KR20210148075A - 세포내 전달을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR20210148075A
KR20210148075A KR1020217020745A KR20217020745A KR20210148075A KR 20210148075 A KR20210148075 A KR 20210148075A KR 1020217020745 A KR1020217020745 A KR 1020217020745A KR 20217020745 A KR20217020745 A KR 20217020745A KR 20210148075 A KR20210148075 A KR 20210148075A
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세운 한
알렉산더 알렉시브
알라 자마라예바
토드 술첵
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셀에프이, 인크.
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Abstract

본 개시내용은 세포내 전달을 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 시스템 및 방법은 융기부와 같은 복수의 압축 요소를 포함할 수 있는 세포 처리 장치의 사용을 포함할 수 있다. 세포내 전달은 세포의 빠른 압축으로 인해 발생할 수 있으며, 이는 세포 부피를 감소시킬 수 있다. 압축은 세포가 융기부의 적어도 하위세트에 의해 형성된 갭을 통과하는 동안 발생할 수 있다. 세포 처리 장치는 인접한 융기부 사이에 위치하는 하나 이상의 회복 공간을 추가로 포함할 수 있다. 세포는 회복 공간을 통해 유동하는 동안 세포를 둘러싸는 매질 및/또는 시약을 흡수함으로써 감소된 세포 부피의 적어도 일부를 회복할 수 있다. 융기부는 또한 덜 압축 가능한 세포를 전환 채널로 전환하고, 이에 의해 다양한 세포 특성에 기초하여 세포를 분류하고/하거나, 장치 내의 막힘을 방지할 수 있다.

Description

세포내 전달을 위한 방법 및 시스템
상호 참조
본 출원은 2018년 12월 4일에 출원된 미국 특허 가출원 62/775,351의 이익을 주장하며, 이는 모든 목적을 위해 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
배경
세포내 전달은 유전자 형질감염, 편집, 세포 표지 및 세포 조사와 같은 많은 상이한 응용 분야에서 사용될 수 있다. 그러나, 미세주입, 전기천공 및 초음파 천공(sonoporation)과 같은 기존의 전달 방법은 특히 적어도 2000 킬로달톤(kDa) 크기의 분자와 같은 큰 분자, 및 적어도 100 나노미터 크기의 입자와 같은 큰 입자에 대해 낮은 전달 효율을 가질 수 있다.
요약
세포 처리 장치 및 시스템뿐만 아니라, 이들 시스템을 사용하고 세포내 전달을 생성하는 방법이 제공된다. 세포내 전달은 세포의 빠른 압축으로 인해 발생하여, 부피 손실이 발생할 수 있다. 세포의 후속 회복은 시약을 포함하는 매질에서 수행될 수 있다. 세포는 매질 및 시약을 흡수함으로써 부피를 회복하고 증가시킬 수 있다. 세포는 매질에 현탁될 수 있고, 융기부(ridge)와 같은 복수의 압축 요소를 포함할 수 있는 세포 처리 장치를 통해 유동할 수 있다. 압축은 세포가 세포 크기보다 작을 수 있는 압축 요소(예를 들어, 융기부)에 의해 형성된 갭을 통과할 때 발생할 수 있다. 압축 요소(예를 들어, 융기부)는 덜 압축 가능한 세포를 채널로 전환하여, 압축성 및/또는 크기에 기초하여 세포를 분류하고/하거나, 장치의 막힘을 방지할 수 있다. 이 방법은 큰 세포(예를 들어, 직경이 적어도 약 20마이크로미터인 크기를 갖는 세포)를 포함하는 다양한 크기의 세포를 높은 전달 효율로 처리할 수 있다.
본 개시내용의 측면은 세포 처리 장치를 제공하고, 상기 장치는 제1 표면을 포함하고 유동 방향을 따라 연장되는 제1 벽; 제2 표면을 포함하고 유동 방향을 따라 연장되는 제2 벽; 제1 벽에 연결된 복수의 융기부로서, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 연장되고, 상기 복수의 융기부 중 한 융기부는 상기 제2 표면과 갭을 형성하는 융기부 표면을 포함하는 것인 복수의 융기부; 및 유동 방향을 따라 연장되고 복수의 융기부의 적어도 하나의 하위세트에 의해 적어도 부분적으로 획정되는 전환 채널을 포함한다.
일부 실시양태에서, 세포 처리 장치는 2개 이상의 배출구를 추가로 포함하고, 여기서 2개 이상의 배출구 중 적어도 하나는 전환 채널과 정렬되고, 2개 이상의 배출구 중 적어도 하나의 추가의 배출구는 전환 채널로부터 멀리 떨어져 위치한다. 일부 실시양태에서, 세포 처리 장치는 전환 채널에 유체 연결되고 개방되고 한 쌍의 복수의 융기부 사이에 배치되는 중간 배출구를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 세포 처리 장치는 제1 벽 및 제2 벽 중 적어도 하나에 각각 연결된 측벽을 추가로 포함하고, 여기서 복수의 융기부는 각각 유동 방향에 대해 10° 내지 80°의 각도로 측벽 사이에서 연장된다. 일부 실시양태에서, 복수의 융기부의 모든 융기부는 서로 평행하다. 일부 실시양태에서, 복수의 융기부 중 적어도 2개의 융기부는 유동 방향에 대해 상이한 각도로 배향된다. 일부 실시양태에서, 복수의 융기부는 각각 5마이크로미터 내지 100마이크로미터의 융기부 두께를 갖는다. 일부 실시양태에서, 복수의 융기부의 융기부 표면은 제2 표면에 평행하다. 일부 실시양태에서, 복수의 융기부는 각각 제2 벽과 갭을 형성하는 융기부 표면을 갖고, 갭의 높이는 유동 방향을 따라 변한다. 일부 실시양태에서, 복수의 융기부는 제1 융기부 세트 및 제2 융기부 세트를 포함하고, 제1 융기부 세트 및 제2 융기부 세트는 갈매기 무늬(chevron) 패턴을 형성한다. 일부 실시양태에서, 제1 융기부 세트 및/또는 제2 융기부 세트는 측벽 중 하나로부터 상이한 거리에 위치하는 복수의 전단부(leading edge)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 전환 채널은 제1 융기부 세트와 제2 융기부 세트 사이에 위치한다. 일부 실시양태에서, 제1 융기부 세트 및 제2 융기부 세트는 중첩되고, 유동 방향을 따라 서로에 대해 분지되어, 전환 채널의 구불구불한 경로를 형성한다. 일부 실시양태에서, 복수의 융기부 중 제1 융기부는 제2 표면과 제1 갭을 형성하는 제1 융기부 표면을 포함하고, 복수의 융기부 중 제2 융기부는 제2 표면과 제2 갭을 형성하는 제2 융기부 표면을 포함하고, 제1 갭은 제2 갭과 상이한 높이를 갖는다. 일부 실시양태에서, 갭의 높이는 조정 가능하다. 일부 실시양태에서, 측벽 중 적어도 하나는 제1 벽이 제2 벽에 대해 이동할 수 있도록 가요성이다. 일부 실시양태에서, 복수의 융기부 중 제1 융기부는 제2 표면과 제1 갭을 형성하는 제1 융기부 표면을 포함하고, 복수의 융기부 중 제2 융기부는 제2 표면과 제2 갭을 형성하는 제2 융기부 표면을 포함하고, 제1 갭은 제2 갭과 상이한 폭을 갖는다. 일부 실시양태에서, 세포 처리 장치는 복수의 융기부 중 2개의 인접한 융기부 사이에 위치하는 회복 공간을 추가로 포함하고, 여기서 유동 방향을 따른 회복 공간의 거리는 100 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터이다. 일부 실시양태에서, 유동 방향에 대해 수직으로 측정된 전환 채널의 폭은 유동 방향에 따라 가변적이다. 일부 실시양태에서, 세포 처리 장치는 추가의 전환 채널을 추가로 포함하고, 여기서 전환 채널은 복수의 융기부 각각과 측벽 중 하나 사이에 위치하고, 추가의 전환 채널은 복수의 융기부 각각과 측벽 중 추가의 하나 사이에 위치한다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 세포 처리를 위한 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 제1 표면을 포함하는 제1 벽; 제2 표면을 포함하는 제2 벽; 제1 벽에 연결된 복수의 융기부로서, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 연장되고, 상기 복수의 융기부 중 한 융기부는 상기 제2 표면과 갭을 형성하는 융기부 표면을 포함하는 것인 복수의 융기부; 및 세포 처리 장치의 유동 방향을 따라 연장되고 복수의 융기부의 적어도 하나의 하위세트에 의해 적어도 부분적으로 획정되는 전환 채널을 포함하는 세포 처리 장치; 세포 처리 장치에 유체 연결된 압력원; 세포 처리 장치에 작동 가능하게 연결된 하나 이상의 센서; 및 압력원 및 하나 이상의 센서에 작동 가능하게 연결되고 하나 이상의 센서로부터의 하나 이상의 입력에 기초하여 압력원의 작동을 제어하도록 구성된 시스템 제어기를 포함한다.
일부 실시양태에서, 시스템은 제1 벽 및 제2 벽 중 적어도 하나에 열적으로 연결되고 시스템 제어기에 작동 가능하게 연결된 온도 제어 모듈을 추가로 포함하고, 여기서 온도 제어 모듈은 세포 처리 장치를 통해 유동하는 매질의 온도를 제어하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 센서는 전환 채널에 위치하는 세포 계수기를 포함한다. 일부 실시양태에서, 시스템은 제1 벽과 제2 벽 중 적어도 하나에 기계적으로 연결되고 시스템 제어기에 작동 가능하게 연결된 갭 조정기를 추가로 포함하고, 여기서 갭 조정기는 융기부 표면과 제2 표면 사이의 갭의 높이를 조정하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 입력은 다음 중 적어도 하나를 포함한다: 세포 처리 장치 내부의 압력, 세포 처리 장치의 유입구의 세포 수, 세포 처리 장치 배출구의 세포 수, 세포 처리 장치 내부의 온도, 세포 처리 장치 내부의 유속, 세포 처리 장치로부터의 광학 이미지, 및 제2 벽에 대한 제1 벽의 위치. 일부 실시양태에서, 시스템은 추가의 복수의 융기부를 포함하는 추가의 세포 처리 장치 및 세포 분류기를 추가로 포함하고, 여기서 추가의 복수의 융기부 중 한 융기부는 추가의 세포 처리 장치의 추가의 제2 벽의 추가의 제2 표면과 추가의 갭을 형성하는 추가의 융기부 표면을 포함하고, 상기 추가의 갭은 상기 갭과 상이한 높이를 갖고; 세포 분류기는 상류에 위치하고 세포 처리 장치 및 추가의 세포 처리 장치에 유체 연결되어 세포 처리 장치 및 제2 세포 처리 장치가 병렬로 작동하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 시스템은 추가의 세포 처리 장치를 추가로 포함하고, 여기서 세포 처리 장치 및 추가의 세포 처리 장치는 순서대로 연결된다. 일부 실시양태에서, 시스템은 세포 처리 장치와 추가의 세포 처리 장치에 대해 유체 연결되고 이들 장치 사이에 위치하는 유입구를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 시스템은 2개 이상의 배출구를 추가로 포함하며, 여기서 2개 이상의 배출구 중 적어도 하나는 전환 채널과 정렬되고, 2개 이상의 배출구 중 적어도 하나의 추가의 배출구는 전환 채널로부터 멀리 떨어져 위치한다. 일부 실시양태에서, 시스템은 제1 벽 및 제2 벽 중 적어도 하나에 각각 연결된 측벽을 추가로 포함하고, 여기서 복수의 융기부는 각각 유동 방향에 대해 10° 내지 80°의 각도로 세포 처리 장치의 측벽 사이에서 연장된다. 일부 실시양태에서, 압력원은 펌프이다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 세포 처리 방법을 제공하고, 상기 방법은 (a) 세포를 세포 처리 장치 내로 유도하는 단계로서, 여기서 세포 처리 장치는 복수의 융기부(여기서, 복수의 융기부 중 한 융기부는 세포 처리 장치의 표면과 갭을 형성하는 융기부 표면을 포함하고, 갭은 그를 통해 유동하는 세포의 세포 부피를 감소시키도록 구성됨), 갭에 의해 감소된 세포 부피의 적어도 일부를 회복하도록 구성된, 복수의 융기부 중 2개의 인접한 융기부 사이의 회복 공간, 및 세포 처리 장치의 유동 방향을 따라 연장되고 복수의 융기부의 적어도 하나의 하위세트에 의해 적어도 부분적으로 획정되는 전환 채널을 포함하는 것인 단계; (b) 갭 및 회복 공간을 통해 세포의 제1 하위세트를 유동하게 하여 하나 이상의 처리된 세포를 생성하는 단계로서, 세포의 제1 하위세트는 갭을 통해 유동할 때 감소된 세포 부피를 가지며, 여기서 감소된 세포 부피는 회복 공간을 통해 유동하는 세포의 제1 하위세트 상에서 주변 매질을 흡수함으로써 적어도 부분적으로 회복되고, 이에 의해 하나 이상의 처리된 세포를 생성하는 것인 단계; 및 (c) 갭 또는 회복 공간을 통과하지 않는 세포의 제2 하위세트를 전환 채널로 유도하는 단계를 포함한다.
일부 실시양태에서, 갭을 통과하는 세포의 제1 하위세트의 평균 지속시간은 약 1초 미만이다. 일부 실시양태에서, 세포의 제1 하위세트의 세포는 원래의 세포 부피와 비교하여 적어도 약 10%의 평균 부피 감소를 갖는다. 일부 실시양태에서, 세포 처리 방법은 (a) 전에 세포를 분류하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 세포 처리 방법은 (b) 후에 세포를 분류하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 세포 처리 방법은 복수의 융기부 중 하나 이상의 융기부에 의해 형성된 하나 이상의 갭을 통해 세포의 제1 하위세트를 유동하게 함으로써, 세포의 제1 하위세트의 하나 이상의 부피 감소를 유도하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 세포 처리 장치를 통해 유동하는 세포의 선형 유속은 조정 가능한다. 일부 실시양태에서, 선형 유속은 0.1 헤르츠(Hz)와 100 Hz 사이의 주파수로 평균 선형 유속의 10%와 50% 사이에서 조정된다. 일부 실시양태에서, 선형 유속은 하나 이상의 센서로부터 수신된 입력에 응답하여 조정된다. 일부 실시양태에서, 세포 처리 방법은 세포 처리 장치를 통한 세포의 유체 유동 방향을 역전시키는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 세포 처리 장치를 통해 유동하는 세포의 유속은 초당 약 5밀리미터 내지 초당 200 밀리미터이다. 일부 실시양태에서, (a)는 세포 처리 장치를 진동시키는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 세포 처리 장치는 1 마이크로미터보다 큰 진폭으로 진동한다. 일부 실시양태에서, 세포 처리 장치는 1 Hz보다 큰 주파수로 진동된다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의한 실행시에 상기 또는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 임의의 방법을 구현하는 기계 실행 가능 코드를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 하나 이상의 컴퓨터 프로세서 및 이에 연결된 컴퓨터 메모리를 포함하는 시스템을 제공한다. 컴퓨터 메모리는 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의한 실행시에 상기 또는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 임의의 방법을 구현하는 기계 실행 가능 코드를 포함한다.
본 개시내용의 추가의 측면 및 이점은 단지 본 개시내용의 예시적인 실시양태가 제시되고 설명되는 다음의 상세한 설명으로부터 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 용이하게 명백해질 것이다. 인식되는 바와 같이, 본 개시내용은 다른 및 상이한 실시양태가 가능하고, 그의 여러 세부사항은 본 개시내용으로부터 벗어나지 않으면서 다양한 명백한 측면에서 수정될 수 있다. 따라서, 도면 및 설명은 본질적으로 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다.
본 발명의 신규한 특징은 첨부된 청구범위에서 구체적으로 제시된다. 본 발명의 특징 및 이점은 본 발명의 원리가 활용되는 예시적인 실시양태를 제시하는 하기 상세한 설명, 및 첨부 도면(본원에서 "도면" 및 "도"로도 지칭됨)을 참고로 하여 보다 잘 이해될 것이다:
도 1a는 일부 실시예에 따른, 세포 압축을 위해 사용되는 2개의 융기부를 예시하는 세포 처리 장치의 측면 단면도이다.
도 1b는 일부 실시예에 따른, 유동 방향에 대해 일정 각도로 위치하고 측벽 중 하나를 따라 전환 채널을 형성하는 동일한 2개의 융기부를 예시하는, 도 1a의 세포 처리 장치의 상면 단면도이다.
도 1c는 일부 실시예에 따른, 주축을 갖는 융기부에 의해 형성된 상이한 각도를 예시하는, 세포 처리 장치의 상면 단면도이다.
도 1d, 도 1e, 도 1f, 도 1g, 도 1h, 도 1i, 도 1j, 및 도 1k는 일부 실시예에 따른, 융기부의 상이한 형상을 예시하는 세포 처리 장치의 일부의 측면 단면도이다.
도 2a는 일부 실시예에 따른, 각각의 측벽을 따라 연장되는 2개의 전환 채널을 예시하는 세포 처리 장치의 상면 단면도이다.
도 2b는 일부 실시예에 따른, 유동 방향을 따라 폭이 증가하는 전환 채널을 예시하는 세포 처리 장치의 상면 단면도이다.
도 2c는 일부 실시예에 따른, 유동 방향을 따라 폭이 감소하는 전환 채널을 예시하는 세포 처리 장치의 상면 단면도이다.
도 2d는 일부 실시예에 따른, 측벽으로부터 멀리 떨어져서 및 중심축을 따라 위치하는 똑바른 전환 채널을 예시하는 세포 처리 장치의 상면 단면도이다.
도 2e는 일부 실시예에 따른, 측벽으로부터 멀리 떨어져서 및 주축을 따라 위치하는, 중첩하는 융기부에 의해 형성되는 만곡된 전환 채널을 예시하는 세포 처리 장치의 상면 단면도이다.
도 2f는 일부 실시예에 따른, 초기 전환 채널이 하류에서 2개의 채널로 분할되고 세포 처리 장치의 내부 내에서 위치를 변경하는 것을 예시하는 세포 처리 장치의 상면 단면도이다.
도 2g는 일부 실시예에 따른, 세포 처리 장치의 내부 내에서 하나의 측벽으로부터 또 다른 측벽으로 위치를 변경하는 전환 채널을 예시하는 세포 처리 장치의 상면 단면도이다.
도 3a는 일부 실시예에 따른, 주축을 따라 서로에 대해 분지된 전단부를 갖는 융기부를 예시하는 세포 처리 장치의 상면 단면도이다.
도 3b 및 도 3c는 융기부의 상이한 형상을 예시하는, 세포 처리 장치의 2가지 실시예의 상면 단면도이다.
도 3d는 일부 실시예에 따른, 만곡된 측벽들을 예시하는 세포 처리 장치의 상면 단면도이다.
도 4a는 일부 실시예에 따른, 2개의 융기부에 의해 형성된 상이한 갭을 예시하는 세포 처리 장치의 측면 단면도이다.
도 4b 및 도 4c는 일부 실시예에 따른, 상이한 작동 스테이지에서 동일한 융기부에 의해 형성된 상이한 갭 높이를 예시하는, 세포 처리 장치의 정면 단면도이다.
도 4d는 일부 실시예에 따른, 상이한 내부 높이를 갖는 회복 공간을 예시하는 세포 처리 장치의 측면 단면도이다.
도 4e는 일부 실시예에 따른, 마주보는 벽에 부착된 융기부를 갖는 채널을 예시하는 세포 처리 장치의 측면 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 일부 실시예에 따른, 융기부에 의해 형성된 상이한 갭 폭을 예시하는 세포 처리 장치의 정면 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 일부 실시예에 따른, 2개의 상이한 융기부에 대응하는 상이한 측부 채널 높이를 예시하는 세포 처리 장치의 정면 단면도이다.
도 7a는 일부 실시예에 따른, 세포 처리 장치 및 세포 처리 장치에 연결된 다양한 다른 구성요소를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 7b는 일부 실시예에 따른, 3개의 세포 처리 장치에 연결된 세포 분류기를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 7c는 일부 실시예에 따른, 순서대로 연결된 3개의 세포 처리 장치를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 7d는 일부 실시예에 따른, 병렬로 작동하는 3개의 세포 처리 장치를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 8은 일부 실시예에 따른, 세포내 전달 방법에 대응하는 프로세스 흐름도이다.
도 9a는 일부 실시예에 따른, 장치에서 처리되는 코어-쉘 유형의 분자를 예시하는 세포 처리 장치의 측면 단면도이다.
도 9b는 일부 실시예에 따른, 코어-쉘 유형의 분자를 형성하는 것을 예시하는 2상 액적 발생기의 측면 단면도이다.
도 10은 본 명세서에서 제공되는 방법을 구현하도록 프로그래밍되거나 달리 구성된 컴퓨터 시스템을 도시한 것이다.
상세한 설명
본 발명의 다양한 실시양태가 본 명세서에서 제시되고 설명되지만, 그러한 실시양태는 단지 예로서 제공된다는 것이 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명을 벗어나지 않으면서 다양한 변형, 변경 및 대체를 수행할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 본 발명의 실시양태에 대한 다양한 대안이 사용될 수 있음을 이해하여야 한다.
용어 "적어도", "~보다 큰" 또는 "~보다 크거나 같은"이 일련의 2개 이상의 수치값에서 처음 수치값 앞에 올 때마다, 용어 "적어도", "~보다 큰" 또는 "~보다 크거나 같은"은 일련의 수치값에 있는 각각의 수치값에 적용된다. 예를 들어, 1, 2 또는 3보다 크거나 같으면, 1보다 크거나 같거나, 2보다 크거나 같거나, 3보다 크거나 같다는 것과 동일한 의미이다.
"~보다 크지 않은", "~보다 작은" 또는 "~보다 작거나 같은"이라는 용어가 일련의 2개 이상의 수치값에서 처음 수치값 앞에 올 때마다, 용어 "~보다 크지 않은", "~보다 작은" 또는 "~보다 작거나 같은"은 일련의 수치값에 있는 각각의 수치값에 적용된다. 예를 들어, 3, 2 또는 1보다 작거나 같으면, 3보다 작거나 같거나, 2보다 작거나 같거나, 1보다 작거나 같다는 것과 동일한 의미이다.
세포내 전달을 위한 방법 및 시스템이 본원에서 제공된다. 상기 방법은 유체 장치(예를 들어, 미세유체 장치)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법 및 시스템은 하나 이상의 시약 또는 물질(예를 들어, 치료 시약, 유전자 편집 시약)을 세포 내로 전달하는 것을 촉진할 수 있다. 상기 방법 및 시스템은 유체 장치의 사용을 포함할 수 있다. 유체 장치는 하나 이상의 압축 요소를 포함할 수 있다.
유체 장치는 복수의 채널(예를 들어, 마이크로채널)을 포함할 수 있다. 복수의 채널은 하나 이상의 마이크로채널일 수 있다. 유체 장치의 채널 수는 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20개, 또는 그 초과의 채널일 수 있다. 유체 장치의 채널 수를 늘리면, 배출 유속 또는 프로세스 처리량을 증가시킬 수 있다. 2개 이상의 유체 채널은 병렬로, 직렬로, 또는 직렬과 병렬의 조합으로 연결될 수 있다. 채널은 다양한 구성으로 연결될 수 있다.
유체 장치는 주축을 포함할 수 있다. 주축은 장치의 유동 방향에 평행할 수 있다. 주축은 복수의 마이크로채널에 평행할 수 있다. 방법은 하나 이상의 세포가 유체 장치의 마이크로채널을 통해 유동하도록 하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 세포가 마이크로채널을 통해 유동할 때, 세포는 마이크로채널에 포함된 압축 요소와 접촉할 수 있다. 마이크로채널은 약 1 마이크로미터(㎛), 5 ㎛, 10 ㎛, 15 ㎛, 20 ㎛, 30 ㎛, 40 ㎛, 50 ㎛, 60 ㎛, 70 ㎛, 80 ㎛, 90 ㎛, 100 ㎛, 150 ㎛, 200 ㎛, 250 ㎛, 300 ㎛, 350 ㎛, 400 ㎛, 450 ㎛, 500 ㎛, 600 ㎛, 700 ㎛, 800 ㎛, 900 ㎛, 1,000 ㎛ 또는 그 초과보다 크거나 동일한 단면 치수를 가질 수 있다. 일부 경우에, 채널의 단면 치수는 약 2,000 ㎛, 1,500 ㎛, 1,000 ㎛, 850 ㎛, 700 ㎛, 550 ㎛, 400 ㎛, 300 ㎛, 200 ㎛, 100 ㎛, 80 ㎛, 60 ㎛, 40 ㎛, 20 ㎛, 10 ㎛ 또는 그 미만보다 작거나 동일할 수 있다. 일부 경우에, 채널의 단면 치수는 위에서 설명한 2개의 값 중 임의의 값, 예를 들어 약 20 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛, 또는 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 사이에 속할 수 있다.
마이크로채널은 복수의 압축 요소를 포함할 수 있다. 복수의 압축 요소는 하나 이상의 압축 요소일 수 있다. 미세유체 장치의 각각의 미세채널은 하나 이상의 압축 요소를 포함할 수 있다. 복수의 압축 요소는 융기부를 포함할 수 있다. 압축 요소는 압축 표면을 포함할 수 있다. 압축 표면은 직사각형, 삼각형, 원통형, 구형 또는 다른 형태 및/또는 곡률과 같은 상이한 형태 및/또는 곡률을 가질 수 있다. 압축 요소는 상이한 표면적과 같은 상이한 크기를 가질 수 있다. 세포가 유체 장치를 통해 유동할 때, 세포는 압축 요소와 접촉할 수 있다. 압축 요소로 인해 세포 부피가 감소할 수 있다. 압축 후, 세포는 세포를 둘러싼 매질을 흡수함으로써 그의 감소된 부피의 일부 또는 전부를 회복할 수 있다.
압축 요소는 복수의 압축 표면, 예를 들어 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20개 또는 그 초과의 압축 표면을 포함할 수 있다. 압축 표면은 융기부일 수 있다. 압축 표면은 서로에 대해 평행하게 연장되거나 평행하게 연장되지 않을 수 있다. 일부 경우에, 압축 표면의 적어도 하위세트는 서로에 대해 평행하게 연장된다. 압축 표면은 규칙적이거나 불규칙한 단면 모양을 가질 수 있다. 일부 경우에, 압축 표면은 직사각형 단면을 갖는다.
압축 표면의 치수는 세포 유속, 세포 유형, 세포 크기, 세포 강성(stiffness), 세포 부착성, 물질 유형, 채널 물질 및/또는 채널 크기와 같은 다양한 요인에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 압축 표면은 약 1 ㎛, 5 ㎛, 10 ㎛, 15 ㎛, 20 ㎛, 30 ㎛, 40 ㎛, 50 ㎛, 60 ㎛, 70 ㎛, 80 ㎛, 90 ㎛, 100 ㎛, 150 ㎛, 200 ㎛, 250 ㎛, 300 ㎛, 350 ㎛, 400 ㎛, 450 ㎛, 500 ㎛, 또는 그 초과보다 크거나 동일한 평균 폭을 갖는다. 일부 경우에, 압축 표면은 약 800 ㎛, 700 ㎛, 600 ㎛, 500 ㎛, 400 ㎛, 300 ㎛, 200 ㎛, 150 ㎛, 100 ㎛, 80 ㎛, 60 ㎛, 40 ㎛, 20 ㎛ 또는 그 미만보다 작거나 동일한 평균 폭을 갖는다. 일부 경우에, 압축 표면은 예를 들어 약 20 ㎛ 내지 250 ㎛와 같이 위에서 설명한 임의의 두 값 사이에 해당하는 평균 폭을 갖는다.
세포가 채널을 통과할 수 있도록, 압축 요소는 채널의 단면 치수보다 작은 치수(예를 들어, 높이)를 가질 수 있다. 그 결과, 압축 요소의 표면(예를 들어, 융기부 표면)과 채널 또는 장치의 내부 표면 사이에 갭이 있을 수 있다. 갭은 조정 가능한 크기를 가질 수 있다. 갭 크기는 세포 크기, 세포 유형, 세포 강성, 세포 부착성, 유속, 채널 물질, 채널 크기, 온도, 물질 유형 및/또는 물질 크기와 같은 다양한 인자에 기초하여 조정될 수 있다. 일부 경우에, 갭 크기는 약 0.1 ㎛, 0.5 ㎛, 1 ㎛, 2 ㎛, 3 ㎛, 4 ㎛, 5 ㎛, 6 ㎛, 7 ㎛, 8 ㎛, 9 ㎛, 10 ㎛, 11 ㎛, 12 ㎛, 13 ㎛, 14 ㎛, 15 ㎛, 16 ㎛, 17 ㎛, 18 ㎛, 19 ㎛, 20 ㎛, 22 ㎛, 24 ㎛, 26 ㎛, 28 ㎛, 30 ㎛ 또는 그 초과보다 크거나 동일할 수 있다. 일부 경우에, 갭 크기는 약 50 ㎛, 45 ㎛, 40 ㎛, 35 ㎛, 30 ㎛, 25 ㎛, 20 ㎛, 18 ㎛, 16 ㎛, 14 ㎛, 12 ㎛, 10 ㎛, 8 ㎛, 6 ㎛, 4 ㎛, 2 ㎛, 1 ㎛, 또는 그 미만보다 작거나 동일할 수 있다. 일부 경우에, 갭 크기는 예를 들어 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 또는 약 3 ㎛ 내지 약 15 ㎛과 같이 위에서 설명한 임의의 두 값의 범위에 해당할 수 있다.
갭 크기는 세포 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 갭 크기는 세포의 평균 직경의 약 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10% 이하일 수 있다. 일부 경우에, 갭 크기는 채널을 통과하는 세포에 포함된 제시된 세포의 직경의 약 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10% 이하일 수 있다.
다중 압축 요소(예를 들어, 압축 표면)가 채널에 포함되는 경우, 각각의 압축 요소는 동일하거나 다른 치수를 가질 수 있다. 그 결과, 각각의 압축 요소와 채널의 내부 표면 사이의 갭 크기는 상이할 수 있거나, 상이하지 않을 수 있다. 일부 경우에, 압축 요소의 적어도 하위세트(예를 들어, 적어도 약 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 또는 그 초과)는 상이한 치수를 갖는다.
압축 요소는 서로 이격될 수 있다. 이러한 구성은 세포의 주기적 압축 및 확장을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 세포가 채널을 통과할 때, 압축 요소와 접촉하는 동안 세포가 압축될 수 있다. 압축 후에 및 후속 압축 요소와 접촉하기 전에, 세포는 두 개의 인접한 압축 요소 사이의 영역(예를 들어, 회복 공간)으로 유동할 수 있으며, 여기서 세포는 확장하고, 압축 동안 손실된 부피의 일부 또는 전부를 회복할 수 있다. 인접한 압축 요소의 각각의 쌍 사이의 공간의 치수 또는 모양은 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 일부 경우에, 압축 요소는 동일하게 떨어져 있다. 일부 경우에, 인접한 압축 요소의 각각의 쌍 사이의 공간은 세포의 유동 방향을 따라 점진적으로 증가하거나 감소한다. 유동 방향은 대부분의 세포의 주요 유동 방향일 수 있다. 유동 방향은 채널의 주축과 정렬될 수 있다. 유동 방향은 채널의 유입구로부터 채널의 배출구로의 방향일 수 있다.
압축 요소는 미세유체 장치의 주축에 대해 각진(angled) 표면과 같은 각진 압축 요소를 포함할 수 있다. 미세유체 장치의 모든 압축 요소는 서로 평행할 수 있다(즉, 장치의 주축에 대해 동일한 각도로 배향될 수 있다). 대안적으로, 상이한 압축 요소는 장치의 주축에 대해 상이한 각도를 가질 수 있다. 일부 예에서, 각도는 10 내지 50도, 또는 20 내지 80도, 또는 30 내지 60도일 수 있다. 예를 들어, 각도는 약 10도, 15도, 20도, 25도, 30도, 35도, 40도, 45도, 50도, 55도, 60도, 65도, 70도, 75도, 80도, 85도 또는 그 초과보다 크거나 동일할 수 있다. 각진 압축 요소는 마이크로채널로부터 원치 않는 물질의 제거를 용이하게 할 수 있다. 원치 않는 물질은 예를 들어 생존할 수 없는 세포, 응집체, 막힘제(clogging agent), 과량의 조영제, 과량의 다른 시약 등을 포함할 수 있다. 원치 않는 물질의 제거는 세포 처리의 처리량 및/또는 효율성을 높이는 데 기여할 수 있다.
복수의 세포가 유체 장치를 통과하도록 유도될 수 있다. 복수의 세포는 약 2천만 개, 5천만 개, 1억 개, 2억 개, 3억 개, 4억 개, 5억 개, 6억 개, 7억 개, 8억 개 또는 그 초과보다 많거나 동일한 세포를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 복수의 세포는 약 20억 개, 15억 개, 10억 개, 8억 개, 6억 개, 4억 개, 2억 개, 1억 개 또는 그 미만보다 적거나 동일한 세포를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 방법은 세포에 의한 부피 손실을 초래할 수 있는 세포의 신속한 압축을 포함할 수 있다. 압축은 세포가 압축 요소(예를 들어, 융기부)를 포함하는 유체 장치를 통과할 때 발생할 수 있다. 압축은 빠를 수 있다. 압축은 짧은 시간 내에 발생할 수 있다. 예를 들어, 압축은 약 2초(s), 1.8 s, 1.6 s, 1.4 s, 1.2 s, 1 s, 900밀리초(ms), 800 ms, 700 ms, 600 ms, 500 ms, 400 ms, 350 ms, 300 ms, 280 ms, 260 ms, 240 ms, 220 ms, 200 ms, 180 ms, 160 ms, 140 ms, 120 ms, 100 ms, 90 ms, 80 ms, 70 ms, 60 ms, 50 ms, 40 ms, 30 ms, 20 ms, 10 ms, 5 ms, 1 ms 또는 미만보다 짧거나 동일한 시간 내에 발생할 수 있다. 일부 경우에, 압축은 위에서 설명한 임의의 두 값 사이에 해당하는 기간, 예를 들어 약 10 ms와 약 300 ms 사이에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 압축은 10 마이크로초 내지 300 밀리초 내와 같이 1초 미만 내에 발생할 수 있다. 압축 시간은 유속, 세포 크기, 압축 요소(예를 들어, 융기부) 기하 구조, 및 위에서 또는 본 명세서의 다른 곳에서 추가로 설명되는 인자와 같은 다양한 다른 인자에 따라 달라질 수 있다.
압축하는 동안, 세포는 단순히 모양을 변경하는 것보다(예를 들어, 유의한 부피 변화 없이 압축 갭에 적응하기보다) 그 부피를 변경할 수 있다(예를 들어, 압축전 부피의 적어도 10% 또는 심지어 적어도 30%의 부피 손실을 경험함). 압축 속도와 부피 손실의 조합은 세포가 단순히 재형성될 수 있는 종래의 미세유체 기술과 본 개시내용의 방법 및 시스템을 구별할 수 있다. 일부 예에서, 세포는 부피를 실질적으로 변경하지 않으면서(예를 들어, 원래의 부피에 비해 약 25%, 20%, 18%, 16%, 14%, 12%, 10%, 8%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2% 또는 그 미만보다 적거나 동일한 부피 변화를 보임) 모양을 변경할 수 있다. 다른 예에서, 세포는 그 모양을 실질적으로 변경하지 않으면서 그 부피를 변경할 수 있다. 일부 예에서, 세포 모양(예를 들어, 형태) 및 세포 부피는 변할 수 있다.
부피 감소(또는 손실)는 일시적일 수 있다. 압축으로 인해 세포는 그 부피의 적어도 약 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% 또는 그 초과를 잃을 수 있다. 압축된 상태는 세포에 대해 자연적이지 않은 상태일 수 있으며, 세포는 원래의 부피로의 회복을 시도할 수 있다. 결과적으로, 압축 후에 세포 확장 및 회복이 뒤따를 수 있다. 회복하는 동안, 세포는 세포를 둘러싼 매질을 흡수함으로써 그 부피를 증가시킬 수 있다. 매질은 상기 또는 본 명세서의 다른 곳에서 설명되는 바와 같은 다양한 시약을 포함한다.
세포에 대해 더 이상의 압축력이 가해지지 않으면, 세포는 그의 원래의 부피로 회복을 시도할 수 있다. 일부 경우에, 본 개시내용의 방법은 압축 요소에 의한 압축 후에 세포를 회복 공간으로 방출하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 세포는 즉시 회복 공간으로 방출될 수 있다. 회복 공간은 동일한 세포 처리 장치 내부에 있을 수 있다. 회복 과정을 통해, 세포는 적어도 부분적으로 회복되고, 주변 매질을 흡수함으로써 부피를 증가시킬 수 있다. 매질은 하나 이상의 시약을 포함할 수 있으며, 이는 상기 회복 과정의 일부로서 세포에 도입될 수 있다. 이러한 시약의 예는 플라스미드 및 자성 나노입자(예를 들어, 다양한 적용을 위해 줄기 세포 또는 다른 유형의 세포 내에 도입된) 및 mRNA(예를 들어, 1차 말초 혈액 단핵 세포 또는 다양한 적용을 위한 다른 유형의 세포 내에 도입된)를 포함할 수 있다. 다른 시약 및 세포 유형을 사용할 수 있다.
본원에서 제공되는 바와 같이, 하나 이상의 시약이 큰 세포를 포함하는 세포의 내부로 유도될 수 있다. 시약은 큰 분자를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 복수의 물질은 약 0.5 메가달톤(MDa), 0.6 MDa, 0.7 MDa, 0.8 MDa, 0.9 MDa, 1.0 MDa, 1.1 MDa, 1.2 MDa, 1.3 MDa, 1.4 MDa, 1.5 MDa, 1.6 MDa, 1.7 MDa, 1.8 MDa, 1.9 MDa, 2.0 MDa, 2.1 MDa, 2.2 MDa, 2.3 MDa, 2.4 MDa, 2.5 MDa, 2.6 MDa, 2.7 MDa, 2.8 MDa, 2.9 MDa, 3.0 MDa, 3.5 MDa, 4.0 MDa, 4.5 MDa, 5.0 MDa 또는 그 초과보다 크거나 동일한 평균 분자량을 가질 수 있다. 일부 경우에, 각각의 물질은 약 0.5 메가달톤(MDa), 0.6 MDa, 0.7 MDa, 0.8 MDa, 0.9 MDa, 1.0 MDa, 1.1 MDa, 1.2 MDa, 1.3 MDa, 1.4 MDa, 1.5 MDa, 1.6 MDa, 1.7 MDa, 1.8 MDa, 1.9 MDa, 2.0 MDa, 2.1 MDa, 2.2 MDa, 2.3 MDa, 2.4 MDa, 2.5 MDa, 2.6 MDa, 2.7 MDa, 2.8 MDa, 2.9 MDa, 3.0 MDa, 3.5 MDa, 4.0 MDa, 4.5 MDa, 5.0 MDa 또는 그 초과보다 크거나 동일한 분자량을 가질 수 있다.
시약은 하전 물질을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 시약은 약물, 핵산 분자, 항원, 폴리펩타이드, 항체, 항원, 합텐, 효소 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 핵산 분자는 데옥시리보핵산(DNA), 리보핵산(RNA), 펩타이드 핵산(PNA), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 시약은 약 5 킬로염기(kB), 6 kB, 7 kB, 8 kB, 9 kB, 10 kB, 11 kB, 12 kB, 13 kB, 14 kB, 15 kB, 16 kB, 17 kB, 18 kB, 19 kB, 20 kB, 21 kB, 22 kB, 23 kb, 24 kB, 25 kB, 26 kB, 27 kB, 28 kB, 29 kB, 30 kB 또는 그 초과보다 크거나 동일한 시약을 포함한다. 한 가지 예시적인 시약은 크기가 10 kB보다 큰 DNA 플라스미드일 수 있다.
일부 경우에, 크기가 적어도 약 10 kB인 시약과 같은 큰 시약은 막 천공 특성을 개선하기 위해 좁은 세공에서 세포를 압착한 다음, 임시 막 세공을 통한 시약의 느린 확산과 같은 기존의 미세유체 방법에 의해 도입되지 않을 수 있다. 더 큰 시약의 경우 확산이 더 느리기 때문에, 이러한 시약은 상기 확산 방법을 사용하여 효과적으로 전달되지 않을 수 있다. 또한, 기존의 방법에서 제안된 세포막 천공의 정도는 세포 생존을 보장하고 세포 손상 또는 사멸을 방지하기 위해 제한될 수 있다. 일부 예에서, 세포내 전달을 위한 통상적인 미세유체 장치는 높은 막 전단을 달성하고 막 세공을 개방하기 위해 좁은 채널이 사용될 수 있기 때문에 막히기 쉬울 수 있다. 예를 들어, 막힘을 줄이기 위해 유속을 증가시키는 것은 세포 손상을 유발할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 장치 및 방법을 참조하면, 일부 예에서, 압축(부피 감소) 및 회복(시약 흡수)의 순서는 다수회, 예를 들어 세포 처리 장치의 내부에 제공된 각각의 압축 요소(예를 들어, 압축 융기부)에 대해 1회 수행될 수 있다. 또한, 일부 예에서, 상기 처리 순서는 예를 들어 상이한 갭 높이(압축 수준), 상이한 압축 요소 기하 구조, 상이한 갭 길이(압축 지속 시간), 상이한 유속(압축 및 회복 지속 시간), 상이한 시약 및/또는 시약 농도를 사용하여 상이한 방식으로 반복될 수 있다. 예를 들어, 상이한 갭 및/또는 상이한 폭 및 프로파일을 갖는 융기부는 세포 압축의 정도, 속도 및/또는 지속 시간에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 일부 예에서, 세포 처리 장치는 덜 압축 가능한 세포의 제거를 위한 전환 채널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 압축 요소(예를 들어, 융기부)는 대각선 융기부 배향으로 지칭될 수 있는 유동 방향에 대해 각을 이룰 수 있다(수직이 아님). 전환 채널은 예를 들어 측벽 중 하나를 따라 및/또는 측벽에서 멀리 떨어져서 이들 융기부의 끝에 위치할 수 있다. 충분히 압축할 수 없고 상기 압축 요소(예를 들어, 융기부)에 의해 형성된 갭을 통과할 수 없는 세포는 상기 압축 요소를 따라 전환 채널 내로 (유동에 의해) 밀려들어갈 수 있다. 일부 예에서, 이러한 세포는 이어서 하나 이상의 압축 회복 순서를 거친 세포와 별도로 수집될 수 있다.
일반적으로, 본원에서 설명되는 방법 및 시스템은 다양한 상이한 세포 유형에 다양한 시약(예를 들어, 거대분자)을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 일부 경우에, 세포내 전달은 종래의 방법보다 세포 사멸 및 응집 위험은 더 낮으면서 높은 처리량 및 최소한의 막힘으로 달성될 수 있다. 일부 경우에, 물질은 약 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 또는 그 초과보다 크거나 동일한 효율로 복수의 세포 내로 전달될 수 있다. 방법의 효율성은 확산 기반 방법 및/또는 세포내이입보다 높을 수 있다. 방법의 효율성은 처리량 및/또는 세포 처리 속도를 증가시키면서 유지될 수 있다.
세포 처리 장치
도 1a는 세포내 전달, 세포 분류, 및/또는 아래에서 추가로 설명되는 다른 작동을 위한 예시적인 세포 처리 장치(100)의 개략적인 단면도이다. 일부 예에서, 세포 처리 장치(100)는 제1 벽(110) 및 제2 벽(112)을 포함한다. 제1 벽(110) 및 제2 벽(112)은 또한 세포 처리 장치(100)의 임의의 배향을 의미하지 않고 엄밀히 구별을 위해 상부 벽 및 하부 벽으로도 지칭될 수 있다. 제1 벽(110)은 제1 내부 표면(111)을 포함한다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)은 평면이다. 그러나, 내부 표면은 다른 형상을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 벽(112)은 또한 평면일 수 있는 제2 내부 표면(113)을 포함한다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)은 제2 내부 표면(113)에 평행할 수 있다. 제1 내부 표면(111) 및 제2 내부 표면(113)은 도 1a에서 화살표(240)로 확인되는 유동 방향을 따라 연장될 수 있다. 제1 내부 표면(111) 및 제2 내부 표면(113)은 세포 처리 장치(100)의 내부(119)를 적어도 부분적으로 획정한다. 보다 구체적으로, 제1 내부 표면(111) 및 제2 내부 표면(113)은 내부(119) 내의 선형 유속에 영향을 미칠 수 있는 내부 높이(IH)를 정의한다. 내부(119)는 환경으로부터 격리될 수 있고, 액체 매질(210), 시약(220), 및 세포(230)를 포함하는 혼합물(200)을 유동하게 하기 위해 사용될 수 있다.
일부 예에서, 제1 벽(110) 및/또는 제2 벽(112)은 하나 이상의 투명 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 벽의 투명 재료는 광 센서를 세포 처리 장치(100) 및/또는 다른 유형의 프로세스 제어기에 통합하는 것을 허용할 수 있다. 다른 한편으로, 벽에 불투명한 재료를 사용하여 빛에 민감한 시약을 전달할 수도 있다. 벽 재료의 일부 예는 폴리디메틸실록산(PDMS), 사출 성형 플라스틱, 실리콘, 유리 및 다른 중합체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 1a를 참조하면, 세포 처리 장치(100)는 세포 처리 장치(100)의 내부(119) 내에서 연장될 수 있는 복수의 융기부(130)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 일부 예에서, 복수의 융기부(130)는 제1 벽(110)에 연결될 수 있고, 제1 내부 표면(111)으로부터 제2 내부 표면(113)을 향해 내부에서 연장될 수 있다. 일부 예에서, 세포 처리 장치(100)는, 제2 벽(112)에 연결될 수 있고 제2 내부 표면(113)으로부터 제1 내부 표면(111)을 향해 내부에서 연장될 수 있는 추가의 복수의 융기부를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 복수의 융기부(130) 및 추가의 복수의 융기부는 반대 방향으로 연장될 수 있으며, 일부 예에서 이들은 세포 처리 장치(100)의 높이(Z-축)를 따라 중첩될 수 있다.
도 1a는 제1 벽(110)으로부터 연장되는 복수의 융기부(130)를 형성하는 2개의 융기부를 예시한다. 그러나, 예를 들어, 1개의 융기부, 2개의 융기부, 3개의 융기부, 또는 4개의 융기부와 같은 다른 수의 융기부(130)가 사용될 수 있다. 융기부의 수는 세포(230)의 일부가 세포 처리 장치(100)를 통한 단일 통과에서 경험하는 압축 사이클의 수를 결정한다. 또한, 추가의 압축 사이클은 세포(230)를 세포 처리 장치(100)를 통해 여러 번 통과시킴으로써 달성될 수 있다. 이러한 고려 사항 및 세포 처리 장치(100) 내의 세포(230)의 경로는 아래에서 추가로 설명된다.
복수의 융기부(130)는 각각 제2 내부 표면(113)과 갭(132)을 형성하는 융기부 표면(131)을 포함할 수 있다. 갭(132)의 높이(H)는 세포(230)의 크기/직경(D)보다 작을 수 있으며, 이는 세포(230)가 갭(132)을 통과할 때 세포(230)의 압축을 유발할 수 있다. 압축은 또한 융기부 두께로도 지칭될 수 있는 융기부 표면(131)의 길이(X 방향으로) 및 유속에 의존할 수 있다. 일부 예에서, 융기부 표면(131)의 길이 및/또는 융기부 두께는 약 5 마이크로미터(㎛) 내지 100 마이크로미터, 또는 약 20 마이크로미터 내지 50 마이크로미터일 수 있다. 융기부 표면(131)의 길이는 적어도 약 1 ㎛, 2 ㎛, 3 ㎛, 4 ㎛, 5 ㎛, 6 ㎛, 7 ㎛, 8 ㎛, 9 ㎛, 10 ㎛, 12 ㎛, 15 ㎛, 20 ㎛, 25 ㎛, 30 ㎛, 35 ㎛, 40 ㎛, 45 ㎛, 50 ㎛, 55 ㎛, 60 ㎛, 65 ㎛, 70 ㎛, 80 ㎛, 90 ㎛, 100 ㎛, 110 ㎛, 120 ㎛, 150 ㎛, 200 ㎛, 300 ㎛, 400 ㎛, 500 ㎛, 1밀리미터(mm) 또는 그 초과일 수 있다. 일부 예에서, 융기부 표면(131)의 길이는 최대 약 1 mm, 800 ㎛, 700 ㎛, 600 ㎛, 500 ㎛, 400 ㎛, 300 ㎛, 200 ㎛, 150 ㎛, 100 ㎛, 80 ㎛, 70 ㎛, 60 ㎛, 50 ㎛, 40 ㎛, 30 ㎛, 20 ㎛, 15 ㎛, 10 ㎛, 5 ㎛ 또는 그 미만일 수 있다.
일부 예에서, 복수의 융기부(130)의 모든 융기부(또는 하위세트)는 융기부 표면(131)의 동일한 길이 및/또는 융기부 두께를 가질 수 있다. 대안적으로, 융기부 표면(131)의 길이 및/또는 융기부 두께는 융기부 사이에서 변할 수 있다. 예를 들어, 상류 융기부(유동 방향을 따른 초기 융기부)는 하류 융기부보다 더 짧은 융기부 표면(131)의 길이를 가질 수 있다. 따라서, 이들 하류 융기부에 의해 제공되는 압축 지속 시간은 상류 융기부에 의해 제공되는 지속 시간보다 더 길 수 있다. 압축 지속 기간은 또한 선형 유속에 의해 영향을 받을 수 있으며, 이는 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 세포 처리 장치(100)의 단면적에 의해 제어될 수 있다.
일부 경우에, 융기부 표면(131)의 길이가 세포 크기(D)보다 작을 때, 세포 압축은 융기부 주변에서 변형하는 세포의 능력, 예를 들어 세포의 일부가 갭(132)의 외부에서 연장할 때 적어도 부분적으로 압축되지 않은 상태로 남아 있는 세포의 능력으로 인해 손상될 수 있다. 다른 한편으로, 융기부 표면(131)의 길이가 세포 직경의 10배 이상과 같이 세포 크기보다 훨씬 더 클 때, 세포는 갭(132)에 축적되기 쉬울 수 있고, 이것은 막힘으로 이어질 수 있다.
도 1a를 참조하면, 일부 예에서, 융기부(130)의 단면 프로파일(제1 내부 표면(111) 및 제2 내부 표면(113)에 수직인 평면에서)은 직사각형일 수 있다. 그러나, 프로파일의 다른 모양, 예를 들어, 원통형, 사다리꼴 또는 삼각형도 범위 내에 포함된다. 일부 예에서, 복수의 압축 표면은 직교할 수 있다.
일부 예에서, 융기부 표면(131)은 제2 내부 표면(113)에 평행할 수 있다. 다시 말해, 갭(132)은 2개의 평행한 표면에 의해 획정될 수 있으며, 하나는 융기부 표면(131)이고 또 다른 하나는 제2 내부 표면(113)의 일부이고, 갭 두께는 일정할 수 있다. 이러한 평행한 압축 표면은 전체 세포에 대해 균일한 압축을 허용할 수 있다. 일부 예에서, 압축 표면은 수렴 및/또는 발산할 수 있다. 수렴하는 표면은 세포가 압축 공간을 통과할 때 세포 압축을 증가시킬 수 있다. 발산하는 표면은 세포 이동을 가속화하고 막힘을 방지하는 세포 확장을 허용하기 위해 사용될 수 있다.
일부 예에서, 융기부 표면(131)의 표면 거칠기는 세포막 천공을 증가시키도록 구성될 수 있다. 일부 재료의 경우, 표면 거칠기는 증기 에칭(vapor etching)을 사용하여 제어할 수 있다. 일부 예에서, 10 나노미터(nm) 내지 1000 nm의 평균 크기를 갖는 표면 거칠기가 사용될 수 있다. 일부 경우에, 표면 거칠기는 적어도 약 1 nm, 2 nm, 3 nm, 4 nm, 5 nm, 6 nm, 7 nm, 8 nm, 9 nm, 10 nm, 11 nm, 12 nm, 13 nm, 14 nm, 15 nm, 20 nm, 50 nm, 100 nm, 300 nm, 500 nm, 800 nm, 1000 nm, 1200 nm, 1300 nm, 1500 nm, 또는 그 초과의 평균 크기를 가질 수 있다. 일부 경우에, 표면 거칠기는 약 2000 nm, 1500 nm, 1200 nm, 1000 nm, 800 nm, 600 nm, 500 nm, 400 nm, 300 nm, 200 nm, 100 nm, 50 nm, 20 nm, 10 nm, 5 nm, 1 nm 또는 그 미만의 평균 크기를 가질 수 있다.
일부 예에서, 복수의 융기부(130)는 가요성(예를 들어, 순응성)일 수 있다. 가요성 융기부는 세포 손상을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 융기부 가요성/순응성은 융기부 재료를 선택함으로써 구성할 수 있다. 일부 예에서, 1 내지 100 kPa의 모듈러스를 갖는 재료가 사용될 수 있다. 또한, 원하는 탄성 계수를 갖는 표면 코팅을 사용하여 융기부 순응성을 구성할 수 있다.
추가로, 도 1a를 참조하면, 내부(119)는 복수의 융기부(130)의 인접한 쌍 사이에 및 유동 방향/X 방향을 따라 마지막 융기부 다음에 위치하는 회복 공간(140)을 포함할 수 있다. Z 방향에서, 회복 공간(140)은 제1 벽(110)과 제2 벽(112) 사이에서 연장될 수 있다. 회복 공간(140)의 높이(이들 벽 사이의 Z 방향에서의)는 갭 크기보다 클 수 있다. 일부 예에서, 회복 공간(140)의 높이는 세포 크기(D)보다 클 수 있다. 회복 공간(140)의 높이는 Z 방향으로의 세포 확장을 수반하여 원하는 세포 부피 회복이 가능하도록 구성될 수 있다. 두 개의 인접한 융기부 사이의 회복 공간(140)(X 방향에서의)의 길이는 도 1a에서 문자 "S"로 확인되는 융기부 간격(145)으로 지칭될 수 있다. 융기부 간격(145)은 선형 유속과 함께 회복 기간을 결정할 수 있다. 회복 시간이 증가하면 부피 증가(Vgain)가 증가할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 회복 시간은 융기부 간격(145)을 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 융기부 간격(145)을 결정하기 위한 다른 고려 사항은 세포 특성, 이전 압축 수준 등을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 융기부 간격(145)은 100 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터, 예를 들어 200 마이크로미터 내지 500 마이크로미터일 수 있다.
도 1b를 참조하면, 세포 처리 장치(100)는 측면 내부 표면(115)을 포함하는 측벽(114)을 포함한다. 측벽(114)은 각각 제1 벽(110) 및 제2 벽(112) 각각에 연결되어 집단적으로 내부(119)를 형성할 수 있다. 측면 내부 표면(115)은 세포 처리 장치(100)의 내부 폭(IW)을 규정할 수 있다. 내부 높이(IH)와 함께, 내부 폭(IW)은 내부(119) 또는 보다 구체적으로 회복 공간(140)을 통한 혼합물(200)의 선형 유속에 영향을 미칠 수 있다. 일부 예에서, 복수의 융기부(130)에 의해 형성된 갭(132)을 통과할 때 혼합물(200)의 유속은 갭(132) 대 회복 공간(140)에 대응하는 훨씬 더 낮은 단면적 때문에 훨씬 더 높을 수 있다(부피 유속은 동일함).
도 1b를 참조하면, 세포 처리 장치(100)는 유입구(180) 및 배출구(190)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 세포 처리 장치(100)는 하나 이상의 추가의 유입구(181)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다수의 유입구가 상이한 세포 및/또는 상이한 시약을 세포 처리 장치(100) 내로 공급하기 위해 사용될 수 있다. 유입구는 이 예에서 세포 처리 장치(100)의 주축(101)과 일치하는 유동 방향에 대해 다양한 각도로 위치할 수 있다. 예를 들어, 유입구(180)는 유동 방향/주축(101)에 평행한 것으로 도시된다. 추가의 유입구(181)는 유동 방향/주축(101)에 평행하지 않은 것으로 도시되어 있다(예를 들어, φ1 > 0° 및 φ2 > 0°). 각도(φ1 및/또는 φ2)는 20° 내지 80°, 또는 일부 예에서는 30° 내지 60°일 수 있다. 일부 예에서, 각도(φ1 및/또는 φ2)는 약 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, 10°, 12°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 75°, 80°, 85°, 90° 또는 그 초과보다 크거나 동일할 수 있다.
일부 예에서, 유입구(180)는(예를 들어, 쉬스 집속점(sheath focus)이 없는) 자가 집속(self-focusing) 유입구일 수 있다. 자가 집속 유입구는 딘(Dean)의 유동 효과와 같은 유체역학적 집속(hydrodynamic focusing)을 사용할 수 있다. 예를 들어, 유입구(180)는 구불구불한 채널, 집속 융기부, 집속 포스트, 집속 유동 분할기, 딘의 유동 효과를 사용한 만곡된 기하 형상, 관성 이동 효과, 및 교차 스트림(cross-stream) 세포 이동으로 이어지는 다른 방법과 같은 집속 섹션을 포함할 수 있다. 집속 섹션은 세포 처리 장치(100) 내의 원하는 가로 위치에 세포(230)를 집중시킬 수 있다. 다른 요인들 중에서, 집속 위치는 압축 표면으로도 지칭될 수 있는 융기부(130) 및 융기부 표면(131)의 기하학적 구조에 의존한다. 갈매기형 융기부(예를 들어, 도 2d-2f 및 도 3a에 도시된)의 경우, 집속 위치는 일부 예에서 채널의 중앙에 있을 수 있다. 대각선 융기부(예를 들어, 도 1b 및 도 2a-2c에 도시된)의 경우, 집속 위치는 전환 채널(170)의 측면에 대해 편향될 수 있다. 집속 섹션이 없으면, 세포(230)의 일부가 융기부(130)에 의해 압축되지 않으면서 유입구(180)로부터 전환 채널(170) 내로 바로 들어가고, 결과적으로 불균일한 세포 처리가 된다. 집속 유입구에 더하여, 유체역학적 유동은 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 융기부(130)의 배향에 의해 유도될 수 있다. 또한, 일부 예에서 유체역학적 유동은 전기장, 예를 들어 전기삼투적 유동, 전기영동적 유동 등을 사용하여 유도될 수 있다. 세포(230)가 융기부(130)에 의해 압축될 수 있기 때문에 세포(230)로의 세포내 전달을 증가시키기 위해 전기장, 자기장, 열유동장 및 다른 필드가 세포 처리 장치(100)의 내부(119) 내의 특정 위치에 시약(220)(예를 들어, 거대분자, 나노입자)을 집중시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기영동, 전기삼투, 열영동과 같은 효과는 시약을 세포 근처에 농축하기 위해 사용할 수 있다. 필드를 생성하는 전극은 세포 처리 장치(100)의 벽에 통합될 수 있고 외부 제어기에 의해 제어될 수 있다.
일부 예에서, 단일 유입구는 쉬스 유체를 집속시킴으로써 희석될 수 있는 시약(220)의 양을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 배출구(190)에서, 처리된 세포 및 처리되지 않은 세포를 혼합하여 수집할 수 있다. 혼합물(200)이 세포 처리 장치(100)에 존재한 후 혼합물(200)로부터 처리되지 않은 세포를 분리하기 위해 추가의 분류 장치 및 작업이 사용될 수 있다.
일부 예에서, 세포 처리 장치(100)는 예를 들어 다단계 세포 처리를 위한 상이한 시약 및 시약 조합물을 도입하기 위한 중간 유입구(182)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 중간 유입구(182)는 복수의 융기부(130) 중 인접한 융기부(130) 사이의 회복 공간(140)으로 추가의 혼합물을 도입하기 위해 사용될 수 있다. 상기 추가의 혼합물의 조성은 1차 유입구로도 지칭될 수 있는 유입구(182)를 통해 상류에서 도입되는 혼합물(200)과 상이할 수 있다.
일부 예에서, 다수의 배출구(예를 들어, 배출구(190) 및 추가의 배출구(192))는 상이한 유형의 세포(230)를 수집하기 위해 사용될 수 있다. 상기 언급한 바와 같이, 세포 처리 장치(100)는 상이한 유형의 세포(230)가 세포 처리 장치(100)의 상이한 부분으로 유입될 수 있도록 하는 세포 분류 능력을 가질 수 있다. 도 1b를 참조하면, 덜 압축 가능한 세포는 융기부(130)에 의해 전환 채널(170)로 유도될 수 있는 반면, 보다 압축 가능한 세포는 융기부(130)에 의해 생성된 갭을 통과할 수 있고 전환 채널(170)으로부터 멀어질 수 있다. 배출구(190)는 전환 채널(170)으로부터 멀리 위치할 수 있고, 융기부(130)에 의한 압축을 거친 세포(230)를 수집하기 위해 사용될 수 있다. 추가의 배출구(192)는 전환 채널(170)과 정렬될 수 있고, 전환 채널(170)로 유도될 수 있고 복수의 융기부(130) 중 원하는 수의 융기부에 의해 압축되지 않은 세포(230)를 수집하기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 세포(230)가 전환 채널(170)로 유도되는지 또는 압축을 받는지를 결정하는 세포 분류 특징은 점탄성, 강성 또는 탄성, 및/또는 부착을 포함한다. 전반적으로, 다수의 배출구가 막힘을 방지하는 데 도움이 될 수 있다. 임의의 수, 예를 들어 1개, 2개, 3개, 4개 또는 그 초과의 배출구를 사용할 수 있다.
일부 예에서, 세포 처리 장치(100)는 예를 들어 도 1b에 도시된 바와 같은 중간 출구(193)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 중간 출구(193)는 전환 채널(170)에 유체 연결되고, 전환 채널(170)에 개방될 수 있다. 또한, 중간 출구(193)는 도 1b에 도시된 바와 같이 한 쌍의 복수의 융기부(130) 사이에 배치될 수 있다. 중간 출구(193)는 한 쌍의 복수의 융기부(130) 사이의 회복 공간(140)과 정렬될 수 있다. 중간 출구(193)는 원치 않는 비정상적인 세포 및 세포 클러스터를 수집하기 위해, 예를 들어, 이러한 세포를 전체 세포 처리 장치(100)에 통과시키지 않으면서 전환 채널(170)의 막힘을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 중간 출구(193)는 전달 효율 및 균일성을 개선하기 위해 처리된 세포의 하위집단을 수집하기 위해 사용될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 복수의 융기부(130)는 모두 세포 처리 장치(100) 내에서, 즉 유입구(180)로부터 배출구(190)로의 일반적인 유동 방향(화살표로 도시되고 세포 처리 장치(100)의 주축(101)과 일치함)에 대해 대각선으로 배향될 수 있다. 일부 경우에, 융기부(130)와 주축(101) 사이의 최소 각도는 예각(a < 90°)일 수 있다. 일부 예에서, 각도는 융기부(130) 아래(예를 들어, 융기부 표면(131)과 제2 내부 표면(113) 사이)의 갭(132)에 유체역학적 순환을 제공하도록 선택될 수 있다. 융기부(130)의 각도는 또한 예를 들어 도 1b에서 방향 A1 및 A2로 개략적으로 도시된 바와 같이 세포(230)의 궤적에 영향을 미칠 수 있다. 각도는 유속, 세포 유형 및 다른 유사한 파라미터에 따라 달라질 수 있다. 일부 예에서, 각도는 10° 내지 80°, 보다 구체적으로 30° 내지 60°일 수 있다.
일부 예에서, 복수의 융기부(130)는 모두 주축(101)에 대해 동일한 각도를 가질 수 있다(예를 들어, α = β, 도 1b 참조). 이 예에서, 모든 융기부는 서로 평행하게 확장된다. 대안적으로, 복수의 융기부(130) 중 일부 융기부는 예를 들어 도 1c에 개략적으로 도시된 바와 같이 주축(101)에 대해 상이한 각도를 가질 수 있다(예를 들어, α≠ β). 예를 들어, 비정상적인 세포 및 세포 클러스터를 덜 방해하는 방식으로 조기에 제거하기 위해 유입구(180)에 더 가깝게 더 날카로운 각도가 사용될 수 있다(α < β). 보다 빠른 세포 압축 및 개선된 세포내 전달을 위해 더 큰 각도가 유동 경로 아래에서(하류에서) 추가로 사용될 수 있다. 주축(101)은 또한 주 유동축으로 지칭될 수도 있다. 유동이 주축(101)을 따를 수 있지만, 국소적인 유동은 변할 수 있다는 점에 유의하여야 하고, 예를 들어 압축 가능하지 않은 세포는 융기부에 의해 전환 채널(170)로 전환될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 일부 예에서, 융기부(130)는 세포 처리 장치(100)의 내부(119)에 개별적으로 배열된 직선 바의 형태일 수 있다. 일부 예에서, 이들 직선 바는 예를 들어 도 3a에 도시된 바와 같이 배열되거나 심지어 갈매기 무늬 패턴으로 함께 연결될 수 있다. 이 예에서, 복수의 융기부는 각각 유동 방향에 대해 상이한 각도로 위치한/상이한 배향을 갖는 제1 융기부 부분 및 제2 융기부 부분을 포함할 수 있다. 유동 방향과 각각의 제1 융기부 부분 및 제2 융기부 부분 사이의 최소 각도는 동일할 수 있음에 유의하여야 한다. 대안적으로, 유동 방향과 각각의 제1 융기부 부분 및 제2 융기부 부분 사이의 최소 각도는 상이할 수 있다. 더욱이, 상기 최소 각도는 도 3b 및 도 3c를 참조하여 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 가변적일 수 있다.
복수의 융기부(130)의 각각의 형상은 세포(230)가 융기부에 의해 생성된 갭(132)을 통과하고 융기부에 의해 압축될 때 세포(230)의 압축 프로파일에 영향을 미치거나 압축 프로파일을 결정할 수 있다. 복수의 융기부(130)의 상이한 융기부 단면 형상의 일부 예가 도 1d-1k에 도시되어 있다. 일부 예에서, 세포 처리 장치(100)의 모든 융기부는 동일한 단면 형상을 갖는다. 대안적으로, 동일한 세포 처리 장치(100)에 상이한 단면 형상을 갖는 융기부가 사용될 수 있다.
도 1d는 단부/필렛(fillet)이 둥근 융기부(130)의 예를 보여준다. 일부 경우에, 융기부 표면(131)은 평평한 부분에 의해 분리될 수 있는 2개의 둥근 단부에 의해 형성될 수 있다. 이러한 둥근 단부는 세포(230)가 융기부 표면(131)에 의해 압축될 때 세포 손상을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 둥근 단부의 반경(R1)은 1 마이크로미터(㎛) 내지 5 마이크로미터일 수 있다. 일부 예에서, 둥근 단부의 반경(R1)은 적어도 약 0.5 ㎛, 1 ㎛, 2 ㎛, 3 ㎛, 5 ㎛, 6 ㎛, 7 ㎛, 8 ㎛, 10 ㎛ 또는 그 초과일 수 있다. 일부 경우에, 둥근 단부의 반경(R1)은 최대 약 10 ㎛, 8 ㎛, 7 ㎛, 6 ㎛, 5 ㎛, 4 ㎛, 3 ㎛, 2 ㎛, 1 ㎛, 0.5 ㎛ 또는 그 미만일 수 있다.
도 1e는 둥근 융기부로 지칭될 수 있는 융기부(130)의 예를 보여준다. 이 예에서, 전체 융기부 표면(131)은 비평면일 수 있다. 이러한 둥근 융기부는 예를 들어 보다 점진적인 압축을 제공함으로써 보다 높은 기계적 강성을 갖는 세포(230)에 대한 손상을 완화하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 일부 예에서, 둥근 융기부를 사용하여 채널 막힘을 줄일 수 있다. 일부 예에서, 둥근 융기부의 반경(R2)은 10 마이크로미터(㎛) 내지 1000 마이크로미터일 수 있다. 일부 예에서, 둥근 융기부의 반경(R2)은 적어도 약 5 ㎛, 8 ㎛, 10 ㎛, 12 ㎛, 15 ㎛, 20 ㎛, 25 ㎛, 40 ㎛, 50 ㎛, 60 ㎛, 70 ㎛, 80 ㎛, 100 ㎛, 300 ㎛, 500 ㎛, 600 ㎛, 800 ㎛, 1000 ㎛, 1200 ㎛ 또는 그 초과일 수 있다. 일부 예에서, 둥근 융기부의 반경(R2)은 최대 약 3000 ㎛, 2000 ㎛, 1500 ㎛, 1000 ㎛, 800 ㎛, 700 ㎛, 600 ㎛, 500 ㎛, 200 ㎛, 100 ㎛, 50 ㎛, 30 ㎛, 20 ㎛, 10 ㎛, 8 ㎛, 5 ㎛, 4 ㎛, 3 ㎛, 2 ㎛ 또는 그 미만일 수 있다.
도 1f는 세포(230)가 갭을 통과하고 융기부 표면(131) 아래를 통과함에 따라 압축 갭이 감소하도록 경사진 융기부 표면(131)을 갖는 융기부(130)의 예를 도시한 것이다. 일부 예에서, 도 1f에 도시된 바와 같이 경사진 융기부 표면(131)을 갖는 융기부는 불균일한 세포 집단의 처리를 개선하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 융기부를 사용하면, 더 큰 세포가 전환 채널(170)로 편향되지 않고 압축 갭에 진입할 수 있게 된다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)에 평행한 평면과 융기부 표면(131)의 각도(γ1)는 0° 내지 45°일 수 있거나, 또는 일부 경우에, 15° 내지 30°일 수 있다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)에 평행한 평면과 융기부 표면(131)의 각도(γ1)는 적어도 약 0°, 5°, 10°, 15°, 20°, 30°, 35°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 70° 또는 그 초과일 수 있다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)에 평행한 평면을 갖는 융기부 표면(131)의 각도(γ1)는 최대 약 70°, 60°, 50°, 45°, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 15°, 10°, 8°, 7°, 6° 또는 그 미만일 수 있다.
도 1g는 경사진 융기부 전면(135)을 갖는 융기부(130)의 또 다른 예를 도시한 것이다. 유동 방향은 화살표로 확인될 수 있다. 일부 예에서, 이러한 융기부는 채널 막힘으로 이어질 수 있는 융기부 전면(135)에서의 세포 축적을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)에 수직인 평면과 융기부 전면의 각도(γ2)는 0° 내지 45°, 또는 일부 경우에 15° 내지 30°일 수 있다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)에 수직인 평면과 융기부 전면의 각도(γ2)는 적어도 약 0°, 5°, 10°, 15°, 20°, 30°, 35°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 70° 또는 그 초과일 수 있다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)에 수직인 평면과 융기부 전면의 각도(γ2)는 최대 약 70°, 60°, 50°, 45°, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 15°, 10°, 8°, 7°, 6° 또는 그 미만일 수 있다. 도 1h는 경사진 후면(136)을 갖는 융기부(130)의 예를 도시한 것이다. 일부 예에서, 이러한 융기부는 후속하는 융기부에 의한 증가된 압축을 위해 제2 벽(112)을 향하여 회복 공간(140)의 일부(이어서, 융기부(130))로 세포를 유도하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)에 수직인 평면에 대한 융기부 후면(136)의 각도(γ3)는 0° 내지 35°일 수 있다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)에 수직인 평면에 대한 융기부 후면(136)의 각도(γ3)는 적어도 약 0°, 5°, 10°, 15°, 20°, 30°, 35°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 70° 또는 그 초과일 수 있다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)에 수직인 평면에 대한 융기부 후면(136)의 각도(γ3)는 최대 약 70°, 60°, 50°, 45°, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 15°, 10°, 8°, 7°, 6° 또는 그 미만일 수 있다.
도 1i는 융기부(130)에 의해 형성된 압축 갭을 통해 세포(230)가 이동할 때 압축 갭이 감소될 수 있도록 경사면 표면(131)을 갖는 융기부(130)의 예를 도시한 것이다. 일부 예에서, 도 1i에 도시된 융기부는 융기부에 의해 형성된 압축 갭에 갇힌 세포(230)로 인한 장치 막힘을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 압축 갭의 점진적인 증가는 세포(230)가 경험하는 압축력을 감소시킬 수 있고 세포(230)을 밀어서 갭을 빠져나갈 수 있도록 하는 힘을 생성할 수 있다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)에 평행한 평면에 대한 융기부 표면(131)의 각도(γ4)는 0° 내지 45°, 또는 일부 경우에 15° 내지 30°일 수 있다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)에 평행한 평면에 대한 융기부 표면(131)의 각도(γ4)는 적어도 약 0°, 5°, 10°, 15°, 20°, 30°, 35°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 70° 또는 그 초과일 수 있다. 일부 예에서, 제1 내부 표면(111)에 평행한 평면에 대한 융기부 표면(131)의 각도(γ4)는 최대 약 70°, 60°, 50°, 45°, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 15°, 10°, 8°, 7°, 6° 또는 그 미만일 수 있다.
도 1j는 감소-증가하는 압축 갭을 형성하는 융기부(130)의 예를 도시한 것이다. 갭의 "감소" 및 "증가"의 순서는 화살표로 표시된 유동 방향에 의해 설정된다. 일부 예에서, 이러한 융기부는 불균일한 세포의 처리를 개선하고 융기부 아래에 갇힌 세포로 인한 채널 막힘을 줄이기 위해 사용될 수 있다. 도 1k는 증가-감소하는 갭을 초래하는 융기부의 예를 보여준다. 일부 예에서, 이러한 융기부는 세포가 융기부에 의해 압축될 때 세포의 중간 이완을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 개선된 세포 부피 변화로 이어질 수 있다.
도 3a를 참조하면, 제1 융기부 부분 및 제2 융기부 부분은 전단부(137)를 형성한다. 일부 예에서, 이러한 전단부(137)는 정렬되지 않을 수 있고, 예를 들어 도 3a에 도시된 바와 같이 주축(101)에 대해 분지될 수 있다. 대안적으로, 이러한 전단부(137)는 예를 들어 도 2f에 도시된 바와 같이 정렬될 수 있다. 일부 예에서, 전단부(137)는 둥근 형태일 수 있고, 예를 들어 전단부(137)와 세포의 충돌로 인한 세포 손상을 감소시키기 위해 대략 세포 직경(D)의 반경을 가질 수 있다. 전단부(137)는 둥근 형태일 수 있고, 세포 직경(D)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 전단부(137)는 둥근 형태일 수 있고, 세포 직경(D)보다 큰 반경을 가질 수 있다. 전단부(137)는 다른 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다.
도 3b 및 도 3c는 만곡된 융기부(130)를 예시하는, 세포 처리 장치(100)의 2가지 예의 상면 단면도이다. 도 3b는 융기부(130)가 전환 채널(170)을 향해 연장됨에 따라, 융기부(130)와 주축(101) 사이의 최소 각도(α로 확인됨)가 감소하는 예를 보여준다. 이 예에서, 전환 채널(170)로부터 더 멀리 위치하는 세포(230)보다 전환 채널(170)에 더 가깝게 위치하는 세포(230)가 갭(132)을 통과하기보다는 전환 채널(170)로 전환되는 것이 더 쉬울 수 있다. 상기 디자인은 덜 압축 가능한 세포(예를 들어, 죽은 세포, 비정상적인 세포, 세포 응집체)가 전환 채널(170)로 전환되는 것을 더 쉽게 만들어 잠재적인 막힘의 가능성 및/또는 정도를 감소시킬 수 있다. 상기 예는 보다 다양한 세포 특징을 갖는 혼합물(200)에 사용될 수 있다.
도 3c는 융기부(130)가 전환 채널(170)을 향해 연장됨에 따라 융기부(130)와 주축(101) 사이의 최소 각도(α로 확인됨)가 증가하는 예를 도시한 것이다. 이 예에서, 전환 채널(170)로부터 더 멀리 위치하는 세포(230)에 비해 전환 채널(170)에 더 가깝게 위치하는 세포(230)가 갭(132)을 통과하기보다는 전환 채널(170)로 전환되는 것이 더 어려울 수 있다. 이 예는 보다 균일한 세포 특징을 갖는 혼합물(200)에 사용될 수 있다.
도 1b로 돌아가면, 복수의 융기부(130)는 복수의 융기부(130) 각각과 측면 내부 표면(115) 중의 하나 사이에 위치하는 전환 채널(170)을 형성한다. 도 2d-2f에 도시된 다른 예에서, 전환 채널(170)은 제1 융기부 세트(138) 및 제2 융기부 세트(139)와 같은 복수의 융기부의 2개 세트 사이에 위치할 수 있다. 어느 경우든, 전환 채널(170)은 유동 방향을 따라 연장되고, 덜 압축 가능한 세포(예를 들어, 죽은 세포, 비정상적인 세포, 세포 응집체)를 운반하기 위해 사용될 수 있다. 다시 말해서, 전환 채널(170)은 세포 처리 장치(100)의 내부(119) 내에 대안적인 유동 경로를 제공할 수 있고, 하나의 경로는 복수의 융기부(130)에 의해 형성된 갭(132)을 통과할 수 있고, 또 다른 경로는 전환 채널(170)일 수 있다. 세포(230)는 초기에 하나 이상의 갭(132)을 통과한 후, 전환 채널(170) 내로 전환될 수 있거나, 그 반대로 진행될 수 있다.
도 2a는 2개의 전환 채널, 즉 전환 채널(170) 및 추가의 전환 채널(171)을 갖는 세포 처리 장치(100)를 예시한 것이다. 전환 채널(170)은 측벽(114) 중 하나 위로 연장될 수 있는 반면, 추가의 전환 채널(171)은 측벽(114) 중 다른 하나 위로 연장될 수 있다. 일반적으로, 세포 처리 장치(100)는 다양한 위치에서 연장될 수 있는 임의의 수의 전환 채널을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 전환 채널(170)은 예를 들어 도 1b 내지 2a에 도시된 바와 같이 유동 경로를 따라 일정한 폭(Y 방향으로의)을 가질 수 있다. 대안적으로, 전환 채널(170)은 예를 들어 도 1b 및 2c에 도시된 바와 같이 유동 경로를 따라 가변 폭을 가질 수 있다. 도 2b는 유동 방향을 따라 폭이 증가하는 전환 채널(170)을 보여주는, 세포 처리 장치(100)의 상면 단면도이다. 도 2c는 유동 방향을 따라 폭이 감소하는 전환 채널(170)을 보여주는, 세포 처리 장치(100)의 상면 단면도이다. 이러한 폭 가변성은 세포 처리 장치(100) 내의 유동 경로를 따라 각각의 위치(예를 들어, 각각의 융기부)에서의 유속을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 폭이 더 작은 전환 채널(170)의 부분은 폭이 더 큰 부분에 비해 그 위치에서 유속의 증가를 유발할 수 있다.
도 2d는 측벽(114)으로부터 떨어져 있고 주축(101)을 따라 위치하는 똑바른 전환 채널(170)을 보여주는, 세포 처리 장치(100)의 한 예의 상면 단면도이다. 도 2e는 측벽(114)으로부터 떨어져 있고 주축(101)을 따라 위치할 수 있는 만곡된 전환 채널(170)을 보여주는 세포 처리 장치(100)의 또 다른 예의 상면 단면도이다. 두 예 모두에서, 복수의 융기부(130)는 제1 융기부 세트(138)가 제2 융기부 세트(139)와 접촉하지 않도록(예를 들어, 도 3a에 도시된 연결된 갈매기 무늬 패턴과 상이함) 제1 융기부 세트(138) 및 제2 융기부 세트(139)를 포함할 수 있다. 제1 융기부 세트(138)는 측벽(114) 중 하나에 연장되어 접촉할 수 있는 반면, 제2 융기부 세트(139)는 측벽(114) 중 다른 하나에 연장되어 접촉할 수 있다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 제1 융기부 세트(138) 및 제2 융기부 세트(139)는 주축(101)을 지나 연장되지 않을 수 있다. 주축(101)으로부터 제1 융기부 세트(138) 및 제2 융기부 세트(139)의 분리는 주축(101)을 따라 전환 채널(170)을 생성할 수 있다. 이제, 도 2e의 예를 참조하면, 제1 융기부 세트(138) 및 제2 융기부 세트(139)는 주축(101)을 지나 연장된다. 그러나, 제1 융기부 세트(138) 및 제2 융기부 세트(139)는 주축(101)을 따라 서로에 대해 이동될 수 있고, 이에 의해 제1 융기부 세트(138)와 제2 융기부 세트(139) 사이의 접촉을 피할 수 있다. 이러한 중첩 및 이동은 제1 융기부 세트(138) 및 제2 융기부 세트(139)의 단부 주위에 구불구불한 경로를 생성하여, 예를 들어 생산 수율 및/또는 처리 수율을 증가시키기 위해 복수의 융기부(130) 및 갭(132)을 향한 전환 채널(170)을 형성할 수 있다.
도 2f는 전환 채널(170)(좌측)이 2개의 전환 채널(우측)으로 분할되고 세포 처리 장치(100)의 내부(119) 내의 위치를 변경하는 것을 보여주는, 세포 처리 장치(100)의 또 다른 예의 상면 단면도이다. 복수의 융기부(130)의 좌측 부분은 도 2d에 도시되고 상기 설명된 복수의 융기부(130)와 유사할 수 있다. 전환 채널(170)은 측벽(114)으로부터 떨어져서 및 주축(101)을 따라 위치할 수 있다. 복수의 융기부(130)의 우측 부분은 도 3a에 도시된 복수의 융기부(130)와 유사할 수 있다. 이 우측 부분은 측벽(114) 중 하나를 따라 전환 채널(170)을 형성하고, 측벽(114) 중 다른 하나를 따라 추가의 전환 채널(171)을 형성한다. 이 디자인은 원래 좌측의 전환 채널(170)로 유도된 세포(230)에 대한 우측의 복수의 융기부(130)에 의한 처리를 위한 추가의 기회를 제공할 수 있다.
도 2g는 일부 예에 따라, 세포 처리 장치(100)의 내부(119) 내의 측벽(114) 중 하나로부터 측벽(114) 중 다른 하나로 위치를 변경하는 전환 채널(170)을 보여주는 세포 처리 장치(100)의 또 다른 예의 상면 단면도이다. 이러한 위치 변경은 원래 좌측의 전환 채널(170)로 유도된 세포(230)에 대한 우측의 융기부(130)에 의한 처리를 위한 추가의 기회를 제공할 수 있다.
융기부 디자인은 처리되지 않은 세포의 양을 줄이고 전달 효율 및 균일성을 향상시키도록 선택될 수 있다. 일부 예에서, 더 단단한 세포 또는 더 큰 크기의 세포가 대각선 융기부를 만날 때, 이들 세포는 융기부를 따라 세포를 변위시킬 수 있는 힘을 경험할 수 있다. 이것은 압축 표면에 의한 충분한 처리 없이 더 크고 더 단단한 세포가 전환 채널에서 변위되는, 강성 및 크기에 의한 세포의 분리를 초래할 수 있다. 이 경우, 중복되는 갈매기 무늬 패턴을 사용하면, 거부된 세포를 추가의 처리를 위해 압축 공간을 통해 따라가는 궤적으로 다시 도입할 수 있다. 이것은 다시 불균일 세포 집단의 처리를 개선할 수 있다. 융기부(130)는 융기부의 폭을 따라 변할 수 있는 갭(132)의 측면을 가질 수 있음에 유의하여야 한다. 예를 들어, 갭(132)은 융기부(130)의 폭을 따라, 예를 들어 전환 채널(170)을 향해 점진적으로 증가할 수 있다. 이 예에서, 더 작은 갭 크기를 통과할 수 없는(예를 들어, 그 크기로 인해) 세포(230)는 융기부를 따라 전환되고, 갭 크기가 증가함에 따라(예를 들어, 전환 채널(170)에 더 가까움) 결국 융기부 아래로 통과할 수 있다.
세포(230)를 압축하여 시약(220)의 세포(230) 내로의 세포내 전달을 유도하는 것에 더하여, 융기부(130)는 또한 액체 매질(210) 내에서 유체역학적 혼합을 생성할 수 있다. 이러한 유체역학적 혼합은 유동 방향에 대한 융기부(130)의 다양한 각도로 인해 발생할 수 있다. 유체역학적 혼합은 시약(220)이 세포내 전달 동안 세포(230)에 의해 소비됨에 따라 액체 매질(210) 내에서 시약(220)을 재분배할 수 있다.
도 1a를 참조하면, 갭(132)은 세포 크기, 필요하거나 원하는 압축, 및 세포내 전달의 다른 특성에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 예에서, 갭 높이(H)는 1 마이크로미터(㎛) 내지 20 마이크로미터, 또는 일부 경우에 3 마이크로미터 내지 8 마이크로미터일 수 있다. 일부 예에서, 갭 높이(H)는 적어도 약 0.5 ㎛, 1 ㎛, 5 ㎛, 10 ㎛, 15 ㎛, 20 ㎛, 30 ㎛, 40 ㎛, 50 ㎛, 60 ㎛, 70 ㎛, 80 ㎛, 90 ㎛, 100 ㎛ 또는 그 초과일 수 있다. 일부 예에서, 갭 높이(H)는 최대 약 100 ㎛, 80 ㎛, 60 ㎛, 50 ㎛, 40 ㎛, 30 ㎛, 20 ㎛, 15 ㎛, 10 ㎛, 5 ㎛, 1 ㎛, 0.5 ㎛ 또는 그 미만일 수 있다.
추가로, 갭 높이(H)는 또한 세포(230)의 평균 최대 단면 치수로서 정의될 수 있는 세포 크기(D)에 대해 정의될 수 있다. 세포 크기(D)에 대한 갭 높이(H)의 비율, 즉, H/D는 세포(230)이 갭을 통과할 때 세포(230)의 압축 수준을 정의할 수 있다. 일부 예에서, 이러한 H/D 비율은 15% 내지 75%, 또는 30% 내지 60%일 수 있다. 일부 경우에, 세포 크기(D)에 대한 갭 높이(H)의 비율, 즉, H/D는 적어도 약 5%, 8%, 10%, 15%, 20%, 30%, 35%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 또는 그 초과일 수 있다. 일부 경우에, 세포 크기(D)에 대한 갭 높이(H)의 비율, 즉, H/D는 최대 약 99%, 90%, 80%, 75%, 70%, 60%, 65%, 60%, 50%, 30%, 20%, 15%, 10% 또는 그 미만일 수 있다. 또한, 일부 예에서, 세포 크기(D)는 4 마이크로미터 내지 20 마이크로미터, 또는 일부 예에서 6 마이크로미터 내지 15 마이크로미터일 수 있다. 일부 경우에, 세포 크기(D)는 적어도 약 1 ㎛, 5 ㎛, 6 ㎛, 7 ㎛, 8 ㎛, 9 ㎛, 10 ㎛, 12 ㎛, 15 ㎛, 20 ㎛, 30 ㎛, 40 ㎛, 50 ㎛, 60 ㎛, 70 ㎛, 80 ㎛, 90 ㎛, 100 ㎛ 또는 그 초과일 수 있다. 일부 경우에, 세포 크기(D)는 최대 약 100 ㎛, 80 ㎛, 60 ㎛, 40 ㎛, 20 ㎛, 10 ㎛ 또는 그 미만일 수 있다.
도 3d는 일부 실시예에 따른, 만곡된 측벽(114)을 예시하는 세포 처리 장치(100)의 상면 단면도이다. 이러한 예에서, 곡률은 세포 처리 장치(100)의 내부(119) 내에서 유체역학적 유동 순환을 생성할 수 있다. 유동 순환은 딘 효과로 인해 나타나며, 이는 딘 와류(Dean vortex)를 유발한다. 이러한 유동 순환은 세포(230)와 시약(220)의 혼합을 증가시킬 수 있고, 이에 의해 압축 융기부(130)에 의한 세포내 전달의 균일성을 개선할 수 있다.
도 1a는 동일한 갭 높이를 갖는 두 융기부(130)를 도시하지만, 다른 예도 범위 내에 있다. 일부 예에서, 융기부(130)는 동일한 갭 높이를 갖지 않을 수 있다. 도 4a는 좌측의 융기부(130)가 우측의 융기부(130)의 갭 높이(H2)보다 큰 갭 높이(HI)를 갖는 예를 보여준다. 일부 예에서, 갭 높이가 유동 방향을 따라 감소하고, 이에 의해 세포(230)가 세포 처리 장치(100)를 통해 유동할 때 세포(230)가 더 높은 압축을 받게 된다. 다양한 세포 집단을 사용하여, 세포 처리 장치(100)에서 보다 조기에 더 큰 갭 높이는 이러한 세포를 측면 채널(170) 내로 즉시 제거하지 않으면서 더 큰 세포를 압축하는 것을 허용할 수 있다. 따라서, 더 큰 세포를 처리하기 위해 더 짧은 융기부가 구성될 수 있다. 일부 경우에, 더 작은 세포는 나중에 처리될 수 있다. 더 큰 세포가 더 큰 갭으로 압축될 때, 이러한 세포는 납작한(팬케이크와 같은) 모양을 유지할 수 있으며, 일부 예에서 유동으로부터 제거되지 않으면서 더 작은 갭을 통과할 수 있다. 이 특징은 단계적 압축으로 지칭될 수 있다. 추가로, 더 작은 갭은 존재할 경우의(예를 들어, 다양한 집단에서) 더 작은 세포의 처리를 시작할 수 있다. 일부 경우에, 채널을 따라 갭 크기를 변경함으로써 불균일 세포 집단에 대한 대류성 세포내 전달이 개선될 수 있다. 또한, 다양한 압축 갭을 갖는 이러한 채널을 사용하여 세포 크기 불균일성을 감소시켜 세포 분류를 개선할 수 있다.
도 4b 및 도 4c는 제1 벽(110) 및 제2 벽(112)이 서로에 대해 이동 가능한 예를 도시한 것이다. 예를 들어, 측벽(114)은 가요성일 수 있다. 가요성 측벽은 제1 벽(110)과 제2 벽(112)이 서로에 대해 이동 가능하도록 허용할 수 있다. 이러한 특징은 세포 처리 장치(100)에서 갭 높이를 제어 가능하게 조절하기 위해 사용될 수 있다. 도 4b는 도 4c에 도시된 제2 처리 단계에 비해 제1 벽(110)과 제2 벽(112)이 서로로부터 더 멀리 위치하는 경우의 제1 처리 단계를 도시한 것이다. 제1 처리 단계로부터 제2 처리 단계로의 전이는 제1 벽(110)과 제2 벽(112) 및 압축 측벽(114) 사이에 힘을 인가함으로써 달성될 수 있다. 일부 예에서, 세포 처리 장치(100)의 내부(119)는 제1 벽(110)과 제2 벽(112) 사이의 최소 갭을 결정할 수 있는 스페이서(116)를 포함할 수 있다. 다시 말해서, 제2 처리 단계에서 갭 높이(H2)는 세포 처리 장치(100)의 내부(119) 내에 배치될 수 있는 스페이서(116)에 의해 제어될 수 있다. 힘이 방출된 후에는, 측벽(114)는 (예를 들어, 가요성 및 탄력성으로 인해) 제1 벽(110) 및 제2 벽(112)을 그의 원래의 위치로 다시 밀어낼 수 있다. 이 전환은 융기부(130)와 제2 벽(112) 사이의 갭 높이를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 처리 단계에서의 갭 높이(H1)는 제2 처리 단계에서의 갭 높이(H2)보다 클 수 있다(즉, H1 > H2).
일부 예에서, 이러한 갭 높이 조정은 액체 매질(210)이 세포 처리 장치(100)를 통해 유동하는 동안 및 심지어 세포내 전달을 수행하는 동안 동적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 세포 처리 장치(100)는 세포내 전달을 위해 도 2c에 도시된 제2 처리 단계로 진행될 수 있고, 일부 경우에 세척/플러싱을 위해 도 4b에 도시된 제1 처리 단계로 다시 돌아갈 수 있다. 더욱이, 상이한 처리 단계들 사이의 전환은 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 시스템 제어기로부터의 명령에 기초하여 수행될 수 있다.
일부 예에서, 회복 공간(140)의 내부 높이(IH)는 예를 들어 도 4d에 도시된 바와 같이 세포 처리 장치(100)의 길이/X-축/유동 방향(240)을 따라 변경될 수 있다. 각각의 회복 공간의 폭과 함께 내부 높이(IH)는 이 회복 공간 내에서 혼합물(200)(세포(230)를 수송하는 매질(210)을 포함함)의 선속도/선형 유속을 결정할 수 있다. 선속도는 다시 세포(230)의 회복 기간 및 압축 속도를 결정할 수 있다. 일부 예에서, 내부 높이(IH)는 예를 들어 세포(230)이 연속적인 융기부에 의해 압축될 수 있으므로 세포(230)의 압축 속도를 증가시키기 위해 도 4d에 도시된 바와 같이 회복 공간(140)에 대해 감소될 수 있다(IH1 > IH2 > IH3). 이 방식은 예를 들어 부피 변화를 강화하고 세포내 전달의 속도 및/또는 효율성을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 내부 높이(IH)는 회복 공간(140)에 대해 증가될 수 있다. 일부 예에서, 내부 높이(IH)는 연속적인 융기부 사이에서 점진적으로 변경되어 세포의 속도 및/또는 유속에 점진적인 변화를 제공할 수 있다.
일부 예에서, 융기부(130)는 도 4e에 도시된 바와 같이 양쪽의 마주보는 벽(예를 들어, 제1 벽(110) 및 제2 벽(112))에 부착될 수 있다. 제1 벽(110) 및 제2 벽(112)에 부착된 융기부(130)를 사용하여, 세포(230)가 회복 공간(140)에서 연속적인 융기부(130) 사이에서 이동함에 따라 세포(230)의 궤적 및 공간 배향(예를 들어, 제1 벽(110)과 제2 벽(112) 사이의 또는 Z축을 따른)이 변경될 수 있다. 일부 예에서, 마주보는 채널 벽에 부착된 융기부는 세포가 회복 공간(140)을 통해 이동할 때 세포 회전을 유도하기 위해 사용될 수 있다. 일부 경우에, 압축된 세포(예를 들어, 융기부(130)에 의해 형성된 압축 갭으로부터 이탈한 직후)는 팬케이크 형상을 특징으로 할 수 있다. 회복 공간(140)에서의 세포 회전은 이전에 설명한 압축과 비교하여 상이한 유형의 압축(예를 들어, 상이한 세포 축을 따른)을 유도할 수 있다. 일부 예에서, 이러한 가변적인 압축은 부피 변화 및 세포내 전달을 유발하는 데 보다 효율적일 수 있다.
갭 높이는 갭을 통과하는 데 필요할 수 있는 세포 변형의 수준을 결정할 수 있다. 추가로, 갭 높이는 갭을 통한 유속을 결정할 수 있다. 예를 들어, 동일한 세포 처리 장치(100)에서 두 개의 연속적인 융기부가 서로 상이한 갭 높이를 갖는 경우, 더 작은 갭 높이를 갖는 갭을 통한 유속이 더 클 수 있다.
세포내 전달은 세포가 융기부에 의해 형성된 갭을 통과할 때 예시적인 세포에 의한 부피 손실 속도일 수 있는 세포 압축 속도에 따라 제어 및/또는 조정될 수 있다. 세포 압축 속도는 유속, 융기부 기하 구조, 세포 크기에 대한 갭 높이의 비율, 융기부 폭, 융기부 각도 및 압축 표면 코팅에 의해 결정될 수 있다. 또한, 세포 압축 속도가 증가함에 따라 부피 손실(Vloss)이 증가할 수 있다. 원하는 세포 압축 속도를 달성하기 위해 다양한 처리 및 장치 특성을 특이적으로 선택할 수 있다.
일부 예에서, 동일한 세포 처리 장치(100)에서 2개의 융기부(130)에 의해 형성된 갭(132)은 예를 들어 도 5a 및 도 5b에 개략적으로 도시된 바와 같이 상이한 폭을 갖는다. 일부 경우에, 도 5a에서의 갭(132)의 폭(W1 - Y 방향)은 도 5b에서의 갭(132)의 폭(W2 - Y 방향)보다 클 수 있다. 이러한 갭 폭 차이로 인해, 갭 높이(H - Z 방향)는 동일할 수 있지만, 도 5a에서의 갭(132)을 통한 유속은 도 5b에서의 갭(132)을 통한 것보다 느릴 수 있다. 따라서, 갭 폭은 아래에서 설명되는 갭 높이와 함께 또는 그 대신에 추가의 유동 제어 요소로 사용될 수 있다.
또 다른 유동 제어는 전환 채널(170)의 단면적을 변경함으로써 달성될 수 있다. 단면적은 전환 채널(170)의 폭 및 높이에 따라 달라질 수 있다. 전환 채널(170)의 폭을 변경하는 것은 도 2b 및 2c를 참조하여 위에서 설명되었다. 전환 채널(170)의 높이를 변경하는 것은 도 6a 및 6b를 참조하여 설명된다. 일부 경우에, 도 6a의 전환 채널(170)의 높이(H2로 확인됨)는 도 6b의 전환 채널(170)의 높이(H3으로 확인됨)보다 더 높을 수 있다. 이들 높이는 복수의 융기부(130)에 의해 형성된(두 도면에서 HI로 확인된) 갭 높이와 구별되어야 한다. 도 6a 및 도 6b가 동일한 세포 처리 장치(100) 내에서 유동 방향을 따라 상이한 부분을 제시할 때, 도 6a의 단면을 통한 선형 유속은 도 6b의 단면을 통한 유속보다 작을 수 있다. 일부 경우에, 부피 유속은 세포 처리 장치(100)의 임의의 단면을 통해 일정하게 유지될 수 있다. 일부 예에서, 하나의 단면적이 다른 것보다 작으면, 더 작은 단면적을 통한 선형 유속은 더 클 수 있다. 선형 유속은 세포(230)가 복수의 융기부(130)에 의해 형성된 갭(132)을 통과할 때 이들 세포가 압축될 수 있는 시간에 영향을 미치거나 상기 시간을 결정할 수 있다. 단면적은 전환 채널(170)의 폭 및 높이에 더하여, 융기부에 의해 형성되는 상응하는 갭의 폭 및 높이의 함수일 수 있다. 회복 공간(140)을 통한 선형 유속은 특히 회복 공간(140)의 단면적이 갭(132) 및 전환 채널(170)의 단면적보다 큰 경우에, 갭(132)을 통한 것보다 느릴 수 있다.
세포 처리 시스템의 예
도 7a는 세포 처리 장치(100)를 포함하는 시스템(300)의 개략도이다. 세포 처리 장치(100)의 다양한 예는 상기 또는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된다. 일부 예에서, 시스템(300)은 시스템 제어기(310), 하나 이상의 센서(들)(320), 및 하나 이상의 압력원(예를 들어, 펌프(들) 또는 압축기(들))(330)을 추가로 포함할 수 있다. 압력원은 양압 또는 음압을 생성할 수 있다. 시스템은 임의의 수의 압력원(예를 들어, 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20개 또는 그 초과보다 많거나 동일한)을 포함할 수 있다. 센서(320)는 처리 동안 및 처리 후에, 예를 들어 세포(230)를 운반하는 액체 매질(210)이 세포 처리 장치(100)를 떠날 때 세포(230), 액체 매질(210), 및/또는 시약(220)의 하나 이상의 특성을 측정하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 센서(320)는 세포 처리 장치(100)에 통합되어 세포 처리 장치(100)의 내부(119) 내의 제시된 특성을 측정할 수 있다. 센서(320)의 일부 예는 온도 센서(예를 들어, 열전쌍), 세포 계수기(예를 들어, Coulter 계수기, 광학 계수기), 압력 센서, 유속 센서, 유속 제어기, 체크 밸브, 제어 밸브, 온도 조절기, 온도 제어 챔버, 광 측정 장치, 블랙 박스 및 다른 센서, 제어 시스템, 측정 및/또는 모니터링 도구, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1b는 세포 처리 장치(100)의 전환 채널(170)에 위치하는 카운터 전극(175)을 보여준다. 또한, 세포 계수기는 예를 들어 전달되는 세포의 양을 제어하기 위해 세포 처리 장치(100)의 유입구(180) 및/또는 배출구(190)에 위치할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 세포 계수기는 시스템의 어느 위치에나 배치될 수 있다. 처리되는 세포 수에 대한 정보는 전달 프로세스의 품질을 제어하고 프로세스 파라미터를 조정하기 위해 사용할 수 있다. 예를 들어, 유입구에 비해 배출구에서 세포 수가 빠르게 감소하면, 막힘 및 누출과 같은 장치 오작동을 나타낼 수 있다. 압력 감소와 함께, 감소된 세포 수는 장치 누출을 나타낼 수 있으며, 압력이 일정하거나 높게 유지되면 막힘을 나타낼 수 있다. 후자의 경우, 세척 절차는 예를 들어 하나 이상의 채널에서 유속의 일시적인 증가에 의해 시작될 수 있다. 또한, 전달 절차를 중단하기 위해 이러한 파라미터 및 다른 제어된 파라미터의 편차를 사용할 수 있고, 이에 의해 비처리된 및/또는 저처리된 세포의 도입으로 인한 제품 품질의 저하를 방지할 수 있다. 일부 예에서, 압력 및/또는 유동 센서는 하나 이상의 채널에서 유동 조건을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 온도 센서를 사용하여 채널의 열 조건을 제어할 수 있다.
하나 이상의 펌프(330)는 세포(230), 액체 매질(210), 및/또는 시약(220)을 포함하는 혼합물(200)을 세포 처리 장치(100)에 전달하도록 구성될 수 있다. 펌프는 세포 처리의 유입구(180)에 유체 연결될 수 있다. 하나 이상의 펌프(330)는 예를 들어 시스템 제어기(310)에 의해 제공되는 입력에 따라 유속, 압력, 및 유체 유동의 다른 특성을 제어할 수 있다.
시스템 제어기(310)는 다양한 입력을 수신하고/하거나 시스템(300)의 상이한 구성요소의 다양한 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 시스템 제어기(310)는 다양한 센서 데이터를 수신할 수 있다. 시스템 제어기(310)는 하나 이상의 펌프(330)에 하나 이상의 유속을 증가 또는 감소시키도록 지시할 수 있다. 일부 예에서, 시스템 제어기(310)는 압축 요소(예를 들어, 융기부(130))에 의해 형성된 갭(132)을 조정하도록 세포 처리 장치(100)에 지시할 수 있다.
선택적으로, 온도 제어 모듈(340)이 제공될 수 있다. 온도 제어 모듈은 세포 처리 장치(100)에 열적으로 연결되거나 세포 처리 장치 내에 통합될 수 있다. 예를 들어, 온도 제어 모듈(340)은 세포 처리 장치(100)의 제1 벽(110) 또는 제2 벽(112) 중 적어도 하나에 열적으로 연결될 수 있고, 일부 경우에, 시스템 제어기(310)에 통신 가능하게 연결되거나(communicatively coupled) 또는 작동 가능하게 연결될 수 있다. 온도 제어 모듈(340)은 목표 온도를 유지하기 위해 사용될 수 있다. 설정 온도를 유지하면, 세포 생존력이 향상되고, 전달 효율이 증가할 수 있다. 원하는 온도는 프로세스 및/또는 적용 목적에 대해 상이할 수 있다.
방법 및 시스템은 제1 벽(110)과 제2 벽(112) 사이에 힘을 제어 가능하게 인가하도록 구성될 수 있는 갭 조정기(350)를 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 조절기는 이들 벽 사이의 거리를 변화시키고, 이에 의해 융기부(130)(또는 다른 압축 요소)에 의해 형성된 갭을 또한 변경할 수 있다. 또한, 유동 조절기, 유동 센서 및/또는 밸브는 유동 조건을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 작동기(actuator)는 처리된 및/또는 처리되지 않은 세포의 방향을 바꾸고, 채널(들)의 유동 파라미터를 변경하고, 전달을 개선하기 위해 채널에서 유체 혼합을 유도하기 위해 사용될 수 있다.
일부 예에서, 시스템(300)은 세포 처리 장치(100)에 기계적으로 연결되거나 세포 처리 장치 내에 통합될 수 있는 하나 이상의 진동기(들)(390)를 포함할 수 있다. 진동기(390)의 일부 예는 전자기 진동기, 압전 진동기, 자기 진동기 및 기계식 진동기를 포함할 수 있다. 하나 이상의 진동기(390)는 예를 들어 1 마이크로미터(㎛)보다 큰 진폭 및/또는 1 헤르츠(Hz)보다 큰 주파수에서 간헐적 또는 연속적 진동을 생성하도록 구성될 수 있다. 진동의 진폭은 적어도 약 0.5 마이크로미터(㎛), 1 ㎛, 5 ㎛, 10 ㎛, 15 ㎛, 20 ㎛, 30 ㎛, 40 ㎛, 50 ㎛, 60 ㎛, 70 ㎛, 80 ㎛, 90 ㎛, 100 ㎛ 또는 그 초과일 수 있다. 일부 경우에, 진동의 진폭은 최대 약 200 ㎛, 150 ㎛, 100 ㎛, 80 ㎛, 60 ㎛, 40 ㎛, 20 ㎛, 10 ㎛, 5 ㎛, 1 ㎛ 또는 그 미만일 수 있다. 일부 경우에, 진동의 주파수는 약 0.5 Hz, 1 Hz, 2 Hz, 3 Hz, 5 Hz, 10 Hz, 20 Hz 또는 그 초과보다 클 수 있다. 일부 경우에, 진동의 주파수는 최대 약 100 Hz, 80 Hz, 50 Hz, 20 Hz, 10 Hz, 5 Hz, 2 Hz, 1 Hz, 0.5 Hz 또는 그 미만일 수 있다. 일부 예에서, 하나 이상의 진동기(390)는 예를 들어 하나 이상의 센서(320)로부터의 입력에 기초하여, 시스템 제어기(310)에 통신 가능하게 또는 작동 가능하게 연결되고/되거나 시스템 제어기에 의해 제어될 수 있다.
일부 예에서, 시스템(300)은 예를 들어 도 7b - 7d에 개략적으로 도시된 바와 같이 서로 직렬, 병렬, 또는 이들의 조합, 및/또는 다른 구성으로 연결된 다수의 세포 처리 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 7b는 3개의 세포 처리 장치, 예를 들어 세포 처리 장치(100), 제2 세포 처리 장치(302) 및 제3 세포 처리 장치(303)에 연결된 세포 분류기(360)를 포함하는 시스템(300)을 도시한 것이다. 세포 분류기(360)는 세포(230)의 초기 세트를 제1 유형의 세포(세포 처리 장치(100)로 전달됨), 제2 유형의 세포(제2 세포 처리 장치(302)로 전달됨) 및 제3 유형의 세포(제3 세포 처리 장치(303)로 전달됨)로 분류할 수 있다. 일부 예에서, 병렬 연결을 사용하여 세포 처리량을 높일 수 있다. 예를 들어, 각각의 세포 처리 장치(100)의 폭(Y 방향으로의)은 융기부(130)에 의해 형성된 원하는 갭을 유지하기 위해 재료 및/또는 작동 압력에 의해 제한될 수 있다. 추가로, 더 넓은 세포 처리 장치는 비정상적인 세포 및 세포 클러스터에 의한 막힘이 발생하기 쉬울 수 있다. 대신에, 예를 들어 공통 유입구 및 배출구를 갖는 다중 병렬 세포 처리 장치를 사용하면, 위에 나열된 문제에 직면하지 않고 처리량을 증가시킬 수 있다. 유입구 및 배출구 매니폴드는 모든 세포 처리 장치에 동일한 유동 분포를 제공하도록 설계될 수 있다. 하나의 세포 처리 장치의 차단이 다른 세포 처리 장치를 통한 증가된 유속으로 이어지지 않도록 하기 위해, 다양한 센서, 예를 들어 세포 계수기 및 압력 변환기가 각각의 세포 처리 장치에 통합될 수 있다.
도 7c는 제2 세포 처리 장치(302)가 예를 들어 세포 처리 장치(100) 및 제3 세포 처리 장치(303) 사이에 위치하여 두 장치 모두에 연결되도록 직렬로 연결된 3개의 세포 처리 장치를 포함하는 예시적인 시스템(300)을 도시한 것이다. 예를 들어, 세포(230) 및 제1 시약은 세포 처리 장치(100)에 도입될 수 있다. 처리된 혼합물은 제2 세포 처리 장치(302)에 도입하기 전에 제2 시약과 조합된 후, 또한 제3 세포 처리 장치(303)에 도입하기 전에 제3 시약과 조합된다.
도 7d는 병렬로 연결된 3개의 세포 처리 장치를 포함하고 다중화 시스템으로 지칭될 수 있는 시스템(300)을 도시한 것이다. 세포 분배기(370)는 세포(230)를 세포 처리 장치(100), 제2 세포 처리 장치(302) 및 제3 세포 처리 장치(303)에 의해 독립적으로 처리되는 하위 집단으로 분리하기 위해 사용될 수 있다. 각각의 장치는 상이한 시약(220)을 세포(230) 내로 전달하기 위해 사용될 수 있다. 이어서, 처리된 세포는 세포 분배기(380)에서 수집될 수 있다. 도 7d에 도시된 여러 시스템(300)은 추가의 시약(220)을 하나 이상의 세포 하위 집단(들)에 전달하기 위해 직렬로 연결될 수 있다.
다중화된 장치는 여러 유형의 분자를 직렬 연결된 단일 채널 내의 또는 각각의 채널에 고유한 분자 투입이 있는 병렬 연결된 다중 채널 내의 또는 이들의 조합의 상이한 세포에 독립적으로 전달하기 위해 사용될 수 있다. 다중화된 장치를 사용하여 상이한 전달된 시약 및 전달된 시약의 상이한 조합과 세포의 혼합물을 생성할 수 있다. 이것은 세포 내로의 다단계 전달을 수행하기 위해 사용할 수 있다. 인라인(예를 들어, 직렬) 및/또는 병렬, 다른 장치의 구성 및/또는 이들의 조합이 다중화된 전달을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 약물 발견은 다중화된 장치를 사용하여 가속화될 수 있으며, 여기서 세포는 세포 기능에 대해 가장 유의한 효과를 가질 수 있는 시약을 확인하기 위해 세포에 대한 상이한 시약의 효과를 신속하게 스크리닝하거나 다른 연구 질문에 답하거나 다른 목표를 달성하기 위해 상이한 시약을 전달하기 위해 사용될 수 있는 하위 집단으로 초기에 분리될 수 있다. 시약 또는 시약 조합물이 세포 기능에 미치는 영향을 조사하기 위해 여러 세포 샘플 유입구를 사용하여 상이한 세포를 처리할 수 있다. 또한, 세포는 시약의 상이한 조합을 제공받을 수 있다. 이 경우, 장치는 세포 기능에 대한 효과를 평가하기 위해 다양한 시약 조합 또는 상이한 양의 시약을 세포에 순차적으로 전달할 수 있는 여러 처리 단계를 포함할 수 있다. 이러한 장치 기능을 달성하기 위해 다층 장치가 사용될 수 있으며, 장치(들)의 상이한 층이 특정 시약 세트의 전달을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 층 사이의 처리 채널은 평면 내의 및/또는 평면 외의 연결기를 사용하여 연결될 수 있다.
일부 예에서, 2상 액적 생성기는 도 9a-9b를 참조하여 아래에서 설명되는 바와 같이 유입구(180) 앞에 위치할 수 있다. 이러한 생성기의 한 예는 오일 유동 접합부(through-oil-flow junction)를 포함한다. 이 생성기는 예를 들어 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이 세포를 캡슐화하고 시약을 전달하고 세포(230) 근처의 시약(220)의 국소 농도를 개선하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예에서, 유동-집속 접합부, T-접합부, 또는 다른 유형을 포함하는 상이한 유형의 액적 생성기가 다양한 목적을 위해 시스템의 다양한 위치에 배치될 수 있다.
세포 처리 방법의 예
도 8은 일부 실시양태에 따른 세포(230)를 처리하기 위한 방법(400)에 대응하는 프로세스 흐름도를 도시한 것이다. 일부 예에서, 방법(400)은 사전 분류를 포함한다(블록 410). 사전 분류 작업은 크기, 기계적 특성(예를 들어, 압축성), 접착 특성 등과 같은 다양한 특성에 기초하여 세포를 하위집단으로 분리하기 위해 사용될 수 있다. 이들 하위 집단 중 일부(예를 들어, 죽은 세포, 비정상적인 세포, 세포 응집체)는 나머지 세포를 세포내 전달에 적용하기 전에 제거될 수 있다(블록 420). 사전 분류는 예를 들어 바람직한 특성을 갖는 세포에 시약을 추가함으로써 세포내 전달에 필요한 시약의 양을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 상이한 시약, 상이한 시약 조성 또는 상이한 양의 시약이 상이한 세포 하위집단에 사용될 수 있다. 또한, 방법 및 시스템에 사전 분류를 추가하면, 세포내 전달 작업의 균일성, 일관성 및/또는 보다 정밀한 제어를 개선할 수 있으므로, 보다 높은 품질의 제품을 생산하고, 더 높은 세포 생존력을 유지할 수 있다.
일부 예에서, 사전 분류 작업(블록 410)은 대각선 융기부(또는 융기부 및/또는 미세유체 특징부의 다른 기하학적 구조 및 아키텍쳐)에 의해 형성된 갭을 사용하는 것과 같은 상이한 미세유체 방법을 사용하여 상이한 기계적 특성을 갖는 세포의 별개의 궤적 및 마이크로채널 내에서의 그의 분리를 유도하는 분리를 수반할 수 있다. 일부 예에서, 분리된 세포는 이어서 상이한 채널 배출구에서 수집될 수 있다. 일부 경우에, 다중 배출구는 시스템, 예를 들어 세포내 전달이 일어나는 미세유체 채널에 통합될 수 있다. 사전 분류는 미세유체 채널 및/또는 유동 내의 상이한 위치에서 상이한 세포의 평형을 유도하는 관성 효과에 의존할 수 있는 미세유체 분류기를 사용하여 달성할 수 있다. 사전 분류 및 세포 분리는 다양한 사전 분류 메커니즘을 사용하여 수행할 수 있고, 예를 들어 음향 유동 효과(acoustic streaming effect)는 상이한 속성을 갖는 세포를 구별할 수 있고, 유동 내에서 세포 위치가 상이하도록 유도할 수 있다. 사전 분류 및 분리는 세포의 외막에 부착되거나 세포 내부에 위치하는 자성 입자를 사용하여 자기력을 사용하여 달성할 수 있으며, 이때 세포는 자성 입자의 양에 비례할 수 있는 상이한 자기력의 크기에 따라 분리될 수 있다. 교류 유전영동(dielectrophoresis)을 사용하는 것과 같은 전기력을 사용하여 세포의 전기적 특성에 기초하여 세포 사전 분류 및 분리를 달성할 수 있다.
일부 예에서, 세포 분류는 세포내 전달 작업 후에 사용될 수 있고, 사후 분류로 지칭될 수 있다(블록 450). 예를 들어, 대류성 세포내 전달 후에 크기 및 기계적 특성에 따른 분류를 사용하여, 처리된 세포로부터 비정상적인 세포 및 생존할 수 없는 세포를 제거할 수 있다. 일부 예에서, 사후 분류는 세포 처리 장치(100) 내에서 상이한 궤적을 따르도록 상이한 특성을 갖는 세포를 재유도할 수 있는 대각선 융기부를 사용하여 달성될 수 있다. 자기, 음향 및 전기 분류 방법과 같은 다른 미세유체 및 비-미세유체 분류 방법이 다른 예에서 사용될 수 있다. 사후 분류 단계(블록 450)는 존재하는 경우 세포(230)를 농축하고 시약(220)으로부터 분리하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 분리된 시약(220)은 처리 비용을 절감하기 위해 추가의 세포(230)를 처리하기 위해 재사용될 수 있다.
세포내 전달(블록 420)은 세포를 압축하고(압축 요소(예를 들어, 융기부)에 의해 형성된 갭을 통해 세포를 통과시킴으로써), 선택적으로 압축 단계 사이 및 마지막 압축 후에 또는 다른 시간에 또는 상이한 순서로 세포가 회복되도록 허용하는 것을 포함할 수 있다. 압축 단계에서는 세포가 세포내 부피의 손실(Vloss)을 겪을 수 있다. 회복 단계에서는 부피 증가(Vgain)를 세포가 겪고 주변 액체 매질에서 시약을 흡수할 수 있다. 부피 손실 및 증가는 세포막을 가로지르는 벌크 부피 유동에 해당할 수 있다. 부피 손실(Vloss)은 유속, 갭, 세포 특성 및 임의의 다른 특성에 따라 달라질 수 있다. 이들 특성은 압축 시간과도 상호 의존적일 수 있다. 일부 예에서, 한 압축 단계 동안의 부피 손실(Vloss)은 또 다른 압축 단계에서의 부피 손실(Vloss)과 상이할 수 있다. 일부 예에서, 부피 손실(Vloss)은 초기 세포 부피의 적어도 10% 또는 30%일 수 있다. 부피 손실(Vloss)은 유속, 갭, 세포 특성 및 다른 특성에 따라 다르다. 이러한 특성은 압축 시간과 상호 의존적일 수 있다. 일부 예에서, 압축 단계 동안의 부피 손실(Vloss)은 또 다른 압축 단계의 부피 손실(Vloss)과 상이할 수 있다. 일부 경우에, 부피 손실(Vloss)은 적어도 약 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 50% 또는 그 초과일 수 있다. 일부 경우에, 부피 손실(Vloss)은 최대 약 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 45%, 40%, 30%, 20%, 15%, 10% 또는 그 미만일 수 있다.
일부 경우에, 세포는 부피 증가를 겪을 수 있다. 부피 손실 후에 부피 증가를 보일 수 있다. 예를 들어, 세포는 압축 요소에 의한 압축으로 인해 부피의 일부를 잃을 수 있으며, 부피의 일부 또는 전체를 다시 얻을 수 있다. 일부 경우에, 세포는 심지어 그의 초기 부피보다 더 많은 부피를 얻을 수도 있다. 부피 증가(Vgain)는 부피 손실(Vloss)의 측면에서 특성화될 수 있다. 부피 증가(Vgain)는 세포 특징, 회복 시간, 실험 또는 작동 조건, 유속, 유체 특성, 온도, 압력, 세포의 크기 및 특정 시기 및 유형, 시약, 장치 아키텍쳐, 다른 특징부, 및 다른 요인에 따라 결정될 수 있다. 일부 예에서, 한 압축 단계 동안의 부피 손실(Vloss)은 또 다른 압축 단계에서의 부피 손실(Vloss)과 상이할 수 있다. 한 예로서, 부피 증가는 부피 손실(Vloss)의 적어도 약 30% 또는 적어도 70%일 수 있다. 일부 경우에, 부피 증가는 부피 손실의 적어도 약 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 50%, 80%, 90%, 100%, 110%, 120%, 140%, 150%, 300%, 400% 또는 그 초과일 수 있다. 일부 예에서, 부피 증가는 부피 손실의 최대 약 300%, 200%, 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 59%, 30%, 20%, 15%, 10% 또는 그 미만일 수 있다.
일부 예에서, 세포내 전달(블록 420)은 도 4의 결정 블록(430)에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이 이전에 처리된 세포를 사용하여 1회 이상 추가로 수행될 수 있다. 다시 말하면, 동일한 세포 세트는 직렬/일렬로, 조합하여 및/또는 다른 구성으로 배열된 다중 세포 처리 장치를 통과할 수 있다. 세포 처리 장치를 통한 각각의 통과는 별도의 세포내 전달 단계로 지칭될 수 있다. 각각의 단계에서 상이한 시약을 사용할 수 있다.
일부 예에서, 세포내 전달 정도는 삼투 효과를 사용하여 증가할 수 있으며, 이는 내부 세포 압력의 증가에 의해 야기되는 세포 팽윤을 야기할 수 있다. 삼투 효과는 예를 들어 세포 내부와 매질(210) 사이의 pH 수준의 차이를 사용하여 제어할 수 있다.
일부 예에서, 열 충격은 세포(230)의 상태를 일시적으로 변경하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 세포내 전달을 향상시킬 수 있다. 열 충격은 세포 처리 장치(100)에 통합된 하나 이상의 가열 요소에 의해 생성될 수 있다. 일부 경우에, 각각의 가열 요소는 세포(230)가 세포 처리 장치(100)를 통해 유동할 때 국부적인 가열을 제공할 수 있다. 가열은 세포(230)이 경험하는 충격이 세포 손상으로 이어지는 임계 시간을 초과하지 않을 수 있도록 수행된다. 일부 예에서, 열 충격은 1초 미만일 수 있다. 열 충격은 30초(s), 25 s, 20 s, 15 s, 10 s, 9 s, 8 s, 7 s, 6 s, 5 s, 4 s, 3 s, 2 s, 1.5 s, 0.9 s, 0.8 s, 0.7 s, 또는 그 미만일 수 있다. 다른 예에서, 열 충격은 약 0.2 s, 0.3 s, 0.4 s, 0.5 s, 0.6 s, 0.7 s, 0.8 s, 0.9 s, 1 s, 1.5 s, 2 s, 3 s, 4 s, 5 s, 6 s, 7 s 또는 그 초과보다 클 수 있다.
일부 예에서, 냉각은 세포(230) 및/또는 시약(220)의 온도를 감소시키고/시키거나, 세포(230) 및 시약(220)의 감소된 온도를 유지하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 온도 감소는 시약에 대한 유해한 세포 반응을 억제하고/하거나 세포 생존력을 증가시키도록 구성되어야 한다. 채널의 온도 제어를 달성하기 위해 상이한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 펠티에(Peltier) 소자를 세포 처리 장치(100)에 통합하는 것은 세포(230) 및 시약(220)의 열전 냉각을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 온도는 1℃ 내지 50℃, 1℃ 내지 40℃, 1℃ 내지 35℃, 1℃ 내지 30℃, 1℃ 내지 25℃, 1℃ 내지 20℃, 1℃ 내지 15℃ , 1℃ 내지 10℃, 3℃ 내지 30℃, 5℃ 내지 30℃, 5℃ 내지 20℃ 또는 10℃ 내지 20℃일 수 있다. 일부 예에서, 온도는 5℃ 내지 30℃일 수 있다. 일부 경우에, 온도는 10℃ 내지 20℃일 수 있다.
일부 예에서, 세포(230)의 상태는 일부 경우에 세포내 전달을 향상시킬 수 있는 빛을 사용하여 변경될 수 있다. 일부 예에서, 광원은 세포 처리 장치(100)에 통합될 수 있다(예를 들어, 세포 처리 장치(100)의 투명 벽을 사용하여). 파장이 상이한 광원을 사용하여 세포 상태 및 시약에 대한 세포 반응을 조정할 수 있다.
일부 예에서, 전기장 및/또는 자기장은 시약(220)의 세포(230) 내부로의 수송을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기장은 세포 처리 장치(100)의 벽에 통합된 전극에 의해 생성될 수 있다. 전기장은 예를 들어 시약의 세포 내부로의 전달을 증가시키기 위해 하전된 분자의 이동을 유도할 수 있다. 일부 예에서, 영구 자석 및/또는 전자석을 사용하여 시약의 자기 특성에 따라 달라질 수 있는 원하는 강도의 자기장을 생성할 수 있다.
일부 예에서, 면역 억제 시약은 전달된 시약에 대한 유해한 세포 반응을 억제하고/하거나, 시약의 세포(230) 내로의 도입 및 세포 생존율을 개선하기 위해 사용될 수 있다.
일부 예에서, 세포내 전달(블록 420)은 세포 처리 장치(100)의 자가 세정(블록 422)을 포함할 수 있다. 도 1b는 융기부(130)의 후단부와 측벽(114) 사이에 배치된 채널(170)을 보여주는 세포 처리 장치(100)의 상면 단면도를 예시한 것이다. 제1 세트로 지칭될 수 있는 한 세트의 세포(230)는 도 1b에서 A1 방향으로 개략적으로 도시된 바와 같이 융기부(130)에 의해 형성된 갭을 통과할 수 있다. 제2 세트로 지칭될 수 있는 또 다른 세트의 세포(230)는 이러한 갭을 통과하지 못할 수 있고, 융기부(130)를 따라, 예를 들어 도 1b에 도시된 A2 방향을 따라 유도될 수 있다. 제2 세트는 다양한 비정상적인 세포(예를 들어, 압축률이 낮은 세포) 또는 세포 클러스터를 포함할 수 있다. 제2 세트의 세포는 채널(170)에 도달할 때까지 융기부(130)를 따라 이동할 수 있으며, 이는 이들 세포가 임의의 추가의 융기부 또는 다른 유동 제한에 부딪치지 않고 세포 처리 장치(100)의 나머지를 통해 유동하게 할 수 있다. 따라서, 상기 제2 세트는 제1 세트의 유동 경로로부터 효과적으로 제거될 수 있고, 이는 제1 세트의 세포내 전달 동안 막힘 및 다른 부정적인 영향을 방지할 수 있다. 종합적으로, 상기 자가 세정 특징은 유동 방해 및 유동 변경(예를 들어, 유동 역전)을 유발하지 않으면서 세포 처리 장치(100)의 작동을 가능하게 할 수 있다.
일부 예에서, 자가 세정은 융기부(130)을 따라 축방향 유체 유동을 사용하여 달성될 수 있다. 예를 들어, 임시 역류를 사용하여 융기부(130)로부터 세포를 분리할 수 있다. 또한, 다른 힘, 예를 들어 전기력, 자력이 세포를 채널(170)로 수송하기 위해 사용될 수 있다.
세포간 전달(블록 420)은 초당 1 밀리미터(mm/s) 내지 초당 500 밀리미터, 일부 경우에 초당 5 밀리미터 내지 초당 200 밀리미터와 같은 다양한 유속으로 수행될 수 있으며, 여기서 속도는 유체의 평균 속도이다. 유속은 적어도 약 1 mm/s, 2 mm/s, 3 mm/s, 4 mm/s, 5 mm/s, 6 mm/s, 7 mm/s, 8 mm/s, 9 mm/s, 10 mm/s, 15 mm/s, 20 mm/s, 30 mm/s, 40 mm/s, 50 mm/s, 60 mm/s, 70 mm/s, 80 mm/s, 90 mm/s, 100 mm/s, 150 mm/s, 180 mm/s, 200 mm/s, 210 mm/s, 220 mm/s, 230 mm/s, 240 mm/s, 250 mm/s, 300 mm/s, 400 mm/s, 450 mm/s, 500 mm/s 또는 그 초과일 수 있다. 일부 예에서, 유속은 최대 약 1 mm/s, 2 mm/s, 3 mm/s, 4 mm/s, 5 mm/s, 6 mm/s, 7 mm/s, 8 mm/s, 9 mm/s, 10 mm/s, 15 mm/s, 20 mm/s, 30 mm/s, 40 mm/s, 50 mm/s, 60 mm/s, 70 mm/s, 80 mm/s, 90 mm/s, 100 mm/s, 150 mm/s, 180 mm/s, 200 mm/s, 210 mm/s, 220 mm/s, 230 mm/s, 240 mm/s, 250 mm/s, 300 mm/s, 400 mm/s, 450 mm/s, 500 mm/s일 수 있다. 유속은 세포 압축률을 제어하고/하거나, 세포 압축률에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 유속은 세포 처리 장치(100) 유입구의 및 내부의 압력에 영향을 미치고/미치거나, 상기 압력을 제어할 수 있다.
일부 예에서, 가변 유속이 세포간 전달 동안 사용될 수 있으며(블록 420), 이는 비정상(unsteady) 유동 조건으로도 지칭될 수 있다. 예를 들어, 유속은 세포내 전달 동안 미리 정의된 패턴 또는 무작위 패턴으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 맥동 유동이 사용될 수 있고, 예를 들어 유속은 0.1 Hz 내지 100 Hz의 주파수로 평균 유속의 10% 내지 50%의 진폭으로 진동할 수 있다. 유속은 평균 유속의 적어도 약 5%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 22%, 25%, 27%, 30%, 35%, 40%, 50%, 52%, 55%, 60% 또는 그 초과의 진폭으로 진동할 수 있다. 일부 경우에, 유속은 평균 유속의 최대 약 70%, 60%, 55%, 50%, 45%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5% 또는 그 미만의 진폭으로 진동할 수 있다. 각각의 경우에 진동 주파수는 적어도 약 0.05 Hz, 0.1 Hz, 0.2 Hz, 0.5 Hz, 1 Hz, 1.5 Hz, 2 Hz, 3 Hz, 4 Hz, 5 Hz, 6 Hz, 7 Hz, 8 Hz, 9 Hz, 10 Hz, 15 Hz, 20 Hz, 25 Hz, 30 Hz, 40 Hz, 50 Hz, 60 Hz, 70 Hz, 80 Hz, 90 Hz, 95 Hz, 100 Hz, 105 Hz, 110 Hz, 120 Hz, 130 Hz, 140 Hz, 150 Hz, 200 Hz, 300 Hz 또는 그 초과일 수 있다. 일부 경우에, 유속은 최대 약 400 Hz, 350 Hz, 300 Hz, 250 Hz, 200 Hz, 150 Hz, 120 Hz, 110 Hz, 100 Hz, 92 Hz, 90 Hz, 85 Hz, 80 Hz, 75 Hz, 70 Hz, 65 Hz, 60 Hz, 50 Hz, 40 Hz, 30 Hz, 25 Hz, 20 Hz, 15 Hz, 10 Hz, 5 Hz, 2 Hz, 1 Hz, 0.9 Hz, 0.8 Hz, 0.7 Hz, 0.6 Hz, 0.5 Hz, 0.4 Hz, 0.3 Hz, 0.2 Hz, 0.1 Hz, 0.09 Hz, 0.08 Hz, 0.07 Hz, 0.06 Hz, 0.05 Hz 또는 그 미만의 주파수로 진동할 수 있다.
또 다른 예에서, 유속은 실질적으로 0으로 감소된 후, 대략 완전한 유동 속도로 회복될 수 있다. 다른 패턴에 따라 유속이 변경될 수 있다. 가변 유속은 세포가 융기부(130)에 의해 형성된 갭을 통과할 때 이들 세포에 가해지는 유체역학적 힘을 일시적으로 증가시켜, 예를 들어 더 빠른 세포 압축을 야기하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 일부 경우에, 비정상 유동은 예를 들어 세포 처리 장치(100)의 막힘을 방지하기 위해 융기부(130)로부터 전환 채널(170)로의 비정상적인 세포 및 세포 클러스터의 제거를 개선할 수 있다. 예를 들어, 유속은 약 0.1초 내지 5초의 시간 동안 20% 내지 100%의 규모로 증가할 수 있다. 또 다른 예에서, 유속은 0.1초 내지 5초의 시간 동안 순방향 속도의 20% 내지 200%의 규모로 역전될 수 있다. 유속은 적어도 약 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99.99%, 또는 그 초과의 규모만큼 증가하거나 감소할 수 있다. 유속은 최대 약 100%, 99.9%, 99%, 98%, 95%, 90%, 80%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 50%, 45%, 40%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 2%, 1% 또는 그 미만의 규모만큼 증가하거나 감소할 수 있다. 각각의 경우에 유속 또는 유체 유동 방향의 변화는 원하는 조건에 따라 일시적이거나 안정적일 수 있다. 예를 들어, 각각의 조건에서, 증가 또는 감소된 유속은 적어도 약 0.05초(s), 0.1 s, 0.15 s, 0.2 s, 0.3 s, 0.4 s, 0.5 s, 0.6 s, 0.7 s, 0.8 s, 0.9 s, 1 s, 2 s, 3 s, 4 s, 5 s, 6 s, 7 s, 8 s, 9 s, 10 s, 15 s, 20 s, 30 s 또는 그 초과의 시간 동안 지속될 수 있다. 예를 들어, 각각의 조건에서, 증가 또는 감소된 유속은 최대 약 0.005초(s), 0.05 s, 0.1 s, 0.15 s, 0.2 s, 0.3 s, 0.4 s, 0.5 s, 0.6 s, 0.7 s, 0.8 s, 0.9 s, 1 s, 2 s, 3 s, 4 s, 5 s, 6 s, 7 s, 8 s, 9 s, 10 s, 15 s, 20 s, 30 s 또는 그 미만의 시간 동안 지속될 수 있다. 일부 경우에, 유속의 증가/감소는 유체 유동의 펄스 형태일 수 있다.
일부 예에서, 세포 처리 장치(100)를 통한 혼합물의 세포내 전달 또는 유동(블록 420)은 세포 처리 장치의 내부 내에서 발생할 수 있는 내부 분류(블록 424)를 포함하거나 이와 조합될 수 있다. 예를 들어, 상이한 특성을 가진 세포가 세포 처리 장치를 통과할 때, 일부 세포는 예를 들어 기계적 특성, 점탄성 특성, 크기, 부착 특성 또는 세포의 다른 특성 또는 특징, 또는 유동, 또는 다른 이유 및/또는 요인으로 인해 융기부에 의해 형성된 갭을 통과하지 못할 수 있다. 융기부는 이러한 세포, 또는 이러한 세포의 하위세트를, 예를 들어 도 1b를 참조하여 본 명세서에서 설명된 바와 같이 전환 채널로 유도할 수 있다. 일부 경우에, 주어진 특성을 갖는 세포는 이들이 분자 전달을 겪기 전에 분류될 수 있다. 따라서, 선택된 세포 하위 집단만이 분자 전달을 격을 수 있다.
일부 예에서, 세포 처리 장치(100)를 통한 혼합물의 세포내 전달/유동(블록 420)은 세포 처리 장치(100)를 진동시키는 것(블록 426)을 포함할 수 있다. 도 7a를 참조하여 위에서 또는 본 명세서의 다른 곳에서 설명한 바와 같이, 일부 예에서, 시스템(300)은 세포 처리 장치(100)에 기계적으로 연결되거나 통합될 수 있는 하나 이상의 진동기(390)를 포함할 수 있다. 세포 처리 장치(100)의 진동은 간헐적이거나 연속적일 수 있다. 일부 예에서, 간헐적 진동은 0.001초 내지 600초 또는 일부 경우에 약 0.1초 내지 약 10초 동안 지속될 수 있다. 일부 경우에, 간헐적 진동은 적어도 약 0초(s), 0.001 s, 0.0015 s, 0.002 s, 0.0025 s, 0.003 s, 0.004 s, 0.005 s, 0.006 s, 0.007 s, 0.008 s, 0.009 s, 0.01 s, 0.02 s, 0.03 s, 0.04 s, 0.05 s, 0.06 s, 0.07 s, 0.08 s, 0.09 s, 0.1 s, 0.5 s, 1 s, 2 s, 5 s, 10 s, 20 s, 30 s, 40 s, 50 s, 60 s, 70 s, 80 s, 90 s, 100 s, 200 s, 300 s, 400 s, 500 s, 600 s, 700 s, 800 s, 또는 그 초과의 시간 동안 지속될 수 있다. 일부 경우에, 간헐적 진동은 최대 약 800 s, 700 s, 650 s, 600 s, 500 s, 450 s, 400 s, 350 s, 300 s, 250 s, 200 s, 150 s, 100 s, 90 s, 80 s, 70 s, 60 s, 50 s, 40 s, 30 s, 20 s, 10 s, 5 s, 1 s, 0.5 s, 0.1 s, 0.015 s, 0.01 s, 0.005 s, 0.001 s 또는 그 미만 동안 지속될 수 있다.
진동은 센서(320)로부터 수신된 입력에 응답하여 개시되거나 변경될 수 있다. 일부 예에서, 진동의 진폭은 약 1 마이크로미터(㎛)보다 클 수 있다. 동일하거나 다른 예에서, 진동의 주파수는 1 Hz보다 클 수 있다. 일부 예에서, 진동의 진폭은 적어도 약 0.001 ㎛, 0.005 ㎛, 0.006 ㎛, 0.007 ㎛, 0.008 ㎛, 0.009 ㎛, 0.01 ㎛, 0.02 ㎛, 0.05 ㎛, 0.08 ㎛, 0.09 ㎛, 1 ㎛, 1.1 ㎛, 1.5 ㎛, 1.6 ㎛, 1.7 ㎛, 1.8 ㎛, 1.9 ㎛, 2 ㎛, 2.1 ㎛, 2.2 ㎛, 2.3 ㎛, 2.4 ㎛, 2.5 ㎛, 3 ㎛, 5 ㎛, 10 ㎛ 또는 그 초과일 수 있다. 일부 예에서, 진동의 진폭은 최대 약 10 ㎛, 8 ㎛, 5 ㎛, 4 ㎛, 2 ㎛, 3 ㎛, 2 ㎛, 1.5 ㎛, 1.2 ㎛, 1.1 ㎛, 1 ㎛, 0.9 ㎛, 0.5 ㎛, 0.1 ㎛, 또는 그 미만일 수 있다. 동일하거나 다른 예에서, 진동의 주파수는 적어도 약 0.05 Hz, 0.1 Hz, 0.2 Hz, 0.5 Hz, 1 Hz, 1.5 Hz, 2 Hz, 3 Hz, 4 Hz, 5 Hz, 6 Hz, 7 Hz, 8 Hz, 9 Hz, 10 Hz, 15 Hz, 20 Hz, 25 Hz, 30 Hz, 40 Hz, 50 Hz, 60 Hz, 70 Hz, 80 Hz, 90 Hz, 95 Hz, 100 Hz, 105 Hz, 110 Hz, 120 Hz, 130 Hz, 140 Hz, 150 Hz, 200 Hz, 300 Hz 또는 그 초과일 수 있다. 일부 경우에, 동일하거나 다른 예에서, 진동의 주파수는 최대 약 400 Hz, 350 Hz, 300 Hz, 250 Hz, 200 Hz, 150 Hz, 120 Hz, 110 Hz, 100 Hz, 92 Hz, 90 Hz, 85 Hz, 80 Hz, 75 Hz, 70 Hz, 65 Hz, 60 Hz, 50 Hz, 40 Hz, 30 Hz, 25 Hz, 20 Hz, 15 Hz, 10 Hz, 5 Hz, 2 Hz, 1 Hz, 0.9 Hz, 0.8 Hz, 0.7 Hz, 0.6 Hz, 0.5 Hz, 0.4 Hz, 0.3 Hz, 0.2 Hz, 0.1 Hz, 0.09 Hz, 0.08 Hz, 0.07 Hz, 0.06 Hz, 0.05 Hz 또는 그 미만일 수 있다.
일부 예에서, 방법(400)은 세포 캡슐화(블록 415)를 추가로 포함할 수 있다. 일부 경우에, 세포내 전달 동안 세포 주변의 시약 농도를 높이면, 세포에 들어가는 시약의 양이 증가할 수 있다. 그러나, 많은 양의 시약을 공급하는 것은 높은 비용이나 다른 요인으로 인해 어려울 수 있다. 일부 예에서, 세포는 예를 들어 도 9a에 개략적으로 도시된 바와 같이 높은 농도의 하나 이상의 시약을 가질 수 있는 쉘로 캡슐화될 수 있다. 일례로서, 도 9a는 세포(230)(코어(202)로서 작동 가능) 및 쉘(203)을 포함하는 코어-쉘 구조(201)를 예시한 것이다. 코어-쉘 구조(201)는 또한 2상 시스템으로 지칭될 수도 있다.
쉘(203)은 세포(230)를 둘러쌀 수 있고, 시약(220)을 포함할 수 있다. 코어-쉘 구조(201)는 액체 매질(210)에 현탁될 수 있으며, 이 예에서 상기 매질에는 시약(즉, 쉘(222) 내의 시약(220) 이외의)이 없을 수 있다. 쉘(203)에 시약(220)을 제공하는 것은 전체 액체 매질(210)에 동일한 양의 시약(220)을 분산시키는 것과 비교하여 쉘(203)의 표면에 시약(220)의 농도를 실질적으로 증가시키는 것을 허용할 수 있다. 일부 예에서, 쉘(203)은 소포이거나 또는 기름/물 액적일 수 있다.
도 9b는 본 명세서에서 제공되는 방법 및 시스템에 따른 예시적인 코어-쉘 구조(201)의 형성을 예시하는, 2상 액적 생성기(900)의 측면 단면도이다. 액적 생성기는 제1 유입구(910), 제2 유입구(920), 제3 유입구(930), 또는 그 초과의 유입구를 가질 수 있다. 제1 유입구(910)은 매질(210)에 세포(230)를 공급하기 위해 사용될 수 있다. 유입구(920)은 시약(220)을 공급하기 위해 사용할 수 있다. 유입구(930)는 제2 매질(940) 또는 그 초과의 매질 스트림을 공급하기 위해 사용할 수 있다. 일부 예에서, 액체 매질(210) 및 제2 매질(940)은 물 및 오일과 같이 비혼화성일 수 있다. 다른 예에서, 액체 매질(210) 및 제2 매질(940)은 혼화성일 수 있다. 액체 매질(210)과 제2 매질(940) 사이의 표면 장력은 액적의 형성을 초래할 수 있다. 일부 예에서, 각각의 유입구를 통한 유속은 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 유입구(910) 및 제2 유입구(920)를 통한 유속은 세포(230) 근처에서 시약(220)의 원하는 농도를 달성하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 제2 유입구(920)를 통한 유속은 제1 유입구(910)를 통한 유속보다 더 느리거나, 상당히 더 느리거나, 경미하게 더 느리거나 또는 훨씬 더 느릴 수 있다. 일부 예에서, 제2 유입구를 통한 유속은 제1 유입구를 통한 유속보다 적어도 약 2배, 2.5배, 3배, 3.5배, 4배, 4.5배, 5배, 5.5배, 6배, 7배, 8배, 9배, 11배, 12배, 13배, 14배, 15배 또는 이보다 더 높은 정도로 더 느릴 수 있다. 일부 예에서, 제2 유입구를 통한 유속은 제1 유입구를 통한 유속보다 최대 약 30배, 20배, 15배, 10배, 8배, 5배, 4배, 3배, 2배 또는 이보다 더 낮은 정도로 더 느릴 수 있다. 다른 예에서, 제1 유입구를 통한 유속은 제2 유입구를 통한 유속보다 적어도 약 2배, 2.5배, 3배, 3.5배, 4배, 4.5배, 5배, 5.5배, 6배, 7배, 8배, 9배, 11배, 12배, 13배, 14배, 15배 또는 이보다 더 높은 정도로 더 느릴 수 있다. 일부 예에서, 제1 유입구를 통한 유속은 제2 유입구를 통한 유속보다 최대 약 30배, 20배, 15배, 10배, 8배, 5배, 4배, 3배, 2배 또는 이보다 더 낮은 정도로 더 느릴 수 있다. 제1 유입구(910) 및 제3 유입구(930)를 통한 유속은 원하는 크기의 개별 액적의 형성을 달성하도록 구성될 수 있다. 이러한 액적의 크기 및 액적 생성 빈도는 제1 및 제2 유입구를 통한 유속의 차이(또는 그의 비율), 매질 점도, 표면 장력, 채널 크기, 채널 단면 기하 형상 및/또는 또는 다른 요인에 따라 결정될 수 있다. 일부 예에서, 액적의 크기 및 액적 생성 빈도는 각각의 액적에서 단일 세포를 획득하도록 구성될 수 있다. 액적의 단일 세포 캡슐화는 푸아송(Poisson) 분포를 따를 수 있다. 푸아송 분포는 유입구 스트림 내의 세포 밀도, 액적 크기, 각각의 유입구를 통한 유속, 유체 특성, 시약 및 다른 요인과 같은 변수를 조정함으로써 보다 높은 단일 세포 캡슐화 빈도를 개선하도록 이동할 수 있다. 일부 경우에, 액적 분류 기술은 단일 세포를 포함하는 액적을 다른 액적, 예를 들어 빈 액적(어떠한 세포도 포함하지 않는 액적) 및/또는 다수의 세포를 포함하는 액적을 분리하기 위해 적용될 수 있다. 액적은 단분산될 수 있다. 예를 들어, 액적은 실질적으로 유사한 크기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 액적은 다양한 크기를 포함할 수 있다. 액적의 크기는 분포를 포함할 수 있다. 액적의 단일 세포 효율은 액적 크기에 따라 달라질 수 있다. 일부 경우에, 단분산 액적 집단을 갖고/갖거나, 너무 작을 수 있는 액적 크기를 피하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 경우에, 매우 작은 액적은 세포를 캡슐화하지 못하고, 비어 있을 수 있다.
일부 예에서, 액적의 형성을 설정하기 위해 계면활성제가 사용될 수 있다. 오일 스트림에 계면활성제를 첨가할 수 있다. 계면활성제는 플루오르화 계면활성제일 수 있다. 일부 경우에, 오일에 계면활성제를 첨가하면, 형성된 액적을 안정화하는 데 도움이 될 수 있다.
컴퓨터 시스템
본 개시내용은 본 개시내용의 방법을 구현하도록 프로그래밍된 컴퓨터 시스템을 제공한다. 도 10은 본 개시내용의 방법을 수행하도록 프로그래밍되거나 달리 구성된 컴퓨터 시스템(1001)을 도시한 것이다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템은 유동 펌프, 온도(냉각 또는 가열), 시약 공급을 제어하고 유속, 채널의 압력, 세포 수, 세포 생존 가능성, 장치 막힘, 채널 온도뿐만 아니라 처리 전후의 세포, 매질 및 시약의 상태에 대한 정보를 수신하도록 프로그래밍되거나 달리 구성될 수 있다. 컴퓨터 시스템(1001)은 본 개시내용의 방법의 다양한 측면을 조절할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1001)은 사용자의 전자 장치이거나, 상기 전자 장치에 대해 원격으로 위치한 컴퓨터 시스템일 수 있다. 전자 장치는 모바일 전자 장치일 수 있다. 컴퓨터 시스템(1001)은 단일 코어 또는 다중 코어 프로세서, 또는 병렬 처리를 위한 복수의 프로세서일 수 있는 중앙 처리 장치(CPU, 여기에서 또한 "프로세서" 및 "컴퓨터 프로세서"로 지칭됨)(1005)를 포함한다. 컴퓨터 시스템(1001)은 또한 메모리 또는 메모리 위치(1010)(예를 들어, 랜덤 액세스 메모리, 읽기 전용 메모리, 플래시 메모리), 전자 저장 유닛(1015)(예를 들어, 하드 디스크), 하나 이상의 다른 시스템과의 통신을 위한 통신 인터페이스(1020)(예를 들어, 네트워크 어댑터), 및 주변 장치(1025), 예를 들어 캐시, 다른 메모리, 데이터 저장 및/또는 전자 디스플레이 어댑터를 포함한다. 메모리(1010), 저장 유닛(1015), 인터페이스(1020) 및 주변 장치(1025)는 마더보드와 같은 통신 버스(bus)(실선)를 통해 CPU(1005)와 통신한다. 저장 유닛(1015)은 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장 유닛(또는 데이터 저장소)일 수 있다. 컴퓨터 시스템(1001)은 통신 인터페이스(1020)의 도움으로 컴퓨터 네트워크("네트워크")(1030)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 네트워크(1030)는 인터넷, 인터넷 및/또는 엑스트라넷, 또는 인터넷과 통신하는 인트라넷 및/또는 엑스트라넷일 수 있다. 네트워크(1030)는 일부 경우에 원격 통신 및/또는 데이터 네트워크이다. 네트워크(1030)는 클라우드 컴퓨팅과 같은 분산 컴퓨팅을 가능하게 할 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 서버를 포함할 수 있다. 네트워크(1030)는 일부 경우에 컴퓨터 시스템(1001)의 도움으로 피어-투-피어(peer-to-peer) 네트워크를 구현할 수 있으며, 이것은 컴퓨터 시스템(1001)에 연결된 장치가 클라이언트 또는 서버로 동작하도록 할 수 있다.
컴퓨터 시스템(1001)은 단일 코어 또는 다중 코어 프로세서, 또는 병렬 처리를 위한 복수의 프로세서일 수 있는 중앙 처리 장치(CPU, 여기에서 또한 "프로세서" 및 "컴퓨터 프로세서"로 지칭됨)(1005)를 포함한다. 컴퓨터 시스템(1001)은 또한 메모리 또는 메모리 위치(1010)(예를 들어, 랜덤 액세스 메모리, 읽기 전용 메모리, 플래시 메모리), 전자 저장 유닛(1015)(예를 들어, 하드 디스크), 하나 이상의 다른 시스템과의 통신을 위한 통신 인터페이스(1020)(예를 들어, 네트워크 어댑터), 및 주변 장치(1025), 예를 들어 캐시, 다른 메모리, 데이터 저장 및/또는 전자 디스플레이 어댑터를 포함한다. 메모리(1010), 저장 유닛(1015), 인터페이스(1020) 및 주변 장치(1025)는 마더보드와 같은 통신 버스(실선)를 통해 CPU(1005)와 통신한다. 저장 유닛(1015)은 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장 유닛(또는 데이터 저장소)일 수 있다. 컴퓨터 시스템(1001)은 통신 인터페이스(1020)의 도움으로 컴퓨터 네트워크("네트워크")(1030)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 네트워크(1030)는 인터넷, 인터넷 및/또는 엑스트라넷, 또는 인터넷과 통신하는 인트라넷 및/또는 엑스트라넷일 수 있다. 네트워크(1030)는 일부 경우에 원격 통신 및/또는 데이터 네트워크이다. 네트워크(1030)는 클라우드 컴퓨팅과 같은 분산 컴퓨팅을 가능하게 할 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 서버를 포함할 수 있다. 네트워크(1030)는 일부 경우에 컴퓨터 시스템(1001)의 도움으로 피어-투-피어 네트워크를 구현할 수 있으며, 이것은 컴퓨터 시스템(1001)에 연결된 장치가 클라이언트 또는 서버로 동작하도록 할 수 있다.
CPU(1005)는 프로그램 또는 소프트웨어로 구현될 수 있는 일련의 기계 판독 가능 명령어를 실행할 수 있다. 명령어는 메모리(1010)와 같은 메모리 위치에 저장될 수 있다. 명령어는 CPU(1005)로 보내질 수 있고, CPU(1005)는 본 개시내용의 방법을 구현하도록 CPU(1005)를 후속적으로 프로그래밍하거나 다르게 구성할 수 있다. CPU(1005)에 의해 수행되는 작동의 예는 인출(fetch), 해독, 실행 및 재기록을 포함할 수 있다.
CPU(1005)는 집적 회로와 같은 회로의 일부일 수 있다. 시스템(1001)의 하나 이상의 다른 구성요소가 회로에 포함될 수 있다. 일부 경우에, 회로는 특정 용도용 집적 회로(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)이다.
저장 유닛(1015)는 드라이버, 라이브러리 및 저장된 프로그램과 같은 파일을 저장할 수 있다. 저장 유닛(1015)은 사용자 데이터, 예를 들어, 사용자 선호도 및 사용자 프로그램을 저장할 수 있다. 일부 경우에, 컴퓨터 시스템(1001)은 인트라넷 또는 인터넷을 통해 컴퓨터 시스템(1001)과 통신하는 원격 서버에 위치하는 것과 같이 컴퓨터 시스템(1001) 외부에 있는 하나 이상의 추가의 데이터 저장 유닛을 포함할 수 있다.
컴퓨터 시스템(1001)은 네트워크(1030)를 통해 하나 이상의 원격 컴퓨터 시스템과 통신할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템(1001)은 사용자(예를 들어, 과학자 또는 기술자)의 원격 컴퓨터 시스템과 통신할 수 있다. 원격 컴퓨터 시스템의 예는 개인용 컴퓨터(예를 들어, 휴대용 PC), 슬레이트 또는 태블릿 PC(예를 들어, Apple® iPad, Samsung® Galaxy Tab), 전화기, 스마트폰(예를 들어, Apple® iPhone, Android 지원 장치, Blackberry®) 또는 개인 휴대 정보 단말기(PDA)를 포함한다. 사용자는 네트워크(1030)를 통해 컴퓨터 시스템(1001)에 액세스할 수 있다.
본 명세서에 설명되는 방법은 예를 들어 메모리(1010) 또는 전자 저장 유닛(1015)과 같은 컴퓨터 시스템(1001)의 전자 저장 위치에 저장된 기계(예를 들어, 컴퓨터 프로세서) 실행 가능 코드에 의해 구현될 수 있다. 기계 실행 가능 또는 기계 판독 가능 코드는 소프트웨어의 형태로 제공될 수 있다. 사용 동안, 코드는 프로세서(1005)에 의해 실행될 수 있다. 일부 경우에, 코드는 저장 유닛(1015)으로부터 검색될 수 있고, 프로세서(1005)에 의한 준비된 액세스를 위해 메모리(1010)에 저장될 수 있다. 일부 상황에서, 전자 저장 유닛(1015)이 제외될 수 있고, 기계 실행 가능 명령어는 메모리(1010)에 저장된다.
코드는 코드를 실행하도록 적응된 프로세서를 갖는 기계와 함께 사용하기 위해 사전-컴파일링되고(pre-compiled) 구성될 수 있거나 또는 런타임 동안 컴파일링될 수 있다. 코드는 코드가 사전-컴파일링된 방식 또는 애즈-컴파일링된(as-compiled) 방식으로 실행할 수 있도록 선택될 수 있는 프로그래밍 언어로 제공될 수 있다.
컴퓨터 시스템(1001)과 같은 본 명세서에서 제공되는 시스템 및 방법의 측면은 프로그래밍으로 구현될 수 있다. 기술의 다양한 측면은 일반적으로 기계(또는 프로세서) 실행 가능 코드 및/또는 한 유형의 기계 판독 가능 매체에 포함되거나 구현되는 관련 데이터 형태의 "제품" 또는 "제조품"으로서 간주될 수 있다. 기계 실행 가능 코드는 메모리(예를 들어, 읽기 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 플래시 메모리) 또는 하드 디스크와 같은 전자 저장 장치에 저장될 수 있다. "저장" 유형 매체는 컴퓨터의 임의의 또는 모든 유형 메모리, 프로세서 등, 또는 그의 관련 모듈, 예를 들어 다양한 반도체 메모리, 테이프 드라이브, 디스크 드라이브 등을 포함할 수 있으며, 이는 소프트웨어 프로그래밍을 위해 언제든지 비일시적 저장소를 제공할 수 있다. 소프트웨어의 전부 또는 일부는 때때로 인터넷 또는 다른 다양한 원격 통신 네트워크를 통해 통신될 수 있다. 예를 들어, 그러한 통신은 한 컴퓨터 또는 프로세서로부터 또 다른 컴퓨터 또는 프로세서로, 예를 들어 관리 서버 또는 호스트 컴퓨터로부터 애플리케이션 서버의 컴퓨터 플랫폼으로 소프트웨어를 로딩하는 것을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 소프트웨어 요소를 포함할 수 있는 또 다른 유형의 매체에는 유선 및 지상 광통신 네트워크 및 다양한 공중 링크(air-link)를 통해 로컬 장치 사이의 물리적 인터페이스 전반에 걸쳐 사용되는 것과 같은 광파, 전기파 및 전자기파가 포함된다. 유선 또는 무선 링크, 광 링크 등과 같이 상기 파를 전달하는 물리적 요소도 소프트웨어를 포함하는 매체로 간주될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 유형의 비일시적 "저장" 매체로 제한되지 않는 한, 컴퓨터 또는 기계 "판독 가능 매체"와 같은 용어는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공할 때 참여하는 임의의 매체를 지칭한다.
따라서, 컴퓨터 실행 가능 코드와 같은 기계 판독 가능 매체는 유형의 저장 매체, 반송파 매체 또는 물리적 전송 매체를 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 형태를 취할 수 있다. 비휘발성 저장 매체는 예를 들어 도면에 도시된 데이터베이스 등을 구현하기 위해 사용될 수 있는 임의의 컴퓨터(들)의 임의의 저장 장치와 같은 광학 또는 자기 디스크 등을 포함한다. 휘발성 저장 매체는 이러한 컴퓨터 플랫폼의 메인 메모리와 같은 동적 메모리를 포함한다. 유형의 전송 매체에는 동축 케이블; 컴퓨터 시스템 내에서 버스를 구성하는 전선을 포함하는 구리선 및 광섬유가 포함된다. 반송파 전송 매체는 전기 또는 전자기 신호, 또는 무선 주파수(RF) 및 적외선(IR) 데이터 통신 동안 생성된 것과 같은 음파 또는 광파의 형태를 취할 수 있다. 따라서, 일반적인 형태의 컴퓨터 판독 가능 매체의 형태에는 다음이 포함된다: 플로피 디스크, 유연한 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 임의의 다른 자기 매체, CD-ROM, DVD 또는 DVD-ROM, 임의의 다른 광학 매체, 펀치 카드 종이 테이프, 구멍 패턴이 있는 다른 물리적 저장 매체, RAM, ROM, PROM 및 EPROM, FLASH-EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 데이터 또는 명령어를 전송하는 반송파, 이러한 반송파를 전송하는 케이블 또는 링크, 또는 컴퓨터가 프로그래밍 코드 및/또는 데이터를 읽을 수 있는 임의의 다른 매체. 이러한 형태의 컴퓨터 판독 가능 매체 중 다수는 실행을 위해 프로세서에 하나 이상의 명령어의 하나 이상의 시퀀스를 전달하는 데 관련될 수 있다.
컴퓨터 시스템(1001)은 예를 들어 전달에 사용되는 미세유체 장치의 파라미터, 세포 유형, 세포 내로 전달되는 분자, 및/또는 전달 결과와 같은 세포내 전달의 관련 정보를 제공하기 위한 사용자 인터페이스(UI)(1040)를 포함하는 전자 디스플레이(1035)를 포함하거나 이와 통신할 수 있다. UI의 예에는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 및 웹 기반 사용자 인터페이스가 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
본 개시내용의 방법 및 시스템은 하나 이상의 알고리즘에 의해 구현될 수 있다. 알고리즘은 중앙 처리 장치(1005)에 의한 실행시에 소프트웨어를 통해 구현될 수 있다. 알고리즘은 예를 들어 방법 및/또는 시스템의 하나 이상의 파라미터(예를 들어, 유속, 온도, 압력, 완충제 용액, 세포 유형 등)를 조절할 수 있다.
일부 경우에, 컴퓨터 시스템은 세포 상태, 세포 변형, 세포 부피 변화, 시약의 전달을 제어하기 위해 이미징 시스템을 포함하거나 이에 작동 가능하게 연결될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시양태가 본 명세서에서 제시되고 설명되었지만, 그러한 실시양태는 단지 예로서 제공된다는 것이 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 발명은 본 명세서 내에서 제공되는 특정 예에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명이 상기 언급된 명세서를 참조하여 설명되었지만, 본 명세서의 실시양태의 설명 및 예시는 제한적인 의미로 해석되는 것을 의미하지 않는다. 많은 변형, 변경 및 대체가 이제 본 발명을 벗어나지 않으면서 관련 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 가능할 것이다. 또한, 본 발명의 모든 측면은 다양한 조건 및 변수에 따라 달라지는, 본원에서 제시되는 특정 묘사, 구성 또는 상대적인 비율로 제한되지 않음이 이해될 것이다. 본 명세서에 설명되는 본 발명의 실시양태에 대한 다양한 대안이 본 발명을 실시하는데 이용될 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 그러한 대안, 수정, 변형 또는 균등물도 포함하는 것으로 고려된다. 다음 청구범위는 본 발명의 범위를 정의하고 이러한 청구범위 및 그 균등물의 범위 내의 방법 및 구조가 이에 의해 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (45)

  1. 제1 표면을 포함하고 유동 방향을 따라 연장되는 제1 벽;
    제2 표면을 포함하고 유동 방향을 따라 연장되는 제2 벽;
    제1 벽에 연결된 복수의 융기부로서, 제1 표면으로부터 제2 표면을 향해 연장되고, 복수의 융기부 중 한 융기부는 제2 표면과 갭을 형성하는 융기부 표면을 포함하는 것인 복수의 융기부; 및
    유동 방향을 따라 연장되고 복수의 융기부의 적어도 하나의 하위세트에 의해 적어도 부분적으로 획정되는 전환 채널
    을 포함하는 세포 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 2개 이상의 배출구를 추가로 포함하고,
    2개 이상의 배출구 중 적어도 하나는 전환 채널과 정렬되고,
    2개 이상의 배출구 중 적어도 하나의 추가의 배출구는 전환 채널로부터 멀리 위치하는 것인 세포 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 전환 채널에 유체 연결되고 개방되고 한 쌍의 복수의 융기부 사이에 배치되는 중간 배출구를 추가로 포함하는 세포 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 벽 및 제2 벽 중 적어도 하나에 각각 연결된 측벽을 추가로 포함하고, 여기서 복수의 융기부는 각각 유동 방향에 대해 10° 내지 80°의 각도로 측벽 사이에서 연장되는 것인 세포 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 융기부의 모든 융기부가 서로 평행한 것인 세포 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 융기부 중 적어도 2개의 융기부가 유동 방향에 대해 상이한 각도로 배향되는 것인 세포 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 융기부가 각각 5 마이크로미터 내지 100 마이크로미터의 융기부 두께를 갖는 것인 세포 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 융기부 중 한 융기부의 융기부 표면이 제2 표면에 평행한 것인 세포 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 융기부가 각각 제2 벽과 갭을 형성하는 융기부 표면을 갖고, 갭의 높이가 유동 방향을 따라 변하는 것인 세포 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 융기부가 제1 융기부 세트 및 제2 융기부 세트를 포함하고, 여기서 제1 융기부 세트 및 제2 융기부 세트는 갈매기 무늬 패턴을 형성하는 것인 세포 처리 장치.
  11. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 융기부 세트 및/또는 제2 융기부 세트가 측벽 중 하나로부터 상이한 거리에 위치하는 복수의 전단부를 포함하는 것인 세포 처리 장치.
  12. 제10항에 있어서, 전환 채널이 제1 융기부 세트와 제2 융기부 세트 사이에 위치하는 것인 세포 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서, 제1 융기부 세트 및 제2 융기부 세트가 중첩되고, 유동 방향을 따라 서로에 대해 분지되어 전환 채널의 구불구불한 경로를 형성하는 것인 세포 처리 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 융기부 중 제1 융기부가 제2 표면과 제1 갭을 형성하는 제1 융기부 표면을 포함하고, 복수의 융기부 중 제2 융기부는 제2 표면과 제2 갭을 형성하는 제2 융기부 표면을 포함하고, 제1 갭은 제2 갭과 상이한 높이를 갖는 것인 세포 처리 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 갭의 높이가 조정 가능한 것인 세포 처리 장치.
  16. 제4항에 있어서, 측벽 중 적어도 하나가, 제1 벽이 제2 벽에 대해 이동할 수 있도록 가요성인 세포 처리 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 융기부 중 제1 융기부가 제2 표면과 제1 갭을 형성하는 제1 융기부 표면을 포함하고, 복수의 융기부 중 제2 융기부는 제2 표면과 제2 갭을 형성하는 제2 융기부 표면을 포함하고, 제1 갭은 제2 갭과 상이한 폭을 갖는 것인 세포 처리 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 융기부 중 2개의 인접한 융기부 사이에 위치하는 회복 공간을 추가로 포함하고, 여기서 유동 방향을 따른 회복 공간의 거리가 100 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터인 세포 처리 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 유동 방향에 대해 수직으로 측정된 전환 채널의 폭이 유동 방향에 따라 가변적인 세포 처리 장치.
  20. 제4항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 추가의 전환 채널을 추가로 포함하고, 여기서 전환 채널이 복수의 융기부 각각과 측벽 중 하나 사이에 위치하고, 추가의 전환 채널이 복수의 융기부 각각과 측벽 중 추가의 하나 사이에 위치하는 것인 세포 처리 장치.
  21. 세포 처리를 위한 시스템으로서,
    제1 표면을 포함하는 제1 벽,
    제2 표면을 포함하는 제2 벽,
    제1 벽에 연결된 복수의 융기부로서, 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향해 연장되고, 상기 복수의 융기부 중 한 융기부는 상기 제2 표면과 갭을 형성하는 융기부 표면을 포함하는 것인 복수의 융기부, 및
    세포 처리 장치의 유동 방향을 따라 연장되고 복수의 융기부의 적어도 하나의 하위세트에 의해 적어도 부분적으로 획정되는 전환 채널
    을 포함하는 세포 처리 장치;
    세포 처리 장치에 유체 연결된 압력원;
    세포 처리 장치에 작동 가능하게 연결된 하나 이상의 센서; 및
    압력원 및 하나 이상의 센서에 작동 가능하게 연결되고 하나 이상의 센서로부터의 하나 이상의 입력에 기초하여 압력원의 작동을 제어하도록 구성된 시스템 제어기
    를 포함하는 것인 세포 처리를 위한 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 제1 벽 및 제2 벽 중 적어도 하나에 열적으로 연결되고 시스템 제어기에 작동 가능하게 연결된 온도 제어 모듈을 추가로 포함하고, 여기서 온도 제어 모듈은 세포 처리 장치를 통해 유동하는 매질의 온도를 제어하도록 구성되는 것인 시스템.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 하나 이상의 센서가 전환 채널에 위치하는 세포 계수기를 포함하는 것인 시스템.
  24. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 벽과 제2 벽 중 적어도 하나에 기계적으로 연결되고 시스템 제어기에 작동 가능하게 연결된 갭 조정기를 추가로 포함하고, 여기서 갭 조정기는 융기부 표면과 제2 표면 사이의 갭의 높이를 조정하도록 구성되는 것인 시스템.
  25. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 입력이,
    세포 처리 장치 내부의 압력,
    세포 처리 장치의 유입구의 세포 수,
    세포 처리 장치 배출구의 세포 수,
    세포 처리 장치 내부의 온도,
    세포 처리 장치 내부의 유속,
    세포 처리 장치로부터의 광학 이미지, 및
    제2 벽에 대한 제1 벽의 위치
    중 적어도 하나를 포함하는 것인 시스템.
  26. 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가의 복수의 융기부를 포함하는 추가의 세포 처리 장치 및 세포 분류기를 추가로 포함하고,
    여기서 추가의 복수의 융기부 중 한 융기부는 추가의 세포 처리 장치의 추가의 제2 벽의 추가의 제2 표면과 추가의 갭을 형성하는 추가의 융기부 표면을 포함하고, 상기 추가의 갭은 상기 갭과 상이한 높이를 갖고;
    세포 분류기는 상류에 위치하고 세포 처리 장치 및 추가의 세포 처리 장치에 유체 연결되어 세포 처리 장치 및 제2 세포 처리 장치가 병렬로 작동하도록 구성되는 것인 시스템.
  27. 제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 추가의 세포 처리 장치를 추가로 포함하고, 여기서 세포 처리 장치 및 추가의 세포 처리 장치는 순서대로 연결되는 것인 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 세포 처리 장치와 추가의 세포 처리 장치에 대해 유체 연결되고 이들 장치 사이에 위치하는 유입구를 추가로 포함하는 시스템.
  29. 제21항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 배출구를 추가로 포함하고,
    여기서 2개 이상의 배출구 중 적어도 하나는 전환 채널과 정렬되고,
    2개 이상의 배출구 중 적어도 하나의 추가의 배출구는 전환 채널로부터 멀리 떨어져 위치하는 것인 시스템.
  30. 제21항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 벽 및 제2 벽 중 적어도 하나에 각각 연결된 측벽을 추가로 포함하고, 여기서 복수의 융기부는 각각 유동 방향에 대해 10° 내지 80°의 각도로 세포 처리 장치의 측벽 사이에서 연장되는 것인 시스템.
  31. 제21항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 압력원이 펌프인 시스템.
  32. (a) 세포를 세포 처리 장치 내로 유도하는 단계로서, 여기서 세포 처리 장치는,
    복수의 융기부로서, 복수의 융기부 중 한 융기부는 세포 처리 장치의 표면과 갭을 형성하는 융기부 표면을 포함하고, 갭은 그를 통해 유동하는 세포의 세포 부피를 감소시키도록 구성되는 것인 복수의 융기부,
    갭에 의해 감소된 세포 부피의 적어도 일부를 회복하도록 구성된, 복수의 융기부 중 2개의 인접한 융기부 사이의 회복 공간, 및
    세포 처리 장치의 유동 방향을 따라 연장되고 복수의 융기부의 적어도 하나의 하위세트에 의해 적어도 부분적으로 획정되는 전환 채널
    을 포함하는 것인 단계;
    (b) 갭 및 회복 공간을 통해 세포의 제1 하위세트를 유동하게 하여 하나 이상의 처리된 세포를 생성하는 단계로서, 세포의 제1 하위세트는 갭을 통해 유동할 때 감소된 세포 부피를 가지며, 여기서 감소된 세포 부피는 회복 공간을 통해 유동하는 세포의 제1 하위세트 상에서 주변 매질을 흡수함으로써 적어도 부분적으로 회복되고, 이에 의해 하나 이상의 처리된 세포를 생성하는 것인 단계; 및
    (c) 갭 또는 회복 공간을 통과하지 않는 세포의 제2 하위세트를 전환 채널로 유도하는 단계
    를 포함하는 세포 처리 방법.
  33. 제32항에 있어서, 갭을 통과하는 세포의 제1 하위세트의 평균 지속시간이 약 1초 미만인 세포 처리 방법.
  34. 제32항 또는 제33항에 있어서, 세포의 제1 하위세트의 세포가 원래의 세포 부피와 비교하여 적어도 약 10%의 평균 부피 감소를 갖는 것인 세포 처리 방법.
  35. 제32항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 전에 세포를 분류하는 단계를 추가로 포함하는 세포 처리 방법.
  36. 제32항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, (b) 후에 세포를 분류하는 단계를 추가로 포함하는 세포 처리 방법.
  37. 제32항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 융기부 중 하나 이상의 융기부에 의해 형성된 하나 이상의 갭을 통해 세포의 제1 하위세트를 유동하게 함으로써 세포의 제1 하위세트의 하나 이상의 부피 감소를 유도하는 단계를 추가로 포함하는 세포 처리 방법.
  38. 제32항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 세포 처리 장치를 통해 유동하는 세포의 선형 유속이 조정 가능한 것인 세포 처리 방법.
  39. 제38항에 있어서, 선형 유속이 0.1 헤르츠(Hz) 내지 100 Hz의 주파수로 평균 선형 유속의 10% 내지 50%로 조정되는 것인 세포 처리 방법.
  40. 제38항에 있어서, 선형 유속이 하나 이상의 센서로부터 수신된 입력에 응답하여 조정되는 것인 세포 처리 방법.
  41. 제32항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 세포 처리 장치를 통한 세포의 유체 유동 방향을 역전시키는 단계를 추가로 포함하는 세포 처리 방법.
  42. 제32항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 세포 처리 장치를 통해 유동하는 세포의 유속이 초당 약 5밀리미터 내지 초당 200 밀리미터인 세포 처리 방법.
  43. 제32항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, (a)가 세포 처리 장치를 진동시키는 단계를 포함하는 것인 세포 처리 방법.
  44. 제43항에 있어서, 세포 처리 장치가 1 마이크로미터보다 큰 진폭으로 진동하는 것인 세포 처리 방법.
  45. 제43항에 있어서, 세포 처리 장치가 1 Hz보다 큰 주파수로 진동되는 것인 세포 처리 방법.
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