MX2013013458A - Camara de biorreactor. - Google Patents

Abstract

Se describe un montaje de cámara de biorreactor que comprende una pluralidad de componentes interconectados juntos a través de las formaciones de interbloqueo para proporcionar una cámara de biorreactor que se ensambla rápidamente y que tiene los sellos confiables entre los componentes. Una variedad de diferentes muestras biológicas puede cultivarse dentro de la cámara in vitro. Al configurar la cámara tanto con las entradas como con las salidas de líquido y de gas, una interfaz de gas-líquido controlada se crea dentro de la cámara para simular ciertos entornos de células y de tejidos in vivo.

Description

CÁMARA DE BIORREACTOR Descripción de la Invención La presente invención se refiere a un montaje de cámara de biorreactor y en particular, aunque no exclusivamente, a un montaje de cámara que tiene por lo menos dos componentes que están desprendiblemente acoplados para definir una cámara interna que tiene una entrada y una salida de gas y una entrada y una salida de líquidos para permitir el paso de un gas y de un líquido a través de la cámara.

El cultivo de células in vitro está llegando a ser cada vez más importante en la in estigación farmacología, fisiología y toxicología. Actualmente, una amplia gama de materiales biológicos se cultiva y se estudia in vitro que incluye, por ejemplo, cultivos celulares de monocapa, cultivos en andamio, láminas de tejido, etc.

Se entiende convencionalmente que el tejido biológico, durante el crecimiento in vivo, está sometido a estímulos físicos y químicos que, a diversos grados, afectan al estado patológico y fisiológico el cual a su vez afecta la función del desarrollo y el resultado del tejido. Por consiguiente, un número de diferentes tipos de sistemas se han desarrollado con la capacidad de la reproducción, tan estrechamente como sea posible, esas condiciones ambientales experimentadas por las células de proliferación in vivo. Los biorreactores ejemplares para el cultivo celular in vivo se describen en los documentos WO 2010/013068; WO 2010/040699; WO 2005/123258 y GB 2470227.

Comúnmente, estos biorreactores comprenden una sola cámara o una serie de cámaras internas dentro de las cuales crecen las células. Para simular las condiciones in vivo, los medios se proporcionan comúnmente para permitir un flujo directo de un medio de cultivo dentro de la cámara. Esto implica comúnmente uno o más puertos de entrada y de salida de fluido que conectan el interior de la cámara a una red de fluido o el circuito para la circulación del medio de cultivo. Sin embargo, no todas las células, in vivo se sumergen dentro de una fase líquida. Por ejemplo, el tejido pulmonar está tanto en contacto con una fase de gas como con una fase líquida. Por consiguiente, las cámaras de biorreactor convencionales no llegan a simular un entorno in vivo en el cual las células experimentan una combinación de fases gaseosas y líquidas dinámicas. Adicionalmente, los biorreactores convencionales no están montados y no se desconectan fácilmente. Esto puede ser problemático donde una muestra está ambientalmente sensible y la carga y/o el retiro de la cámara son rápidamente esenciales.

Existe por lo tanto una necesidad de un montaje de cámara de biorreactor que aborde el problema anterior.

Por consiguiente, el presente biorreactor se optimiza para simular las condiciones in vivo en una interfaz de gas-líquido, por ejemplo, que es un ambiente similar para esas células y tejidos que forman la parte del sistema respiratorio. Esto es alcanzado, en parte, al proporcionar tanto las entradas y las salidas de gas y de líquido en el interior de la cámara para permitir un flujo directo de ambas fases gaseosas y líquidas a través del interior de la cámara y en contacto con la muestra. Adicionalmente, el interior de la cámara se configura para montar y para suspender las especies biológicas (muestra) en la posición requerida para coincidir con la interfaz de gas-líquido. Como, una parte inferior de la muestra es capaz de ser sumergida dentro del medio de cultivo de fase líquida que fluye a través de la cámara mientras que una región superior de la muestra se puede colocar para la exposición al flujo directo del gas. Mediante la consideración de los diámetros relativos de las entradas y de las salidas de gas y de líquido y de su colocación respectiva, se proporciona un biorreactor que está optimizado para el estudio de células in vivo y el cultivo de tejido en la región de una interfaz de gas-líquido donde tanto un medio de fase de líquido como de gas fluye o circula en contacto con la muestra.

Adicionalmente, los inventores proporcionan un montaje de cámara de biorreactor que tiene un mecanismo de conexión de interbloqueo desprendible conveniente para acoplar los componentes de biorreactor rápidamente y convenientemente mientras que proporciona un sello hermético confiable sobre el interior de la cámara. Esto es alcanzado, en parte, al construir el montaje de cámara de por lo menos dos componentes, cada componente comprende las formaciones de interbloqueo respectivas que proporcionan una colocación asegurada desprendióle a través de, por ejemplo, un giro de cierre giratorio del primer y/o del segundo componente.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención que proporciona un montaje de cámara de biorreactor que comprende: un cuerpo de cámara que tiene paredes que definen una cámara interna para acomodar una muestra biológica; una entrada de líquido para permitir que un líquido fluya en el cámara interna; una salida de líquido para permitir que un líquido fluya hacia fuera desde la cámara interna; una entrada de gas para permitir que un gas fluya en la cámara interna; y una salida de gas para permitir que un gas fluya hacia fuera desde la cámara interna; la montaje está configurado para permitir un flujo de líquido a través de la cámara interna a través de la entrada y de la salida de líquido y permitir un flujo de gas a través de la cámara interna a través de la entrada y de la salida de gas; donde el montaje está configurado de tal manera que una interfaz de gas-líquido tal vez se mantenga dentro de la cámara interna entre el gas y el líquido como el flujo de gas y de líquido a través de la cámara interna.

Opcionalmente, el cuerpo comprende por lo menos un primer componente y un segundo componente que tienen las formaciones de interbloqueo respectivas que permiten que el primer y el segundo componente se acoplen juntos de manera desprendible para definir la cámara interna. Preferiblemente, el primer componente es una tapa y el segundo componente es una base que tiene una porción de pata para soportar el cuerpo de cámara en una orientación vertical cuando se colocar sobre una estructura de soporte. Preferiblemente, la tapa comprende una ventana para permitir que la cámara interna sea vista externamente.

Preferiblemente, las formaciones de interbloqueo se proyectan radialmente hacia fuera desde por lo menos el primer y el segundo componente para permitir que el primer y el segundo componente desprendiblemente se acoplen juntos axialmente con relación a un eje longitudinal que divide el primer y el segundo componente por el giro de por lo menos uno del primer y del segundo componente sobre el eje longitudinal. Opcionalmente, las formaciones de interbloqueo respectivas cada una comprende una porción de reborde que extiende en una dirección circunferencial alrededor del primer y del segundo componente donde las porciones de reborde respectivas del primer y del segundo componente se configuran para deslizarse entre sí para acoplar el primer y el segundo componente y para prevenir la separación axial.

Opcionalmente, cada reborde del primer y del segundo componente comprende las superficies de empalme respectivas que se extienden en la dirección circunferencial alrededor del eje longitudinal y configuradas para estar cooperativamente empalmadas entre sí cuando el primer y el segundo componente se acoplan juntos mediante el giro sobre el eje longitudinal; donde por lo menos una de las superficies de empalme se extiende en una dirección circunferencial en un ángulo transversal a un plano perpendicular al eje longitudinal de tal manera que los rebordes del primer y del segundo componente se deslizan entre sí, el primer y el segundo componente se dirigen axialmente entre sí.

Preferiblemente, cada uno del primer y del segundo componente comprende una superficie de sellado respectiva para acoplarse juntos para proporcionar un sello hermético al fluido cuando el primer y el segundo componente se acoplan juntos.

Preferiblemente, la entrada y la salida de líquido se colocan sustancialmente a la misma posición axial en la pared de la cámara con relación a un eje longitudinal del montaje de cámara. Preferiblemente, la entrada y la salida de gas se colocan en posiciones axiales sustancialmente diferentes en la pared de cámara con relación a un eje longitudinal del montaje de cámara. Opcionalmente, un tamaño en sección transversal de la salida de líquido es mayor que un tamaño en sección transversal de la entrada de líquido en las paredes de cámara para proporcionar el control total de la velocidad de flujo y el volumen de líquido y/o de gas a través de la cámara interna, la entrada y la salida de líquido están separadas a través de poros o de aberturas en la pared de cámara, y similarmente las entradas y las salidas de gas son aberturas separadas o perforaciones a través de las paredes de cámara. Por consiguiente, el biorreactor comprende por lo menos cuatro aberturas u orificios para el paso de un líquido en y desde la cámara interna. Preferiblemente, la entrada y las salidas respectivas se colocan diametralmente opuestas. Sin embargo, de acuerdo con las implementaciones específicas adicionales, las aberturas separadas tal vez se colocan en cualquier distribución radial en la pared de cámara.

Preferiblemente, el montaje adicionalmente comprende por lo menos un montaje de soporte de muestra proporcionado en una región del lado interno de las paredes de cámara que definen la cámara interna. Preferiblemente, el montaje comprende una pluralidad de montajes de soporte de muestra proporcionados a diferentes posiciones axiales en el lado interno de las paredes de cámara con relación a un eje longitudinal del montaje de cámara. Opcionalmente, por lo menos uno de los montajes de soporte de muestra se coloca en una región superior del montaje de cámara, cuando se orienta el montaje en uso normal. Opcionalmente, por lo menos un montaje de soporte de muestra se coloca hacia una región inferior del montaje cuando se orienta el montaje en uso normal.

Ventajosamente, el montaje está configurado por una colocación axial relativa de las entradas de líquido y de gas con relación a un eje longitudinal del montaje para generar una interfaz de gas-líquido en una región entre la entrada y la salida de líquido y la entrada y la salida de gas con relación al eje longitudinal del montaje.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato de biorreactor que comprende un montaje de cámara como se describe en la presente: una primera red de fluido acoplada en comunicación fluida a la entrada y a la salida de líquido, la primera red de fluido que comprende una fuente de líquido y una bomba para suministrar el líquido a la cámara interna desde la fuente de líquido a través de la entrada de líquido y para salir de la cámara interna a través la salida de líquido.

Preferiblemente, el aparato de biorreactor además comprende una segunda red de fluido acoplada en comunicación fluida a la entrada y la salida de gas, la segunda red de fluido comprende una fuente de gas de tal manera que el gas pueda ser suministrado a la cámara interna a través de la entrada de gas y para salir de la cámara interna a través la salida de gas. Preferiblemente, el aparato además comprende una segunda bomba para suministrar el gas a la cámara interna a través la entrada de gas y para permitir que el gas salga de la cámara interna a través la salida de gas.

De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un método para crear y mantener un ambiente para soportar una especie biológica, el método comprende: proporcionar un cuerpo de cámara que tiene paredes que definen una cámara interna para acomodar las especies biológicas; proporcionar un flujo de un líquido a través de la cámara interna en contacto con las especies biológicas a través de una entrada de líquido y una salida de líquido en el cuerpo de cámara; proporcionar un flujo de un gas a través de la cámara interna en contacto con las especies biológicas a través una entrada de gas y una salida de gas en el cuerpo de cámara; crear y mantener una interfaz de gas-líquido dentro de la cámara interna, las especies biológicas colocada en una región de la interfaz de gas-líquido.

El presente método se configura para soportar el crecimiento, el cultivo y el desarrollo del tejido biológico y el crecimiento y en particular la proliferación de las células vivas. Preferiblemente, el método además comprende mantener y controlar el flujo del líquido a través de la cámara interna en contacto con las especies biológicas al bombear el líquido desde un depósito de líquido a través de la cámara interna al usar una bomba y una red de conducto de líquido adecuada acopladas a la entrada de líquido y a la salida de líquido. Preferiblemente, el método además comprende mantener y controlar el flujo del gas a través de la cámara interna en contacto con las especies biológicas al bombear el gas desde un depósito de gas a través de la cámara interna al usar una bomba y una red de conducto de gas adecuada acopladas a la entrada de gas y a la salida de líquido.

Las modalidades de la invención ahora serán descritas, a modo de ejemplo solamente y con referencia a las figuras adjuntas, en las cuales: La Figura 1 es una vista en perspectiva de una cámara de biorreactor formada de un primer componente (tapa) y de un segundo componente (base) desprendiblemente acoplados juntos a través de las formaciones de interbloqueo y un montaje de giro de cierre giratorio de acuerdo con una implementación específica de la presente invención; La Figura 2 es una vista en perspectiva del segundo componente (base) del montaje de biorreactor de la Figura 1; La Figura 3 es una vista en perspectiva de lo anterior del primer componente (tapa) del montaje de cámara de biorreactor de la Figura 1 ; La Figura 4 es una vista en perspectiva desde debajo del primer componente (tapa) de la Figura 3; La Figura 5 es una vista en alzado en sección transversal del interior de la cámara de biorreactor con una muestra suspendida dentro del interior de la cámara en una interfaz de gas-líquido de acuerdo con una implementación específica de la presente invención; La Figura 6 ilustra esquemáticamente un montaje de cámara de biorreactor acoplado a las bombas peristálticas apropiadas y las fuentes de líquido y de gas respectivas gas para la circulación de un líquido y un gas a través del interior de la cámara de acuerdo con una implementación específica de la presente invención ; La Figura 7 A ilustra una implementación específica adicional de la presente cámara de biorreactor que comprende un cuerpo de cámara con los medios para desprendiblemente acoplar dos componentes de extremo respectivos para formar un montaje de cámara a través de las formaciones de cierre giratorio de interbioqueo; La figura 7B ilustra el cuerpo de cámara de biorreactor de la Figura 7A desprendiblemente acoplado a dos componentes de extremo por las formaciones cierre giratorio de interbioqueo para formar un montaje de cámara.

Las Figuras 1 a 4 ilustran los componentes de un montaje de cámara de biorreactor 100 de acuerdo con una modalidad específica de la presente invención. El montaje 100 comprende un componente de tapadera 110 como se muestra en la Figura 1, 3 y 4 y un componente de base 120 como se muestra de la Figura 1 y 2. La base 120 se configura para montarse sobre una superficie horizontal sustancialmente plana como una mesa de trabajo. La estabilidad para el biorreactor es proporcionada por una placa de pata 105 colocada en una región inferior 108 (segundo extremo) de la base 120. La pata 105 comprende las proyecciones 109 que se extienden radialmente hacia fuera desde la base 120 con relación a un eje longitudinal A centralmente que divide la tapadera 110 y la base 120.

La base 120 comprende un cuerpo sustancialmente cilindrico 101 que tiene un primer extremo 106 propuesto para ser colocado más arriba con respecto al segundo extremo 108. Por consiguiente, la base 120 se configura para colocarse sobre una superficie de soporte a través una superficie inferior 107.

El cuerpo 101 comprende un primer par de aberturas 103 que proporcionan una perforación en el interior hueco del cuerpo 101. El cuerpo 101 además comprende un segundo par de aberturas 104 que también se extienden a través de las paredes del cuerpo 101 a la cámara interna del biorreactor 100. Las aberturas 103 representan las entradas y las salidas de gas respectivas y las aberturas 104 corresponden a las entradas y a las salidas de líquido. Con relación al eje longitudinal A, la entrada y la salida de gas 103 se colocan más arriba de la entrada y la salida de líquido 104 de tal manera que las aberturas 103 se colocan lo más cerca posible al primer extremo 106 mientras que las aberturas 104 se colocan lo más cerca posible al segundo extremo 108.

El cuerpo 101 comprende las paredes de cámara sustancialmente cilindricas 126 que definen una cámara interna sustancialmente cilindrica 200 que se extiende desde el segundo extremo 108 al primer extremo 106 en la base 120.

Con referencia a la Figura 1, 3 y 4, la tapadera 110 comprende una porción base sustancialmente cilindrica 110B a partir de la cual tres formaciones de interbloqueo 114 sobresalen en una dirección generalmente radial con relación al eje A. Las formaciones 114 están separadas circunferencialmente sobre la porción base 110B a intervalos y están sustancialmente equidistantes entre sí. Las formaciones 114 se proporcionan con las porciones de reborde 113 que sobresalen desde las formaciones 114 en una dirección circunferencial común alrededor de la porción base 110B. En el montaje se muestran las porciones de reborde sobresaliente en una dirección circunferencial a la derecha con respecto a la vista de la Figura 1 V 4.

Las porciones de reborde 113 se pueden considerar como extensiones de las formaciones 114 alrededor de la porción base 110B, las porciones de reborde que son de un espesor más pequeño en una dirección paralela al eje A perpendicular a las direcciones radiales y circunferenciales de la porción base 110B. En la presente modalidad, las porciones de reborde 113 también se extienden a una poca distancia radial lejos de la porción base en comparación con las formaciones 114.

Cada reborde 113 comprende un espesor en la dirección longitudinal del eje A que disminuye en la dirección circunferencial lejos de las formaciones de pata 114. Es decir, cuando está orientada en uso normal, una superficie opuesta hacia debajo del reborde 113 es perpendicular al eje A mientras que una superficie opuesta hacia arriba 113S está inclinada para estar transversalmente alineada con un plano perpendicular al eje longitudinal A. Esta disminución de perfil en forma de cuña del reborde 113 coopera con un reborde en forma de cuña correspondiente del componente de base 120, discutido a continuación, para consolidar progresivamente el sello hermético en la cámara interna. La superficie empalmada 113S termina en una superficie de amortiguador 114S proporcionada en las formaciones 114.

La porción base 110B de la tapadera 110 tiene una porción de ajuste sustancialmente cilindrica 116 que se extiende hacia arriba de la misma en una dirección axial; un eje de cilindro C de la porción de ajuste que coincide con un eje longitudinal de la tapadera 110 y del montaje de cámara. La porción de ajuste 116 lleva una superficie de ajuste 116M que es una superficie radialmente externa de la misma. La porción de ajuste 116 se reduce de tal manera que un espesor de la porción de ajuste 116 disminuye en una dirección de la porción de ajuste 116 lejos de la porción base 110B, la porción de ajuste 116 que tiene un diámetro externo que se reduce con distancia desde la porción base 110B.

Con relación a la Figura 1 y 2, la base 120 y en particular el cuerpo 101 comprenden tres brazos 124 en las ubicaciones separadas alrededor de la circunferencia del cuerpo 101 y en particular las paredes cilindricas 126. Cada brazo 124 se proyecta lejos desde el cuerpo 101 en una dirección radial y comprende una porción de reborde 123 que se proyecta desde un borde superior de la misma (con respecto a una orientación vertical normal del cuerpo 120). La porción de reborde 123 se proyecta desde el borde superior de cada brazo 124 en una dirección en sentido contrario a las manecillas del reloj sustancialmente circunferencial. En particular, cada reborde 123 se extiende desde el brazo 124 comprende una superficie empalmada correspondiente 123S configurada para la superficie de empalme 113S de la cara 110.

Los brazos 124 están separados sobre el cuerpo 101 en las ubicaciones que corresponden a las de las formaciones 114 de la tapadera 110. Por consiguiente, los rebordes 123 están configurados para cooperar con los rebordes 113 para permitir que la tapadera 110 y la base 120 se acoplen juntas. En uso, los componentes de tapadera 110 y de base 120 se presentan entre sí y se deslizan juntos de tal manera que las formaciones 114 y los brazos 124 de los componentes respectivos 110, 120 sean sustancialmente copíanos. Los componentes 110, 120 entonces se tuercen con respecto entre sí por lo que las porciones de reborde respectivas 113, 123 se deslizan mutuamente a través del contacto de deslizante entre las superficies 113S y 123S hasta que los bordes delanteros de cada porción de reborde 113, 123 empalmen la superficie de amortiguador alternativa respectiva 124S del brazo 124 y la superficial de amortiguador 114S de las formaciones 114.

Mientras el reborde 113 se reduce de manera circunferencial de tal manera que llegue a ser progresivamente más grueso en la dirección axial hacia las formaciones 114, la base 120 y la tapadera 110 se unen juntas en la dirección axial mientras las superficies de empalme 113S, 123S se deslizan en contacto táctil entre sí. De acuerdo con otras modalidades, el reborde 123 puede también comprender un espesor reducido en la dirección circunferencial sobre el eje longitudinal A. Alternativamente, el reborde 113 puede comprender un espesor uniforme en la dirección axial mientras que el reborde 123 comprende un perfil de cuña que aumenta en espesor en la dirección axial hacia el brazo 124.

En algunas modalidades, las porciones de reborde respectivas 113, 123 se colocan para proporcionar un retén para reducir un riesgo de separación inadvertida de los componentes 110, 120.

Se proporciona una superficie interna del cuerpo 101 con una superficie de ajuste 126M entre el extremo 106 y una saliente 129 que es una porción de la superficie interna del cuerpo 101 entre la superficie de ajuste 126M y un flanco interno que se extiende más bajo del cuerpo 101 que define una mayoría de la cámara interna 200. El flanco interno de la cámara 200 está sustancialmente orientado paralelo al eje de cilindro C de la base 120 y es de un diámetro más pequeño que el de la superficie de ajuste 126M en su extremo superior en la dirección longitudinal.

La superficie de ajuste 126M del cuerpo 101 está colocada en uso para estar contigua a la porción de ajuste cilindrica reducida correspondiente 116M de la tapadera 110. Un extremo libre de la porción de ajuste 116 de la tapadera 110 se coloca para estar contigua a saliente 129 de la base 120. Para reducir un riesgo de fuga de fluido desde el montaje 100, se proporciona la saliente 129 con una porción ranurada en una ubicación sustancialmente radial a la mitad entre los límites circunferenciales opuestos de la saliente 129. De acuerdo con algunas modalidades, se proporciona el biorreactor con una porción ranurada en el extremo libre de la porción de ajuste 116 en lugar de o además de la saliente 129.

De acuerdo con la modalidad preferida, se proporciona el componente de tapadera 110 con una ventana 118W en una superficie superior 117 para permitir la inspección de la cámara interna. La ventana 118W puede por ejemplo ser usada para la inspección visual del espécimen, por ejemplo, al usar un microscopio y/o un dispositivo de cámara. Alternativamente o además de la ventana 118W puede proporcionarse un puerto a través del cual uno o más otros instrumentos analíticos pueden inspeccionar el espécimen. En la modalidad de la Figura 1 a 4, la ventana 118W está ranurada en una superficie 117 de la porción de tapadera 110B que es una región superior de la tapadera 110. La ventana 118W puede estar formada integralmente con la tapadera 110 o ser un componente separado conectado a la tapadera 110. En la modalidad de las Figuras 1 a 4 la ventana 118W está formada integralmente por moldeado, con la ventana que está formada del mismo material que el resto de la tapadera 110. .

La Figura 5 ilustra el biorreactor montado de la Figura 1 de acuerdo con una modalidad ligeramente diferente. El método de operación y la mayoría de los componentes de los biorreactores de las Figuras 1 a 4 y la Figura 5 son en gran parte iguales. Sin embargo, el método de unión de la tapadera 110 a la base 120 difiere ligeramente. En particular, y con referencia a la Figura 5, la tapadera 110 en la superficie 500 comprende las formaciones adecuadas para cooperar con las formaciones correspondientes proporcionadas en la superficie opuesta externa superior 501 del cuerpo 101. Por consiguiente, la tapadera 110 se asegura desprendiblemente a la base 120 a través de una cooperación de formaciones 500, 501 que pueden incluir, por ejemplo, roscas de tornillo, lengüeta y montajes ranurados u otro mecanismo de bloqueo desprendible de bloqueo por giro. De acuerdo con otras modalidades, la tapadera 110 se puede asegurar a la base 120 a través de los miembros de pulsado a presión, ajustes de bayoneta, ajustes a presión, ajustes de gancho y de reborde y otros mecanismos de cierre desprendibles operables a través de una operación de ajuste a presión o de bloqueo por prensado en la dirección axial.

Adicionalmente y con referencia a la modalidad de la Figura 5, la ventana 118W se forma no integralmente con la tapadera 110. En particular, la tapadera 110 comprende una abertura axialmente alineada central 514. Una cavidad anular 513 está ranurada en la tapadera 110 y se extiende radialmente hacia fuera desde la abertura 514 para recibir y para conservar un borde circunferencial externo de la ventana 118W.

El interior de la cámara 200 está definido por las paredes de cámara cilindricas 126 de la base 120 que está incluida en su extremo superior por la tapadera 110 y en su extremo inferior por la base 105. Una pluralidad de diferentes montajes de muestra se extiende radialmente desde las paredes internas 126 de la base 120. En particular, un primer conjunto 502 de montajes de muestra se coloca hacia una región superior 106 del interior de la cámara 200 hacia la tapadera 110. Un segundo conjunto de montajes 503 puede también colocarse hacia la región superior 106 y extenderse sobre una mayor longitud axial que la del primer montaje 502. Cada conjunto respectivo de montajes comprende una superficie de montaje opuesto radialmente interno 502S, 503S. La superficie 502S, 503S se reduce preferiblemente con relación al eje longitudinal A. Adicionalmente, dos conjuntos adicionales de los montajes de muestra 504, 505 se extienden radialmente hacia adentro de las paredes 101 hacia la región inferior del interior de la cámara 200 hacia la base 105. De nuevo, estos conjuntos adicionales de los montajes 504, 505 pueden comprender una superficie opuesta interna reducida. Este perfil superficial reducido o inclinado 502S, 503S, proporciona que el montaje de biorreactor 100 esté configurado para montar una pluralidad de diferentes sujetadores de muestra dimensionados incluidos en los sistemas de montaje particulares Transwell® y Thincert®. Tales sujetadores serían montados comúnmente a través de sus extremos superiores en los montajes 502, 503.

Alternativamente, un estante de soporte de muestra 507 tal vez se monte en los montajes inferiores 504, 505 tal como se ilustra en la Figura 5. En uso, una muestra 506 se soporta a través de un sustrato adecuado u otra estructura de soporte 506S.

Como se muestra de la Figura 5, la entrada de gas 103IN se coloca en una mitad superior en la dirección axial a través de las paredes de cámara 126. Una salida de gas correspondiente 103OUT se coloca sobre la entrada 103IN y más cercana al extremo superior 106 en la dirección axial. Un diámetro de la entrada y de la salida de gas 103IN, 103OUT, es sustancialmente el mismo. La entrada de líquido respectiva 104IN y la salida 104OUT se colocan en una mitad inferior de las paredes de la cámara 126 y se alinean aproximadamente a la misma altura o a la distancia de la base 105 con relación al eje longitudinal A. De acuerdo con la modalidad de la Figura 5, un diámetro de la salida 104OUT es mayor que la entrada 104IN. Ambos pares respectivos de las entradas 103IN, 104IN y las salidas 103IN, 104OUT se colocan diametralmente opuestos entre sí de tal manera que el flujo de fluido desde la entrada respectiva a la salida pasa a través de la cámara interna 200.

En resumen, el presente biorreactor 100 permite la afluencia de un suministro de un gas 509 a través de la entrada 103IN. La mayoría de este gas entonces fluye fuera del interior de la cámara 200 a través de la salida 103OUT. Además, el reactor 100 permite la afluencia de un líquido 510 a través de la entrada 104IN. El líquido fluye desde el interior de la cámara 200 hacia fuera a través de la salida 104OUT.

En particular, y con referencia a las Figuras 5 y 6, un espécimen 506 (por ejemplo un cultivo de tejido, la muestra de tejido o el otro material biológico) se suspende en el soporte del espécimen 506S. La trayectoria de flujo 510 del medio de líquido se establece a través del montaje 100 desde la entrada de líquido 104IN a la salida de líquido 104OUT. La velocidad de flujo del líquido a través de la abertura de entrada y de salida 104IN, 104OUT se coloca para mantener un nivel de líquido sustancialmente estable dentro del montaje 100. Por consiguiente, una altura de una interfaz de gas-líquido 508 sobre una superficie inferior 516 del montaje 100 se coloca para permanecer sustancialmente constante.

En algunas modalidades esto es logrado al bombear el líquido hacia fuera desde el montaje 100 a través de la abertura de salida de líquido 104OUT a una velocidad más alta que la que se bombea en el montaje 100 a través de la abertura de entrada de líquido 104IN. Será apreciado que bajo tales condiciones el nivel de líquido 508 no se elevará comúnmente sobre el nivel de la abertura de salida de líquido 104OUT. Por consiguiente, el montaje de cámara 100 se puede configurar para proporcionar un efecto de 'presa', que limita una altura a la cual el nivel de líquido 508 puede elevarse. Si se eleva el nivel de la interfaz de gas-líquido 508 en el montaje de cámara 100, por ejemplo, debido a una afluencia inesperada del líquido o a una restricción temporal de la abertura de salida 104OUT o de una manguera de salida 606, el nivel de la interfaz de gas-líquido 508 caerá a y permanecerá estable en el nivel previamente asumido. Esto puede ser importante cuando se realizan los experimentos del cultivo de tejido puesto que al soporta un espécimen 506 en o cerca a la interfaz 508 puede ser crítico para la simulación de un ambiente al cual un tejido particular se expone ¡n vivo. De acuerdo con otras modalidades específicas, el espécimen 506 se puede suspender o soportar con el fin de colocarse por encima generalmente de o principalmente sobre la interfaz de gas-líquido 508. Por consiguiente, el flujo que fluye a través de la cámara 200 es 'establecido' en el espécimen 506 por la acción de la tensión de la superficie líquida.

Como se indica, la abertura de salida de líquido 104OUT es de un diámetro más grande que la abertura de entrada de líquido 104IN y el aparato del cual el montaje 100 forma parte se coloca para bombear el líquido hacia fuera del montaje 100 a una velocidad mayor que en las cuales el líquido se bombea en el montaje 100. Por lo tanto, el aparato puede bombear el gas hacia fuera a través de la abertura de salida de líquido 104OUT además del líquido. Esta característica tiene la ventaja que una trayectoria de flujo del gas 511 a través del montaje 100 puede ser modificada y controlada al regular las velocidades relativas en las cuales el líquido se bombea en la cámara a través de la abertura de entrada 104IN y el líquido se bombea hacia fuera a través de la abertura de salida de líquido 104OUT. Por consiguiente, el gas se puede dirigir hacia fuera a través de la abertura de salida de líquido 104OUT además o en lugar de la abertura de salida de gas 103OUT.

Con referencia a la Figura 6, una bomba peristáltica 604 está conectada a la entrada 104IN a través de la tubería 608 y la salida 104OUT mediante la tubería 607, 606. La bomba 604 se emplea para bombear el líquido en el interior de la cámara 200 a través de la entrada 104IN. En particular, el interior de la cámara está conectado a la bomba 604 a través de dos lados: un lado de pre-cámara P1 y un lado de post-cámara P2. Aunque la velocidad de flujo se propone como mayor en el lado de la post-cámara, el flujo en P2 es mayor que el flujo en P1. Este puede ser controlado al usar una sola bomba 604 a una sola velocidad de tal manera que el flujo a través de la tubería de entrada y de salida sea diferente y sea determinada por el diámetro relativo de la tubería usada. Alternativamente y de acuerdo con otras modalidades, dos bombas separadas 604 se pueden proporcionar en el lado de pre- y pos-cámara con la tubería de distribución del mismo diámetro interno pero con una velocidad de bombeo mayor en el lado de post-cámara (P2). La red o circuito de líquido se completa mientras la bomba peristáltica de fase de líquido 604 está acoplada a un depósito de líquido 605 a través de los conductos adecuados 610.

En algunas modalidades los conductos de fluido 606, 607, 609 de la segunda bomba peristáltica P2 se pude colocar para tener un mayor diámetro que los conductos de fluido 608, 609 de la primera bomba peristáltica P1, la primera bomba P1 y la segunda bomba P2 que tienen rodillos colocados para girar a diferentes velocidades giratorias.

Sin embargo, de acuerdo con la modalidad preferida la primera bomba P1 y la segunda bomba P2 son proporcionadas por una sola bomba 604 que tiene el primer y el segundo conductos de fluido 609 alrededor de un montaje de rodillo común. Así como el giro de los rodillos, el fluido se bombea simultáneamente a través de ambos conductos 609.

En la modalidad de la figura 6, los conductos 606, 608 tienen diferentes diámetros y por lo tanto se puede bombear el fluido a través de los conductos a diferentes velocidades respectivas mientras la bomba 604 gira a una velocidad de giro dada.

Debe ser entendido que en algunas modalidades alternativas los conductos 606, 608 tienen sustancialmente el mismo diámetro y por lo tanto es bombeado el fluido a través de los conductos 606, 608 a sustancialmente la misma velocidad. En algunas modalidades la bomba 604 se coloca para bombear el fluido a través de más de dos conductos 606, 608.

El presente aparato permite que una trayectoria de flujo del gas dentro del montaje 100 sea controlada de modo que fluya cerca o en contacto directo con un espécimen el cual es particularmente ventajoso en experimentos donde la exposición del tejido al gas es de particular interés o importancia. Los ejemplos de tales experimentos incluyen aquellos donde el espécimen comprende tejido pulmonar y/o uno o más otros tejidos asociados con un sistema respiratorio. Los experimentos por lo que se refiere a otras muestras biológicas pueden también ser mejorados cuando se realizan al usar las modalidades de la presente invención.

Las modalidades de la presente invención proporcionan el aparato en el cual los experimentos se pueden realizar con el espécimen 506 contenido en o cerca de la interfaz de gas-líquido 508 en el cual un flujo de líquido y/o de gas se mantiene sobre el espécimen. La interfaz 508 se puede mantener a una altura prescrita dentro de la cámara 200 de una manera confiable. Como se describe anteriormente, en algunas disposiciones la altura de la interfaz 508 se configura para ser corregida automáticamente por el aparato en el evento que la altura se eleve sobre la altura prescrita.

Por consiguiente, para simular la exposición a un flujo de gas en el sitio de material biológico, el presente montaje se configura para la conexión a una red de fase de gas en combinación con la red de fase de líquido como se describe. El fluido gaseoso es circulado a través del interior de la cámara 200 al conectar la entrada 103IN y la salida 103OUT a un depósito de gas adecuado 600. Una segunda bomba o la bomba peristáltica adicional 601 están colocadas entre el depósito de gas 600 y la salida de gas 103OUT así como para extraer el flujo de gas 513 fuera del interior de la cámara 200. Esto a su vez induce el flujo de gas 509 en el interior de la cámara 200. Como será apreciado, el presente montaje 100 es adecuado para que un gas sea suministrado directamente al interior de la cámara 200 bajo presión o sin de una bomba 601. Donde está incluida una bomba 601, esta se puede colocar en el lado de entrada o de salida de la cámara con relación a la posición dentro de la red del depósito de gas 600.

En algunas modalidades, el aparato se coloca para prevenir el nivel de la interfaz 508 que cae debajo del de la abertura de salida de líquido 104OUT incluso si un flujo del líquido 510 en el montaje se completa. En algunas modalidades, se proporciona la abertura de salida de líquido 104OUT de tal manera que un nivel inferior de la abertura corresponde a un nivel aceptable más bajo de fluido en el montaje.

Otros números de aberturas de entrada y de salida permiten que el flujo del fluido entre o salga del montaje 100 en comparación con los de las modalidades ilustradas que también son útiles. En algunos arreglos se proporciona un montaje de cámara 100 con tres y en algunos arreglos más de cuatro aberturas para permitir un flujo del fluido en o hacia fuera del montaje 100.

La presente invención proporciona un montaje de cámara 100 que permite la velocidad relativa y un montaje y un desmontaje rápidos adecuados. En algunas modalidades, un espécimen 506 se puede montar en el soporte de espécimen 506S y el montaje 100 montado de una manera rápida y confiable permite una muestra de material biológico comprendida por el espécimen 506 para continuar la función sustancialmente ininterrumpida, mientras que el montaje 100 está montado y se establece un suministro de líquido 510 y/o de gas 509 al montaje 100.

La Figura 7A y 7B ilustra un montaje de cámara de biorreactor 300 de acuerdo con una modalidad adicional de la presente invención. Como será observado, las formaciones de interbloqueo de la figura 7A y 7B corresponden a las formaciones de interbloqueo descritas con referencia a las Figuras 1 a 4. Las características de la modalidad de las Figuras 7A y 7B se indican con los números similares de referencia preestablecidos con el número 3 en lugar de 1. La figura 7A muestra un componente de cuerpo 320 solamente del montaje mientras que la Figura 7B muestra el componente de cuerpo 320 que tiene la base (o extremo) de los componentes 310, 310' acoplados a los extremos opuestos de los mismos. Los componentes de base 310, 310* son sustancialmente idénticos entre sí y al componente de tapadera 110 de la modalidad de la Figura 2. Los componentes de base 310, 310' se colocan para ser intercambiables en la modalidad mostrada aunque otros arreglos son también útiles, en particular donde una forma interna del componente de base superior 310' se requiere que sea diferente de la del componente de base inferior 310.

El cuerpo 320 tiene las patas 324, 324' que tienen las porciones de lengüeta 323, 323' en los extremos opuestos de las mismas que definen las prensas respectivas 325, 325' que se configuran de una manera sustancialmente idéntica entre sí y a las formaciones 124 de los montajes de las Figuras 1 a 5. Las prensas 325, 325* del componente de cuerpo 320 se colocan para recibir las porciones de lengüeta correspondientes 312, 312' de los componentes de base 310, 310' cuando el montaje 300 está montado.

El componente de cuerpo tiene dos pares de aberturas formadas en el mismo para permitir que el fluido fluya a través del volumen interno del componente de cuerpo cuando los componentes de base 310, 310' se acoplan a él. Una abertura de entrada de gas 328IN' y una abertura de salida de gas 3280UT se proporcionan en las ubicaciones diametralmente opuestas de la porción de cuerpo 320B en una porción superior del cuerpo 320 como con la modalidad de las Figuras 1 a 5.

Se proporcionan una abertura de entrada de líquido 328IN y una abertura de salida de líquido 3280UT en las ubicaciones correspondientes debajo de las aberturas de entrada y de salida de gas 328IN', 3280UT'. Se proporcionan las aberturas de entrada y de salida de gas 328IN, 3280UT a sustancialmente la misma altura. En la modalidad de la figura 7A y 7B la abertura de salida de líquido se coloca para tener un diámetro mayor que la abertura de entrada de líquido 328IN. Otras posiciones de las aberturas 328IN, 3280UT, 328IN', 3280UT' sobre una circunferencia del cuerpo 320 son también útiles.

En algunas modalidades la abertura de salida de líquido 3280UT es de sustancialmente la misma área de sección transversal como la abertura de entrada de líquido 328IN. En la presente modalidad son sustancialmente del mismo diámetro. En algunas modalidades la abertura de salida de líquido 3280UT tiene un diámetro más pequeño que el de la abertura de entrada de líquido 328IN.

En la modalidad de la figura 7A y 7B las aberturas de entrada y de salida de gas 328IN', 3280UT' son sustancialmente del mismo diámetro. En algunas modalidades alternativas la abertura de entrada de gas 328IN' es más pequeña que la abertura de salida de gas 3280UT' mientras que en algunas modalidades adicionales la abertura de entrada de gas 328IN' es más grande que la abertura de salida de gas 3280UT'.

Aunque la entrada y las salidas se han descrito antes con referencia a alguna que manejan un flujo de líquido y a otras que manejan un flujo de gas, debe ser entendido que en algunos arreglos ambas se pueden usar para el líquido o ambas se pueden usar para el gas.

Con referencia a la modalidad de las figuras 7A y 7B, en algunos arreglos la abertura de entrada de gas 328IN' se puede usar para suministrar el líquido al montaje 300, además de o en lugar de la abertura de entrada de líquido 328IN. La abertura de entrada de gas 328IN' se puede usar para suministrar el líquido continuamente, o intermitentemente. En algunos arreglos la abertura de entrada de gas 328IN' se puede usar para suministrar tanto líquido y el gas sustancialmente de manera simultánea.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un montaje de cámara de biorreactor que comprende: al menos una base y una tapa configuradas para acoplarse juntas para definir un cuerpo de cámara que tiene una pared que define una cámara interna para acomodar una muestra biológica; cada una de la base y de la tapa comprende una pluralidad de rebordes de interbloqueo respectivos para permitir que la base y la tapa se acoplen de manera desprendible y se bloqueen juntas de manera axial con relación a un eje longitudinal que divide la base y la tapa al girar al menos uno de la base y de la tapa sobre el eje longitudinal; cada una de la base y de la tapa comprenden además una superficie de sellado correspondiente que se puede extraer y acoplar juntas de manera axial a través de un arreglo de ajuste de interferencia mediante dicho giro para proporcionar un sello hermético cuando la base y la tapa se bloquean juntas de manera axial, una entrada de líquido para permitir que un líquido fluya en la cámara interna; una salida de líquido para permitir que un líquido fluya hacia fuera desde la cámara interna y sea separado de la entrada de líquido; una entrada de gas para permitir que un gas fluya dentro de la cámara interna, y una salida de gas para permitir que un gas fluya hacia fuera desde la cámara interna y sea separado en la entrada de gas; donde la entrada y la salida de líquido se colocan en una altura axial menor que una altura axial de la entrada y de la salida de gas con respecto a un eje longitudinal del montaje de cámara que se extiende a través de la base y de la tapa de tal manera que una interfaz de gas-líquido puede crearse dentro de la cámara interna entre el líquido y el gas; donde la entrada y salida de líquido se colocan sustancialmente a la misma altura axial en la pared de cámara para ayudar a mantener la posición axial de la interfaz de gas-líquido; el montaje de la cámara además comprende al menos un soporte de muestra montado para proporcionarse en una región de la pared de cámara para montar la muestra biológica en una posición relativa a la longitudinal axial de tal manera que la muestra biológica se mantenga en contacto con la interfaz de gas-líquido.

2. El montaje de acuerdo con la reivindicación 2, donde la base comprende una porción de pata para soportar el cuerpo de cámara en una orientación vertical cuando se fija sobre una estructura de soporte.

3. El montaje de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, donde la tapa comprende una ventana para permitir que la cámara interna sea observada desde el exterior.

4. El montaje de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los rebordes de interbloqueo se proyectan radialmente hacia fuera desde al menos la base y la tapa para permitir que la base y la capa se acoplen desprendiblemente juntas de manera axial.

5. El montaje de acuerdo con la reivindicación 4, donde los rebordes respectivos se extienden en una dirección circunferencial alrededor de la base y la tapa donde los rebordes respectivos de la base y la tapa están configurados para deslizarse entre sí para acoplar la base y la tapa y evitar la separación axial.

6. El montaje de acuerdo con la reivindicación 5, donde cada reborde de la base y la tapa comprende las superficies de empalme respectivas que se extienden en la dirección circunferencial alrededor del eje longitudinal y se configuran para empalmarse cooperativamente entre sí cuando el primer y el segundo componente están acoplados juntos al girar sobre el eje longitudinal; donde al menos una de las superficies de empalme se extienden en una dirección circunferencial a un ángulo transversal a un plano perpendicular al eje longitudinal de tal manera que los rebordes de la base y de la tapa se deslicen entre sí, la base y la tapa se retiran juntas de manera axial.

7. El montaje de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la entrada y la salida de gas están colocadas en posiciones de altura axial sustancialmente diferentes en la pared de cámara con respecto al eje longitudinal.

8. El montaje de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde un tamaño de sección transversal de la salida de líquido es mayor que un tamaño de sección transversal de la entrada de líquido en la pared de cámara.

9. El montaje de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una pluralidad de montajes de soporte de muestra proporcionada a diferentes posiciones axiales en el lado interno de las paredes de cámara con respecto al eje longitudinal.

10. El montaje de acuerdo con la reivindicación 9, donde al menos uno de los montajes de soporte de muestra se coloca en una región superior del montaje de cámara, cuando el montaje está orientado en el uso normal.

11. El montaje de acuerdo con las reivindicaciones 9 o 10, donde al menos un montaje de soporte de muestra se coloca hacia una región inferior del montaje cuando el montaje está orientado en el uso normal.

12. El aparato biorreactor, que comprende: un montaje de la cámara de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores; una primera red de fluido acoplada en comunicación fluida con la entrada y con la salida de liquido, la primera red de fluido comprende una fuente de líquido y una bomba para suministrar el líquido a la cámara interna desde la fuente de líquido a través de la entrada de líquido y para que salga de la cámara interna a través de la salida de líquido.

13. El aparato de acuerdo con la reivindicación 12, que adicionalmente comprende una segunda red de fluido acoplada en comunicación fluida con la entrada y con la salida de gas, la segunda red de fluido comprende una fuente de gas de tal manera que el gas puede suministrarse a la cámara interna a través de la entrada de gas y para que salga de la cámara interna a través de la salida de gas.

14. El aparato de acuerdo con la reivindicación 13, que adicionalmente comprende una segunda bomba para suministrar el gas a la cámara interna a través de la entrada de gas y para permitir que el gas salga de la cámara interna a través de la salida de gas.

15. Un método para crear y mantener un entorno para soportar una especie biológica, el método comprende: proporcionar un cuerpo de cámara que tiene las paredes que definen una cámara interna para acomodar las especies biológicas, el cuerpo de cámara comprende al menos una base y una tapa configuradas para acoplarse juntas para definir el cuerpo de cámara, cada una de la base y de la tapa comprende una pluralidad de rebordes de interbloqueo respectivos para permitir que la base y la tapa se acoplen juntas de manera desprendible axialmente con respecto a un eje longitudinal que divide la base y la tapa al girar al menos una de la base y de la tapa alrededor del eje longitudinal, cada una de la base y de la tapa comprende además una superficie de sellado respectiva que puede retirarse y unirse juntas de manera axial a través de un arreglo de ajuste de interferencia mediante dicho giro para proporcionar un sello hermético cuando la base y la tapa se acoplan juntas de manera axial; proporcionar un flujo de un líquido a través de la cámara interna en contacto con las especies biológicas a través de una entrada de líquido y una salida de líquido separada en el cuerpo de cámara, la entrada y la salida de líquido están colocadas sustancialmente a la misma altura axial en la pared de cámara con relación a un eje longitudinal del montaje de cámara que se extiende a través del primer y del segundo componente; proporcionar un flujo de un gas a través de la cámara interna en contacto con las especies biológicas a través de una entrada de gas y de una salida de gas separada en el cuerpo de cámara; crear una ¡nterfaz de gas-líquido dentro de la cámara interna mientras la entrada y la salida de líquido están localizadas a una altura axial menor a una altura axial de la entrada y de la salida de gas con relación al eje longitudinal; montar las especies biológicas en una posición con relación a la longitudinal axial de tal manera que la muestra biológica se mantenga en una región de la interfaz de gas-líquido a través de al menos un montaje de soporte de muestra proporcionado en una región de la pared de cámara; donde la posición axial de la entrada y la salida de líquido ayuda a mantener la posición de la interfaz de gas-líquido dentro de la cámara interna con relación a la longitudinal axial.