 또한, 더 선택적으로, 외부 벽은 외향 굽힘 경사를 갖는 수직일 수 있는 반면, 내측 변부로 연장되는 경사진 벽은 휘어지고 경사질 수 있으며, 바람직하게는 45 degrees(또는 45°)의 각도로 경사질 수 있다. 이러한 경사는 본 발명 내용의 공정 동안 트로프로부터 생체 물질 링의 이동을 돕는다. 유리하게는 트로프의 닫힌 경로와 최적화된 벽의 높이(즉, 깊이)는 조직 생산을 위해 선택된 공여자자 유기체에서 파생된 시작 생체 물질 또는 초기 셀이 트로프에서 누출되지 않도록 한다. 선택적으로 각 트로프의 깊이는 40 마이크로 리터에서 1000 마이크로 리터까지이다. 트로프는 스테인리스 스틸 또는 아세탈, 나일론, 폴리스티렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리락트산과 같은 플라스틱과 같은 임의의 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 스탬핑, 사출 성형, 진공 성형 또는 CNC 밀링으로 형성할 수 있다.
다시 말하면, 세장형 몸체가 적어도 하나의 트로프를 통해 중앙으로 연장되고 정의된 장소에 끼워질 때, 원주 방향 그루브 중 적어도 하나는 트로프의 내부 변부로 개방된다. 대응하는 트로프의 내부 변부와 관련하여 원주 방향 그루브의 이러한 구성은 트로프에서 이동하는 생체 물질의 링이 자체 개발 장력에 의해 원주 그루브으로 안내될 수 있게 한다.
선택적으로, 세장형 몸체는 밀착 관계에 의해 적어도 하나의 트로프를 통해 중앙에서 연장되며, 원주 방향 그루브 중 적어도 하나는 트로프의 내부 변부로 개방된다. 세장형 몸체는 적어도 하나의 트로프를 통해 중앙에 정의된 위치로 연장되어, 세장형 몸체의 원주 방향 그루브 중 적어도 하나가 적어도 하나의 트로프의 내부 변부와 정렬된다. 세장형 몸체의 각각의 원주 방향 그루브는 인접한 트로프에 대해 대응하는 정의된 위치에 정렬될 수 있다. 일 예에서, 제 1 원주 방향 그루브는 제 1 트로프와 정렬되며, 여기서 제 1 원주 방향 그루브는 세장형 몸체의 하부에 배치되고 제 1 트로프는 전술한 장치의 하부에 위치한다. 유사하게, 제 2 원주 방향 그루브는 제 2 트로프와 정렬되며, 여기서 제 1 원주 방향 그루브는 세장형 몸체(원주 방향 그루브가 아님)의 일부에 의해 분리된 제 1 원주 방향 그루브 위에 위치하며, 제 2 트로프는 제 1 트로프 위에 위치한다. 제 1 그루브과 제 2 그루브 사이에 미리 정의된 수직 간격으로 구분된다.
선택적으로, 별도의 세장형 몸체를 갖는 적어도 하나의 세장형 몸체는 적어도 하나의 트로프를 통해 각각 연장된다. 전술한 바와 같이, 세장형 몸체는 적어도 하나의 트로프를 통해 중앙으로 연장된다. 그러나, 별도의 세장형 몸체는 또한 적어도 하나의 트로프를 분리하여 각각 연장될 수 있다. 별도의 세장형 몸체는 조직의 생산을위한 출발 생체 물질, 배지(예: 성장 및/또는 분화 배지), 추가 성장 인자 등을 채우는(및 / 또는 다시 채우는) 파이프를 포함할 수 있으나 이에 국한되지는 않는다. 별도의 세장형 몸체는 적어도 하나의 트로프의 분리된 통로(또는 중앙 구멍)를 통해 연장될 수 있다. 선택적으로, 세장형 몸체는 인접한 트로프에 내용물을 부을 수 있도록 미리 정의된 거리에 측면 포트를 가질 수 있다.
선택적으로, 파이프와 같은 세장형 몸체는 폐쇄 단부 및 폐쇄 단부 근처에 측면 포트를 가질 수 있으며, 파이프는 장치의 적어도 하나 이상의 그루브에서 적어도 하나의 관통 홀을 통해 연장하도록 작동 가능하다. 더 선택적으로, 파이프는 배지(예: 성장 및 / 또는 분화 배지), 추가 성장 인자 등으로부터 조직 생산을 위해, 출발 생체 물질을 전달하는 원하는 기능을 수행하기 위해 측면 포트를 하나 이상의 트로프와 정렬하기 위해 하나 이상의 관통 홀을 통해 이동될 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 별도의 세장형 몸체는 동심 배열로 세장형 몸체 내부에 배치될 수 있으며, 여기서 세장형 몸체는 파이프를 수용한다. 선택적으로, 파이프와 같은 세장형 몸체는 내부 채널로부터 세장형 몸체의 원주 방향 그루브으로 개방되도록 위치된 세로 내부 채널 및 측면 홀을 가질 수 있다. 그 후, 그러한 동심 배열은 중앙 구멍을 통해 이동되고 원하는 기능을 수행하기 위해 적어도 하나의 트로프와 정렬될 수 있다.
선택적으로, 세장형 몸체와 적어도 하나의 트로프 사이의 밀착 관계는 슬라이딩 결합을 포함한다. 세장형 몸체는 후자에서 전자를 슬라이딩함으로써 적어도 하나의 트로프를 통해 연장된다. 다시 말해서, 세장형 몸체의 연장을 제어하는 밀착 관계는 적어도 하나의 트로프를 통해 세장형 몸체의 중앙에 정의된 위치를 보장한다. 구체적으로, 세장형 몸체의 원주 방향 그루브 중 적어도 하나는 인접한 적어도 하나의 트로프의 내부 변부로 개방되는 방식으로 정렬된다. 보다 구체적으로, 이러한 정렬은 적어도 하나의 트로프를 통해 세장형 몸체를 중앙으로 슬라이딩함으로써 달성된다.
선택적으로, 트로프는 외부 벽 외부에서 측면으로 인접한 트로프에 변부 방향으로 결합되어 별도의 세장형 몸체가 트로프와 측면으로 인접한 트로프를 통해 연장된다. 적어도 하나의 트로프는 외부 벽에 의해 옆으로 인접한 트로프에 연결된다. 별도의 세장형 몸체는 4 개의 수평으로 배치된 터프의 배치에 의해 형성된 그루브과 공극을 통해 연장될 수 있다. 예를 들어, 제 1 트로프는 외부 벽을 통해 제 2 트로프에 변부 방향으로 연결되며, 여기서 제 2 트로프는 제 1 트로프에 옆으로 인접하게 배치된다. 유사하게, 제 3 트로프는 외부 벽을 통해 두 번째 트로프와 변부 방향으로 연결된다. 또한, 제 4 트로프는 각각의 외부 벽을 통해 제 1 트로프 및 제 3 트로프와 변부 방향으로 연결된다.
선택적으로, 변부 방향으로 결합된 트로프는 단일 구성 요소로 형성되며 단일 구성 요소는 상부 표면과 하부 표면을 갖는다. 상기 예시에서, 외부 벽 외부에서 변부 방향으로 결합된 4 개의 트로프는 단일 공통 상부 표면과 단일 공통 하부 표면을 포함하는 트로프의 단일 구성 요소로 언급된 판형 배열을 형성하는 것에 주목해야 한다. 또한, 단일 구성 요소는 상부 표면과 하부 표면 사이를 연통하는 적어도 하나의 관통 홀을 가지며, 관통 홀은 트로프의 외부 벽 외부에 위치한다. 상기 예시에서, 제 1 트로프, 제 2 트로프, 제 3 트로프 및 제 4 트로프를 포함하는 단일 구성 요소는 측면으로 인접한 4 개의 트로프 사이에 관통 홀을 생성했음을 알 수 있다. 관통 홀은 통의 단일 구성 요소의 단일 공통 상부 표면과 단일 공통 하부 표면을 연결한다. 관통 홀이 옆으로 인접한 트로프의 외부 벽 외부에 위치하는 것이 분명하다.
선택적으로 하나 이상의 트로프가 적층된다. 복수의 트로프는 스택으로 수직으로 배열될 수 있다. 더 선택적으로, 적어도 하나의 트로프에는 인접하게 적층된 트로프 사이의 거리를 제공하기 위해 수직으로 연장하는 스페이서가 제공된다. 전술한 바와 같이, 수직으로 적층된 복수의 트로프는 인접하게 적층된 그루브 사이의 거리를 제공하기 위해 수직으로 연장된 스페이서에 의해 분리될 수 있다. 선택적으로, 이러한 수직 연장 스페이서는 수직으로 인접한 트로프 사이에 1mm 내지 5mm의 거리를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
선택적으로, 트로프의 적어도 하나의 단일 구성 요소는 변부로 결합되고, 상기 단일 구성 요소는 수직으로 결합되어 단일 구성 요소의 트로프의 각각의 상부 표면을 위에 인접한 단일 구성 요소의 트로프의 대응하는 하부 표면과 결합함으로써 그랜드 단일 구성 요소를 제공한다. 스택에서 수직으로 결합된 여러 개의 단일 구성 요소는 트로프짜기의 전체 단일 구성 요소를 형성한다. 트로프의 여러 단일 구성 요소의 이러한 수직 적층은 하나의 단일 구성 요소의 트로프의 각 상부 표면을 상부 인접한 다른 단일 구성 요소의 트로프의 해당 하부 표면과 결합함으로써 달성된다. 예를 들어, 사다리의 계단은 함께 결합되어 단일 사다리를 제공하며, 여기서 계단은 수직으로 쌓인 트로프를 반영하고 사다리는 그랜드 단일 구성 요소를 반영한다. 선택적으로, 그랜드 단일 구성 요소는 3D 프린팅에 의해 또는 스택의 단일 구성 요소를 함께 용접하여 제조될 수 있다.
선택적으로, 세장형 몸체는 적어도 하나의 원주 방향 그루브의 깊이 이상의 길이 방향 그루브를 갖는다. 세장형 몸체는 그 주위에 다수의 생체 인공 근육(BAM)의 형성을 허용하고, 이에 의해 세장형 몸체로부터 생체 인공 근육(BAM)의 수확 및 커팅을 단순화한다는 것을 알 수 있을 것이다. 유리하게는, 세장형 몸체의 세로 그루브를 따라 커터를 한 번만 움직여서 많은 수의 생체 인공 근육(BAM)을 수확할 수 있다. 또한 세장형 몸체를 사용하면 여러 번의 정밀하고 과도한 커팅 동작이 필요하지 않으면서도 장점을 얻을 수 있다.
선택적으로, 기구의 세장형 몸체 및 트로프는 셀로부터 조직을 생산하기 위한 용기에 배치될 수 있다. 보다 선택적으로, 특히 상기 생산의 상이한 단계를 위해 적어도 하나 이상의 용기가 제공될 수 있다. 구체적으로, 세장형 몸체는 상기 용기로부터 제거되고 다른 인큐베이션 기간 동안 다른 용기에 배치될 수 있다. 하나 이상의 용기는 성장 배지 및/또는 분화 배지를 포함할 수 있다. 또한, 용기는 셀로부터 조직의 생산을 돕기 위해 성장 배지 및/또는 분화 배지를 수용하고 배출하도록 설계될 수 있다.
본 발명 내용은 또한 셀로부터 조직으로 전이하는 전이 중간체를 통해 셀로부터 조직을 생산하는 공정에 관한 것이다.
상술한 공정은 근육 내부 셀의 괴사 코어와 관련된 문제를 해결하기 위해 적절한 두께의 고품질 제품을 보장하는 데 기여하고 기존 방법에 비해 동물에 대한 환경 영향과 잔인성을 감소시킨다. 추가로, 본 발명 내용은 셀로부터 조직의 대량 생산에 필요한 장치의 단계 및 부품의 수를 감소시키는 것을 목표로 한다. 또한 오류를 최소화하면서 자동화를 통해 공정을 쉽게 확장하고 운영할 수 있다. 더욱이, 상기 공정은 또한 내부에 다수의 원주 방향 그루브에 생체 물질의 링을 갖는 세장형 몸체를 침지시키는 데 필요한 분화 배지의 총 부피를 줄이는 것을 목표로 한다.
셀로부터 조직으로 전이되는 전이 중간체를 통해 셀로부터 조직을 생산하는 공정은 셀로부터 조직을 생산하기 위한 전술한 장치를 제공하는 것을 포함한다.
본 명세서 전체에서 용어 "셀"는 본원에서 사용된 바와 같이 공여자 유기체로부터 받은 출발 물질을 의미한다. 셀은 셀막, 유전 물질로 구성된 하나 이상의 염색체 및 셀질을 포함한다. 또한, 셀은 에너지 및 단백질 합성, 호흡, 소화, 영양분의 저장 및 수송, 운동, 셀 분열 등과 같은 하나 이상의 중요한 기능을 수행하도록 적응되거나 전문화된 다양한 셀 기관을 포함한다. 선택적으로, 셀은 중간 엽 셀, 근 모셀 및 근셀로 구성된 군 중 적어도 하나에서 선택될 수 있다. 보다 선택적으로 셀은 중간 엽 셀, 근육 셀(근 모셀 및 근셀), 지방 셀, 체절 셀, 연골 셀, 혈액 셀 또는 줄기 셀을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 셀은 유사 분열 또는 감수 분열에 의해 분열되어 각각 분리된 유전 물질을 포함하는 2 개 또는 4 개의 딸 셀을 생성한다.
선택된 공여자자 유기체(즉, 동물)에서 파생된 적은 수의 초기 셀(또는 시작 생체 물질)를 사용하여 셀 분열을 시작할 수 있다. 선택적으로, 식용 동물 조직의 생산에서 동물이 소, 돼지, 양, 가금류, 오리, 사슴, 토끼, 생선 또는 기타 해산물로부터 선택된다. 더 선택적으로, 공여자 유기체는 가축 종(예: 소, 버팔로, 양, 염소, 돼지, 낙타, 토끼, 사슴 등), 가금류 종(예: 닭, 거위, 칠면조, 꿩, 오리, 타조 등) 및/또는 수생 또는 반수생 종(예: 어류, 연체 동물(즉, 전복, 조개, 소라, 홍합, 굴, 가리비 및 달팽이), 두족류(즉, 오징어, 문어) , 및 오징어), 갑각류(즉, 게, 가재, 가재, 새우, 새우), 고래류, 개구리, 거북이, 악어 등에서 선택될 수 있다. 공여자 동물은 엄격한 위생 조건하에 유지된다. 또한, 셀 분열에 이어 셀이 성장하고 다양한 기능적 구성 요소, 즉 조직으로 분화되어 다양한 활동을 수행한다.
선택적으로, 상기 공정은 인간 또는 동물 조직의 생산에 사용될 수 있다. 상기 장치를 통해 이러한 공정에 의해 생성된 조직은 의학, 수술, 식품 산업, 가죽 산업 등과 같은 다양한 목적으로 사용될 수 있다.
본 명세서 전체에서 용어 "조직"은 셀 외 기질과 함께 유사한 셀의 앙상블을 의미한다. 조직은 특정 기능을 수행하도록 적응된 유기체의 셀과 기관 사이의 중간체이다. 조직은 결합, 근육, 신경 및 상피의 네 가지 범주로 분류될 수 있다. 예에서, 여러 조직을 기능적으로 그룹화하여 기관을 생성할 수 있다.
선택적으로, 셀은 근 모셀이고, 공정은 추가로 근 모셀을 고정하기 위한 표면을 제공하고 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔과의 혼합물에서 근 모셀을 장치의 적어도 하나의 그루브에 첨가하기 전에, 성장 배지에서 이들을 인큐베이션함으로써 근 모셀의 증식을 포함한다.
셀에서 조직의 생산은 최적의 온도, 영양에 대한 접근 및 셀이 셀의 공간적 위치에 대한 정보를 전달하는 부착 표면과 같은 올바른 환경에서 발생한다. 이러한 부착 표면은 생체 내 셀의 셀 외 기질(ECM)일 수 있다. 본 발명에서 셀 외 기질(ECM)은 가교된 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 하이드로 겔로 구성된다. 적합한 스캐폴딩 생체 물질의 예는 인근 셀의 다양한 셀 기관에서 생성되는 단백질 및 다당류이다. 다른 예는 나중에 설명되며 일부는 동물 조직에서 수확 할 필요가 없다. 셀 외 기질(ECM)이 기저 또는 정점과 같이 셀의 적절한면에 배열되면 셀에 부착 표면을 제공하여 조직 인큐베이션 및 구조를 지원한다. 셀은 예를 들어 근섬유(myofibers)가 되는 형태를 개발하고 변경할 수 있다. 이러한 공정을 분화 공정이라고하며, 셀이 성장하고 특수 조직으로 분화된다.
예를 들어, 근육 셀(즉, 근셀)는 성장하고 근육 조직으로 분화한다. 근육 셀은 다핵이고 길고 가늘며 섬유와 비슷하며 종종 근육 섬유 또는 근셀라고한다. 근육 셀(또는 근육 섬유 또는 근셀)는 근 모셀이 근관, 다핵 섬유로 융합되어 발생한다. 근 모셀은 섬유 모셀 성장 인자(FGF)의 존재하에 근육 셀로 분화할 수 있는 배아 전구 셀의 한 유형이며 근관은 근육 조직의 기초를 형성한다. 근육 조직은 트로프격근 조직(다핵), 평활근 조직(단핵) 및 심장 근육 조직(단핵)으로 분류될 수 있다.
상기 공정은 셀 및 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔을 장치의 적어도 하나의 트로프에 첨가하는 것을 추가로 포함한다. 근육 셀(근 모셀 및 근셀)는 액체 하이드로 겔에 추가된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "하이드로 겔"은 물에 광범위하게 분산되어 있지만 그 안의 다른 유형의 가교 메커니즘으로 인해 불용성이되는 친수성, 천연 또는 합성 중합체 네트워크를 의미한다. 하이드로 겔은 물을 흡수하고 유지하는 능력으로 인해 자연 조직을 매우 반사한다. 하이드로 겔은 천연 또는 합성 성분으로부터 합성될 수 있으며, 이에 따라 다양한 레벨의 기능성 및 분해성을 나타낸다. 하이드로 겔은 폴리머 성분의 3 차원 네트워크와 폴리머 거대 분자 사이의 물 채우기 공간으로 구성된다. 하이드로 겔은 단일 종의 단량체, 둘 이상의 상이한 단량체 종 또는 두 개의 독립적인 가교 합성 및/또는 천연 중합체 성분으로부터 유도된 중합체 네트워크의 유형에 따라 각각 단일 중합체, 공중 합체 또는 다중 중합체 상호 침투 중합체 하이드로 겔(IPN)일 수 있다. 하이드로 겔은 콜라겐, 엘라스틴-유사 폴리펩티드, 트로포 엘라스틴, 히알루론산, 알기네이트, 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리카프로락톤(PCL), 합성 DNA 하이드로 겔 등일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 또한, 하이드로 겔은 셀 외 기질(ECM)을 매우 반사하고 셀 부착 및 증식을 돕는 스캐폴딩 생체 물질을 포함할 수 있다.
셀은 하나 이상의 트로프에 첨가하기 전에 액체 하이드로 겔에 편리하게 첨가될 수 있다. 특히, 셀과 액체 하이드로 겔을 적절하게 혼합하면 셀이 하이드로 겔 내의 스캐폴딩 생체 물질에 부착되도록 한다. 본원에 사용된 용어 "스캐폴딩 생체 물질"은 셀이 부착할 수 있는 천연 또는 합성 매트릭스 분자의 어레이를 의미한다. 천연 스캐폴딩 생체 물질은 식물 기반 물질 또는 동물 기반 2 차원(2D) 또는 3 차원(3D) 구조일 수 있다. 스캐폴딩 생체 물질은 셀 부착 및 성장을 위한 최대 표면적을 제공하는 다공성 물질로 구성될 수 있다. 선택적으로, 스캐폴딩 생체 물질은 콜라겐 I 형, 엘라스틴, 피브린, 프로테오글리칸, 폴리우레탄, 폴리락트산, 펙틴, 키틴, 히알루론산 및 이의 올리고머, 마이크로 입자, 리포솜, Matrigel ™ 등일 수 있다.
선택적으로, 셀 및 하이드로 겔을 그 안에 첨가 할 때 적어도 하나의 트로프는 적어도 하나의 트로프의 내부 변부와 함께 깊이 레벨까지 혼합물로 채워진다. 내부 변부의 높이는 조직의 생산을 위해 선택된 공여자 유기체로부터 유래된 시작 생체 물질 또는 초기 셀의 높이에 최적화되어 있음을 이해할 것이다. 적어도 하나의 트로프의 내부 변부에 해당하는 깊이 레벨은 혼합물이 웰에서 누출되지 않도록 한다.
선택적으로, 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 셀과 액체 하이드로 겔의 혼합물은 세로 내부 채널 및 상기 내부 채널로부터 세장형 몸체의 원주 그루브로 개방되도록 위치된 측면 홀을 갖는 세장형 몸체를 제공함으로써 적어도 하나의 트로프에 추가될 수 있다. 내부 채널로부터 세장형 몸체의 원주 그루브으로 개방되도록 위치된 이러한 세로 내부 채널 및 측면 홀은 세로 채널 및 측면 홀을 통해 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔과의 혼합물 내의 셀을 장치의 적어도 하나의 트로프로 이동시키는 데 사용될 수 있다.
한 실시예에서, 공정은 파이프 및 측면 포트를 통해 장치의 적어도 하나의 트로프에 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔 및 셀을 첨가하는 것을 포함한다. 그 후, 파이프는 적어도 하나의 관통 홀을 통해 이동되어 셀을 추가하기 위한 적어도 하나의 트로프와 측면 포트를 정렬하고 적어도 하나의 트로프에 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔을 정렬할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 장치는 동심 배열 및 동심 측면 포트를 갖는 세장형 몸체 및 파이프를 포함할 수 있고, 동심 배열은 셀을 채우는 적어도 하나의 트로프를 통해 중앙으로 연장하도록 작동할 수 있고, 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔은 파이프와 측면 포트를 통해 장치의 적어도 하나의 트로프. 후속적으로, 파이프 및 세장형 몸체는 중앙 구멍을 통해 이동될 수 있고, 셀 및 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔을 적어도 하나의 트로프에 첨가하기 위해 측면 포트를 적어도 하나의 트로프와 정렬할 수 있다. 또한, 파이프와 세장형 몸체의 이러한 동심 배열은 적어도 하나의 트로프를 셀과 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔의 혼합물로 채우고 재충전하기 위해 사용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 셀과 액체 하이드로 겔의 혼합물은 피펫팅에 의해 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔과의 혼합물로 셀을 장치의 적어도 하나의 트로프에 전달함으로써 적어도 하나의 트로프에 첨가될 수 있다. 더욱이, 셀과 액체 하이드로 겔의 혼합물을 트로프로 옮기는 것이 수행되고 이어서 적어도 하나의 트로프의 트로프에 대해 연속적으로 위에 인접한 트로프가 적층된다. 또한, 셀의 혼합물과 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔의 이러한 전달은 셀과 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔의 혼합물을 피펫 팅하여 적어도 하나의 트로프를 셀 및 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔의 혼합물로 채우고 재충전함으로써 달성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 셀과 액체 하이드로 겔의 혼합물은 셀과 액체 하이드로 겔의 혼합물로 채워진 용기에 트로프를 침지시킴으로써 첨가될 수 있다.
일 실시예에서, 파이프는 적어도 하나의 트로프를 통해 위로부터 중앙으로 연장하도록 작동될 수 있다. 다른 실시예에서, 파이프는 적어도 하나의 트로프를 통해 아래로부터 중앙으로 연장되도록 작동될 수 있다. 선택적으로 채우기를위한 트로프는 하부에서 상부으로 순차적으로 채워진다. 선택적으로 또는 추가적으로, 선택적으로, 충전용 트로프는 위에서 아래로 순차적으로 채워진다.
선택적으로 인큐베이션은 셀 특이적 최적 온도에서 수행된다. 더 선택적으로, 인큐베이션은 최적의 온도와 같은 최적의 인큐베이션 조건에서 사전 정의된 시간 동안 그리고 사전 정의된 규제 조건 하에서 달성될 수 있다. 선택적으로, 셀 특이적 최적 온도는 약 37 ℃이다. 그러나 원래 셀이 공급된 동물의 정상 혈액 온도는 최적 온도에 대한 가이드를 제공하며, 이러한 정상 혈액 온도는 잘 알려져 있다. 또한 인큐베이션은 며칠(예: 1 일 또는 2 일) 동안 진행될 수 있으며, 이는 셀이 스캐폴딩 생체 물질에 부착되어 성장할 수 있도록 하는 데 적합하다. 선택적으로, 성장 배지는 적어도 하나의 트로프에 첨가될 수 있다. 선택적으로, 매체는 트로프에 범람하기 전에 외부 변부의 둘레를 통해 천천히 상승하면서 각 트로프에 들어간다. 이러한 배지의 첨가는 셀과 스캐폴딩 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔의 혼합물이 한쪽으로부터의 침수에 의해 손상되지 않도록 보장한다.
셀은 스캐폴딩 생체 물질의 매트릭스에 후속 부착에 의해 단방향 방식으로 증식하는 것으로 인식될 것이다.
한 실시예에서, 용기 내에 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 셀 및 액체 하이드로 겔을 포함하는 혼합물은 가스(예: CO2)로 훈증되고, 적절한 pH로 조정된 후 최종적으로 밀봉될 수 있다.
또한 필요에 따라 아미노산, 비타민, 포도당 및 기타 성장 보충제 및 중간 다과(종종 배치 방식, 일반적으로 일주일에 두 번 또는 연속)의 첨가는 셀이 하이드로 겔에 존재하는 스캐폴딩 생체 물질에 정착되면 수행할 수 있다. 더욱이, 성장 배지 및 성장 조건은 셀로부터 조직의 생산을 위한 공정을 용이하게 하기 위해 당업자에게 알려진 방식으로 최적화될 수 있다.
전술한 바와 같이, 적어도 하나의 트로프의 내부 변부는 세장형 몸체의 각각의 원주 방향 그루브으로 이어진다. 따라서, 증식하는 셀은 세장형 몸체의 원주 방향 그루브 위, 위 또는 내부에서 성장할 수 있다. 특히, 전이 중간체는 스캐폴딩 생체 물질이 가교된 후 적어도 하나의 트로프에서 적어도 하나의 원주 방향 그루브으로 이동한다.
한 예에서, 스캐폴딩 물질은 분화 배지의 존재하에 근육 셀이 성장하고 전이 중간체 인 근섬유로 분화할 수 있는 초기 부착 부위를 제공한다. 근섬유는 또한 근육 조직으로 분화한다. 이 공정에서 근섬유는 적어도 하나의 그루브에서 세장형 몸체의 해당 원주 그루브으로 이동한다.
상기 공정은 스캐폴딩 생체 물질을 가교하는 것을 추가로 포함한다. 하이드로 겔에서 재료의 선택에 따라 다양한 유형의 가교 메커니즘이 이전에 언급되었으며, 예를 들어 열 또는 자외선에 노출 됨으로써 촉진될 수 있다. 셀이 부착된 스캐폴딩 생체 물질은 서로 교차 결합하여 셀 성장과 증식을 돕는다. 또한, 스캐폴딩 물질의 가교는 분화 배지의 존재하에 발생할 수 있다. 상기 언급된 생리 활성 하이드로 겔에 포획된 셀은 증식하여 배지의 전이를 만든다는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 배지의 전이는 하이드로 겔(콜라겐 등이 풍부함)에서 트로프를 포함하는 용기에 채워진 분화 배지로의 배지 변화를 의미한다. 결과적으로, 분화 배지의 존재하에, 재현 가능한 셀은 분화되어 융합된 근관을 생성하며, 이는 원하는 생체 인공 근육(BAM) 조직을 생성하기 위해 10-12 일 동안 지속적으로 추가로 수축(또는 압축)된다. 압축 셀은 조직 깊이 전체에 걸쳐 적절한 셀 밀도 및 단방향 셀 정렬을 유지한다는 것을 이해할 것이다.
셀은 증식하고 분화하여 특수 조직을 생성한다. 그러나, 셀에서 조직의 생산은 셀에서 조직으로 전이하는 전이 중간체를 통해 달성된다. 용어 "전이 중간체"는 셀과 그에 상응하는 조직 사이의 중간체에 관한 것이다. 예를 들어, 근육 셀에서 근육 조직을 생산하는 공정은 전이 중간체를 통해 단핵(단일 핵) 근육 셀을 다핵(다핵) 근관으로 분화한다.
공정은 전이 중간체에 분화 배지를 적용하는 것을 추가로 포함한다. 전이 중간체는 근육 조직의 기초를 형성하는 근관을 생성하도록 분화된다. 전이 중간체는 분화 배지의 영양분과 산소를 이용하여 근육 조직으로 증식하고 분화하는 한편 분화 공정에서 미립자 물질을 방출한다. 선택적으로, 분화 배지는 장치의 적어도 하나의 트로프에서 혼합물에 적용된다. 선택적으로, 분화 배지는 인큐베이션 기간의 적어도 한 부분 후에 재생되며, 여기서 재생은 i) 산소화, ii) 영양소 첨가, iii) 입자상 물질 제거, 및 iv) 분화 교환 중 적어도 하나를 포함한다. 신선한 분화 배지를 가진 매체. 셀이 전환 중간체로 성장한 후, 장치의 분화 배지를 보충하여 신선한 산소, 영양분을 공급하고 죽은 셀 파편 및 기타 미립자 물질을 제거해야 한다. 혼합물은 인큐베이션 기간의 한 부분 이상에서 인큐베이션될 수 있음을 알 수 있다.
분화 배지에서 전이 중간체의 인큐베이션은 단계적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 전이 중간체가 최저점에 있는 동안 인큐베이션의 일부가 수행될 수 있다. 더욱이, 인큐베이션 공정의 일부는 전이 중간체가 트로프로부터 세장형 몸체를 제거하기 전에 원주 방향 그루브에 있는 동안 수행될 수 있다. 인큐베이션 공정의 일부는 유리하게는 전이 중간체가 트로프로부터 세장형 몸체를 제거한 후 세장형 몸체의 원주 방향 그루브에 있는 동안 수행된다.
선택적으로, 세장형 몸체의 원주 방향 그루브에서 생성된 비교적 크고 두꺼운 생체 인공 근육(BAM) 조직은 조밀하게 포장되고 균일하게 정렬되고 고도로 분화된 근섬유를 포함한다. 이러한 생체 인공 근육(BAM)의 모양과 구조는 3 차원 구성에서 재현 가능한 셀의 공간 분포를 제어함으로써 달성될 수 있다. 증식하는 셀의 공간적 분포는 특정 기하학적 구속 조건을 적용하여 제조된다. 이러한 안내 공간 분포는 세장형 몸체의 미리 정의된 섹션 주변에 제조된 생체 인공 근육(BAM)의 적절한 조직 다공성, 크기 및 두께를 보장한다. 다시 말하면, 세장형 신체의 하나 이상의 표면 또는 지점에서 고정화로 인해 스트레스 섬유의 발달 및 단방향 셀 정렬을 나타내는 근육 셀의 능력은 그 주위에 생체 인공 근육(BAM)을 제조하도록 한다. 선택적으로, 인큐베이션 후 형성된 조직은 근섬유의 형태이다. 근섬유는 수축할 수 있는 다핵 단일 근육 셀이다. 근섬유의 수축은 액틴과 미오신 근섬유로 구성된 근섬유의 네트워크에 기인한다. 액틴과 미오신 근섬유는 서로 지나쳐서 근육 셀에 긴장을 만들어 신체 부위의 움직임을 일으킨다. 즉, 스캐폴딩 재료의 가교는 조직 또는 현재의 경우 근섬유를 생성한다.
선택적으로 생체 인공 근육(BAM)의 외부 경계에서 적용되는 특정 기하학적 제약은 전체 조직 영역에 걸쳐 고도로 정렬된 셀로 구성된 얇은 근육 다발 또는 링을 생성한다.
한 실시예에서, 셀의 분화는 인큐베이션 동안 생체 물질의 링을 전기적 펄스 자극을 받음으로써 가속화될 수 있다. 분화 공정의 전기적 자극은 전환 중간체의 생산을 가속화한다.
선택적으로, 적절한 조직 다공성은 상대적으로 두꺼운 근육 생체 인공 근육(BAM) 조직 내에서 영양분 및 산소 수송을 촉진한다. 지속적인 영양분과 산소 공급은 조직 내부 셀의 괴사성 코어의 발달을 방지한다. 이러한 시나리오에서 생체 인공 근육(BAM)은 표준 육류의 동일한 모양, 인성 및 맛을 생성하기 위해 표준 육류의 균일하게 정렬된 아키텍처를 모방다.
선택적으로, 상기 공정은 세장형 몸체의 적어도 일부를위한 용기를 제공하고, 분화 배지를 용기에 첨가하고, 세장형 몸체상의 생체 물질 링을 용기 내의 분화 배지에 담그는 단계를 포함하며, 이로써 생체 물질의 링은 분화 배지, 세장형 몸체에서 분화 배지를 배수하고, 분화 배지를 보충하여 생체 물질의 링을 다시 잠근다. 더 선택적으로, 근섬유를 제거하고 장치를 세척한 후에 동일한 장치를 재사용할 수 있다.
선택적으로, 공정은 각각의 적어도 하나의 그루브으로부터 세장형 몸체를 제거함으로써 적어도 하나의 세장형 몸체를 수집하는 것을 포함하며, 상기 세장형 몸체는 적어도 하나의 원주 방향 그루브에 생체 물질의 링을 갖는다. 적어도 하나의 원주 방향 그루브에 생체 물질의 링을 갖는 세장형 몸체는 용기로부터 제거함으로써 수집될 수 있고 더 큰 용기 보다 바람직하게 다른 곳에서 인큐베이션될 수 있다. 적어도 하나의 원주 방향 그루브에 생체 물질의 링을 갖는 세장형 몸체를 더 큰 용기로 옮기는 것은 공간을 확보할 수 있게 하는데, 이는 상기 세장형 몸체가 인큐베이션을 위해 더 큰 용기에서 서로 가까이 위치할 수 있기 때문이다. 한편, 제 1 용기(트로프가 있는 자유 용기)는 배지에서 배출되고 셀과 액체 하이드로 겔의 혼합물을 사용하고, 셀로부터 조직을 생산하는 다음 주기를 위해 세척, 재배치 및 재사용할 수 있다. 더 선택적으로, 상기 공정은 적어도 하나의 세장형 몸체를 각각의 적어도 하나의 트로프로부터 제거함으로써 적어도 하나의 세장형 몸체를 수집하기 전에 인큐베이션의 제 1 부분을 1 내지 4 일 동안 수행할 것을 요구할 수 있다. 앞서 언급한 수집 후에 수행된다. 특히, 이러한 인큐베이션은 분화 배지의 존재하에 생체 물질의 링에서 셀의 압축으로부터 조직 링의 형성을 가능하게 한다.
또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 원주 방향 그루브에 조직 링을 갖는 적어도 하나의 세장형 몸체는 상기와 같이 완전한 인큐베이션 후에 그것의 각각의 적어도 하나의 그루브으로부터 제거함으로써 수집될 수 있다. 조직에서 셀의 압축으로 인해 조직의 링이 형성된다는 것을 알 수 있을 것이다. 조직의 압축은 셀이 유도하는 셀 외 기질(ECM)의 끌어 당김과 그에 따른 물 분자의 밀어 내기에 의해 달성된다.
선택적으로, 공정은 트로프 중 하나가 세장형 몸체의 단부에 인접하게 충전되도록 정렬되도록 적어도 하나의 트로프 중 하나 이상의 중심으로 밀착 관계에 의해 연장하도록 세장형 몸체를 위치시키는 단계를 추가로 포함한다. 세장형 몸체의 원주 그루브로부터 조직의 링을 해제할 때, 세장형 몸체는 셀과 액체 하이드로 겔의 새로 고침된 혼합물로부터 조직 생산의 다음 주기를 위해 세척되고 재사용될 수 있음을 알 수 있다. 이와 관련하여, 상술한 바와 같이, 세척된 세장형 몸체는 적어도 하나의 트로프 중 하나 이상을 통해 중앙으로 연장함으로써 위치되며, 따라서 트로프 중 하나는 세장형 몸체의 단부에 인접하게 채우기 위해 정렬된다.
선택적으로, 공정은 파이프에 의해 세장형 몸체의 단부에 인접한 정렬된 그루브에 셀 및 액체 하이드로 겔을 첨가하는 것을 추가로 포함한다. 상술한 바와 같이, 셀 및 액체 하이드로 겔의 혼합물은 파이프에 의해 세장형 몸체의 단부에 인접한 그루브를 정렬함으로써 장치의 적어도 하나의 그루브에 첨가되거나 재충전될 수 있다.
선택적으로, 공정은 충전을 위해 적어도 하나의 트로프 중 다른 하나와 정렬되도록 파이프 및 세장형 몸체를 이동시키는 단계를 추가로 포함한다. 상술한 바와 같이, 동심 파이프 및 세장형 몸체는 셀과 액체 하이드로 겔의 혼합물로 채우기 위한 하나 이상의 수직으로 인접한(아래 또는 위) 다른 하나 이상의 트로프를 채우도록 정렬될 수 있다.
선택적으로, 공정은 파이프에 의해 세장형 몸체의 단부에 인접한 정렬된 트로프에 셀 및 액체 하이드로 겔을 첨가하고, 각각 하나 이상의 트로프가 채워질때까지 충전을 위해 적어도 하나의 트로프 중 다른 하나와 정렬되도록 파이프 및 세장형 몸체를 이동시키는 것을 추가로 포함한다. 다시 말하면, 충전을 위해 적어도 하나의 트로프 중 다른 하나와 정렬함으로써 파이프 및 세장형 몸체의 동심 배열을 이동시킴으로써 적어도 하나 이상의 트로프 각각을 다시 채운다.
상기 공정은 조직의 링을 커팅하여 세장형 몸체로부터 방출하는 것을 추가로 포함한다. 상술한 인큐베이션이 끝나면 링은 적어도 하나의 원주 방향 그루브에 있는 조직의 조직은 세장형 몸체로부터 조직을 해제하기 위해 조직의 링을 커팅하기 위한 커터로 전달된다. 선택적으로, 공정은 세장형 몸체의 적어도 하나의 원주 방향 그루브으로부터 조직을 해제하기 위해 조직의 링을 커팅해야 한다. 선택적으로, 커팅은 세장형 몸체의 세로 그루브를 따라 수행된다. 특히, 커터는 세장형 몸체의 원주 방향 그루브에서 조직의 링을 커팅하는 데 사용된다. 보다 구체적으로, 세장형 몸체의 일측에 새겨진 길이 방향 그루브를 따라 커터를 실행함으로써 길이 방향 단일 커팅이 이루어질 수 있다. 이러한 단일 커팅은 세장형 몸체에서 여러 개의 조직 링을 깨끗하게 제거한다. 더욱이, 조직의 다중 링의 이러한 깨끗한 제거는 세로 그루브의 깊이가 세장형 몸체의 원주 그루브의 깊이에 필적하기 때문이다. 유리하게, 세장형 몸체의 세로 그루브를 따라 수행되는 커팅은 이렇게 생성된 근육 조직의 품질과 구조를 보존한다. 그 후, 조직의 링을 수확하고 원하는 제품인 생체 인공 근육의 생산을 위해 적층할 수 있다.
동시에, 적어도 하나의 원주 방향 그루브에 생체 물질의 링을 가진 세장형 몸체를 제거한 후, 각각의 적어도 하나의 그루브에서 용기를 세척, 재배치 및 재사용할 수 있다. 적어도 하나의 원주 방향 그루브 중 하나는 트로프의 내부 변부로 개방된다. 세장형 몸체는 각각의 하부 원주 그루브가 트로프의 내부 변부 위의 수직으로 인접한 그루브를 방문하면서 짧은 시간 동안 트로프의 내부 변부로 열리는 방식으로 장치에 조심스럽게 배치된다. 선택적으로, 상기 공정은 인큐베이션의 첫 번째 부분이 상술한 진행 전에 1-4 일 동안 수행되고, 인큐베이션의 추가 부분은 이러한 진행 후에 수행되어야 할 것을 요구할 수 있다. 또한 장치에서 세장형 몸체의 제거는 셀 성장, 분화 및 링 형성의 다음 주기를 위해 트로프를 해제한다.
후속적으로, 선택적으로, 상기 공정은 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 액체 하이드로 겔과의 혼합물로 셀을 트로프에 전달함으로써 트로프를 재충전하는 것을 포함한다. 상술한 바와 같이, 트로프는 최적의 온도에서 미리 정의된 시간 동안 트로프의 내부 변부까지 깊이 레벨에서 셀과 액체 하이드로 겔의 혼합물로 채워질 수 있다. 이것은 측면으로 결합된 트로프의 분리된 부분에서 연장하도록 작동할 수 있거나, 트로프의 외부 벽의 개구부 레벨에서 개방하면서 트로프를 통해 중앙으로 연장하여 혼합물을 채울 수 있는 파이프를 사용하여 달성될 수 있다.
후속적으로, 공정은 세장형 몸체의 적어도 하나의 원주 방향 그루브으로부터 조직을 방출하기 위해 조직의 링을 커팅하는 것을 포함한다. 세장형 몸체는 조직의 링을 수확하기 위해 다시 제거된다.
일 실시예에서, 제공된 장치는 연속 루프 형태의 세장형 몸체를 가질 수 있다. 선택적으로, 상기 공정은 연속 루프 형태의 세장형 몸체를 사용하여 자동화될 수 있다. 더 선택적으로, 복수의 원주 방향 그루브 및 원주 방향 그루브에 필적하는 깊이를 갖는 길이 방향 그루브를 포함하는 세장형 몸체의 연속 루프는 미리 정의된 시간 동안 연속 루프에서 적어도 하나의 트로프를 통과하도록 작동될 수 있다. 미리 정의된 기간은 최적의 환경에서 셀로부터 조직 생산의 다양한 단계에 필요한 각 기간과 관련된다. 유익하게도, 위의 공정을 자동화하면 트로프를 생체 물질로 채우고 세장형 몸체에서 조직의 링을 수확 및 커팅하는 데 필요한 반복적인 노동을 줄일 수 있다.
일 실시예에서, 세장형 몸체는 원주 방향 그루브의 단부로 개방되는 측면 포트를 포함하는 세로 채널을 포함하도록 설계되어 각각의 주위에 있는 조직 링의 내부 셀에 영양분을 제공하고 그로부터 폐기물 대사 산물을 차단할 수 있다. 근육 조직의 분지된 혈관 네트워크를 반영하는 또는 그 이상의 원주 방향 그루브. 세장형 몸체의 이러한 최적화는 형성된 조직의 최적 두께를 유지하면서 조직 링의 내부 셀의 괴사 코어를 방지하는 데 유익할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명 내용의 실시예에 따라 셀로부터 조직을 생산하기 위한 장치(100)의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 장치(100)는 그루브(104)과 같은 적어도 하나의 원주 방향 그루브를 갖는 세장형 몸체(102)를 포함한다. 장치(100)는 또한 트로프(106)(도 2에 더 잘 도시됨)와 같은 적어도 하나의 트로프를 포함한다. 세장형 몸체(102)는 밀착 관계에 의해 적어도 하나의 그루브, 즉 트로프(106)를 통해 중앙에서 연장하도록 작동 가능하다. 또한, 도시된 바와 같이 트로프(106)는 폐쇄 경로로 연장된다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 폐쇄 경로는 원이며, 이에 의해 세장형 몸체(102)를 둘러싸는 적어도 하나의 원형 트로프(예: 트로프(106))를 제공한다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 장치(100)의 단면도이다. 도 2에서, 도 1의 세장형 몸체(102)는 트로프(106)를 통해 중앙으로 연장되는 것이 도시된다. 또한, 그루브(104)과 같은 원주 방향 그루브 중 적어도 하나는 트로프의 내부 변부로 개방된다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 세장형 몸체(102)의 각각의 그루브(104)은 대응하는(또는 인접한) 트로프(106)의 내부 변부(110)와 같은 내부 변부로 개방된다. 또한, 적어도 하나의 그루브는 트로프의 낮은 영역으로부터 내부 변부까지 및 트로프의 낮은 영역에서 외부 변부까지 연장되는 경사 벽을 갖는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 각각의 트로프(106)는 낮은 영역(114)에서 내부 변부(110)로 연장하는 경사 벽(112)을 갖는다. 또한, 각각의 트로프(106)는 트로프(106)의 낮은 영역(114)에서 외부 변부(118)로 연장되는 외부 벽(116)을 갖는다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 장치(100)와 같은 장치용 트로프의 장치이다. 도 1에서 설명된 바와 같이, 장치(100)는 하나의 트로프를 포함하며 특히, 장치(100)는 트로프(106)과 같은 복수의 트로프를 포함한다. 본 실시예에서 트로프(106)은 외벽(116)과 같은 외벽 외부에서 측면으로 인접한 트로프에 변부 방향으로 결합된다. 트로프(106)은 변부 방향으로 결합되어 단일 구성 요소(120)로 형성된다. 단일 구성 요소(120)는 상부 표면(122) 및 하부 표면(124)을 포함한다. 또한, 단일 구성 요소(120)는 관통 홀(126)과 같은 하나의 관통 홀을 제공한다. 관통 홀(126)은 트로프(106)의 외부 벽(116) 외부에 위치한다. 단일 구성 요소(120)(즉, 트로프(106))는 또한 다음과 같은 중앙 구멍을 포함한다는 것을 의미한다. 단일 구성 요소(120)(즉, 트로프(106))는 또한 관통 개구(130)와 같은 중앙 구멍을 포함하며, 이를 통해 도 1의 세장형 몸체(102)와 같은 세장형 몸체를 수용하도록 작동한다는 것이 이해된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층된 위치의 도 3의 트로프(106)의 사시도이다. 특히, 도 3의 복수의 단일 구성 요소(120)는 적층된 위치로 도시된다. 또한, 트로프(106)과 같은 적어도 하나의 트로프에는 인접 적층된 트로프(106)사이의 거리를 제공하기 위해 스페이서(140)와 같은 수직으로 연장된 스페이서가 제공된다. 또한, 단일 구성 요소와 같은 트로프의 적어도 하나의 단일 구성 요소는 변부로 연결된다. 단일 구성 요소(120)는 상기 단일 구성 요소(120)의 트로프(106)의 각각의 상부 표면, 예컨대 도 3에 도시 된 상부 표면(122)과 같은 각각의 상부 표면을 단일 구성 요소(120)와 같은 상부-인접 단일 구성 요소의 트로프의(106)의 도 3에 도시된 하부 표면(124)과 같은 대응하는 하부 표면과 결합함으로써 그랜드 단일 구성 요소(150)를 제공하기 위해 수직으로 결합된다.
이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수의 트로프(단일 구성 요소(120)을 형성하는 트로프(106)와 같은)를 통해 중앙으로 연장하는 작동가능한 복수의 세장형 몸체(102)를 가지는 장치(100)와 같은 장치의 사시도이다. 도 5의 장치(100)는 도 1의 여러 유닛을 결합하여 형성된다. 예를 들어, 그랜드 단일 구성 요소(150)(즉, 적층된 단일 구성 요소(120))는 복수의 세형 몸체(102)를 수용하도록 작동 가능하다. 또한, 상술한 바와 같이, 일체형 구성 요소(120)는 또한 이를 통하여 세장형 몸체(102)를 수용하도록 작동가능한 중앙 관통 개구(130)를 포함한다. 이것은 도 2에 도시된 바와 같이 이를통한 폐쇄 결합 관계를 위해 세장형 몸체(102)와 트로프(106) 사이의 슬라이딩 연결을 허용한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 장치(도 1의 장치(100)와 같은)의 세장형 몸체(102)의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 세장형 몸체(102)는 기둥(pillar) 형태이다. 예를 들어, 세장형 몸체(102)는 원주 그루브(104)과 같은 하나의 원주 그루브를 포함한다. 도시된 바와 같이, 원주 그루브(104)은 세장형 몸체(102)의 길이를 따라 균일하게 이격되고, 각각의 원주 그루브(104)는 반원형을 가지도록 설계된다. 세장형 몸체(102)는 또한 적어도 하나의 원주 방향 그루브(104)의 깊이의 길이 방향 그루브(152)를 포함한다. 일 예에서, 길이 방향 그루브(152)는 세장형 몸체(102)의 길이를 따라 진행하는 직사각형-컷이다. 세장형 몸체(102)는 또한 삽입 단부(154) 및 상기 삽입 단부(154)에 대향된 테일 단부(156)을 포함한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조직을 생산하기 위한 장치(200)를 제공한다. 장치(200)는 도 5의 장치(100)와 실질적으로 유사하다. 예를 들어, 장치(202)는 세장형 몸체(202)와 같은 적어도 하나의 세장형 몸체 및 트로프(206)와 같은 적어도 하나의 트로프(즉, 그랜드 단일 구성 요소(250)을 형성하기 위해 적층된 단일 구성 요소(220))를 포함한다. 세장형 몸체(202)는 단일 구성 요소(220)에 의해 중앙에 수용되는 것으로 도시된다. 도시된 바와 같이, 트로프(206)은 폐쇄된 경로로 연장된다. 본 실시예에서, 폐쇄된 경로는 경기장 형태이며, 세장형 몸체(202)를 둘러싸는 경기장 트랙 모양의 적어도 하나의 트로프를 제공한다.
장치(200)는 폐쇄 단부(262)를 갖는 파이프(260)와 같은 적어도 하나의 파이프, 및 폐쇄 단부(262) 근처에 측면 포트(264)와 같은 적어도 하나의 측면 포트를 더 포함한다. 파이프(260)는 단일 구성 요소(220)에 관통 홀(226)과 같은 적어도 하나의 관통 홀을 통해 연장되도록 작동 가능하다. 파이프(260)는 측면 포트(264)에 의해 트로프(206)에 셀 및 액체 하이드로 겔의 혼합물을 첨가하기 위해 사용된다. 예를 들어, 파이프(260)는 트로프(206)의 관통 홀(226)에 의해 수용되고, 측면 포트(264)를 트로프(206)와 정렬시키고, 이에 따라 세포와 액체 하이드로 겔의 혼합물을 측면 포트(264)를 통해 트로프(206)에 첨가하도록 작동 가능하다. 셀 및 액체 하이드로 겔의 혼합물은 다수의 다른 기술을 사용하여 장치의 트로프에 첨가 될 수 있으며, 이는 후속 도면과 함께 본 명세서에서 하기에 설명된다. 트로프(106)는 상기 트로프(106)의 내부 변부(예를 들어, 도 2에 도시 된 내부 변부(110))를 갖는 깊이 레벨까지 세포 및 액체 하이드로 겔의 혼합물로 채워질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 8-11은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 장치(100)와 같은 장치의 트로프(106)와 같은 트로프를 채우기 위한 다양한 기술의 개략도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 트로프(106)과 같은 트로프가 적층되고, 상기 트로프(106)는 파이프(300)를 사용하여 채워질 수 있다. 파이프(300)는 폐쇄 단부(302), 상기 폐쇄 단부(302)에 대향하는 개방 단부(304) 및 폐쇄 단부(302) 근처의 측면 포트(306)와 같은 적어도 하나의 측면포트를 포함한다. 파이프(300)는 트로프(106)의 중앙 관통 개구(130)와 같은 관통 개구에 의해 수용되도록 작동하여 측면 포트(306)를 트로프(106)와 정렬시키고 이에 의해 셀 및 액체 하이드로 겔을 측면 포트(306)를 통해 트로프(106)에 추가하도록 작동가능하다. 파이프(300)는 트로프(106)을 셀 및 액체 수소의 혼합물로 채우기 위해 관통-개구부(130)의 상부 또는 하부으로부터 수용될 수 있다. 트로프(106)는 수직 상부 또는 하부 방향을 따라 순차적으로 채워질 수 있음을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(100)와 같은 장치를 위한 세장형 몸체(400)의 단면도를 도시한다. 세장형 몸체(400)는 장치(100)의 트로프(106)에 의해 중앙 내부에 수용되는 것으로 도시된다. 세장형 몸체(400)는 원주 방향 그루브(402)과 같은 적어도 하나의 원주 방향 그루브를 포함한다. 세장형 몸체(400)는 세로 홀(410) 및 상기 세로 홀(410)에 연결된 적어도 하나의 측면 포트(412)를 포함한다. 세장형 몸체(400)는 중앙 관통 개구(130)와 같은 관통 개구에 의해 수용되어 측면 포트(412)를 트로프(106)과 정렬시켜 세장형 몸체(400)의 측면 포트(412)를 통해 트로프(106)로 셀 및 액체 하이드로 겔의 혼합물을 트로프(106)내로 추가하도록 작동가능하다. 또한, 트로프(106)는 초기에 적층될 수 있고 그 후에 순차적으로 채워질 수 있다.
이제 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(100)와 같은 트로프(106)과 같은 트로프를 채우는 데 사용되는 피펫(500)의 개략도가 도시된다. 트로프(106)는 피펫(500)을 사용하여 셀과 액체 하이드로 겔의 혼합물로 채워질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 트로프(106)는 순차적으로 채워지고 그 후에 적층될 수 있다.
이제 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 장치(100)와 같은 장치의 트로프(106)과 같은 트로프를 채우는 데 사용되는 컨테이너(600)의 개략도가 도시된다. 트로프(106)를 혼합물(602)로 채워진 용기(600)에 침지시킴으로써 트로프(106)가 셀 및 액체 하이드로 겔의 혼합물(602)로 채워질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 12-17은 본 발명의 실시예에 따라 셀로부터 조직을 생산하기 위한 공정 단계의 개략도이다. 상기 공정은 셀로부터 조직을 생산하기 위해 장치(100 또는 200)와 같은 장치를 사용한다. 따라서, 공정을 위해 초기에 장치(100)와 같은 장치가 도 12에 도시된 바와 같이 제공된다. 또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 셀 및 액체 하이드로 겔의 혼합물(702)이 장치(100)의 트로프(106)과 같은 적어도 하나의 트로프에 첨가된다. 이제 도 13을 참조하면, 셀과 액체 하이드로 겔의 혼합물(702)로 채워진 트로프(106)가 있는 장치(100)가 도시된다. 그러나, 도 13에 도시된 바와 같이, 셀과 액체 하이드로 겔의 혼합물(702)은 액체 하이드로 겔에 존재하는 스캐폴딩 생체 물질의 가교 결합으로 고형화된다. 예시에서, 셀과 액체 하이드로 겔의 혼합물(702)의 고형화는 1 시간 내에 발생한다. 또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 세포와 액체 하이드로 겔의 고형화된 혼합물(702)로 채워진 트로프(106)가 분화 배지(706)로 채워진 용기(704)에 잠긴 장치(100)가 도시된다. 상기 공정에서 장치는 용기에 분화 배지를 채우기 전에 용기로 내려갈 수 있다. 셀과 액체 하이드로 겔의 고형화된 혼합물(702)은 전이 중간체의 단계 중 하나이다. 이제 도 15를 참조하면, 셀 및 액체 하이드로 겔의 고형화된 혼합물(702)(도 14에 도시)로부터의 전이 중간체(708)의 이동이 도시된다. 트로프(106)로부터 기둥의 원주 그루브로 전이 중간체(708)를 이동하는 것은 2일 또는 3일 내에 일어난다. 또한, 전이 중간체(708)는 셀 유도 압축으로 인해, 즉 스캐폴딩 생체 물질의 가교 후에 트로프(106)에서 원주 그루브(104)로 이동하는 것으로 나타났다. 이제 도 16을 참조하면, 조직을 형성하기 위한 전이 중간체(708)(도 15에 도시)의 인큐베이션이 도시된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 도 15의 전이 중간체(708)는 원주 그루브(104) 내의 링에 포함된 조직(710)을 형성하기 위해 분화 배지(706)에서 인큐베이션되는 것이 도시된다. 일 예시에서, 상기 조직(710)의 인큐베이션(링 형태로)은 2-4 주 내에 일어날 수 있다. 이제 도 17을 참조하면, 세장형 몸체(102)의 원주 방향 그루브(104)으로부터 조직을 해제하기 위해 조직(710)의 링을 커팅하는 것이 도시된다. 도시된 바와 같이, 커팅은 블레이드 또는 워터 커터와 같은 커터(712)를 사용하여 수행될 수 있다. 또한, 커팅은 세장형 몸체(102)의 길이 방향 그루브(152)을 따라 수행된다.
도 18은 본 발명 내용의 실시예에 따라, 셀로부터 조직으로 전이하는 전이 중간체를 통해, 셀로부터 조직을 생산하기 위한 공정(800)의 단계를 도시하는 블록도이다. 공정(800)는 장치(100, 200) 중 하나와 같은 장치를 사용하여 구현되고, 도 1-17과 관련하여 도시되고 설명된다는 것을 이해할 것이다.
단계 802에서, 전술한 즉 도 1-17과 관련하여 도시되고 설명된 텍스트에 따른 장치가 제공된다. 단계 804에서, 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 셀 및 액체 하이드로 겔이 장치의 적어도 하나의 트로프에 첨가된다. 단계 806에서, 스캐폴딩 생체 물질이 교차 결합되도록 허용된다. 단계 808에서, 분화 배지가 전이 중간체에 적용된다. 단계 810에서, 전이 중간체는 적어도 하나의 원주 방향 그루브의 링에 포함된 조직을 형성하도록 분화 배지에서 인큐베이션된다.
단계 802 내지 810은 단지 예시일 뿐이며, 하나 이상의 단계가 추가되거나, 하나 이상의 단계가 제거되거나, 하나 이상의 단계가 본원의 청구항의 범위를 벗어나지 않고 다른 순서로 제공되는 다른 대안도 제공될 수 있다. 예를 들어, 공정(800)에서 셀은 적어도 하나의 트로프에 첨가하기 전에 하이드로 겔에 첨가된다. 선택적으로, 공정(800)에서 분화 배지는 인큐베이션 기간의 적어도 한 부분 후에 재생된다. 공정(800)는 각각의 적어도 하나의 그루브으로부터 세장형 몸체를 제거함으로써 적어도 하나의 세장형 몸체를 수집하는 것을 포함할 수 있으며, 상기 세장형 몸체는 적어도 하나의 원주 방향 그루브에 생체 물질의 링을 갖는다. 더욱이, 공정(800)는 조직의 링을 커팅하여 세장형 몸체로부터 방출하는 단계를 더 포함한다. 선택적으로, 상기 공정(800)은, 트로프 중 하나가 세장형 몸체의 단부에 인접하게 충전되도록 정렬되도록 적어도 하나의 트로프 중 하나 이상의 중심으로 밀착 관계에 의해 연장하도록 세장형 몸체를 위치시키는 단계; 셀 및 액체 하이드로 겔을 파이프에 의해 세장형 몸체의 단부에 인접한 정렬된 그루브에 첨가하는 단계; 충전을 위해 적어도 하나의 트로프 중 다른 하나와 정렬되도록 파이프 및 세장형 몸체를 이동시키는 단계; 및 반복하여, 셀 및 액체 하이드로 겔을 트로프에 첨가하고 적어도 하나의 트로프 각각이 채워질 때까지 파이프 및 세장형 몸체를 이동시키는 단계를 포함한다.
전술한 본 발명의 실시예에 대한 수정은 첨부된 청구 범위에 의해 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 가능하다. "포함하는", "구성하는", "내포하는", "갖는", "있는"과 같은 표현은 본 발명을 설명하고 주장하는 데 사용되며, 즉 명시 적으로 설명되어 있지 않는 항목, 구성 요소 또는 요소를 허용하는 비 배타적인 방식으로 해석되도록 의도된다. 단수에 대한 언급은 또한 복수와 관련된 것으로 해석되어야 한다.

Claims (26)

  1. 셀로부터 조직을 생산하기 위한 장치에 있어서,
    적어도 하나의 원주 방향 그루브를 가지며 밀착 관계에 의해 중앙에서 적어도 하나의 그루브를 통해 연장되도록 작동할 수 있는 세장형 몸체를 포함하고, 상기 적어도 하나의 그루브가 폐쇄 경로에서, 연장되어 원주 방향 그루브 중 적어도 하나는 트로프의 내부 변부로 개방되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폐쇄 경로는 원이고, 이에 의해 세장형 몸체를 둘러싸는 적어도 하나의 원형 그루브를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세장형 몸체는 밀착 관계에 의해 적어도 하나의 트로프를 통해 중앙으로 연장되고, 상기 원주 방향 그루브 중 적어도 하나는 트로프의 내부 변부로 개방되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 트로프는 트로프의 낮은 영역으로부터 내부 변부로 연장되는 경사 벽, 및 상기 트로프의 낮은 영역으로부터 외부 변부로 연장되는 외부 벽을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 분리된 세장형 몸체를 포함하고 분리된 세장형 몸체는 적어도 하나의 트로프를 통해 각각 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 트로프는 외측 벽의 외부에서 횡 방향으로 인접한 트로프에 변부 방향으로 결합되어 별도의 세장형 몸체가 트로프와 횡 방향으로 인접한 트로프를 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 변부 방향으로 결합된 트로프는 단일 구성 요소로서 형성되고, 단일 구성 요소는 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 단일 구성 요소는 상부 표면과 하부 표면 사이를 연통하는 적어도 하나의 관통 홀을 가지며, 관통 홀은 트로프의 외부 벽 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트로프가 적층되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 그루브에는 인접하게 적층된 그루브 사이의 거리를 제공하기 위해 수직으로 연장하는 스페이서가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 변부로 결합된 트로프의 하나 이상의 단일 구성 요소를 가지며, 상기 단일 구성 요소는 단일 구성 요소의 트로프의 각각의 상부 표면을 결합함으로써 인접한 단일 구성 요소의 트로프의 해당 하부 표면과 함께 그랜드 단일 구성 요소를 제공하도록 수직으로 결합되는 장치.
  12. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세장형 몸체는 적어도 하나의 원주 방향 그루브의 깊이 이상의 길이 방향 그루브를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 원주 방향 그루브는 트로프의 내부 변부로 개방되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 세장형 몸체와 적어도 하나의 트로프 사이의 밀착 관계는 슬라이딩 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세장형 몸체는 가요성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세장형 몸체는 기둥 형태인 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 셀로부터 조직으로 전이하는 전이 중간체를 통해 셀로부터 조직을 생산하는 공정에 있어서,
    a. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 제공하는 단계;
    b. 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 셀 및 액체 하이드로 겔을 장치의 적어도 하나의 트로프에 첨가하는 단계;
    c. 스캐폴딩 생체 물질을 교차 결합시키는 단계;
    d. 전이 중간체에 분화 배지를 적용하는 단계; 및
    e. 분화 배지에서 전이 중간체를 인큐베이션하여 적어도 하나의 원주 방향 그루브에서 링에 포함된 조직을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  18. 제 17 항에 있어서, 단계 e의 조직이 근섬유의 형태인 것을 특징으로 하는 공정.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 셀이 중간 엽 셀, 근 모셀 및 근셀로 구성된 군 중 적어도 하나에서 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는 공정.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 전이 중간체가 제 17 항의 단계 c 이후에 하나 이상의 트로프에서 하나 이상의 원주 그루브로 이동하는 것을 특징으로 하는 공정.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 셀이 하나 이상의 트로프에 첨가되기 전에 하이드로 겔에 첨가되는 것을 특징으로 하는 공정.
  22. 제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 분화 배지가 인큐베이션 기간의 적어도 일부 후에 재생되고, 상기 재생이 i) 산소화, ii) 적어도 하나의 영양소 첨가, iii) 미립자 물질 제거, iv) 분화 배지를 신선한 분화 배지로 교환 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  23. 제 17 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    f. 적어도 하나의 원주 방향 그루브에 생체 물질의 링을 갖는 세장형 몸체를 각각의 적어도 하나의 그루브으로부터 제거함으로써 적어도 하나의 세장형 몸체를 수집하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  24. 제 17 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    g. 세장형 몸체 해제하기 위해 조직의 링을 커팅하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 커팅은 세장형 몸체의 길이 방향 그루브를 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 공정.
  26. 제 17 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 폐쇄 단부 및 폐쇄 단부 근처에 측면 포트를 갖는 적어도 하나의 파이프를 추가로 포함하고, 상기 파이프가 장치를 통해,
    측면 포트가 트로프와 유체 연통하도록 정렬될 수 있도록;
    a) 적어도 하나의 트로프의 외부 벽의 외부에서 및/또는
    b) 적어도 하나의 트로프를 중심으로; 이동 가능하게 연장되도록 작동 가능하여,
    파이프 및 측면 포트를 통해 장치의 적어도 하나의 그루브으로 스캐폴딩 생체 물질을 포함하는 셀과 액체 하이드로 겔을 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
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