KR20220035148A - 세포 파이버, 세포 파이버 제조 시스템, 세포 파이버 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents

세포 파이버, 세포 파이버 제조 시스템, 세포 파이버 제조 방법 및 프로그램 Download PDF

Info

Publication number
KR20220035148A
KR20220035148A KR1020227003863A KR20227003863A KR20220035148A KR 20220035148 A KR20220035148 A KR 20220035148A KR 1020227003863 A KR1020227003863 A KR 1020227003863A KR 20227003863 A KR20227003863 A KR 20227003863A KR 20220035148 A KR20220035148 A KR 20220035148A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid
flow path
cell
cell fiber
fiber
Prior art date
Application number
KR1020227003863A
Other languages
English (en)
Inventor
히로아키 오노에
카즈히로 이케다
카요코 쇼지
Original Assignee
가부시키가이샤 셀파이버
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 셀파이버 filed Critical 가부시키가이샤 셀파이버
Publication of KR20220035148A publication Critical patent/KR20220035148A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/16—Hollow fibers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/10—Hollow fibers or tubes
    • C12M25/12—Hollow fibers or tubes the culture medium flowing outside the fiber or tube
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/14—Scaffolds; Matrices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/44—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of volume or liquid level
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/04—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier entrapped within the carrier, e.g. gel or hollow fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602—Vertebrate cells

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

세포 파이버 제조 시스템은, 세포를 포함하는 제1 유체를 흘리는 제1 유로와, 하이드로겔 조제용 제2 유체를, 제1 유로에서의 제1 유체의 주위로 합류시키는 제2 유로와, 적어도 제1 유체와 제2 유체를 함께 토출하는 사출구를 가진다. 세포 파이버 제조 시스템은, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 제2 유체가, 적어도 제1 유로와 제2 유로의 합류점에 도달한 후에, 제1 유체가 송액되도록 구성되어 있다.

Description

세포 파이버, 세포 파이버 제조 시스템, 세포 파이버 제조 방법 및 프로그램
본 발명은, 세포 파이버(cellular fiber), 세포 파이버 제조 시스템, 세포 파이버 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
2차원 표면 위에서 세포를 배양하는 방법이 잘 알려져 있다. 이 대신에, 이하의 특허문헌 1, 2는, 알긴산 폴리머제의 중공(中空) 하이드로겔 파이버에서 세포를 배양 및 제조하기 위한 시스템을 개시한다. 이 시스템에서는, 알긴산 하이드로겔 파이버의 중공 공간에 세포를 포함하는 세포 용액을 부유(浮遊)시키고, 이어서 세포가 들어간 중공 파이버를 세포 배양 배지(培地)에 부유시킨다. 이에 의해, 중공 파이버 내에서 세포가 배양된다. 특허문헌 1에서는, 다종다양(多種多樣)한 세포가 대규모 레벨로 배양될 수 있다고 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특개2018-534936호 특허문헌 2 : 국제공개 제2011/046105호
본 출원의 발명자는, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 파이버 내에서 세포가 배양되는 경우, 세포와 파이버의 제작 조건에 따라, 세포의 배양 전 또는 배양 중에 파이버로부터 세포가 누출되는 일이 있다는 과제를 발견했다. 제조한 세포의 용도에 따라서는, 세포가 파이버로부터 누출되는 양을 저감하고, 세포를 가능한 한 파이버 내에 가둔 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
따라서, 파이버로부터의 세포의 누출을 억제할 수 있는 세포 파이버 제조 시스템이나 세포 파이버 제조 방법이 요망된다.
일 태양(態樣)에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템은, 세포(細胞)를 포함하는 제1 유체(流體)를 흘리는 제1 유로(流路)와, 하이드로겔(hydrogel) 조제용(調製用) 제2 유체를, 상기 제1 유로에서의 상기 제1 유체의 주위로 합류(合流)시키는 제2 유로와, 적어도 상기 제1 유체와 상기 제2 유체를 함께 토출(吐出)하는 사출구(射出口)를 가진다. 세포 파이버 제조 시스템은, 세포 파이버(cellular fiber)의 제조 개시(開始) 단계에서, 상기 제2 유체가, 적어도 상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 합류점(合流点)에 도달한 후에, 상기 제1 유체가 송액(送液)되도록 구성되어 있다.
다른 일 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 방법은, 세포를 포함하는 제1 유체를 흘리는 제1 유로와, 하이드로겔 조제용 제2 유체를, 상기 제1 유체의 주위에서 상기 제1 유체의 흐름을 따라 흐르도록 구성된 제2 유로와, 적어도 상기 제1 유체와 상기 제2 유체를 함께 토출하는 사출구를 가지는 노즐을 이용한 세포 파이버 제조 방법에 관한 것이다. 이 세포 파이버 제조 방법은, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서 상기 제2 유체를 송액하는 스텝과, 상기 제2 유체가 적어도 상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 합류점에 도달한 후에, 상기 제1 유체를 송액하는 스텝을 가진다.
다른 일 태양에 따르면, 프로그램은, 상기 세포 파이버 제조 방법을 컴퓨터로 실행시키는 프로그램이다.
상기 태양에 따르면, 파이버로부터의 세포의 누출을 억제할 수 있다.
[도 1] 제1 실시형태에서의 세포 파이버 제조 시스템의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
[도 2] 제1 실시형태에서의 세포 파이버 제조 방법의 플로우 차트를 나타내는 도면이다.
[도 3] 제1 실시형태에서의 제1 유체, 제2 유체, 제3 유체 및 세정액의 송액량의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
[도 4] 일 실시형태에서의 세포 파이버의 현미경 사진에 의한 상(像)을 나타내는 도면이다.
[도 5] 제2 실시형태에서의 세포 파이버 제조 방법의 플로우 차트를 나타내는 도면이다.
[도 6] 제2 실시형태에서의 제1 유체, 제2 유체 및 세정액의 송액량의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
[도 7] 제3 실시형태에서의 세포 파이버 제조 시스템의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
[도 8] 제3 실시형태에서의 세포 파이버 제조 방법의 플로우 차트를 나타내는 도면이다.
[도 9] 제3 실시형태에서의 제1 유체, 제2 유체 및 세정액의 송액량의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
[도 10] 제1 실시예에서의 세포 파이버의 현미경 사진에 의한 상을 나타내는 도면이다.
[도 11] 제1 참고예에서의 세포 파이버의 현미경 사진에 의한 상을 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 실시형태에 관해서 설명한다. 이하의 도면에서, 동일 또는 유사 부분에는, 동일 또는 유사 부호를 붙이고 있다.
[제1 실시형태]
도 1은, 제1 실시형태에서의 세포 파이버 제조 시스템의 전체 구성을 나타내는 모식도이다. 세포 파이버 제조 시스템(100)은, 제1 저류부(貯留部)(102)와, 제2 저류부(104)와, 제3 저류부(106)와, 노즐(200)과, 리저버(reservoir)(300)를 가지고 있어도 된다.
제1 저류부(102)는, 세포를 포함하는 제1 유체를 저류한다. 제1 유체는, 예를 들면 세포를 포함하는 겔 또는 액체(현탁액(懸濁液))여도 된다. 이들 겔 또는 액체의 종류는, 특별히 한정되지 않는다. 이들 겔 또는 액체는, 예를 들면, 키토산겔, 콜라겐겔, 젤라틴, 펩타이드겔, 피브린겔, 라미닌겔, 나노셀룰로오스, 풀루란, 덱스트란, 배지, 또는 알긴산, 혹은 그것들의 혼합물 등이어도 된다.
제1 유체에 포함되는 세포의 종류는, 특별히 한정되지 않는다. 그러한 세포는, 예를 들면, 분화만능성(分化万能性)을 가지는 ES세포나 iPS세포, 분화다능성(分化多能性)을 가지는 각종 줄기세포(幹細胞)(조혈(造血)줄기세포, 신경줄기세포, 간엽계(間葉系)줄기세포 등), 분화단일성(分化單一性)을 가지는 줄기세포(간(肝)줄기세포, 생식(生殖)줄기세포 등) 등이어도 된다. 이것들 대신에, 제1 유체에 포함되는 세포는, 분화한 각종 세포, 예를 들면 골격근(骨格筋)세포나 심근(心筋)세포 등의 근(筋)세포, 대뇌피질(大腦皮質)세포 등의 신경세포, 선유아(線維芽)세포, 상피(上皮)세포, 간(肝)세포, 췌(膵)β세포, 피부세포 등이어도 된다. 또한, 제1 유체에 포함되는 「세포」는, 단일 세포로 한정되지 않고, 복수의 세포로 이루어지는 세포조직 외에, 세균과 같은 미생물도 포함하는 것에 유의하기 바란다.
제1 유체는, 세포의 배양, 세포의 유지나 증식, 또는 세포의 기능 발현 등에 적합한 각종 성장인자(成長因子), 예를 들면 상피성장인자(EGF), 혈소판유래성장인자(PDGF), 트랜스포밍성장인자(TGF), 인슐린유사성장인자(IGF), 선유아세포성장인자(FGF), 신경성장인자(NGF) 등을 포함하고 있어도 된다.
제2 저류부(104)는, 하이드로겔 조제용 제2 유체(하이드로겔의 기원이 되는 용액)를 저류한다. 제2 유체는, 알긴산염 또는 아가로스인 것이 바람직하다. 더 구체적으로는, 제2 유체는, 예를 들면, 알긴산나트륨, 알긴산칼륨, 알긴산암모늄, 및 이것들의 조합이어도 된다. 또한, 알긴산은, 천연추출물이어도 되고, 화학 수식(化學修飾)된 것이어도 된다. 화학 수식된 알긴산으로서는, 예를 들면 메타크릴레이트 수식 알긴산 등이 있다. 또한, 제2 유체는, 전술(前述)한 알긴산염과, 한천(Agar), 아가로스(Agarose), 폴리에틸렌글라이콜(PEG), 폴리락트산(PLA) 또는 나노셀룰로오스 등과의 혼합계(混合系)여도 된다.
제3 저류부(106)는, 제2 유체와 접촉함으로써 제2 유체를 겔화하는 제3 유체를 저류한다. 전술한 제2 유체가 전술한 알긴산 폴리머 재료일 경우, 제3 유체는, 다가(多價)의 양이온을 포함하는 용액이어도 된다. 그러한 용액으로서, 예를 들면 염화칼슘 또는 염화바륨과 같은 칼슘이온 또는 바륨이온을 포함하는 용액을 들 수 있다.
노즐(200)은, 제1 인렛(inlet)(210)과, 제2 인렛(220)과, 제3 인렛(230)과, 사출구(射出口)(240)를 가지고 있어도 된다. 제1 인렛(210)은, 제1 유체용 유입구(流入口)이며, 제1 저류부(102)와 유체적으로 연통(連通)되어 있다. 제2 인렛(220)은, 제2 유체용 유입구이며, 제2 저류부(104)와 유체적으로 연통되어 있다. 제3 인렛(230)은, 제3 유체용 유입구이며, 제3 저류부(106)와 유체적으로 연통되어 있다.
본 명세서에서는, 제1 인렛(210) 또는 제1 저류부(102)로부터, 사출구(240)에 이르는 유로(流路)를 「제1 유로」라고 칭한다. 즉, 제1 유로(212)는, 세포를 포함하는 제1 유체가 통과하는 유로로 규정되어 있어도 된다.
본 명세서에서는, 제2 인렛(220) 또는 제2 저류부(104)로부터, 제1 유로(212)와의 합류점(合流点)에 이르는 유로를 「제2 유로」라고 칭한다. 즉, 제2 유체는, 제2 유로(222)를 통해 제1 유로(212)에 합류하고, 그 뒤 사출구(240)에 도달한다. 여기서, 제1 유로(212)와 제2 유로(222)의 합류점은, 노즐(200) 내에 위치하는 것이 바람직하다.
제2 유로(222)는, 하이드로겔 조제용 제2 유체를, 제1 유로(212)에서의 제1 유체의 주위로 합류시키도록 구성되어 있다. 이에 따라, 제2 유체는, 제1 유체의 흐름 주위에서 제1 유체의 흐름 방향을 따라 흐른다. 즉, 제2 유체는, 제1 유체의 흐름에 직교(直交)하는 단면(斷面)에서, 제1 유체를 둘러싼다. 더 구체적으로는, 제1 유체와 제2 유체는, 층류(層流)를 형성하도록 흐르는 것이 바람직하다.
본 명세서에서는, 제3 인렛(230) 또는 제3 저류부(106)로부터, 제1 유로(212)와의 합류점에 이르는 유로를 「제3 유로」라고 칭한다. 즉, 제3 유체는, 제3 유로(232)를 통해 제1 유로(212)와 합류하고, 그 뒤 사출구(240)에 도달한다. 제3 유로(232)는, 제1 유로(212)와 제2 유로(222)의 합류점보다 하류측(下流側)에서, 제3 유체를, 제1 유로(212)에 합류시킨다. 여기서, 제1 유로(212)와 제3 유로(232)의 합류점은, 노즐(200) 내에 위치하는 것이 바람직하다.
제3 유체는, 제1 유로(212)와 제3 유로(232)의 합류점보다 하류측에서, 제1 유체의 주위를 둘러싸는 제2 유체의 주위로, 제2 유체의 흐름을 따라 흐른다. 제3 유체는, 제1 유체와 제2 유체와 함께 층류를 형성하는 것이 바람직하다. 제2 유체는, 제3 유체와 접촉함으로써, 겔화한다. 따라서, 사출구(240)로부터 사출된 제2 유체는, 부분적으로 또는 완전히 겔화한 상태가 된다.
제1 유로(212), 제2 유로(222) 및 제3 유로(232)의 유로 지름과 같은 사이즈는, 제조하는 세포 파이버의 각 부분의 사이즈에 따라 적절히 설계할 수 있다.
제1 유로(212)는, 적어도 제1 유로(212)와 제2 유로(222)의 합류점보다 하류측에서는, 대체로 중력에 따른 방향을 따라서 연장되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 유체의 흐름 방향에 직교하는 방향으로 중력이 걸리기 어렵기 때문에, 제1 유체의 주위를 흐르는 제2 유체가, 제1 유체의 흐름 방향에 직교하는 단면에서 제1 유체의 주위를 균등한 두께로 덮기 쉬워진다.
노즐(200)은, 세포 파이버 제조 장치(100)에 대해 교환 가능하게 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 노즐(200) 내의 유로에 막힘이 생겼을 경우, 노즐(200)을 교환함으로써 막힘을 해소할 수 있다. 특히, 노즐(200) 부분은, 가느다란 유로를 포함하기 때문에, 장치의 다른 부분보다 막힐 가능성이 크다. 따라서, 노즐(200)을 교환 가능하게 구성함으로써, 세포 파이버 제조 장치(100)를 장기에 걸쳐 사용할 수 있게 된다.
세포 파이버 제조 시스템(100)은, 제1 유체를 사출구(240)를 향해서 송액하는 제1 펌프(112)와, 제2 유체를 사출구(240)를 향해서 송액하는 제2 펌프(114)와, 제3 유체를 사출구(240)를 향해서 송액하는 제3 펌프(116)를 가지고 있어도 된다. 제1 펌프(112), 제2 펌프(114) 및 제3 펌프(116)는, 각각 제1 유체, 제2 유체 및 제3 유체의 유량이나 유속을 조정 가능하게 구성되어 있어도 된다.
제1 펌프(112), 제2 펌프(114) 및 제3 펌프(116)에서의 유량의 설정은, 사용자에 의해 조정 가능하게 구성되어 있어도 되고, 미리 설정된 프로그램에 의해 자동 조정되어 있어도 된다. 이 경우, 세포 파이버 제조 시스템(100)은, 각종 펌프(112, 114, 116, 132)를 제어하는 제어부를 가지고 있어도 된다.
세포 파이버 제조 시스템(100)은, 제1 유체의 송액(送液) 상태를 검지(檢知)하는 제1 센서(122)와, 제2 유체의 송액 상태를 검지하는 제2 센서(124)와, 제3 유체의 송액 상태를 검지하는 제3 센서(126)를 가지고 있어도 된다. 제1 센서(122), 제2 센서(124) 및 제3 센서(126)는, 각각 제1 유체, 제2 유체 및 제3 유체가 막히지 않고 흐르고 있는지 어떤지를 검지한다.
세포 파이버 제조 시스템(100)은, 각종 정보를 사용자에게 통지하는 통지부(報知部)를 가지고 있어도 된다. 통지부는, 예를 들면 디스플레이, 발광부 또는 버저 등이어도 된다. 예를 들면, 제1 센서(122), 제2 센서(124) 및/또는 제3 센서(126)에 의해 유로 중에 막힘과 같은 이상이 발견되었을 경우, 통지부는, 사용자에 대해서 통지를 행한다. 그러한 통지는, 디스플레이에 표시되는 경고, 이상을 알리는 발광 또는 소리 등이어도 된다.
세포 파이버 제조 시스템(100)은, 사출구(240)로부터 사출되는 물질을 받아들이는 리저버(300)와, 리저버(300)를 탑재(搭載)하는 스테이지(stage)(400)를 가지고 있어도 된다. 세포 파이버의 제조시에, 리저버(300)는, 세포 파이버의 받아들임에 적합한 용액을 수용하고 있는 것이 바람직하다. 그러한 용액은, 예를 들면 생리 식염수여도 된다.
세포 파이버 제조 시스템(100)은, 리저버(300)와 사출구(240) 사이의 거리를 변동시키는 조정 기구(410)를 가지는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 스테이지(400)가 승강 가능하게 구성되어 있다. 이 대신에, 노즐(200)이 승강 가능하게 구성되어 있어도 된다.
조정 기구(410)에 의해, 세포 파이버의 제조시에, 사출구(240)와 리저버(300) 내의 액면과의 위치 관계를 자유롭게 변경할 수 있다. 여기서, 세포 파이버의 제조시에, 사출구(240)는, 리저버(300) 내의 액면보다 아래, 즉 리저버(300) 내의 액 속에 위치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 사출구(240)로부터 사출되는 세포 파이버가 액 속에 직접 받아들여지기 때문에, 세포 파이버의 손상을 억제할 수 있다.
세포 파이버 제조 시스템(100)은, 사출구(240)가 리저버(300) 내의 액체 내에 위치한 것을 추정(推定) 또는 검출(檢出) 가능한 검출부를 가지고 있어도 된다. 이에 의해, 조정 기구(410)는, 사출구(240)가 리저버(300) 내의 액체 내에 위치하도록 자동으로 리저버와 사출구 사이의 거리를 변동시킬 수 있다. 이러한 검출부는, 예를 들면, 세포 파이버 제조 시스템에 구비된 촬상 장치(예를 들면 카메라)여도 된다. 촬상 장치에 의해, 리저버 내의 액면(液面)과 노즐의 사출구(240)와의 접촉을 검지할 수 있다.
세포 파이버 제조 시스템(100)은, 제1 유로(212), 제2 유로(222) 및 제3 유로(232) 중 적어도 일부를 세정(洗淨)하는 세정 기구를 가지고 있어도 된다. 본 실시형태에서는, 세포 파이버 제조 시스템(100)은, 세정액을 저류하는 세정 용기(130)와, 세정 용기(130)로부터 세정액을 송액 가능한 세정용 펌프(132)를 가지고 있어도 된다. 세정액은, 생리 식염수인 것이 바람직하다.
세정 용기(130)는, 제1 유로(212), 제2 유로(222) 및 제3 유로(232) 중 적어도 1개소에 세정 유로(134)를 통해서 유체적으로 연통되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 세정 유로(134)는, 제1 유로(212), 제2 유로(222) 및 제3 유로(232) 중 적어도 1개소에 세정액을 유입시킬 수 있다. 이에 의해, 세정 유로를 통해서 제1 유로와 제2 유로의 적어도 일부를 세정할 수 있다.
세정용 펌프(132)는, 세정 유로(134)로부터 사출구(240)까지 세정액을 송액하도록 구성되어 있어도 된다. 이에 따라, 세정 유로(134)로부터, 제1 유로(212), 제2 유로(222) 및/또는 제3 유로(232)를 거쳐, 사출구(240)까지 세정액을 흘릴 수 있다. 따라서, 유로(212, 222, 232) 내의 막힘을 억제할 수 있다. 또한, 세포 파이버 제조 시스템(100)을 분해하지 않고 유로(212, 222, 232)의 세정을 할 수 있다는 메리트도 생긴다.
세정 유로(134)는, 제1 유로(212), 제2 유로(222) 및 제3 유로(232) 중, 막힘을 일으키기 쉬운 부분에 세정액을 흘릴 수 있는 위치에 연통되어 있는 것이 바람직하다. 도 1에 나타내는 태양에서는, 세정 유로(134)는, 제3 유로(232)에 세정액을 유입시키도록 구성되어 있다. 즉, 세정액은, 세정 용기(130)로부터, 세정 유로(134)와 제3 유로(232)를 거쳐서 사출구(240)에 도달한다.
이 경우는, 세정액은, 세정 유로(134)를 통해서, 제3 유로(232)의 적어도 일부, 특히 제1 유로(212)와 제3 유로(232)의 합류점 부근을 효과적으로 세정할 수 있다. 제3 유로(232)는, 제2 유체를 겔화시키는 제3 유체용의 유로이다. 제2 유체가 의도치 않게 제3 유로(232)에 유입하면, 제2 유체가 제3 유로(232) 내에서 겔화되어 버린다. 그 때문에, 특히 제1 유로(212)와 제3 유로(232)의 합류점 부근은, 막힘이 생기기 쉽다. 본 태양에서는, 세정 유로(134)가 제3 유로(232)에 연통되어 있음으로써, 세정액에 의해, 특히 제1 유로(212)와 제3 유로(232)의 합류점 부근의 막힘을 억제 또는 해소할 수 있다.
도 1에 나타내는 태양에서는, 세정 용기(130)와 연통하는 세정 유로(134)는, 제3 유로(232)에 연통되어 있다. 이 대신에, 세정 용기(130)와 연통하는 세정 유로(134)는, 제1 유로(212) 및/또는 제2 유로(222)에 연통되어 있어도 된다. 세정 유로(134)는, 유로의 막힘이 생기기 쉬운 곳으로 세정액을 흘릴 수 있도록 구성되어 있으면 된다. 또한, 세정 용기(130)와 연통하는 세정 유로(134)는, 제1 유로(212), 제2 유로(222) 및 제3 유로(232) 중 1개소뿐 아니라, 복수 개소에 연통되어 있어도 된다.
밸브(150)가, 세정 유로(134)에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 밸브(150)는, 예를 들면 개폐(開閉) 밸브 또는 일방향 밸브여도 된다. 이에 따라, 세정 유로(134)는, 적어도 세정액을 송액하지 않는 동안, 밸브(150)에 의해 폐쇄된다. 따라서, 제1 유체, 제2 유체 및/또는 제3 유체가 세정 유로(134)로 역류(逆流)하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 도 1에 나타내는 태양에서는, 제3 유체가, 세정액의 비송액 중에, 세정 유로(134)로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 밸브(170)가, 제3 유로(232)에 설치되어 있어도 된다. 밸브(170)는, 예를 들면 개폐 밸브 또는 일방향 밸브여도 된다. 이에 따라, 제3 유체가 제3 펌프(116)의 정지 후에도, 유로(232), 유로(212)로 유출되는 것을 막아, 제3 유로(232)의, 제1 유로(212)와 제3 유로(232)의 합류점 부근에서, 제2 유체의 겔화에 의한 막힘을 억제할 수 있다. 밸브(170)는, 전술한 세정 기구 대신에, 또는 전술한 세정 기구와 함께 이용해도 된다. 다만, 밸브(170)는, 필수 구성이 아니며, 불필요하다면 설치하지 않아도 된다.
[세포 파이버 제조 방법]
도 2는, 제1 실시형태에서의 세포 파이버 제조 방법의 플로우 차트를 나타내는 도면이다. 도 3은, 세포 파이버 제조 개시부터 제조 종료까지의 기간에서, 제1 유체, 제2 유체, 제3 유체 및 세정액의 송액량의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 여기서, 도 3의 종축(縱軸)은, 송액량의 상대적인 값을 나타내는 것인 것에 유의하기 바란다. 제1 실시형태에서의 세포 파이버 제조 방법은, 전술한 세포 파이버 제조 시스템(100)을 이용하여 실현할 수 있다.
우선, 세포 파이버 제조 시스템(100)의 스테이지(400) 위에, 예를 들면 생리 식염수와 같은 액체를 저류한 리저버(300)를 두고, 노즐(200)의 사출구(240)와 리저버(300) 사이의 거리를 조절한다(스텝 S11). 여기서, 노즐(200)의 사출구(240)가, 리저버(300)의 액 속에 잠기도록, 스테이지(400)의 높이가 조정된다.
여기서, 세포 파이버 제조 시스템(100)은, 사출구(240)가 리저버(300) 내의 액체 속에 위치한 것을 자동으로 추정 또는 검출하고, 조정 기구(410)에 의해 자동으로 리저버(300)와 사출구(240) 사이의 거리를 변동시키는 것이 바람직하다. 다만, 리저버(300)와 사출구(240) 사이의 거리의 설정은, 사용자가 수동으로 실시해도 된다.
다음으로, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 하이드로겔 조제용 제2 유체와 세정액을 사출구(240)를 향해서 송액한다(스텝 S12). 제2 유체의 송액은, 제2 펌프(114)에 의해 실시할 수 있다. 세정액의 송액은, 세정용 펌프(132)에 의해 실시할 수 있다. 이때, 후술(後述)하는 바와 같이, 제1 유체와 세정액으로 층류를 형성시키는 것이 바람직하다.
세정액의 송액은, 하이드로겔 조제용 제2 유체의 송액보다 전(前)에 실시해도 되고, 하이드로겔 조제용 제2 유체의 송액과 동일 시기에 실시해도 된다. 제2 유체의 송액과 세정액의 송액을 동일 시기에 실시하면, 세포 파이버의 제조 개시 단계(준비 단계)의 기간을 삭감할 수 있다.
다음으로, 제2 유체가, 적어도 제1 유로와 제2 유로의 합류점에 도달한 후, 바람직하게는 사출구(240)에 도달한 후에, 세정액의 송액을 정지함과 아울러, 제3 유체의 송액을 개시한다(스텝 S13). 제3 유체의 송액은, 제3 펌프(116)에 의해 실시할 수 있다. 또한, 세정액의 송액 정지와 제3 유체의 송액 개시의 타이밍은, 어느 쪽이 먼저여도 관계 없다.
단, 세정액의 송액 정지는, 제3 유체의 송액 개시와 동일 시기에 행해지는 것이 바람직하다. 이에 의해, 세정액의 송액 정지 및 제3 유체의 송액 개시의 프로세스에 소요되는 기간이 삭감된다.
더 바람직하게는, 세정액의 송액량을 서서히 저하시키면서, 제3 유체의 송액량을 서서히 증가시킨다. 이에 의해, 세정액의 송액 정지 및 제3 유체의 송액 개시의 프로세스에서, 제2 유체가 제3 유로(232) 안으로 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이 경우, 제2 유체와 세정액으로 층류를 형성해 놓고, 그 뒤 세정액의 송액량을 서서히 저하시키면서, 제3 유체의 송액량을 서서히 증가시키는 것이 더 바람직하다. 이에 의해, 층류가 형성된 상태를 유지한 채, 세정액의 흐름을 제3 유체의 흐름으로 치환(置換)할 수 있다. 따라서, 제3 유체를 흘리기 시작하는 과정에서 제2 유체와 제3 유체가 난류(亂流)에 의해 서로 섞일 가능성이 작아져, 겔화된 제2 유체에 의해 노즐(200) 내의 유로가 막히는 염려를 더 저감시킬 수 있다.
스텝 S13에서, 제2 유체가, 적어도 제3 유로(232)와 제1 유로(212)의 합류점에 도달한 후, 특히 사출구(240)에 도달한 후에, 제3 유체가 송액되도록 구성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 제2 유체와 제3 유체의 양쪽이, 적어도 제3 유로(232)와 제1 유로(212)의 합류점에 도달한 후, 바람직하게는 사출구(240)에 도달한 후에, 제1 유체의 송액이 개시된다(스텝 S14). 제1 유체의 송액은, 제1 펌프(112)에 의해 실시할 수 있다.
이에 따라, 제2 유체와 제3 유체가 합류한 후에, 제1 유체가 송액되게 된다. 즉, 제2 유체가 제3 유체에 의해 부분적으로 또는 완전히 겔화한 후에, 세포를 포함하는 제1 유체가, 제2 유체 및 제3 유체에 합류하기 시작한다. 즉, 세포를 포함하는 제1 유체는, 세포 파이버의 선단 부분이 부분적으로 또는 완전히 겔화된 후에, 송액된다. 이에 의해, 세포가 파이버의 선단으로부터 누출되는 것을 더 억제할 수 있다. 특히, 세포 파이버 내에서 세포가 배양된 경우라도, 세포가, 세포 파이버의 선단으로부터 누출되는 것을 억제할 수 있다.
다음으로, 제1 유체, 제2 유체 및 제3 유체의 송액을, 소정 기간 유지한다(스텝 S15). 이 기간, 제1 유체, 제2 유체 및 제3 유체의 합류에 의해 생성된 물질이, 사출구(240)로부터 사출된다. 구체적으로는, 사출되는 물질은, 제2 유체와 제3 유체의 합류에 의해 생성된 대체로 관 모양(管狀)의 하이드로겔과, 해당 하이드로겔 내에 충전된 세포를 포함하는 제1 유체를 포함하는 세포 파이버이다. 스텝 S15에서의 송액 기간의 길이에 따라, 세포 파이버의 길이를 조정할 수 있다.
세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 우선, 제1 유체의 송액을 정지한다(스텝 S16). 제1 유체의 송액을 정지한 후도, 소정 기간, 제2 유체 및 제3 유체의 송액을 계속하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 세포 파이버의 후단(後端) 부분은 (겔화된) 제2 유체로 충분히 폐쇄되게 된다. 이에 따라, 세포 파이버 내의 세포가, 파이버의 후단으로부터 누출되는 것을 억제할 수 있다.
다음으로, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 제3 유체의 송액을 정지함과 아울러, 세정액의 송액을 개시한다(스텝 S17). 세정액의 송액 정지는, 제3 유체의 송액 개시와 동일 시기에 행해지는 것이 바람직하다. 이에 의해, 노즐(200) 내를 흐르는 유체가, 서서히, 제3 유체에서 세정액으로 치환된다. 그 결과, 노즐(200) 내의 제3 유체는, 세정액에 의해 사출구(240)로부터 압출(押出)된다. 이에 따라, 제2 유체가, 제3 유체와 접촉하지 않게 되고, 제2 유체의 겔화가 억제되어 정지 단계에서의 막힘 발생을 억제할 수 있다.
다음으로, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 제2 유체의 송액과 세정액의 송액을 정지한다(스텝 S18). 세정액의 송액 정지는, 제2 유체의 송액 정지 전이어도 되고, 제2 유체의 송액 정지 후라도 된다. 또한, 세정액의 송액 정지는, 제2 유체의 송액 정지와 동시여도 된다.
바람직하게는, 세정액의 송액 정지는, 제2 유체의 송액 정지와 동시 또는 그 이후이다. 이에 의해, 제2 유체가, 제3 유로(232)로 역류하는 것을 억제할 수 있다.
전술한 방법에서는, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 제3 유체의 송액이 정지된 후에 제2 유체의 송액이 정지된다. 이 경우, 제2 유체를 겔화시키는 제3 유체를 정지한 후에도 제2 유체가 흐르는 기간이 존재한다. 따라서, 제2 유체가, 제3 유체의 잔류물(殘留物)을 사출구(240)로부터 압출하는 기간이 존재한다. 그 때문에, 세포 파이버의 제조 정지 후에, 겔화한 제2 유체가 노즐(200) 내에 머물러서 막힘을 일으키는 것을 억제할 수 있다.
전술한 스텝 S11∼S18 후에, 리저버(300) 내에 생성된 세포 파이버는, 배양액 중에서 교환되어도 된다. 이 경우, 세포 파이버 내에 세포가 가두어져 있기 때문에, 세포를 배양액 안으로 용이하게 이체(移替)할 수 있다. 또한, 리저버(300) 내의 폐액(廢液)에 세포가 거의 혼입(混入)하지 않기 때문에, 폐액의 처리도 용이해진다.
세포 파이버 내의 세포는, 배양액 안으로 이체된 상태에서 소정 기간, 배양되어도 된다. 파이버의 연재(延在)방향의 양단이 하이드로겔로 폐쇄되어 있기 때문에, 세포가 증식한 경우라도, 세포는, 세포 파이버 내에 가두어진 상태를 유지한다.
전술한 세포 파이버의 제조 개시 단계 또는 정지 단계에서, 세정액, 제2 유체 및/또는 제3 유체가, 유로 중의 임의의 위치 또는 사출구(240)에 도달했는지 어떤지는, 사람 눈 또는 세포 파이버 제조 시스템에 의해 인위적으로 또는 자동적으로 판단할 수 있다. 예를 들면, 세포 파이버 제조 시스템에 카메라를 탑재하여, 세정액, 제2 유체 및/또는 제3 유체가 사출구(240)로부터 사출되었는지 어떤지를 카메라로 검지함으로써, 세포 파이버 제조 시스템은 자동적으로 판단할 수 있다. 이 대신에, 세포 파이버 제조 시스템은, 전술한 제1 센서(122), 제2 센서(124)와, 제3 센서(126)를 이용하여, 세정액, 제2 유체 및/또는 제3 유체가, 유로 중의 임의의 위치 또는 사출구(240)에 도달했는지 어떤지를 판단해도 된다. 이 경우, 세포 파이버 제조 시스템은, 센서(122, 124, 126)와, 유로 중의 임의의 위치 또는 사출구(240) 사이의 거리와, 각종 유체의 유속에 근거하여, 각종 유체가 센서(122, 124, 126)로부터 유로 중의 임의의 위치 또는 사출구(240)에 도달할 때까지의 시간을 추정하면 된다. 이에 따라, 세포 파이버 제조 시스템은, 제1 센서(122), 제2 센서(124)와, 제3 센서(126)를 이용하여, 세정액, 제2 유체 및/또는 제3 유체가, 유로 중의 임의의 위치 또는 사출구(240)에 도달했는지 어떤지를 자동적으로 판단할 수 있다.
도 4는, 일 실시형태에서의 세포 파이버의 현미경 사진에 의한 상(像)을 나타내는 도면이다. 도 4는, 전술한 장치 및 방법에 의해 제조한 세포 파이버의 현미경 사진이다. 도 4는, 세포 파이버 내에서 장기간 세포가 배양된 후의 상태를 나타내고 있다.
이 세포 파이버는, 파이버를 따라서 늘어선 복수의 세포(800)와, 파이버의 연재방향에 교차하는 단면에서 세포의 주위를 덮는 하이드로겔(810)을 포함한다. 하이드로겔(810)은, 세포를 가두도록, 파이버의 연재방향의 양단(820)에서 폐쇄되어 있다. 이 하이드로겔(810)은, 전술한 제3 유체에 의해 겔화된 제2 유체로 구성되어 있다. 도 4에 나타내는 예에서는, 제2 유체로서 알긴산나트륨이 사용되고, 제3 유체로서 염화칼슘이 사용되었다. 또한, 도 4에 나타내는 예에서는, 제1 유체 내의 세포는, iPS세포유래의 심근세포이다.
세포 파이버의 외경(外徑)은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 1㎛∼5㎜ 정도의 범위여도 된다. 세포 파이버의 길이는, 특별히 한정되지 않는다. 세포 파이버의 길이는, 예를 들면, 20㎜∼100㎝ 정도여도 된다. 세포 파이버를 구성하는 하이드로겔(외각(外殼))의 내경(內徑)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 100㎚∼1000㎛ 정도의 범위여도 된다. 또한, 세포 파이버의 연재방향에서의 양단에서, 세포를 포함하지 않는 겔 부분 영역의 길이는, 예를 들면 세포 파이버의 외형의 10배 이상인 것이 바람직하다. 예를 들면, 세포 파이버의 연재방향에서의 양단에서, 세포를 포함하지 않는 겔 부분 영역의 길이는, 1㎜, 바람직하게는 5㎜, 더 바람직하게는 20㎜보다 크면 된다. 이에 의해, 파이버 내의 세포가, 파이버의 단부로부터 새는 것을 억제할 수 있다.
[제2 실시형태]
도 5는, 제2 실시형태에서의 세포 파이버 제조 방법의 플로우 차트를 나타내는 도면이다. 도 6은, 세포 파이버 제조 개시부터 제조 종료까지의 기간에서, 제1 유체, 제2 유체, 제3 유체 및 세정액의 송액량의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 여기서, 도 6의 종축(縱軸)은, 송액량의 상대적인 값을 나타내는 것인 것에 유의하기 바란다. 제2 실시형태에서의 세포 파이버 제조 방법은, 예를 들면, 제1 실시형태에서 설명한 세포 파이버 제조 시스템(100)을 이용하여 실현할 수 있다(도 1도 참조).
우선, 세포 파이버 제조 시스템(100)의 스테이지(400) 위에, 예를 들면 생리 식염수와 같은 액체를 저류한 리저버(300)를 두고, 노즐(200)의 사출구(240)와 리저버(300) 사이의 거리를 조절한다(스텝 S31). 스텝 S31은, 제1 실시형태에서의 스텝 S11과 동일하다.
다음으로, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 필요에 따라, 세정액을 사출구(240)를 향해서 송액한다(스텝 S32). 세정액의 송액은, 세정용 펌프(132)에 의해 실시할 수 있다.
제1 유체, 제2 유체 또는 제3 유체의 송액 전에 세정액을 흘림으로써, 유로 안에 잔류해 있는 것을 압출할 수 있다. 특히, 노즐(200) 안의 유로 속에 제2 유체가 잔류해 있는 상태에서 제3 유체가 유입하면, 제2 유체가 겔화되어, 막힘을 일으키는 일이 있다. 최초로 세정액을 송액함으로써, 이러한 막힘의 가능성을 저감할 수 있다.
다음으로, 세정액의 송액을 정지하고, 제2 유체를 겔화하기 위한 제3 유체의 송액을 사출구(240)를 향해서 송액한다(스텝 S33). 제3 유체의 송액은, 제3 펌프(116)에 의해 실시할 수 있다.
다음으로, 하이드로겔 조제용 제2 유체를 사출구(240)를 향해서 송액한다(스텝 S34). 제2 유체의 송액은, 제2 펌프(114)에 의해 실시할 수 있다. 제2 유체의 송액은, 제3 유체가, 적어도 제3 유로(232)와 제2 유로(222)의 합류점에 도달한 후, 바람직하게는 사출구(240)에 도달한 후에, 개시된다. 더 바람직하게는, 제2 유체의 송액은, 제3 유체의 흐름이 안정된 후에 개시된다. 스텝 S34에서, 제2 유체와 제3 유체로 층류가 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 제2 유체와 제3 유체의 양쪽이, 적어도 제3 유로(232)와 제1 유로(212)의 합류점에 도달한 후, 바람직하게는 사출구(240)에 도달한 후에, 제1 유체의 송액이 개시된다(스텝 S35). 제1 유체의 송액은, 제1 펌프(112)에 의해 실시할 수 있다.
이에 따라, 제2 유체와 제3 유체가 합류한 후에, 제1 유체가 송액되게 된다. 즉, 제2 유체가 제3 유체에 의해 부분적으로 또는 완전히 겔화한 후에, 세포를 포함하는 제1 유체가, 제2 유체 및 제3 유체에 합류하기 시작한다.
다음으로, 제1 유체, 제2 유체 및 제3 유체의 송액을, 소정 기간 유지한다(스텝 S36). 스텝 S36은, 제1 실시형태에서의 스텝 S15와 동일하다.
다음으로, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 우선, 제1 유체의 송액을 정지한다(스텝 S37). 제1 유체의 송액을 정지한 후도, 소정 기간, 제2 유체 및 제3 유체의 송액을 계속하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 세포 파이버의 후단 부분은 (겔화된) 제2 유체로 충분히 폐쇄되게 된다. 이에 의해, 세포 파이버 내의 세포가, 파이버의 후단으로부터 누출되는 것을 억제할 수 있다.
다음으로, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 제2 유체의 송액을 정지한다(스텝 S38). 다음으로, 제3 유체의 송액을 정지한다(스텝 S39). 이 대신에, 제3 유체의 송액을 정지하고 나서, 제2 유체의 송액을 정지해도 된다.
다음으로, 세정액을 사출구(240)를 향해서 송액한다(스텝 S40). 제2 유체와 제3 유체의 송액 정지 후에, 세정액을 송액함으로써, 노즐(200) 내의 유로에 잔류물이 잔존하는 것을 억제할 수 있다.
제2 실시형태에서는, 제조 개시 단계에서, 제3 유체의 송액을 개시하고 나서, 제2 유체의 송액을 개시하고 있다. 이 대신에, 제조 개시 단계에서, 제2 유체와 제3 유체는, 실질적으로 동일한 타이밍에 송액을 개시해도 된다.
[제3 실시형태]
도 7은, 제3 실시형태에서의 세포 파이버 제조 시스템의 전체 구성을 나타내는 모식도이다. 도 7에서, 제1 실시형태와 동일한 구성에 관해서는, 동일한 부호가 부여되어 있다. 또한, 제1 실시형태와 동일한 구성에 관해서는, 그 설명을 생략하는 경우가 있다.
세포 파이버 제조 시스템(100)은, 제1 저류부(102)와, 제2 저류부(104)와, 노즐(200)과, 리저버(300)를 가지고 있어도 된다. 제1 저류부(102)에 저류되는 제1 유체는, 제1 실시형태와 동일하다. 제2 저류부(104)에 저류되는 제2 유체는, 제1 실시형태와 동일하다.
제3 실시형태에서는, 세포 파이버 제조 시스템(100)은, 제3 저류부(106)나 제3 유로(232)를 포함하고 있지 않다. 제2 유체를 겔화하는 제3 유체는, 세포 파이버의 제조 단계에서, 리저버(300) 내에 들어 있다. 또한, 제3 유체의 재료는, 제1 실시형태와 동일해도 된다.
제3 실시형태에서는, 사출구(240)는, 제1 유체와 제2 유체를 함께 리저버(300) 내의 제3 유체 내에 사출한다. 이에 따라, 제2 유체는, 리저버(300) 내에서 제3 유체와 접촉하여, 겔화된다.
세포 파이버 제조 시스템(100)은, 제1 유로(212) 및 제2 유로(222) 중 적어도 일부를 세정하는 세정 기구를 가지고 있어도 된다. 제3 실시형태에서는, 세정 유로(134)는, 제2 유로(222)에 연통되어, 제2 유로(222)에 세정액을 유입시키도록 구성되어 있다. 이 대신에, 세정 유로(134)는, 제1 유로(212)에 연통되어, 제1 유로(212)에 세정액을 유입시키도록 구성되어 있어도 된다.
[세포 파이버 제조 방법]
도 8은, 제3 실시형태에서의 세포 파이버 제조 방법의 플로우 차트를 나타내는 도면이다. 도 9는, 세포 파이버 제조 개시부터 제조 종료까지의 기간에서, 제1 유체, 제2 유체 및 세정액의 송액량의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 여기서, 도 9의 종축은, 송액량의 상대적인 값을 나타내는 것인 것에 유의하기 바란다. 제3 실시형태에서의 세포 파이버 제조 방법은, 도 7에 나타내는 세포 파이버 제조 시스템(100)을 이용하여 실현할 수 있다.
우선, 세포 파이버 제조 시스템(100)의 스테이지(400) 위에, 예를 들면 생리 식염수와 같은 액체를 저류한 리저버(300)를 두고, 노즐(200)의 사출구(240)와 리저버(300) 사이의 거리를 조절한다(스텝 S21). 여기서, 노즐(200)의 사출구(240)가, 리저버(300) 내의 제 3유체 속에 잠기도록, 스테이지(400)의 높이가 조정된다.
여기서, 세포 파이버 제조 시스템(100)은, 사출구(240)가 리저버(300) 내의 제3 유체 내에 위치한 것을 자동으로 추정 또는 검출하고, 조정 기구(410)에 의해 자동으로 리저버(300)와 사출구(240) 사이의 거리를 변동시키는 것이 바람직하다. 다만, 리저버(300)와 사출구(240) 사이의 거리의 설정은, 사용자가 수동으로 실시해도 된다.
다음으로, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 세정액을 사출구(240)를 향해서 송액한다(스텝 S22). 다음으로, 세정액의 송액을 정지함과 아울러, 하이드로겔 조제용 제2 유체를 사출구(240)를 향해서 송액한다(스텝 S23).
다음으로, 제2 유체가, 적어도 제1 유로와 제2 유로의 합류점에 도달한 후, 바람직하게는 사출구(240)에 도달한 후에, 제1 유체의 송액을 개시한다(스텝 S24). 이때, 제1 유체와 제2 유체로 층류를 형성시키는 것이 바람직하다. 세포를 포함하는 제1 유체가, 제2 유체보다 나중에 송액되기 때문에, 세포 파이버의 선단 부분은 (겔화된) 제2 유체로 충분히 폐쇄되게 된다. 이에 따라, 세포 파이버의 제조 중에 세포가 파이버의 선단으로부터 누출되는 것을 억제할 수 있다.
다음으로, 제1 유체 및 제2 유체의 송액을, 소정 기간 유지한다(스텝 S25). 이 기간, 제1 유체 및 제2 유체의 합류물(合流物)이, 사출구(240)로부터 사출된다. 제2 유체는, 리저버(300) 내에서 제3 유체와 접촉하여, 겔화된다. 이에 의해, 대체로 관 모양의 하이드로겔과, 해당 하이드로겔 내에 충전된 세포를 포함하는 제1 유체를 포함하는 세포 파이버가 제조된다. 스텝 S25에서의 송액 기간의 길이에 따라, 세포 파이버의 길이를 조정할 수 있다.
세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 우선, 제1 유체의 송액을 정지한다(스텝 S26). 제1 유체의 송액을 정지한 후도, 소정 기간, 제2 유체의 송액을 계속하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 세포 파이버의 후단 부분은 (겔화된) 제2 유체로 충분히 폐쇄되게 된다. 따라서, 세포 파이버 내의 세포가, 파이버의 후단으로부터 누출되는 것을 억제할 수 있다.
다음으로, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 제2 유체의 송액을 정지함과 아울러, 세정액의 송액을 개시한다(스텝 S27). 이에 따라, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 노즐(200) 안을 세정액으로 세정할 수 있다.
다음으로, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 세정액의 송액을 정지한다(스텝 S28). 제1 실시형태와 동일하게, 전술한 스텝 S21∼S28 후에, 리저버(300) 내에 생성된 세포 파이버는, 배양액 중에서 교환되어도 된다.
다음으로, 제1 실시예 및 제1 참고예에 관한 세포 파이버에 관하여 설명한다. 또한, 이하의 실시예 및 참고예의 기재는, 발명을 한정적으로 해석하는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 범위는, 상술한 설명으로부터 타당한 특허청구범위에 관계되는 발명특정사항에 의해서만 정해지는 것이다.
제1 실시예에서는, 본원의 도 1에 나타내는 바와 같은 장치를 이용하여, 전술한 제2 실시형태에 기재된 수순(手順)으로 제1 유체, 제2 유체 및 제3 유체를 송액하여, 세포 파이버를 제조했다. 더 구체적으로는, 제조 개시 단계에서, 제3 유체를 흘리기 시작하고 나서 후 3초 기다리고, 제3 유체가 확실하게 제2 유로와 제3 유로의 합류점을 넘은 것을 확인하고 나서, 제2 유체를 흘리기 시작했다. 다음으로, 제2 유체를 흘리기 시작하고 나서 3초 기다리고, 제2 유체가 확실하게 제1 유로와 제2 유로의 합류점을 넘은 것을 확인하고 나서, 제1 유체의 송액을 개시했다. 또한, 제조 종료 단계에서는, 제1 유체, 제2 유체 및 제3 유체를 이 순서로 정지했다.
또한, 참고예에서는, 제1 유체의 송액과 제2 유체의 송액의 개시 순서 및 정지 순서를, 제1 실시예와는 반대로 했다. 즉, 제조 개시 단계에서는, 제1 유체를 흘리기 시작하고 나서 3초 기다리고, 제1 유체가 확실하게 제1 유로와 제2 유로의 합류점을 넘은 것을 확인하고 나서 제2 유체의 송액을 개시했다. 다음으로, 제2 유체를 흘리기 시작하고 나서 3초 기다리고, 제2 유체가 확실하게 제2 유로와 제3 유로의 합류점을 넘은 것을 확인하고 나서, 제3 유체의 송액을 개시했다. 또한, 제조 종료 단계에서는, 제3 유체, 제2 유체 및 제1 유체를 이 순서로 정지했다.
제1 실시예 및 제1 참고예의 각각에 관하여, 제1 유체, 제2 유체 및 제3 유체의 재료는, 이하와 같다.
· 제1 유체 : 108cells/mL의 농도로 CHO DP12 세포를 포함하는 메틸셀룰로오스 현탁액(懸濁液)
· 제2 유체 : 알긴산나트륨의 농도가 1%(중량 퍼센트)인 생리 식염수
· 제3 유체 : 100mol/L 농도의 염화칼슘과 3중량%의 수크로오스를 포함하는 수용액
세포 파이버 제조 중에서의 제1 유체, 제2 유체, 제3 유체의 유속은, 각각 이 순서로, 50, 200, 3600μL/min이다.
또한, 제1 유체, 제2 유체 및 제3 유체는, 생리 식염수를 저류한 리저버에 사출된 후, 제1 유체, 제2 유체 및 제3 유체의 정지 후에, 세포 파이버를 배지로 옮기고, 세포 파이버 내에서 세포의 배양을 행했다.
이상의 조건으로 제1 실시예 및 제1 참고예 모두 세포 파이버를 5회씩 제조하고, 후술한 평가 항목(1)∼(4)를 평가했다. 그 평가 결과가 이하의 표 1에 나타나 있다.
평가 제1 실시예 제1 참고예
(1) 세포 파이버 형성 직후에 있어, 파이버의 단부(端部)에서의 세포의 가둠 5/5 0/5
(2) 세포 파이버 형성 직후에 있어, 하이드로겔 안으로의 세포의 혼재(混在) 방지 5/5 1/5
(3) 파이버 내에서의 세포 배양 중에서의 세포의 누출 방지 4/5 1/5
또한, 표 1 중의 분수 표기에서, 분모는 샘플 수를 나타내며, 분자는, 평가가 양호했던 샘플의 수를 나타내고 있다.
평가 항목 (1)은, 세포 파이버를 배지로 옮긴 직후에, 「세포 파이버의 단부에서의 세포의 가둠」이 되어 있는가 어떤가라고 하는 항목이다. 제1 실시예에서는, 모든 샘플에서 세포의 가둠이 되어 있어, 세포 파이버의 단부에서는 본원의 도 4에 나타내는 바와 같이 세포가 존재하지 않은 하이드로겔의 영역이 형성되어 있었다. 또한, 도 10에 나타내는 바와 같이, 세포 파이버의 단부 부근에서, 하이드로겔만의 영역이 존재하여, 세포가 가두어져 있었다. 또한, 도 10의 현미경 사진에 부가한 화살표가 세포 파이버의 단부 부근의 세포를 나타내고 있다.
한편, 제1 참고예에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 세포 파이버의 단부에서 세포가 가두어지지 않아, 세포 파이버의 단부의 세포가, 하이드로겔과 혼화(混和)한 혹 모양의 덩어리로서 존재하고, 하이드로겔로부터 세포가 누출되고 있다(도 11의 실선 화살표 부근 참조). 제1 참고예에서는, 모든 샘플에 관하여, 세포 파이버의 단부가 이러한 상황이 되는 것을 확인할 수 있었다.
표 1의 평가 항목 (2)는, 제1 실시예 및 제1 참고예의 세포 파이버를 배지로 옮긴 직후에, 「하이드로겔(제2 유체의 겔화에 의해 형성된 겔) 안으로의 세포의 혼재 방지」가 되어 있는가 어떤가라고 하는 항목이다. 제1 실시예에서는, 모든 샘플에서, 하이드로겔(제2 유체의 겔화에 의해 형성되는 하이드로겔) 안으로 세포가 혼재하는 것을 방지할 수 있었다(도 10도 참조). 즉, 제1 실시예에서는, 세포는, 세포 파이버를 구성하는 하이드로겔(제2 유체의 겔화에 의해 형성되는 하이드로겔)의 내측 공간에 머물러서 존재한다.
한편, 제1 참고예에서는, 5개의 샘플 중 4개의 샘플에서, 하이드로겔 안으로 제1 유체 중의 세포가 혼재하는 것이 확인되었다. 도 11에서도 세포 파이버 외각의 하이드로겔(하이드로겔의 외표면 부근)인 곳에까지 세포가 혼입해 있는 모습을 볼 수 있다(예를 들면 도 11의 점선 화살표 부근 참조).
표 1의 평가 항목 (3)은, 세포 파이버 내에서 세포를 한창 배양하고 있는 중에 세포의 누출이 있는가 어떤가라고 하는 항목이다. 구체적으로는, 세포 파이버를 배지로 옮겨서 세포의 배양을 개시하고, 3일 경과한 후에 세포 파이버를 새로운 웰(well)로 이동하고, 그 다음 날에 새로운 웰의 내면에 세포의 부착이 있었는지 어떤지를 시험했다.
제1 실시예에서는, 5개의 샘플 중 4개의 샘플에서 새로운 웰의 내면에 세포의 부착이 없어, 세포 배양이 한창인 때에도 세포의 누출을 억제하는 효과가 비교적 높은 것을 알 수 있었다.
한편, 제1 비교예에서는, 5개의 샘플 중 4개의 샘플에서 새로운 웰의 내면에 세포의 부착이 발견되어, 세포 배양이 한창인 때에 세포가 세포 파이버로부터 누출되어 버렸다.
이와 같이, 제1 실시예에서는, 세포 파이버의 제조 초기, 및 세포 파이버 내에서의 세포 배양 중에, 세포 파이버의 단부로부터의 세포의 누출을 억제할 수 있음과 아울러, 적어도 세포 파이버의 단부인 곳에서 세포를 가두는 효과가 높은 것을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 실시형태를 통하여 본 발명의 내용을 개시했지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술(論述) 및 도면은, 본 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안 된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시형태, 실시예 및 운용 기술이 명확해진다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는, 상술한 설명으로부터 타당한 특허청구범위에 관계되는 발명특정사항에 의해서만 정해지는 것이다.
예를 들면, 전술한 제1 실시형태, 제2 실시형태 및 제3 실시형태에서의 세포 파이버 제조 방법은, 개시 단계 또는 정지 단계에서 세정액을 송액하는 스텝을 포함한다. 그러나 세정액을 송액하는 스텝은, 필수 스텝이 아니라, 필요에 따라서 실시하면 된다. 구체적으로는, 세정액을 송액하는 스텝은, 제조 개시 단계와 정지 단계의 한쪽 또는 양쪽에서 실시되지 않아도 된다. 제조 개시 단계와 정지 단계의 한쪽 또는 양쪽에서 세정이 실시되지 않을 경우라도, 상기 제1 유체, 제2 유체 및/또는 제3 유체를 흘리는 순번(順番)은, 전술한 대로 행하면 된다. 제조 개시 단계와 정지 단계에서 세정액을 송액하는 스텝이 없는 경우라도, 예를 들면 메인터넌스와 같은 적시(適時)의 타이밍에 세정을 행하도록, 세포 파이버 제조 시스템은, 전술한 세정 유로(134) 등을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 각 실시형태에서 설명한 각종 구성은, 가능한 한, 조합 및 교환 가능한 것에 유의하기 바란다. 예를 들면, 세포 파이버 제조 방법에서, 제1 실시형태에서 설명한 제조 개시 단계의 프로세스와, 제2 실시형태에서 설명한 제조 정지 단계의 프로세스를 조합해도 된다. 또한, 제2 실시형태에서 설명한 제조 개시 단계의 프로세스와, 제3 실시형태에서 설명한 제조 정지 단계의 프로세스를 조합해도 된다.
도 2, 도 5 및 도 8에 나타내는 플로우 차트는, 사람에 의해 수동 또는 반수동(半手動)으로 행해져도 된다. 예를 들면, 세정용 펌프(132), 제1 펌프(112), 제2 펌프(114) 및 제3 펌프(116)의 설정의 전환은, 사람에 의해 수동으로 행해져도 된다. 이 대신에, 세정용 펌프(132), 제1 펌프(112), 제2 펌프(114) 및 제3 펌프(116)의 설정 조건의 전환은, 컴퓨터, 예를 들면 세포 파이버 제조 장치에 탑재된 컴퓨터가 자동으로 행해도 된다. 이 경우, 각종 펌프의 설정 조건, 즉 송액 프로토콜은, 프로그램에 의해 미리 정해져 있어도 된다. 특히, 세포 파이버의 제조 개시 단계, 및/또는 세포 파이버의 제조 정지 단계에서의 송액 프로토콜은, 미리 정해진 프로그램에 따라 실행되는 것이 바람직하다.
도 2, 도 5 및 도 8에 나타내는 플로우 차트를 참조하여 설명한, 전술한 세포 파이버 제조 방법을 컴퓨터로 실행시키는 프로그램도 본 발명의 범위에 포함되는 것에 유의하기 바란다. 이러한 컴퓨터 프로그램은, 다양한 타입의 비일시적(非一時的)인 컴퓨터 가독 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어, 컴퓨터로 공급할 수 있다. 비일시적인 컴퓨터 가독 매체는, 다양한 타입의 실체가 있는 기록 매체(tangible storage medium)를 포함한다. 비일시적인 컴퓨터 가독 매체의 예는, 자기(磁氣) 기록 매체(예를 들면 플렉시블 디스크, 자기 테이프, 하드디스크 드라이브), 광자기(光磁氣) 기록 매체(예를 들면 광자기 디스크), CD-ROM(Read Only Memory), CD-R, CD-R/W, 반도체 메모리(예를 들면, 마스크 ROM, PROM(Progra㎜able ROM), EPROM(Erasable PROM), 플래시 ROM, RAM(random access memory))를 포함한다. 또한, 프로그램은, 다양한 타입의 일시적인 컴퓨터 가독 매체(transitory computer readable medium)에 의해 컴퓨터로 공급되어도 된다. 일시적인 컴퓨터 가독 매체의 예는, 전기신호, 광신호, 및 전자파를 포함한다. 일시적인 컴퓨터 가독 매체는, 전선 및 광파이버 등의 유선통신로, 또는 무선통신로를 통해, 프로그램을 컴퓨터로 공급할 수 있다.
전술한 실시형태로부터 적어도 이하와 같은 발명도 설시(說示)되어 있는 것을 이해할 수 있다.
일 태양에 관계되는 세포 파이버 제조 시스템은, 세포를 포함하는 제1 유체를 흘리는 제1 유로와, 하이드로겔 조제용 제2 유체를, 상기 제1 유로에서의 상기 제1 유체의 주위로 합류시키는 제2 유로와, 적어도 상기 제1 유체와 상기 제2 유체를 함께 토출하는 사출구를 가진다. 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 상기 제2 유체가, 적어도 상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 합류점에 도달한 후에, 상기 제1 유체가 송액되도록 구성되어 있다. 바람직하게는, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 상기 제2 유체가, 상기 사출구에 도달한 후에, 상기 제1 유체가 송액되도록 구성되어 있다.
세포를 포함하는 제1 유체가, 제2 유체보다 나중에 송액되기 때문에, 세포 파이버의 선단 부분은 (겔화된) 제2 유체로 충분히 폐쇄되게 된다. 이에 의해, 세포 파이버의 제조 중에 세포가 파이버의 선단으로부터 누출되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 세포 파이버로부터 세포가 누출된 경우에, 세포가 어디에서 누출되었는가 하는 것을 알아내는 것은 반드시 용이하지는 않다. 본 발명자는, 조건에 따라서는, 세포 파이버의 선단 부분 또는 후단 부분으로부터 세포가 누출된다는 것을 발견하고, 본 발명에 이르른 것에 유의하기 바란다.
다른 태양에 관계되는 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 상기 제1 유체의 송액을 정지한 후에 상기 제2 유체의 송액을 정지하도록 구성되어 있다.
이 태양에서는, 세포를 포함하는 제1 유체의 송액 정지 후에도 제2 유체가 송액되기 때문에, 세포 파이버의 후단 부분은 (겔화된) 제2 유체로 충분히 폐쇄되게 된다. 이에 의해, 세포 파이버의 제조 중에 세포가 파이버의 후단으로부터 누출되는 것을 억제할 수 있다.
다른 일 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 상기 제2 유체를 겔화시키는 제3 유체를, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 합류점보다 하류측에서, 상기 제1 유로에 합류시키는 제3 유로를 가진다.
이 태양에서는, 세포를 포함하는 제1 유체와 하이드로겔 조제용 제2 유체를 사출구로부터 사출하기 전에, 제3 유체로 제2 유체를 부분적으로 또는 완전히 겔화시킬 수 있다. 따라서, 더 안정된 상태에서, 세포 파이버를 사출구로부터 사출시킬 수 있기 때문에, 세포 파이버의 손상을 억제할 수 있다. 또한, 제2 유체를 겔화시키는 제3 유체를 노즐 내에서 합류시키는 태양을 취할 경우, 제3 유체의 유속을 조정함으로써, 세포 파이버의 굵기 등을 조정할 수 있다는 메리트가 있다.
다른 일 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 상기 제2 유체와 상기 제3 유체의 양쪽이 적어도 상기 제3 유로와 상기 제1 유로의 합류점에 도달한 후에, 상기 제1 유체가 송액되도록 구성되어 있다. 바람직하게는, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 상기 제2 유체와 상기 제3 유체의 양쪽이 상기 사출구에 도달한 후에, 상기 제1 유체가 송액되도록 구성되어 있다.
이 태양에서는, 제2 유체와 제3 유체가 합류한 후에, 제1 유체가 송액되게 된다. 즉, 세포를 포함하는 제1 유체는, 세포 파이버의 선단 부분이 부분적으로 또는 완전히 겔화된 후에, 송액된다. 따라서, 세포 파이버의 제조 중에 세포가 파이버의 선단으로부터 누출되는 것을 더 억제할 수 있다.
다른 일 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 상기 제2 유체가, 상기 제3 유로와 상기 제1 유로의 합류점에 도달한 후에, 상기 제3 유체가 송액되도록 구성되어 있다. 바람직하게는, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 상기 제2 유체가 상기 사출구에 도달한 후에, 상기 제3 유체가 송액되도록 구성되어 있다.
이 태양에서는, 제2 유체의 흐름을 안정시키고 나서 제3 유체를 흘리게 되기 때문에, 제2 유체와 제3 유체로 층류를 형성하기 쉬워진다. 이에 따라, 제2 유체와 제3 유체가 난류에 의해 서로 섞일 가능성이 작아져, 겔화된 제2 유체에 의해 노즐(200) 내의 유로가 막힐 염려를 저감할 수 있다.
다른 일 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 상기 제1 유체의 송액을 정지한 후에 상기 제2 유체와 상기 제3 유체의 송액을 정지하도록 구성되어 있다.
이 태양에서는, 세포를 포함하는 제1 유체의 송액이 정지된 단계에서도, 제2 유체와 제3 유체가 합류하여 사출되게 된다. 즉, 세포 파이버의 선단 부분이 부분적으로 또는 완전히 겔화되어, 해당 후단 부분이 하이드로겔에 의해 폐쇄된다. 따라서, 세포가 파이버의 후단으로부터 누출되는 것을 더 억제할 수 있다.
다른 일 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 상기 제3 유체의 송액을 정지한 후에 상기 제2 유체의 송액을 정지하도록 구성되어 있다.
이 태양에서는, 제2 유체를 겔화시키는 제3 유체를 정지한 후에도 제2 유체가 흐르는 기간이 존재한다. 따라서, 제2 유체가, 제3 유체의 잔류를 사출구로부터 압출하게 된다. 그 때문에, 세포 파이버의 제조 정지 후에, 겔화된 유체가 유로 내에 머물러서 막힘을 일으키는 것을 억제할 수 있다.
다른 일 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 중 적어도 1개소에 세정액을 유입시키는 세정 유로를 가진다.
이 태양에서는, 세정 유로를 통해서 제1 유로와 제2 유로의 적어도 일부를 세정할 수 있다. 따라서, 유로의 막힘을 억제할 수 있다. 또한, 세포 파이버 제조 시스템을 분해하지 않고 유로의 세정을 할 수 있다는 메리트도 생긴다.
다른 일 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 상기 제3 유로에 세정액을 유입시키는 세정 유로를 가진다.
이 태양에서는, 세정 유로를 통해, 제3 유로의 적어도 일부를 세정할 수 있다. 제3 유로는, 제2 유체를 겔화시키는 제3 유체용의 유로이다. 제2 유체가 의도치 않게 제3 유로에 유입하면, 제2 유체가 제3 유로 내에서 겔화되어 버린다. 이에 의해, 제3 유로에서 막힘이 생기는 일이 있다. 세정 유로가 제3 유로에 연통해 있음으로써, 세정액에 의해, 이러한 제3 유로 내의 막힘을 해소할 수 있다.
다른 일 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 상기 세정 유로로부터 상기 사출구까지 상기 세정액을 송액하는 송액용 펌프를 가진다.
이 태양에서는, 송액용 펌프에 의해, 세정 유로로부터, 제1 유로, 제2 유로 및/또는 제3 유로를 거쳐, 사출구까지 세정액을 흘릴 수 있다. 또한, 제3 유체는, 제2 유체를 겔화시키는 것이기 때문에, 제3 유체가 통과하는 유로에서는, 막힘이 발생하기 쉽다. 따라서, 세정액은, 제3 유로와 제1 유로의 합류점과, 합류점보다 하류를 통과하도록 구성되는 것이 더 바람직하다.
다른 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 적어도 상기 제1 유체의 송액의 개시 전에, 상기 세정액의 송액을 행하도록 구성되어 있다.
이 태양에서는, 노즐 내의 유로를 세정한 후에 세포 파이버의 제조를 개시할 수 있다.
다른 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 적어도 상기 제1 유체의 송액의 정지 후에, 상기 세정액의 송액을 행하도록 구성되어 있다.
이 태양에서는, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서 노즐 내의 유로를 세정할 수 있기 때문에, 정지 후에 유로 내에 막힘이 생기는 것을 억제할 수 있다.
다른 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 적어도 상기 제3 유체의 송액의 개시시 또는 개시 전에, 상기 세정액의 송액을 행하도록 구성되어 있다.
이 태양에서는, 노즐 내의 유로를 세정한 후에 제2 유체를 겔화하기 시작할 수 있다. 즉, 하이드로겔을 생성하기 전에, 노즐 내의 유로를 세정할 수 있다.
다른 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 적어도 상기 제3 유체의 송액의 정지시 또는 정지 후에, 상기 세정액의 송액을 행하도록 구성되어 있다.
이 태양에서는, 제조 정지 단계에서, 세정액의 송액에 의해 제2 유체가 제3 유로로 역류하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제2 유체가 제3 유로로 혼입하여 제3 유로 내에서 겔화되었다고 해도, 세정액의 송액에 의해 사출구로부터 압출할 수 있다. 이에 따라, 노즐(200) 내의 막힘을 더 억제할 수 있다.
다른 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 상기 세정 유로에 설치된 밸브를 가진다. 밸브는, 예를 들면 개폐 밸브 또는 일방향 밸브여도 된다.
이 태양에서는, 세정 유로는, 적어도 세정액을 송액하지 않는 동안, 밸브에 의해 폐쇄되기 때문에, 제1 유체, 제2 유체 및/또는 제3 유체가 세정 유로로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
다른 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 상기 제3 유로에 설치된 밸브를 가진다. 밸브는, 개폐 밸브 또는 일방향 밸브여도 된다.
이 태양에서는, 제2 유체가, 제3 유로로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 제3 유로의, 제1 유로와 제3 유로의 합류점 부근에서, 제2 유체의 겔화에 의한 막힘을 억제할 수 있다.
다른 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 상기 사출구로부터 사출되는 물질을 받아들이는 리저버와, 상기 리저버와 상기 사출구 사이의 거리를 변동시키는 조정 기구를 가진다.
이 태양에서는, 세포 파이버의 제조시에, 사출구와 리저버 내의 액면(液面)과의 위치 관계를 자유롭게 변경할 수 있다.
다른 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 상기 사출구가 상기 리저버 내의 액체 속에 위치한 것을 추정 또는 검출 가능한 검출부를 가진다.
이 태양에서는, 세포 파이버의 제조 전에, 사출구가 리저버 내의 액체 속에 위치해 있는 것을 검지할 수 있다. 이에 의해, 조정 기구는, 사출구가 리저버 내의 액체 속에 위치하도록 자동으로 리저버와 사출구 사이의 거리를 변동시킬 수 있다.
다른 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템 및/또는 방법은, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로와 상기 제3 유로와 상기 사출구를 포함하는 노즐을 가지며, 상기 노즐은 교환 가능하게 구성되어 있다.
이 태양에서는, 노즐(200) 내의 유로에 막힘이 생겼을 경우, 노즐을 교환함으로써 막힘을 용이하게 해소할 수 있다. 따라서, 노즐을 교환 가능하게 구성함으로써, 세포 파이버 제조 시스템을 장기에 걸쳐 사용할 수 있게 된다.
다른 태양에 따르면, 세포 파이버 제조 시스템용 노즐은, 세포를 포함하는 제1 유체를 흘리는 제1 유로와, 하이드로겔 조제용 제2 유체를, 상기 제1 유로에서의 상기 제1 유체의 주위로 합류시키는 제2 유로와, 상기 제2 유체를 겔화시키는 제3 유체를, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 합류점보다 하류측에서, 상기 제1 유로로 합류시키는 제3 유로와, 적어도 상기 제1 유체와 상기 제2 유체와 상기 제3 유체를 함께 토출하는 사출구를 가진다. 이 노즐은, 상기 세포 파이버 제조 시스템에 대해서 교환 가능하게 구성되어 있다.
다른 태양에 따르면, 세포 파이버는, 파이버를 따라서 늘어선 복수의 세포와, 상기 파이버의 연재방향에 교차하는 단면에서 상기 세포의 주위를 덮는 하이드로겔을 포함한다. 상기 하이드로겔은, 상기 세포를 가두도록, 상기 파이버의 연재방향의 양단에서 폐쇄되어 있다.
이 태양에서는, 세포가, 파이버의 전후 양단에서 하이드로겔에 의해 폐쇄된다. 따라서, 파이버 내에서 세포를 배양했다고 해도, 세포 파이버의 제조 중에 세포가 파이버의 선단 또는 후단으로부터 누출되는 것을 억제할 수 있다.
100 세포 제조 시스템
102 제1 저류부(貯留部)
104 제2 저류부
106 제3 저류부
130 세정(洗淨) 용기
132 세정용 펌프
134 세정 유로(流路)
200 노즐
210 제1 인렛(inlet)
212 제1 유로
220 제2 인렛
222 제2 유로
230 제3 인렛
232 제3 유로
240 사출구(射出口)
300 리저버(reservoir)
400 스테이지(stage)

Claims (20)

  1. 세포(細胞)를 포함하는 제1 유체(流體)를 흘리는 제1 유로(流路)와,
    하이드로겔(hydrogel) 조제용(調製用) 제2 유체를, 상기 제1 유로에서의 상기 제1 유체의 주위로 합류(合流)시키는 제2 유로와,
    적어도 상기 제1 유체와 상기 제2 유체를 함께 토출(吐出)하는 사출구(射出口)를 가지며,
    세포 파이버(cellular fiber)의 제조 개시(開始) 단계에서, 상기 제2 유체가, 적어도 상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 합류점(合流点)에 도달한 후에, 상기 제1 유체가 송액(送液)되도록 구성되어 있는, 세포 파이버 제조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 상기 제1 유체의 송액을 정지한 후에 상기 제2 유체의 송액을 정지하도록 구성되어 있는, 세포 파이버 제조 시스템.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제2 유체를 겔화시키는 제3 유체를, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 합류점보다도 하류측(下流側)에서, 상기 제1 유로에 합류시키는 제3 유로를 가지는, 세포 파이버 제조 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 상기 제2 유체와 상기 제3 유체의 양쪽이 적어도 상기 제3 유로와 상기 제1 유로의 합류점에 도달한 후에, 상기 제1 유체가 송액되도록 구성되어 있는, 세포 파이버 제조 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 상기 제2 유체가, 상기 제3 유로와 상기 제1 유로의 합류점에 도달한 후에, 상기 제3 유체가 송액되도록 구성되어 있는, 세포 파이버 제조 시스템.
  6. 청구항 3 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 상기 제1 유체의 송액을 정지한 후에 상기 제2 유체와 상기 제3 유체의 송액을 정지하도록 구성되어 있는, 세포 파이버 제조 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 상기 제3 유체의 송액을 정지한 후에 상기 제2 유체의 송액을 정지하도록 구성되어 있는, 세포 파이버 제조 시스템.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유로와 상기 제2 유로 중 적어도 1개소에 세정액(洗淨液)을 유입(流入)시키는 세정 유로를 가지는, 세포 파이버 제조 시스템.
  9. 청구항 3 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 유로에 세정액을 유입시키는 세정 유로를 가지는, 세포 파이버 제조 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 적어도 상기 제3 유체의 송액의 개시시 또는 개시 전에, 상기 세정액의 송액을 행하는, 세포 파이버 제조 시스템.
  11. 청구항 9 또는 10에 있어서,
    세포 파이버의 제조 정지 단계에서, 적어도 상기 제3 유체의 송액의 정지시 또는 정지 후에, 상기 세정액의 송액을 행하는, 세포 파이버 제조 시스템.
  12. 청구항 3 내지 7, 9 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 유로에 설치된 밸브를 가지는, 세포 파이버 제조 시스템.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사출구(射出口)로부터 사출되는 물질을 받아들이는 리저버(reservoir)와,
    상기 리저버와 상기 사출구 사이의 거리를 변동시키는 조정(調整) 기구를 가지는, 세포 파이버 제조 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 사출구가 상기 리저버 내의 액체 내에 위치한 것을 추정(推定) 또는 검출(檢出) 가능한 검출부를 가지는, 세포 파이버 제조 시스템.
  15. 청구항 3 내지 7, 9 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유로와 상기 제2 유로와 상기 제3 유로와 상기 사출구를 포함하는 노즐을 가지며,
    상기 노즐은 교환 가능하게 구성되어 있는, 세포 파이버 제조 시스템.
  16. 파이버를 따라 늘어선 복수의 세포와, 상기 파이버의 연재(延在)방향에 교차하는 단면(斷面)에서 상기 세포의 주위를 덮는 하이드로겔을 포함하는 세포 파이버로서,
    상기 하이드로겔은, 상기 세포를 가두도록, 상기 파이버의 연재방향의 양단(兩端)에서 덮여 있는, 세포 파이버.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 파이버의 연재방향에서의 양단에서, 상기 세포를 포함하지 않는 상기 하이드로겔 영역의 길이가, 1㎜보다도 큰, 세포 파이버.
  18. 세포를 포함하는 제1 유체를 흘리는 제1 유로와,
    하이드로겔 조제용 제2 유체를, 상기 제1 유체의 주위에서 상기 제1 유체의 흐름을 따라 흐르도록 구성된 제2 유로와,
    적어도 상기 제1 유체와 상기 제2 유체를 함께 토출하는 사출구를 가지는 노즐을 이용한 세포 파이버 제조 방법으로서,
    세포 파이버의 제조 개시 단계에서 상기 제2 유체를 송액하는 스텝과,
    상기 제2 유체가 적어도 상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 합류점에 도달한 후에, 상기 제1 유체를 송액하는 스텝을 가지는, 세포 파이버 제조 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 노즐은, 상기 제2 유체를 겔화시키는 제3 유체를, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 합류점보다도 하류측에서, 상기 제1 유로에 합류시키는 제3 유로를 가지며,
    상기 세포 파이버 제조 방법은, 세포 파이버의 제조 개시 단계에서, 상기 제2 유체와 상기 제3 유체의 양쪽이 적어도 상기 제3 유로와 상기 제1 유로의 합류점에 도달한 후에, 상기 제1 유체를 송액하는 것을 포함하는, 세포 파이버 제조 방법.
  20. 청구항 18 또는 19에 기재된 세포 파이버 제조 방법을, 컴퓨터로 실행시키는 프로그램.
KR1020227003863A 2019-07-17 2019-11-04 세포 파이버, 세포 파이버 제조 시스템, 세포 파이버 제조 방법 및 프로그램 KR20220035148A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019132257A JP6601931B1 (ja) 2019-07-17 2019-07-17 細胞ファイバ製造システム、細胞ファイバ製造方法及びプログラム
JPJP-P-2019-132257 2019-07-17
PCT/JP2019/043176 WO2021009939A1 (ja) 2019-07-17 2019-11-04 細胞ファイバ、細胞ファイバ製造システム、細胞ファイバ製造方法及びプログラム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220035148A true KR20220035148A (ko) 2022-03-21

Family

ID=68462399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227003863A KR20220035148A (ko) 2019-07-17 2019-11-04 세포 파이버, 세포 파이버 제조 시스템, 세포 파이버 제조 방법 및 프로그램

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20220259541A1 (ko)
EP (1) EP4001393A4 (ko)
JP (1) JP6601931B1 (ko)
KR (1) KR20220035148A (ko)
CN (1) CN114364782A (ko)
CA (1) CA3144000A1 (ko)
TW (1) TWI826706B (ko)
WO (1) WO2021009939A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018083046A (ja) * 2016-11-15 2018-05-31 株式会社三洋物産 遊技機
JP2018083044A (ja) * 2016-11-15 2018-05-31 株式会社三洋物産 遊技機
JP2018083043A (ja) * 2016-11-15 2018-05-31 株式会社三洋物産 遊技機
JP2018083045A (ja) * 2016-11-15 2018-05-31 株式会社三洋物産 遊技機
WO2022050282A1 (ja) * 2020-09-01 2022-03-10 株式会社セルファイバ 足場、足場の製造方法、細胞培養物、細胞培養方法
CN116710110A (zh) 2020-12-28 2023-09-05 持田制药株式会社 新型的多层聚合物涂层交联海藻酸凝胶纤维
JP7120671B2 (ja) * 2021-02-04 2022-08-17 株式会社三洋物産 遊技機
JP7120673B2 (ja) * 2021-02-04 2022-08-17 株式会社三洋物産 遊技機
JP7120672B2 (ja) * 2021-02-04 2022-08-17 株式会社三洋物産 遊技機

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011046105A (ja) 2009-08-27 2011-03-10 Kawayoshi:Kk 替え刃式鉋
JP2018534936A (ja) 2015-11-25 2018-11-29 ニューテック・ベンチャーズ 大規模細胞製造システム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0585368B1 (en) * 1991-04-25 1997-08-06 Brown University Research Foundation Implantable biocompatible immunoisolatory vehicle for delivery of selected therapeutic products
WO2011008986A2 (en) * 2009-07-15 2011-01-20 California Institute Of Technology A method applying hemodynamic forcing and klf2 to initiate the growth and development of cardiac valves
JP5566461B2 (ja) * 2009-09-08 2014-08-06 フレゼニウス メディカル ケア ホールディングス インコーポレイテッド 腹膜透析システム
EP2489779B1 (en) * 2009-10-14 2019-01-09 The University of Tokyo Coated micro gel fibers
JP5821847B2 (ja) * 2010-07-01 2015-11-24 株式会社カネカ 細胞培養用ディスポセット、細胞培養装置及び細胞調製方法
JP5875039B2 (ja) * 2011-09-30 2016-03-02 国立大学法人 東京大学 多孔性バクテリアセルロースファイバー及びその製造方法
JP5965702B2 (ja) * 2012-04-03 2016-08-10 株式会社日立ハイテクノロジーズ フローセル、これを用いた分析装置、及び分析方法
JP6439918B2 (ja) * 2014-10-17 2018-12-19 国立大学法人 東京大学 ３次元細胞構造体の製造方法
JP6420662B2 (ja) * 2014-12-26 2018-11-07 川崎重工業株式会社 薬液供給装置および方法
JP2016183431A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 株式会社化繊ノズル製作所 糸状ゲルの製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011046105A (ja) 2009-08-27 2011-03-10 Kawayoshi:Kk 替え刃式鉋
JP2018534936A (ja) 2015-11-25 2018-11-29 ニューテック・ベンチャーズ 大規模細胞製造システム

Also Published As

Publication number Publication date
TWI826706B (zh) 2023-12-21
TW202116998A (zh) 2021-05-01
EP4001393A1 (en) 2022-05-25
WO2021009939A1 (ja) 2021-01-21
CN114364782A (zh) 2022-04-15
JP6601931B1 (ja) 2019-11-06
CA3144000A1 (en) 2021-01-21
EP4001393A4 (en) 2022-11-02
US20220259541A1 (en) 2022-08-18
JP2021016319A (ja) 2021-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220035148A (ko) 세포 파이버, 세포 파이버 제조 시스템, 세포 파이버 제조 방법 및 프로그램
US11492578B2 (en) Membrane separation method of cell suspension, and cell culture device
US10479971B2 (en) Cell culture device and cell culture method
US8342912B2 (en) Abrasive water jet processing machine
US11161299B2 (en) Bioprinter spray head assembly and bioprinter
CN105647801B (zh) 生物打印机喷头组件及生物打印机
US20210094222A1 (en) Method and apparatus for manufacturing printout having cross-sectional pattern
JPWO2002100196A1 (ja) 流動体の塗布装置
CN106007391A (zh) 缝喷嘴、涂布方法以及涂布装置
CN105383895A (zh) 进气座自动定向上料机
EP0546158B1 (en) Capsule extrusion systems
US20190185807A1 (en) Cell culture device and cell culture method
JP2013188663A (ja) 間欠塗布装置
CN104384048A (zh) 一种间歇涂布极耳涂胶装置及其涂胶机架
US20140041699A1 (en) Device for cleaning porous hollow fiber membrane
WO2016056630A1 (ja) 細胞培養バッグおよび細胞培養方法
JP7426065B2 (ja) 細胞ファイバ製造システム、細胞ファイバ製造方法及びプログラム
JP6848145B2 (ja) ファイバ製造システム、ファイバ製造方法及びプログラム
TW202411418A (zh) 細胞纖維製造系統、噴嘴及洗淨方法
JP2014151351A (ja) ダイカスト装置
JP2018526578A (ja) 流体配合物を溶融ポリマー材料に注入するための装置及び方法
JP2014527489A (ja) 管状押出成形物を校正するためのデバイス及び方法
CN213808070U (zh) 一种稳流输送装置
CN113293096A (zh) 一种类器官成型装置及其工作方法
CN215162804U (zh) 一种类器官成型装置