KR20230148253A - 세포 물질을 처리하기 위한 삽입체를 갖는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세포들을 처리하기 위한 장치(1)를 위한 삽입체(4)에 관한 것으로, 상기 삽입체(4)는 전기 펄스를 방출하고 전기 연결부(4a)를 갖는 전극(2a, 2b)을 포함하고, 처리 공간(3)이 상기 삽입체(4)에 제공되고, 상기 처리 공간(3)이 상기 전극들(2a, 2b)에 의해 방출된 상기 전기 펄스들 및 그로부터 생성되는 전기장에 의해 침투될 수 있다. 본 발명은 또한 그러한 장치(1) 및 상기 장치(1)로 수행되는 방법에 관한 것이다.

Description

세포 물질을 처리하기 위한 삽입체를 갖는 장치

본 발명은 의료, 환경, 식품 응용 및 바이오 기반 산업(효모, 유산균, 조류 및 세포 조직 생산 시스템 포함)을 위한, 특히, 표적화된 불활성화, 생체활성 화합물의 추출, 및 세포 성장 및/또는 세포 화합물의 자극을 포함하는, 세포 처리 장치(상기 처리는 삽입체에 제공된 처리 공간에서 수행됨) 및 이러한 장치에서 세포를 처리하는 방법에 관한 것이다.

원핵 세포와 진핵 세포는 전기장의 적용에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 인가된 전기장 강도에 따라, 세포 성장 촉진, 세포 사멸, 미생물 불활성화 또는 세포 성분의 특정 추출이 발생할 수 있다(예를 들어, 문헌[Buchmann L and Mathys A (2019), Perspective on Pulsed Electric Field Treatment in the Bio-based Industry, Front. Bioeng. Biotechnol. 7:265, doi: 10.3389/fbioe.2019.00265]).

유럽 등록특허 EP-2 308 969 B1호는 세포 물질이 1 내지 100회의 전기장 강도 펄스의 노출에 의해 2개의 전극 사이에 위치하여, 0.1 ns 내지 100 ns의 주기 내에서 전기장 강도 펄스의 목표 전압의 10% 내지 90%의 전압 증가가 2개의 전극 사이에 발생하고, 전기장 강도 펄스는 5 ns 내지 5000 ns의 펄스 지속 시간을 갖고, 전기장 강도 펄스가 목표 전압에 도달했을 때, 0.5 kV/cm 내지 50 kV/cm의 전기장 강도를 가지며, 가속된 세포 증식을 나타내도록 하는, 세포 물질이 전기 전도성 액체에 현탁되는 PEF(펄스 전기장) 방법, 및/또는 증가된 세포 성분 형성을 기술하고 있다.

유럽 등록특허 EP-2 308 969 B1호에 사용된 세포 물질을 처리하는 장치에서, 전술된 세포 물질의 현탁액을 갖는 전기천공 큐벳을 2개의 전극 배열을 통해 연속적으로 펌핑하고 전기 전도성 액체에서 전기장에 노출시켰다(유럽 등록특허 EP-2 308 969 B1호의 단락 [0020]).

대안으로서, 처리될 물질을 용기(생물반응기로도 불림)에 제공하고, 처리를 위해 물질을 상기 용기의 유출구와 연결된 라인으로 이송하는 것이 제안되었다. 상기 라인의 다른 단부는 상기 용기 내로 유입구와 연결되어, 용기 및 라인이 유체 회로를 형성하도록 한다. 상기 라인은 바이패스라고도 한다. (참고: Buchmann L and Mathys A (2019), Perspective on Pulsed Electric Field Treatment in the Bio-based Industry, Front. Bioeng. Biotechnol. 7:265, doi: 10.3389/fbioe.2019.00265 (Fig. 1); Alessandro et al., Fermentation Assisted by Pulsed Electric Field and Ultrasound: A Review, Fermentation 2018, 4, 1; doi:10.3390 (Fig. 2); DE 10 2010 019 937 A1).

추가의 대안으로서, 생물반응기에서 전기 펄스를 갖는 세포 물질의 처리를 수행하는 것이 제안되었다. 이를 위해, 전기 펄스를 방출하기 위한 전극은 선택적으로 혼합 유닛(예를 들어, 처리된 세포 물질의 대사 활성을 유도하는 US-9,096,847)과 함께 생물 반응기에 직접 배열된다. 그러나, 그러한 장치는 불균일한 공정 조건의 문제를 겪는다. 혼합 유닛은 전체 생물반응기에서 신뢰성 있게 균질한 조건을 제공할 수 없으며, 또한 전극에 의해 방출된 전기 펄스를 간섭한다. 이는, 전술한 바와 같이 세포 증식에 영향을 미치는 데 영향을 미치기 때문에, 공정 조건에 대한 정밀한 접착에 의존하기 때문이다. US-9,096,847의 장치에 의해, 전체 반응 용기에서 균질한 공정 조건을 얻는 것이 가능하지 않으며, 따라서 또한 균질하게 처리된 세포 물질이 없다. 더욱이, 장치는 혼합 유닛을 일관되게 작동시킬 필요성으로 인해 높은 에너지 요건을 갖는다.

US- 2012/0040428 A1에서, 유사한 장치가 기술된다. 여기서, 개구들을 갖는 하우징 내에 전극들을 제공하는 것이 제안된다. 처리될 물질은 이들 개구를 통해 유동하고, 인접한 전극들 사이에서 높은 전기 저항을 갖는 경로로 처리된다. 전극들을 갖는 하우징은 생물반응기에 영구적으로 배열된다.

특히 온-라인 분석 방법들을 수행하기 위해, 위의 장치들은 최적이 아니다.

따라서, 본 발명의 목적은 효율적이고 비용 효율적인 방식으로 세포를 처리하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이었다.

상기 문제는 본 발명에 의해 해결되었다.

상세하게는, 본 발명은 세포들을 처리하기 위한 장치를 위한 삽입체에 관한 것으로, 상기 삽입체는 전기 펄스를 방출하고 전기 연결부를 갖는 전극들을 포함하고, 처리 공간이 상기 삽입체에 제공되고, 상기 처리 공간이 상기 전극들에 의해 방출된 전기 펄스들 및 그로부터 생성되는 전기장에 의해 침투될 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 세포를 처리하기 위한 장치의 삽입체가 제공되며, 여기서 상기 삽입체는 장치의 개구를 통해 장치의 내부 공간 내로 삽입될 수 있다. 장치의 내부 공간에서, 세포 물질이 제공될 수 있으며, 이는 이어서 장치의 개구를 통해 이동될 때 삽입체와 접촉한다.

본 발명에 따르면, 장치 및 삽입체는 작동 동안 서로 조합되는 별개의 구성요소이다. 이는 예를 들어 오토클레이브에서 삽입체의 용이하고 신뢰성 있는 세정 또는 멸균을 허용한다.

삽입체에 제공된 처리 공간은 장치의 내부 공간에 비해 상대적으로 작아서, 세포 처리 작동 동안 처리 공간에서 균질한 조건이 확립된다.

작동이 종료된 후에, 처리된 세포는 장치의 샘플링 포트(예를 들어, 유입구)를 통해 장치로부터, 또는 세포를 삽입체 내의 처리 공간에서 유지하고 장치로부터 삽입체를 제거함으로써 후술되는 구현예에서 취해질 수 있다. 이러한 방식으로, 처리된 물질의 용이한 분석이 가능하다.

삽입체는 본 발명의 목적, 예컨대 원통형 또는 직육면체 형상에 적합한 임의의 형상을 가질 수 있다. 원통형 형상이 바람직하다.

삽입체는, 예컨대 금속 물질 또는 플라스틱 물질로부터, 본 발명의 목적에 적합한 임의의 물질로 제조될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 삽입체는 정적 삽입체이다. 이는 삽입체가 일단 후술되는 본 발명의 장치 내에 위치되면 삽입체가 이동되지 않음을 의미한다.

본 발명의 삽입체에는 처리 공간이 제공된다. 본 발명에 따르면, 상기 처리 공간은 처리될 물질이 진입할 수 있고 상기 물질이 전기 펄스로 처리될 수 있는 영역이다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 처리 공간은 삽입체의 일 단부에 제공되는 전극들 사이의 개방 영역이다. 다시 말하면, 전극 및 바람직하게는 2개의 전극은 삽입체의 단부로부터 서로 평행하게 돌출되어, 이들 전극 사이의 영역이 형성된다. 상기 영역은 개방되고, 전극들이 돌출되는 삽입체의 단부와 전극들에 의해 제한된다. 따라서, 이 구현예에서, 처리 공간은 처리될 물질에 의해 완전히 접근가능하다. 바람직하게는, 처리 공간은 전극들 사이의 영역으로 제한되고, 전극 자체는 (예컨대, 비전도성 물질로) 격리된다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 처리 공간은 삽입체의 일 단부에서의 챔버, 바람직하게는 원통형 챔버이다. 삽입체는 처리될 물질이 상기 삽입체 내에 제공된 상기 처리 공간 내로 들어갈 수 있는 개구를 갖는다. 바람직하게는, 상기 챔버 내로의 유입구를 허용하는 개구는 삽입체의 단부 면(상부 면 또는 하부 면)에 제공된다. 가장 바람직하게는, 상기 삽입체의 전체 단부면은 개방되어, 처리 공간을 구성하는 챔버에 대한 양호한 접근을 허용한다.

본 발명에 따른 이 구현예에서, (삽입체의 일 단부에서 챔버 내의) 처리 공간에 대한 삽입체 내의 개구는 통상의 수단(예컨대, 도어 또는 플랩 또는 캡)에 의해 폐쇄될 수 있다.

본 발명에 따른 삽입체는 또한 전기 펄스를 처리 공간에 방출하기 위한 2개 이상의, 바람직하게는 2개의 전극을 포함한다. 대안적으로, 예를 들어, 커패시터의 2개의 플레이트가 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다. 전극 및 처리 공간은 상기 처리 공간이 상기 전극에 의해 방출된 전기 펄스 및 그로부터 생성되는 전기장에 의해 침투될 수 있도록 배열된다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 처리 공간은 상기 전극 또는 플레이트 사이에 배열되어, 처리 공간이 방출된 전기 펄스 및 그로부터 생성되는 전기장에 의해 침투될 수 있다. 이 구현예에 따르면, 예를 들어 커패시터의 상기 전극 또는 플레이트는 적절한 전기장의 생성에 적합한 거리를 갖게 서로 마주보며 서로 평행하게 배열된다. 이러한 배열은 잘 알려져 있으며, 본 명세서에서 상세히 설명될 필요는 없다.

바람직한 구현예에 따르면, 상기 처리 공간은 전술한 바와 같이 삽입체의 일 단부에서 챔버이고, (예를 들어 커패시터의) 전극 또는 플레이트는, 상기 처리 공간의 하부 및 상부 표면에서 서로 평행하게 배열된다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 처리 공간은 삽입체의 단부로부터, 바람직하게는 서로 평행하게 돌출되는 전극 사이의 개방 영역이어서, 이들 전극 사이의 영역이 형성된다.

예를 들어 커패시터의 상기 전극 또는 플레이트는 전기 펄스를 생성하기 위한 유닛과 전기적으로 연결된다. 이러한 목적을 위해, 본 발명에 따른 삽입체는 전기 펄스를 생성하기 위한 상기 유닛으로부터의 전기 라인이 연결될 수 있는 전기 연결부를 포함한다. 이러한 전기 연결부는 알려져 있으며, 여기에서 상세히 논의될 필요는 없다.

바람직하게는, 상기 삽입체의 일 단부에서, 전기 연결부가 제공되고, 상기 삽입체의 다른 단부에는 상기 처리 공간이 제공된다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 삽입체는 센서이다. 이 구현예에 따르면, 처리 공간에 의해 점유되지 않은 삽입체의 부분은 각자의 알려진 센서의 필요한 구성요소를 포함한다. 전형적인 센서는 pH 센서, 전도성 센서, 온도 센서, 또는 이온 센서이다. 본 발명에 따르면, 임의의 종래의 센서 유형이 사용될 수 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 본 발명의 삽입체는 세포를 처리하기 위한 장치에 쉽게 부착되거나 제거될 수 있다. 이와 같이 장치에서, 전형적으로 세포는 배양되고/되거나 증식된다. 전술한 삽입체를 갖는 장치에서, 세포는 전기 펄스를 사용하여 제공된 처리 공간에서 처리된다.

따라서, 본 발명은 또한 장치에 관한 것으로서, 유입구 및 내부 공간을 포함하고, 개구 및 전기 펄스를 생성하기 위한 유닛을 더 포함하고, 상기 장치는 상기 개구에 삽입될 수 있는, 본 발명에 따른 삽입체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 장치는 유체가 저장될 수 있는 내부 공간을 갖는 임의의 유닛일 수 있다. 본 발명의 장치를 이용하여, 통상적으로 현탁액 형태의 생물학적 물질이 처리된다. 따라서, 장치는 이러한 현탁액을 흡수하고 저장하는 유닛일 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는 현탁액을 삽입하기에 (및 배출하기에) 적합한 적어도 하나의 유입구를 갖는 원통형 탱크일 수 있다.

바람직하게는, 상기 장치는 생물반응기일 수 있다. 생물반응기는 당업계에 일반적으로 알려져 있다. 생물반응기는 생물학적 활성 환경을 지지하는 장치 또는 시스템이다. 바람직하게는, 생물반응기는 이러한 유기체로부터 유래된 유기체 또는 생화학적 활성 물질을 포함하는(생)화학 공정이 수행될 수 있는 용기이다. 이 공정은, 예를 들어, 발효와 같이, 호기성 또는 혐기성일 수 있다. 종래의 생물반응기는 크기가 리터에서 입방 미터까지 다양하고, 종종 스테인리스 강으로 제조된다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 장치는 상기 장치에 배열된 하나 이상의 라인을 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 유체를 이송하는 데 전통적으로 사용되는 임의의 라인이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 라인은, 예를 들어, 스테인리스 강, 튜브 또는 호스로 제조된 파이프이다.

본 발명에 따르면, 상기 장치는 상기 장치 내로의 유체의 삽입을 허용하기 위한 유입구를 갖는다. 바람직한 구현예에 따르면, 장치의 상부 면은 개방 또는 폐쇄될 수 있는 캡 또는 밸브로서 설계되어, 장치 내로 또는 장치로부터 유체를 삽입 및 배출할 수 있게 한다. 이 구현예에서, 장치 내로 도입된 물질은 교반기 또는 혼합기에 의해 장치 내에서, 또는 공지된 파동 믹스 생물반응기에서와 같은 외부 작동 수단에 의해 순환된다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 장치는 상기 장치의 상부 면에 유입구(이는 유체를 상기 장치로 전달하기 위한 하나의 라인에 연결될 수 있음), 상기 장치의 바닥 면에 형성되고 유체를 상기 장치로부터 멀리 이송하기 위해 다른 라인에 연결될 수 있는 유출구를 포함할 수 있다. 원칙적으로 상기 장치의 측벽에도 유체를 흡수하는 상기 장치의 유입구 및/또는 유출구를 제공하는 것이 가능하지만, 처리될 생물학적 물질이 순환될 수 있는 폐쇄 회로를 설립하기 위해 상기 유닛의 상부 면 및 하부 면에 상기 유입구 및 상기 유출구를 제공하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 유입구 및/또는 상기 유출구에서, 유동을 조절하는 유닛이 제공될 수 있다. 예로서, 전통적으로 사용되는 밸브 또는 잠금장치가 언급될 수 있다.

상기 장치는 본 발명에 따른 삽입체가 삽입될 수 있는 개구를 포함하여, 삽입체가 장치의 내부 공간 및 상기 내부 공간에 존재하는 임의의 유체와 접촉하게 한다. 상기 개구는 본 발명의 삽입체의 형상에 대응하는 형상을 갖는다. 장치를 형성하는 삽입체의 원치 않는 분리를 방지하기 위해 클립 또는 스레드와 같은 공지의 표준 고정 요소가 제공될 수 있다. 삽입체가 개구 내에 위치되지 않을 때, 개구를 통한 내부 공간으로부터의 유체의 임의의 누출을 방지하기 위해 개구를 밀봉해야 한다.

본 발명에 따른 장치는 또한 전기 펄스를 발생하는 유닛을 포함한다. 이러한 단위는 일반적으로 알려져 있다. 예로서, 케이블 펄스 발생기, 반-도전체-기반 펄스 발생기, 또는 이완 발진기가 언급될 수 있다.

발생된 전기 펄스는 처리 공간 내로 방출된다. 이는 바람직하게는 전술한 바와 같이 (예를 들어 커패시터의) 2개 이상의 전극 또는 플레이트 에 의해 수행되며, 이는 전기 펄스를 생성하기 위한 상기 유닛과 선택적으로 연결된다.

처리 공간에 인가될 전기장은, 예를 들어, 처리된 세포의 성장을 자극하는 원하는 효과를 제공하도록 특징지어져야 한다. 상응하는 전기장은 종래 기술로부터, 예를 들어, 유럽 등록특허 EP-2 308 969 B1호로부터 알려져 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 전기 펄스로부터 발생된 전기장이 사용될 수 있어서, 0.1 ns 내지 1000 ns의 주기 내에서 전기 펄스의 목표 전압의 10% 내지 90%의 장치의 커패시터의 2개 이상의 전극 또는 플레이트 사이에서 일어나고, 전기 펄스는 5 ns 내지 50000 ns의 펄스 지속시간을 갖고, 전기 펄스는 목표 전압에 도달할 때 0.5 kV/cm 내지 100 kV/cm의 전기장 강도를 가진다.

본 발명에 따르면, 상기 장치는 의료, 환경, 식품 응용, 및 바이오 기반 산업(효모, 락토바실러스, 조류 및 세포 조직 생산 시스템을 포함, 특히, 표적화된 불활성화, 생체활성 화합물의 추출, 및 세포 성장 및/또는 세포 화합물의 자극을 포함)에 적합하다. 이러한 응용은 문헌[Buchmann L and Mathys A (2019), Perspective on Pulsed Electric Field Treatment in the Bio-based Industry, Front. Bioeng. Biotechnol. 7:265, doi: 10.3389/fbioe.2019.00265]에 기술되어 있다.

본 발명에 따르면, 전기 펄스는 본 발명에 따른 삽입체의 처리 공간에 위치된 세포 물질에 인가된다. 그 결과, 세포 물질은 전기 펄스를 거치고 처리된다.

본 발명에 따르면, 기본적으로 적어도 하나의 세포로 구성된 임의의 물질, 즉, 진핵 세포 및 원핵 세포 둘 모두가 처리될 세포 물질로서 사용될 수 있다. 세포 물질은 단세포 또는 다세포 유기체일 수 있다. 예는 박테리아, 효모, 미세조류, 식물 세포, 및 진균 세포 또는 이의 포자, 근세포, 종자 또는 모종 및 체세포 동물 세포 또는 또는 생식 세포 및 포유류 세포일 것이다. 또한, 인간 또는 동물에서 식물 및 상피 또는 결합 조직에서의 자유와 같은 다세포 조직이 처리될 수 있다.

세포 물질은 일반적으로(반드시 이런 것은 아님) 본 발명에 따라 처리되기 전에 알려진 방식으로 단리되고/되거나 정제된다. 바람직하게는, 세포 물질은 본 발명에 따른 처리 전에 적합한 및 알려진 배양 배지에서 원하는 정도로 알려진 방식으로 이미 전파될 수 있다.

세포 물질은 바람직하게는 본 발명에 따른 처리 전에 전기 전도성 액체 중에 현탁된다. 전기 전도성 액체는 잘 알려져 있다. 본 발명에 따르면, 세포 생존력에 대한 부작용이 없는 전기 전도성 액체를 사용하는 것이 필요하며, 즉, 이는 특히, 비독성이다. 본 발명에 따르면, 물은 바람직하게는 전기 전도성 액체로서 사용되며, 물은 적합하고 알려진 첨가제에 의해 원하는 pH 값으로 조정될 수 있다. 본 발명에 따르면, 6.0 내지 14.0, 바람직하게는 7 내지 12의 범위의 pH 값이 바람직하다. 본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 매크로 및 마이크로 영양소뿐만 아니라 미량(trace) 원소는 세포의 배양 및/또는 증식을 지원하기 위해 첨가될 수 있다. 이러한 매크로 및 마이크로 영양소 뿐만 아니라 미량 원소는 공지되어 있으며, 세포의 종류에 따라 당업자에 의해 선택될 수 있다.

본 발명에 따르면, 전술된 현탁액은 전통적인 방식으로 제조되고 처리될 때까지 저장될 수 있다. 그러나, 현탁액은 또한 본 발명에 따른 처리 직전에 제공될 수 있다.

세포 물질 또는 세포 물질을 포함하는 현탁액은 본 발명에 따라 삽입체 내부에 위치된 상기 처리 공간의 개구를 통과한다. 이는 상기 개구를 통해 본 발명의 장치의 내부 공간에 존재하는 유체의 수동 확산에 의해, 또는 바람직하게는 유체를 본 발명의 장치의 내부 공간에 균질하게 분배하는 혼합 유닛의 도움에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 분야에서 통상적으로 사용되는 임의의 혼합 유닛이 고려될 수 있다.

혼합 유닛이 주로 수동으로 작동될 수 있지만, 혼합 유닛은 모터에 의해 작동되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 분야에서 통상적으로 사용되는 임의의 모터가 고려될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 장치는 하나 이상의 추가 센서를 포함할 수 있다. 전형적인 센서는 pH 센서, 전도성 센서, 온도 센서, 유전율 센서 또는 이온 센서이다. 본 발명에 따르면, 임의의 종래의 센서 유형이 사용될 수 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 본 발명에 따른 삽입체에 제공된 처리 공간은 장치의 내부 공간에 비해 상대적으로 작아서, 세포 처리 작동 동안 처리 공간에서 균질한 조건이 확립된다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 삽입체에 제공된 처리 공간은 상기 장치의 내부 공간의 체적의 0.1% 내지 10%, 바람직하게는 1% 내지 5%의 범위인 체적을 갖는다.

본 발명은 또한 본 발명의 장치에서 수행되는, 세포 성장을 자극하기 위한 세포를 처리하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은

a) 상기 장치의 유입구를 통해 상기 장치의 내부 공간 내로 세포 물질을 도입하는 단계,

b) 상기 세포 물질을 상기 처리 공간 내로 통과시키고 상기 처리 공간을 통과하는 상기 전기 펄스에 적용하는 단계를 포함한다.

방법은 이미 전술된 바와 같이 수행될 수 있다.

전술된 바와 같이, 세포 물질은 전기 전도성 액체 중에 현탁액으로서 제공되는 것이 바람직하다.

전술된 바와 같이, 더욱 바람직하게는 전기장이 이러한 전기장 강도 펄스로 인가되어, 0.1 ns 내지 1000 ns의 주기 내에서 전기장 강도 펄스의 목표 전압의 10% 내지 90%의 전압 증가가 2개의 전극(6a, 6b) 또는 플레이트 사이에서 일어나고, 전기장 강도 펄스는 5 ns 내지 50000 ns의 펄스 지속시간을 갖고, 전기장 강도 펄스는 목표 전압에 도달했을 때 0.5 kV/cm 내지 100 kV/cm의 전기장 강도를 갖도록 한다.

본 발명의 처리 공정은 연속적으로 또는 배치식으로 수행될 수 있다. 후자의 경우, 본 발명의 장치 및 삽입체는 다른 처리 사이클이 시작되기 전에 비워질 수 있다.

선택적으로, 멸균/살균 단계는 다른 처리 사이클의 시작 전에 수행될 수 있다. 스팀 기반 공정과 같은 알려진 멸균/살균 공정이 본 발명에 따라 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 삽입체는, 즉, 본 발명의 장치의 개구에 위치된 후에 인-라인 멸균(오토클레이빙)된다. 임의의 오염을 방지하기 위해, 삽입체는 상기 삽입체의 상기 멸균 단계 후에 상호교환되지 않아야 한다.

삽입체가 장치의 개구에 위치되고 고정된 후에, 선택적으로 인-라인 멸균된 후에, 장치의 내부 공간은 전술한 바와 같이 처리될 물질로 충전된다. 장치의 내부 공간 내의 세포 물질은 전술한 바와 같이 혼합 유닛에 의해 분포될 수 있다. 상기 세포 물질의 일부분은 삽입체 내의 처리 공간에 들어가고, 상기에 기재된 바와 같이 그 안에서 처리된다.

처리/배양/생산이 종료된 후, 세포 물질은 장치로부터 배출되고, 삽입체는 제거 또는 인라인 멸균/살균된다.

본 발명은 추가로 의료, 환경, 식품 응용, 및 바이오 기반 산업(효모, 박테리아, 미세조류뿐만 아니라 식물 또는 동물 세포 및 세포 조직 생산 시스템, 특히, 표적화 불활성화, 생체활성 화합물의 추출, 및/또는 세포 성장 및/또는 세포 화합물의 자극을 포함함)을 위해 본원에 기술된 본 발명에 따른 장치 또는 장치의 용도에 관한 것이다. 이러한 응용은 문헌[Buchmann L and Mathys A (2019), Perspective on Pulsed Electric Field Treatment in the Bio-based Industry, Front. Bioeng. Biotechnol. 7:265, doi: 10.3389/fbioe. 2019.00265]에 기술되어 있다.

특히, 본 발명의 삽입체 및 장치는 분석 목적으로 사용될 수 있으며, 여기서 단지 소량의 세포 물질만이 처리된다.

본 발명은 비제한적인 실시예 및 도면에 의해 후술된다.

도 1은 본 발명의 장치의 일 구현예의 개략도를 도시한다.

도 2는 본 발명의 삽입체의 제1 구현예의 개략도를 도시한다.

도 3은 본 발명의 삽입체의 제2 구현예의 개략도를 도시한다.

도면에서, 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지정한다.

도 1에서, 본 발명의 장치(1)의 일 구현예의 개략도가 도시되어 있다. 상기 장치(1)는 전극(2a, 2b)(도 2 참조)에 의해 삽입체(4)의 일 단부에 제공된 처리 공간(3)으로 방출되는 전기 펄스를 생성하기 위한 유닛(2)을 포함한다. 상기 삽입체는 장치(1)의 개구(5) 내에 위치되고, 따라서 장치의 내부 공간(7)과 접촉한다.

입구(6)(여기서, 개방 또는 폐쇄될 수 있는 캡의 형태임)는 장치의 내부 공간(7)에 대한 접근을 제공한다. 상기 내부 공간에서, 예를 들어 세포 물질 현탁액(8)이 제공될 수 있다.

도 1의 장치는 또한 세포 물질 현탁액(8)을 분배하기 위한 혼합 유닛(9)을 포함한다. 혼합 유닛(9)은 모터(10), 예를 들어 전기 모터로 작동된다.

도 1의 장치는 또한 센서(11), 예컨대 온도 센서를 포함한다.

도 2에서, 본 발명의 삽입체(4)의 제1 구현예의 개략도가 도시되어 있다.

도 2의 삽입체(4)는 원통형 형상을 갖고, 그의 일 단부에서, 전기 펄스를 생성하기 위해 삽입체를 유닛(2)과 전기적으로 연결하기 위한 전기 연결부(4a)를 포함한다. 상기 삽입체(4)에서, 전기 펄스를 전기 연결부(4a)로부터 전극(2a, 2b)으로 안내하는 전기 라인(도시되지 않음)이 제공된다.

도 2의 삽입체는 전기 연결부(4a)로부터 떨어진 삽입체(4)의 단부에서 챔버의 형태의 처리 공간(3)을 포함한다. 상기 처리 공간은 삽입체(4)의 나머지 부분을 처리 공간(3)으로부터 분리하는 (파선으로 표시된) 벽과 삽입체(4)의 다른 단부면(4b) 사이에 제공된다. 도 2의 구현예에서, 상기 단부면(4b)은 처리 공간(3)으로의 유입구를 허용하는 개구를 구성한다.

상기 처리 공간 내에서, 도 2의 구현예에서, 그의 하부 면 및 상부 면에 전극(2a, 2b)이 제공된다. 전극들(2a, 2b)은 평행하게 배열되고, 처리 공간(3)은 상기 전극들(2a, 2b) 사이에 제공되어, 그것이 상기 전극들로부터 방출된 전기 펄스들 및 그로부터 생성되는 전기장에 의해 침투될 수 있게 한다.

도 3에서, 본 발명의 삽입체(4)의 제2 구현예의 개략도가 도시되어 있다.

도 2의 삽입체(4)는 원통형 형상을 갖고, 그의 일 단부에서, 전기 펄스를 생성하기 위해 삽입체를 유닛(2)과 전기적으로 연결하기 위한 전기 연결부(4a)를 포함한다. 상기 삽입체(4)에서, 전기 펄스를 전기 연결부(4a)로부터 전극(2a, 2b)으로 안내하는 전기 라인(도시되지 않음)이 제공된다.

도 2의 삽입체는 전기 연결부(4a)로부터 떨어진 삽입체(4)의 단부로부터 돌출되는 전극들(2a, 2b) 사이의 개방 영역으로서 제공되는 처리 공간(3)을 포함한다. 전극들(2a, 2b)은 평행하게 배열되고, 처리 공간(3)은 상기 전극들(2a, 2b) 사이에 제공되어, 그것이 상기 전극들로부터 방출된 전기 펄스들 및 그로부터 생성되는 전기장에 의해 침투될 수 있게 한다.

Claims (15)

1. 세포들을 처리하기 위한 장치(1)를 위한 삽입체(4)로서, 상기 삽입체(4)는 전기 펄스를 방출하고 전기 연결부(4a)를 갖는 전극(2a, 2b)을 포함하고, 처리 공간(3)이 상기 삽입체(4)에 제공되고, 상기 처리 공간(3)이 상기 전극들(2a, 2b)에 의해 방출된 전기 펄스들 및 그로부터 생성되는 전기장에 의해 침투될 수 있는 것을 특징으로 하는, 삽입체.
2. 제1항에 있어서, 상기 삽입체(4)는 정적 삽입체인 것을 특징으로 하는, 삽입체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리 공간(3)은 상기 삽입체(4)의 일 단부에 있는 챔버이고 개구(4b)를 갖는 것을 특징으로 하는, 삽입체.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리 공간(3)은 상기 삽입체(4)의 일 단부에 제공되는 상기 전극들(2a, 2b) 사이의 개방 영역인 것을 특징으로 하는, 삽입체.
5. 제3항에 있어서, 상기 전극들(2a, 2b)은 상기 챔버에 제공되는 것을 특징으로 하는, 삽입체.
6. 장치(1)로서, 유입구(6) 및 내부 공간(7)을 포함하고, 개구(5) 및 전기 펄스를 생성하기 위한 유닛(2)을 더 포함하고, 상기 장치(1)는 상기 개구(5)에 삽입될 수 있는, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 삽입체(4)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 삽입체(4)는 상기 삽입체(4)의 상기 전기 연결부(4a)를 통해 전기 펄스를 생성하기 위해 상기 유닛(2)에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 장치(1)는 혼합 유닛(9)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 혼합 유닛(9)은 모터(10)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 장치.
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(1)는 적어도 하나의 추가 센서(11)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 삽입체(4)에 제공된 처리 공간(3)은 상기 장치(1)의 상기 내부 공간(7)의 체적의 0.1% 내지 10%, 바람직하게는 1% 내지 5%의 범위인 체적을 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 펄스를 생성 및 방출하는 상기 유닛(2)이 전기 펄스를 생성하여, 0.1 ns 내지 1000 ns의 주기 내에서 전기 펄스의 목표 전압의 10% 내지 90%의 전압 증가가 상기 2개의 전극(2a, 2b) 사이에서 발생하고, 전기 펄스가 5 ns 내지 50000 ns의 펄스 지속 시간을 가지며, 전기 펄스가 목표 전압에 도달하면 0.5 kV/cm 내지 100 kV/cm의 전기장 강도를 갖도록 할 수 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
13. 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 장치(1)에서 수행되는, 세포 성장을 자극하기 위한 세포를 처리하는 방법으로서,
    a) 상기 장치(1)의 상기 유입구(6)를 통해 상기 장치(1)의 상기 내부 공간(7) 내로 세포 물질을 도입하는 단계,
    b) 상기 세포 물질을 상기 처리 공간(3) 내로 통과시키고 상기 처리 공간(3)을 통과하는 상기 전기 펄스에 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 세포 물질은 전기 전도성 액체 내의 현탁액(8)으로서 상기 장치(1)의 내부 공간(7)에 제공되는 것을 특징으로 하는, 방법.
15. 제13항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 펄스로 전기 펄스를 생성하기 위한 상기 유닛(2)에 의해 전기장이 인가되어, 0.1 ns 내지 1000 ns의 기간 내에 전기 펄스의 목표 전압의 10% 내지 90%의 전압 증가가 상기 두 전극(2a, 2b) 사이에서 발생하고, 전기 펄스가 5 ns 내지 50000 ns의 펄스 지속 시간을 가지며, 전기 펄스가 목표 전압에 도달하면 0.5 kV/cm 내지 100 kV/cm의 전기장 강도를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는, 방법.