PT103906A - Sistemas dinâmicos de cultura de células em suportes tridimensionais - Google Patents
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Abstract
A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE AO PROCESSO DE CONCEPÇÃO DE NOVOS SISTEMAS DINÂMICOS DE CULTURA DE CÉLULAS DE DIFERENTES TIPOS EM SUPORTES 3D ADEQUADOS AO SEU CULTIVO. ESTES SÃO CONSTITUÍDOS POR: RECIPIENTE CILÍNDRICO (1) COM ACABAMENTO EM CONE INVERTIDO TRUNCADO (2) NA ZONA INFERIOR INTERNA. TAMPA CILÍNDRICA DE ENROSCAMENTO (4) CUJA ZONA SUPERIOR EXTERNA POSSUI UM TUBO CILÍNDRICO (7) QUE PERFURA TODA A EXTENSÃO DA TAMPA, CONTENDO IGUALMENTE UM ORIFÍCIO CENTRAL DE ENCAIXE (6) CÁPSULA DE ROSCA (10) CONTENDO UM FILTRO (11) QUE ENCAIXA NO TUBO CILÍNDRICO (7) DA TAMPA (4) VEIO HEXAFACETADO (12) COM ENCAIXE PARA AS DERIVAÇÕES NA PARTE TERMINAL INFERIOR NO MESMO MATERIAL. DERIVAÇÃO EM FORMA DE PINÇA PARA SUSTENTAÇÃO DOS VÁRIOS TIPOS DE SUPORTES 3D. ESTES NOVOS SISTEMAS PERMITEM UM AUMENTO DE RENDIMENTO AO NÍVEL DE CUSTOS DE MATERIAL BIOLÓGICO, CONSUMÍVEIS DE LABORATÓRIO E TEMPO DISPENDIDO POR PESSOAL TÉCNICO ESPECIALIZADO.
Description
5373
DESCRIÇÃO
SISTEMAS DINÂMICOS DE CULTURA DE CÉLULAS EM SUPORTES
TRIDIMENSIONAIS
OBJECTO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um novo sistema dinâmico de cultura de células de diferentes tipos, em suportes tridimensionais adequados ao seu cultivo.
ESTADO DA TÉCNICA Vários estudos demonstraram que a proliferação celular e tecidular aumenta em resposta a forças mecânicas exercidas pela movimentação de fluidos, quando comparadas com condições estáticas de cultura.
Os sistemas dinâmicos são frequentemente utilizados na cultura de diferentes tipos de células, sendo habitualmente designados por bioreactores (JP62171680 e JP6 2 0 0 0 2 7 4) .
Estes sistemas têm utilização no cultivo de células vegetais, assim como células animais, sendo exemplos as células estaminais hematopoiéticas (Kwon, J., Kim, B.-S., Kim, M.-J., and Park, H.-W., Suspension culture of hematopoietic stem cells in stirred bioreactors, Biotechnology Letters 25 (2), 179-182, 2003 e Nielsen, L. K., Bioreactors for Hematopoietic Cell Culture, 1999, pp. 129-152) e as células estaminais neuronais (Michael S. 1 5373
Kallos, L. A. B., Inoculation and growth conditions for high-cell-density expansion of mammalian neural stem cells in suspension bioreactors, 1999, pp. 473-483).
Os sistemas de cultura dinâmicos são igualmente utilizados no cultivo de células em suportes tridimensionais tendo em vista a regeneração de vários tipos de tecidos como osso, cartilagem ou pele. Estes sistemas podem ser de vários tipos, comportando por exemplo culturas em condições de perfusão, microgravidade simulada ou compressão intermitente (Martin, I., Wendt, D., and Heberer, M., The role of bioreactors in tissue engineering, Trends in Biotechnology 22 (2), 80-86, 2004) .
Um desses sistemas consiste na utilização de um recipiente contendo um ponto de vórtex, responsável pela constante recirculação de meio de cultura contendo células, onde são imersos suportes tridimensionais adequados ao cultivo destas últimas (Todd M. Upton, J. T. F., Sep 22, 2000, Cell culture spinner flasks). O constante funcionamento deste sistema leva à colonização destes suportes pelas células designadas, sendo posteriormente este conjunto células-suporte o produto que se pretende utilizar nas fases seguintes de cultura.
No entanto, estes sistemas exigem a utilização de uma quantidade significativa de meio de cultura, cujo volume está directamente associado ao número de células que se terá de obter para conseguir uma concentração celular constante. Embora dependa em grande parte do tipo 2 5373 de células utilizadas, a obtenção de um número extraordinariamente elevado destas não é frequentemente um objectivo fácil de atingir. Além disso, os tipos de células com maior impacto e relevância, em trabalhos desenvolvidos neste e em campos de investigação semelhantes, provêm de culturas primárias, que exigem condições e parâmetros de cultura específicos, dificultando um alto rendimento a nivel de número celular. Ainda que se consiga de facto ultrapassar esta barreira, o tempo de proliferação em cultura bidimensional (2D) até se atingir o número de células pretendido continua a ser um factor limitativo.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A figura 1 representa o recipiente cilíndrico que delimitará o espaço físico onde serão incluídos os sistemas de cultura A figura 2 representa a tampa roscada do recipiente representado na figura 1 A figura 3 representa a cápsula de rosca contendo um filtro responsável pelo controle da entrada e saída de partículas no sistema A figura 4 representa o veio responsável pelo encaixe das derivações A figura 5 representa uma derivação para sustentação dos suportes 3 5373 A figura 6 representa uma vista interior da montagem do sistema A figura 7 representa uma vista exterior da montagem do sistema
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO 0 novo sistema dinâmico de cultura de células em suportes tridimensionais apresentado pela presente invenção é constituído por 5 peças, designadamente:
Peça A - Recipiente Cilíndrico
Peça B - Tampa
Peça C - Cápsula
Peça D - Veio
Peça E - Derivação
No novo sistema aqui apresentado as situações anteriormente apresentadas são evitadas pela optimização do volume de suspensão celular a utilizar. Tal resulta do design e fabricação da peça "A", que exibe um acabamento em cone invertido truncado na zona inferior interna, reduzindo a quantidade de meio de cultura e número de células a utilizar comparativamente aos sistemas tradicionais. Desta forma, o tempo e custos empregues serão significativamente reduzidos tornando esta opção mais eficaz. 4 5373
Outro ponto distinto do novo sistema de cultura em relação aos tradicionais é a sua adaptabilidade a diferentes tipos de suportes tridimensionais (3D).
Nos sistemas tradicionais, os suportes de cultura utilizados necessitam de resistir à perfuração, dado que a sua sustentação é feita através de um arame fixo de aço que perfura a estrutura completamente. No sistema aqui descrito, um veio plástico fixo constituído por várias derivações na sua parte inferior é responsável pela sustentação dos suportes para o crescimento e desenvolvimento celular, evitando no entanto a perfuração.
Cada derivação tem duas derivações na sua extremidade formando uma pinça que vai ser responsável pela sustentação do suporte biolóqico, ajustando-se facilmente ao esforço de compressão necessário para garantir a sustentação deste. Deixa de existir deste modo a perfuração das amostras alterando a sua morfologia inicial, assim como se possibilita que suportes de variadas formas possam ser utilizados em aplicações deste tipo. 0 sistema de sustentação torna igualmente mais simples o manuseamento e colocação dos suportes nos sistemas dinâmicos de cultura. Enquanto que nos sistemas tradicionais, amostras pouco rígidas tornavam pouco viável a sua utilização, no sistema aqui descrito tal deixa de constituir um problema dadas as suas características. 5 5373
Em conclusão, estes novos sistemas dinâmicos de culturas de células em suportes 3D foram concebidos para permitir um aumento de rendimento ao nível de custos de material biológico, consumíveis de laboratório e tempo dispendido por pessoal técnico especializado. A tabela seguinte apresenta de uma forma esquematizada as vantagens do novo sistema aqui apresentado em relação aos sistemas tradicionais existentes.
Análise comparativa entre sistemas tradicionais e o novo sistema proposto para culturas de células em suportes 3D.
Sistemas Tradicionais Novo Sistema Utiliza um maior volume de Utiliza um menor volume de meio de cultura meio de cultura Exige a obtenção de mais Exige a obtenção de menos células células Maior gasto de tempo e Menor gasto de tempo e recursos recursos Os suportes 3D têm de Aplicabilidade a vários resistir mecanicamente à tipos de suportes 3D perfuração Difícil manuseamento para Fácil manuseamento para suporte das amostras suporte das amostras
Para melhor compreensão da invenção, são apresentadas, a título não limitativo, figuras ilustrativas das peças desenvolvidas, cuja explicação detalhada se encontra de seguida. 6 5373
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS A figura 1 representa a peça "A" que é constituída por um recipiente cilíndrico (1) moldado por injecção em policarbonato ou polipropileno, embora esta possa ser injectada noutro tipo de materiais termoplásticos. A zona inferior externa é plana e paralela ao plano do chão. A zona inferior interna contém um acabamento em cone invertido truncado (2) que não penetra a base do tubo, sendo esta terminação executada em plano paralelo à superfície inferior externa. A zona superior externa é plana e paralela ao plano do chão. A zona superior interna contém um acabamento em rosca (3) para encaixe da peça B. A figura 2 representa a peça "B" que consiste numa tampa cilíndrica de enroscamento (4) moldada por injecção em policarbonato ou polipropileno, embora esta possa ser injectada noutro tipo de materiais termoplásticos. A zona inferior contém um acabamento em rosca para encaixe na zona superior interna (5) da peça "A". 0 plano circunferencial inferior, plano e paralelo ao plano do chão, e pertencente à zona inferior da peça "B", contém um orifício central (6) responsável pelo encaixe com a zona superior da peça "D". A zona superior externa da peça "B" contém um encaixe (7) para a cápsula (peça "C") que perfura toda a peça, possibilitando a existência de trocas gasosas através da peça "B", após a completa montagem do sistema. Este encaixe exibe um acabamento em rosca na zona superior externa (8), responsável pelo encaixe da peça "C". 7 5373 A figura 3 é uma representação da peça "C" que consiste numa cápsula de rosca (9) injectada em polipropileno. A zona inferior interna da peça "C" contém um acabamento em rosca (10), responsável pelo encaixe na peça "B". A zona superior central possui um filtro circunferencial (11) de celulose hidrofóbico que substitui o polipropileno. Este filtro é responsável pelo controle da entrada e saída de partículas entre a parte interna da peça "A" e o ambiente externo com base no tamanho, diminuindo os riscos de contaminação. A figura 4 é uma representação da peça "D" consiste num veio de plástico injectado (12) com seis derivações na parte terminal inferior. A zona superior do veio principal (13) encaixa com o orifício central do plano circunferencial inferior da peça "B". A zona inferior do veio principal é hexafacetada, possuindo em cada face um encaixe (14) para cada uma das derivações (peça "E"). A figura 5 representa a peça "E" que consiste numa peça moldada por injecção em forma de pinça que encaixa em cada uma das faces do veio hexafacetado (peça "D") . Esta peça irá sustentar os vários tipos de suportes para engenharia de tecidos utilizados neste tipo de aplicações. A figura 6 representa uma vista interior da montagem do sistema. A figura 7 representa uma vista exterior da montagem do sistema. 8 5373
Lisboa, 20 de Dezembro de 2007 9
Claims (4)
- 5373 REIVINDICAÇÕES 1. Sistemas dinâmicos de cultura de células em suportes tridimensionais, caracterizados por serem constituídos por - um recipiente cilíndrico (1) com acabamento em cone invertido truncado (2) na zona inferior interna e zona superior para enroscamento na tampa (3) que delimitará o espaço físico onde serão incluídos os sistemas de cultura, em conjugação com a tampa (4); - uma tampa cilíndrica de enroscamento com a peça "A" cuja zona superior externa possui um encaixe (7) que perfura toda a extensão da tampa, possibilitando a existência de trocas gasosas após a completa montagem do sistema delimitando esta peça o espaço físico onde serão incluídos os sistemas de cultura ao nível do topo da peça "A" e possui um orifício central de encaixe (6) para a peça "D"; uma cápsula de rosca contendo um filtro (11) responsável pelo controle da entrada e saída de partículas no sistema com base no seu tamanho e que enrosca no tubo cilíndrico (7) da peça "B"; - um veio hexafacetado (12) com encaixe em cada face na parte terminal inferior, para as derivações (peça"E") , possuindo este veio uma zona de encaixe 1 5373 (13) no seu topo que fará a conexão com a peça "B", sendo sustentado deste modo; - Derivações em forma de pinça, que encaixam em cada face do veio hexafacetado (12) de forma a garantir a sustentação adequada de vários tipos de suportes 3D.
- 2. Sistemas dinâmicos de cultura de células em suportes tridimensionais, de acordo com a reivindicação 1 caracterizados por exibirem um acabamento em cone invertido truncado na zona inferior interna do recipiente (1), reduzindo a quantidade de meio de cultura e número de células a utilizar comparativamente aos sistemas tradicionais.
- 3. Sistemas dinâmicos de cultura de células em suportes tridimensionais, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizados por serem adaptáveis a diferentes tipos de suportes tridimensionais, sendo o veio plástico fixo constituído por várias derivações na sua parte inferior o responsável pela sustentação dos suportes para o crescimento e desenvolvimento celular, e por evitarem a perfuração dos suportes possibilitando que suportes de variadas formas possam ser utilizados em aplicações deste tipo.
- 4. Sistemas dinâmicos de cultura de células em suportes tridimensionais, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizados por cada derivação ter duas derivações na sua extremidade formando uma pinça que vai sendo esta responsável pela sustentação do suporte 2 5373 biológico, compressão Lisboa, 20 ajustando-se facilmente ao esforço de necessário para garantir a sustentação deste. de Dezembro de 2007 3
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