RU2671476C2 - Device for bilateral decellularization of vascular grafts of various diameters and method for optimizing its operation (options) - Google Patents
Device for bilateral decellularization of vascular grafts of various diameters and method for optimizing its operation (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2671476C2 RU2671476C2 RU2016152095A RU2016152095A RU2671476C2 RU 2671476 C2 RU2671476 C2 RU 2671476C2 RU 2016152095 A RU2016152095 A RU 2016152095A RU 2016152095 A RU2016152095 A RU 2016152095A RU 2671476 C2 RU2671476 C2 RU 2671476C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grafts
- graft
- tanks
- tube
- tank
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000002792 vascular Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 title claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 claims description 28
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 claims 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 11
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 210000003709 heart valve Anatomy 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 description 2
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 2
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 2
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 2
- HSINOMROUCMIEA-FGVHQWLLSA-N (2s,4r)-4-[(3r,5s,6r,7r,8s,9s,10s,13r,14s,17r)-6-ethyl-3,7-dihydroxy-10,13-dimethyl-2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,14,15,16,17-tetradecahydro-1h-cyclopenta[a]phenanthren-17-yl]-2-methylpentanoic acid Chemical compound C([C@@]12C)C[C@@H](O)C[C@H]1[C@@H](CC)[C@@H](O)[C@@H]1[C@@H]2CC[C@]2(C)[C@@H]([C@H](C)C[C@H](C)C(O)=O)CC[C@H]21 HSINOMROUCMIEA-FGVHQWLLSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 239000003613 bile acid Substances 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 210000001105 femoral artery Anatomy 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010562 histological examination Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000001900 immune effect Effects 0.000 description 1
- 230000008105 immune reaction Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000003356 suture material Substances 0.000 description 1
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- C12M3/00—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
- C12M3/06—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus with filtration, ultrafiltration, inverse osmosis or dialysis means
- C12M3/065—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus with filtration, ultrafiltration, inverse osmosis or dialysis means with hollow fibres or tubes
-
- 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
- C12N5/0018—Culture media for cell or tissue culture
- C12N5/0025—Culture media for plant cell or plant tissue culture
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Botany (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Virology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области медицины, в частности тканевой инженерии. Оно направлено на способ изготовления биоинженерных сосудистых графтов за счет детергентно-ферментативного удаления их клеток в устройстве с вертикальной и горизонтальной перфузией по одному или нескольким каналам. Указанные биоинженерные графты биологически совместимы и способны к биоремоделированию, а также могут использоваться, как в клинических целях, так и на лабораторных животных. Получение бесклеточной (децеллюляризованной) структуры, свободной от чужеродных донорских клеток, способных приводить к нежелательным иммунологическим реакциям - отторжению и подготовленной для ревитализации клетками реципиента крайне актуально для клинической практики трансплантационных служб, как в случаях плановых, так и экстренных хирургических вмешательств, когда оперативное замещение сосудов может сохранить пациенту конечность и даже жизнь. Однако известные устройства (проточные камеры) и способы по удалению клеточного материала с их помощью имеют ряд недостатков.The present invention relates to the field of medicine, in particular tissue engineering. It is directed to a method of manufacturing bioengineered vascular grafts by detergent-enzymatic removal of their cells in a device with vertical and horizontal perfusion through one or more channels. These bioengineered grafts are biocompatible and capable of bioremodeling, and can also be used both for clinical purposes and in laboratory animals. Obtaining a cell-free (decellularized) structure free of foreign donor cells that can lead to undesirable immunological reactions - rejection and prepared for revitalization by the recipient cells is extremely important for the clinical practice of transplant services, both in cases of planned and emergency surgical interventions, when surgical replacement of blood vessels can save the patient a limb and even life. However, known devices (flow chambers) and methods for removing cellular material with their help have several disadvantages.
Большинство современных устройств двухканальной детергентно-ферментативной децеллюляризации сосудов в условиях биореакторов состоят из горизонтальных трубчатых камер, конструкция которых не позволяет достаточно эффективно использовать рабочее пространство биореакторов, а схемы крепления сосудов имеют ограничения по минимальному и максимальному их диаметру. Так компания EBERS Medical (Испания) использует устройство из двух резервуаров и статичной трубчатой горизонтальной камеры, состоящей из двух частей (Van Putte et al., 2002, Ann. Thorac. Surg., 74(3):893-8; den Butter et al., 1995, Transpl. Int., 8:466-71; Firth et al., 1989, Clin. Sci. (bond.) 77(6):657-61; Mazzetti et al., 2004, Brain Res., 999(1):81-90; Wagner et al., 2003, J. Artif. Organs, 6(3):183-91. (RU 2463081) Недостатками подобных устройств для их осуществления являются: невозможность искусственного увеличения или изменения в динамике тока жидкости в камере; невозможность ротации закрепленного сосудистого графта внутри камеры; стандартизация под человеческие сосуды ограниченного внутреннего диаметра, а именно невозможность использования сосудов с диаметром менее 3 мм и более 11 мм; наличие риска повреждения силиконового кольца уплотнителя, а также общая хрупкость всей системы, так как камеры сделаны из стекла; использование двухканальной схемы приводит к использованию большего количества головок насоса, трубок, коннекторов и занимает в два раза больше рабочего пространства биореактора; невозможность размещения двух и более сосудистых графтов в одной камере; крепление сосуда предполагает использованием жестких хомутов или шовного материала, что приводит к потере биоматериала на выходе (по 1 см с каждой стороны), а также усложняет процедуру крепления сосуда; отсутствие контрольно-измерительной аппаратуры.Most modern devices of two-channel detergent-enzymatic vascular decellularization in bioreactors consist of horizontal tubular chambers, the design of which does not allow the bioreactors working space to be used effectively enough, and the vessel attachment schemes have limitations on their minimum and maximum diameters. Thus, EBERS Medical (Spain) uses a device of two reservoirs and a static tubular horizontal chamber consisting of two parts (Van Putte et al., 2002, Ann. Thorac. Surg., 74 (3): 893-8; den Butter et al., 1995, Transpl. Int., 8: 466-71; Firth et al., 1989, Clin. Sci. (bond.) 77 (6): 657-61; Mazzetti et al., 2004, Brain Res. , 999 (1): 81-90; Wagner et al., 2003, J. Artif. Organs, 6 (3): 183-91. (RU 2463081) The disadvantages of such devices for their implementation are: the impossibility of artificial increase or change in the dynamics of fluid flow in the chamber; the impossibility of rotation of the fixed vascular graft inside the chamber; standardization under the person vessels of limited internal diameter, namely the impossibility of using vessels with a diameter of less than 3 mm and more than 11 mm; there is a risk of damage to the silicone ring of the sealant, as well as the general fragility of the entire system, since the chambers are made of glass; the use of a two-channel circuit leads to the use of more pump heads, tubes, connectors and takes up twice the working space of the bioreactor; the impossibility of placing two or more vascular grafts in one chamber; vessel fastening involves the use of rigid clamps or suture material, which leads to the loss of biomaterial at the exit (1 cm on each side), and also complicates the procedure for fastening the vessel; lack of instrumentation.
Известно также устройство из проточных разборных камер, частичное совпадающее по конструктивным решениям и предназначенное для щадящей отмывки биочипов с клетками. Эти камеры имеют приводящую и отводящую трубки и корпус, в котором находится капилляр (см. А.В. Шишкин, И.И. Шмырев, С.А. Кузнецова, Н.Г. Овчинина, А.А. Бутылин, Ф.И. Атауллаханов, А.И. Воробьев «Иммунологические биочипы для исследования эритроцитов человекам, журнал «Биологические мембраны». - 2008. - 4 - С. 267-276), с выдвижным креплением для биочипа. (Авторы модели 88674. Шишкин Александр Валентинович (RU) Классы МПК7: C12Q 1/68). Недостатком данного устройства является его ограниченная применимость для более крупных образцов биоматериала - сосудов, в частности иные размеры, невозможность крепления.A device from flow-through collapsible chambers is also known, which partially coincides in design decisions and is intended for gentle washing of biochips with cells. These chambers have a supply and outlet tube and a housing in which the capillary is located (see A.V. Shishkin, I.I. Shmyrev, S.A. Kuznetsova, N.G. Ovchinina, A.A. Butylin, F.I. Ataullakhanov, AI Vorobyov “Immunological biochips for the study of red blood cells in humans, the journal“ Biological membranes. ”- 2008. - 4 - S. 267-276), with a retractable mount for the biochip. (Authors of model 88674. Shishkin Aleksandr Valentinovich (RU) IPC7 classes: C12Q 1/68). The disadvantage of this device is its limited applicability for larger samples of biomaterial - vessels, in particular other sizes, the inability to attach.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство в виде горизонтальной прозрачной камеры в форме полого цилиндра из пиакрила для одноканальной двусторонней децеллюляризации биоматериала - ксеногенных сердечных клапанов. Суть устройства заключается в том, что полученный донорский биоматериал - сердечный клапан подвергается комбинированной обработки желчной кислотой и спиртом с последующим этапом промывки в изолированной горизонтальной камере с механическим воздействием текущей пульсирующей среды на тканевый матрикс и удаляемые клетки в продольном направлении. Описанная камера разъемно подключается к мембранному насосу, расположенному за ней, по одноканальной схеме, образуя кольцевую линию. Эта линия включает входной и выходной клапаны для подачи и отвода соответствующей среды для обработки, которые подключаются к камере через тефлоновые адаптеры на ее торцевых частях. Часть сердечного клапана, подлежащую обработке, фиксируют в камере путем пришивания к адаптерам, с предварительным натяжением вдоль направления пульсирующего потока. Помимо этого, возможно использование дополнительной уравновешивающей камеры. ("Способ удаления клеток с чужеродного материала для получения биопротезов и аппарат для его осуществления" / патент №RU 2281120 С2). Недостатками данного способа являются: акцент на использование только с одним типом биоматериала - сердечным клапаном, а, следовательно, крепление образца с жесткой фиксацией по краям и отсутствие технических решений для работы с иными сосудистыми графтами; односторонний характер отмывки биоматериала - поток жидкости может быть направлен внутрь клапана или циркулировать по его стенкам, невозможность искусственного увеличения или изменения в динамике тока жидкости в камере; неоптимальный характер отмывки ввиду горизонтальной конструкции камеры без возможности его изменения; невозможность ротации закрепленного сосудистого графта внутри камеры; невозможность размещения двух и более сосудистых графтов в одной камере; невозможность или крайнее неудобство в использовании контрольно-измерительного оборудования для контроля качества и оптимизации рабочего процесса, а также аварийного выключения системы.The closest in technical essence to the proposed device is a device in the form of a horizontal transparent chamber in the form of a hollow cylinder of pyacryl for single-channel bilateral decellularization of biomaterial - xenogenic heart valves. The essence of the device is that the obtained donor biomaterial — the heart valve — undergoes combined treatment with bile acid and alcohol, followed by a washing step in an isolated horizontal chamber with mechanical action of the current pulsating medium on the tissue matrix and the removed cells in the longitudinal direction. The described chamber is detachably connected to the diaphragm pump located behind it, according to a single-channel circuit, forming an annular line. This line includes inlet and outlet valves for supplying and discharging an appropriate processing medium, which are connected to the chamber through Teflon adapters at its end parts. The part of the heart valve to be processed is fixed in the chamber by sewing to the adapters, with preliminary tension along the direction of the pulsating flow. In addition, it is possible to use an additional balancing camera. ("The method of removing cells from foreign material to obtain bioprostheses and an apparatus for its implementation" / patent No.RU 2281120 C2). The disadvantages of this method are: the emphasis on the use of only one type of biomaterial - the heart valve, and, therefore, the fastening of the sample with rigid fixation at the edges and the lack of technical solutions for working with other vascular grafts; one-sided nature of washing the biomaterial - the fluid flow can be directed inside the valve or circulate along its walls, the impossibility of artificial increase or change in the dynamics of the fluid flow in the chamber; non-optimal character of washing due to the horizontal design of the chamber without the possibility of changing it; the impossibility of rotation of the fixed vascular graft inside the chamber; the impossibility of placing two or more vascular grafts in one chamber; the impossibility or extreme inconvenience in the use of instrumentation for quality control and optimization of the workflow, as well as emergency shutdown of the system.
Техническим результатом способа является более тщательная процедура отмывки от клеток (децеллюляризации) биоматериала человеческого или животного происхождения, в частности сосудистых графтов, с возможностью оптимизации временных затрат и обеспечивающая более высокую производительность - в частности, позволяя обрабатывать более 10-ти сосудистых графтов (в виде артерий и вен с широким диапазоном внутренних диаметров) в одном устройстве, менять их расположение, крепление, задавать ротацию в вертикальной или горизонтальной плоскости и следить за их состоянием в автоматическом режиме, а также модифицировать саму схему отмывки от клеток.The technical result of the method is a more thorough procedure of washing from cells (decellularization) of biomaterial of human or animal origin, in particular vascular grafts, with the possibility of optimizing time costs and providing higher productivity - in particular, allowing to process more than 10 vascular grafts (in the form of arteries and veins with a wide range of internal diameters) in one device, change their location, mount, set rotation in a vertical or horizontal plane and with to monitor their state in automatic mode, as well as modify the very scheme of washing from cells.
Сущность устройства поясняется фиг.1, где приведена принципиальная схема его циркуляционного контура и его общий вид (в разрезе).The essence of the device is illustrated in figure 1, which shows a schematic diagram of its circulation circuit and its General view (in section).
Указанный технический результат достигается тем, что устройство включает в себя: проточную камеру вертикальной конструкции из трех резервуаров с портами на каждой стороне и герметично закрывающимися крышками с возможностью регулировки внутреннего диаметра; набор компонентов для горизонтального и вертикального крепления сосудистых графтов в устройстве; система индикации готовности графтов или аварийных ситуаций с использованием интегрируемой контрольно-измерительной аппаратуры; технические решения для динамического распределения жидкости по резервуарам устройства с его установкой в биореактор / инкубатор, при этом устройство, состоящее из вертикально расположенных резервуаров, может быть более компактно установлено в рабочем пространстве любого биореактора / инкубатора и подключаться к насосу по одноканальной или многоканальной схемам, а также поддерживает технические решения (описанные отдельно) для безопасного перемешивания объема жидкости и отмывки графта. Вертикальное размещение резервуаров позволяет разъединять верхний резервуар с установленными графтами без осушения нижнего резервуара, что сокращает временные затраты, упрощает процедуры размещения и удаления графтов и смену растворов.The specified technical result is achieved by the fact that the device includes: a vertical flow chamber of three tanks with ports on each side and hermetically sealed lids with the ability to adjust the inner diameter; a set of components for horizontal and vertical attachment of vascular grafts in the device; grafts or emergency preparedness indication system using integrated instrumentation; technical solutions for the dynamic distribution of fluid across the tanks of the device with its installation in a bioreactor / incubator, while a device consisting of vertically located tanks can be more compactly installed in the working space of any bioreactor / incubator and connected to the pump according to single-channel or multi-channel schemes, and also supports technical solutions (described separately) for safe mixing of fluid volume and graft washing. The vertical placement of the tanks allows you to disconnect the upper tank with installed grafts without draining the lower tank, which reduces time costs, simplifies the procedure for placing and removing grafts and changing solutions.
Набор компонентов для горизонтального и вертикального крепления сосудистых графтов включает в себя: крепление графта на гибком металлическом каркасе (условное обозначение - КГК) и концевом участке силиконовой трубки в вертикальном расположении (с дополнительной возможностью вертикальной ротации) и крепление (условное обозначение - ККН) графта на пластиковых конусовидных наконечниках с фильтром в горизонтальном положении. Использование креплений КГК и ККН позволяет устанавливать графты под широкий диапазон их внутренних диаметров, что минимизирует физические воздействия на их концы, приводящие, в большинстве случаев, к потере готового биоматериала на выходе. Крепление целого графта в просвете специально подготовленной гибкой трубки (условное обозначение - КПИ) или конца графта на участке трубки, наконечнике (условное обозначение - КГТ) через сквозной прокол проволокой или иглой в горизонтальном положении. Крепления КПИ и КГТ позволяют устанавливать сосудистый графт без дополнительной поддержки непосредственно в любой порт резервуаров и подключать функцию их ротации для оптимизации отмывки. Описанный набор компонентов позволяет загружать в одно устройство до 10-ти графтов длиной от 2 до 20 см и диаметром от 2,5 до 10 мм. Система индикации готовности графта или его аварийного состояния с использованием контрольно-измерительной аппаратуры позволяет оператору получить данные об оптимальном времени выключения системы без передерживания сосуда в агрессивной среде.The set of components for horizontal and vertical fastening of vascular grafts includes: fastening the graft on a flexible metal frame (symbol - KGK) and the end section of the silicone tube in a vertical arrangement (with the additional possibility of vertical rotation) and fastening (symbol - KKN) graft on plastic conical tips with the filter in a horizontal position. The use of KGK and KKN fasteners allows grafts to be installed under a wide range of their internal diameters, which minimizes the physical impact on their ends, leading, in most cases, to the loss of finished biomaterial at the exit. Fastening a whole graft in the lumen of a specially prepared flexible tube (symbol - KPI) or the end of the graft on a section of the tube, tip (symbol - KGT) through a through puncture with a wire or needle in a horizontal position. KPI and KGT mounts allow you to install a vascular graft without additional support directly in any port of the tanks and connect the function of their rotation to optimize washing. The described set of components allows loading up to 10 grafts into a single device from 2 to 20 cm long and 2.5 to 10 mm in diameter. The system for indicating the readiness of the graft or its emergency state using instrumentation allows the operator to obtain data on the optimal time to turn off the system without overexposure of the vessel in an aggressive environment.
Способы динамического распределения жидкости по камере с ее установкой в биореактор, включают в себя: прямое соединение приводящей трубки от устройства с выступом вала головки перистальтического насоса для ротации графта (условное обозначение - ВВГ), что позволяет более эффективно омывать его стенки при горизонтальной перфузии; подключение съемного основания биореактора (например, EBERS ТЕВ-500) или самого устройства через гибкое проволочное соединение к орбитальному шейкеру (условное обозначение - ПОШ) вне биореактора, что обеспечивает контролируемое встряхивание либо одного устройства, либо всех установленных на основании; установку устройства на магнитную мешалку (условное обозначение - УММ) подходящих размеров с расположением якоря на дне нижнего резервуара. При вертикальной установке графта в нижнем резервуаре данный способ обеспечивает его эффективную отмывку; использование магнитной мешалки для вертикальной или горизонтальной ротации закрепленного графта (условное обозначение - ММР) без использования вала головки перистальтического насоса. Горизонтальная магнитная ротация позволяет использовать нижний резервуар устройства и более гибко регулировать высоту установки графтов. При наличии компактных магнитных мешалок возможна установка нескольких графтов в течении одного рабочего цикла. Помимо этого, данное решение, и решение ВВГ, позволяют проводить заселение децеллюляризированного графта клетками (рецеллюляризацию) с его медленной ротацией (0,1-1 об/мин). Описание устройства. Устройство выполняется из стекла или пластика, разрешенного для использования в медицине, методом трехмерной печати или литья. При использовании мануальной оценки состояния графтов методами микроскопии, а также для упрощения визуального контроля рекомендуется использовать максимально оптически прозрачный материал, тогда как для автоматизированного применения контрольно-измерительной аппаратуры материал должен быть непрозрачным. Само устройство состоит из трех резервуаров, два из них (BP - верхний и HP - нижний) соединены между собой через завинчивающий коннектор со сквозным портом, куда, в свою очередь, устанавливается третий, промежуточный (ПР), резервуар с отдельной крышкой. Верхний резервуар также имеет съемную крышку для удобства установки графтов и смены растворов. Для максимальной производительности рекомендуемые габариты верхнего и нижнего резервуаров должны соответствовать следующим пропорциям - 111×111×160 мм, габариты промежуточного резервуара могут варьироваться, с учетом его установки в сквозной порт. Верхний и нижний резервуары имеют по всем сторонам кроме основания пронумерованные порты диаметром 10 мм под перфузионные трубки для подачи и отвода соответствующей среды и обработки посредством роликового насоса биореактора. Для установки различных трубок в порты с максимальной герметичностью может потребоваться использование переходников и участков трубок большего диаметра. Порты могут использоваться для подключения различных схем и контрольно-измерительной аппаратуры, а также герметизируются в случае неиспользования. Дополнительно порты в области воздушного мешка в верхней половине резервуара (Н) могут использоваться для дополнительного асептического введения растворов внутрь резервуара без разбора устройства и остановки системы, а также для доступа газовых смесей через фильтры в случае заселения графтов клетками (рецеллюляризации). Промежуточный резервуар имеет один порт в крышке и до 5-ти портов в основании, в зависимости от количества загружаемых графтов. Расстояние между ними может меняться в зависимости от наличия бифуркаций и размеров графтов. Для всех портов и соединений заготавливается комплект герметично закрывающихся крышек с возможностью регулировки внутреннего диаметра. В случае невозможности создания таких резервуаров для устройства методом трехмерной печати / литья рекомендуется использовать модификацию доступных на рынке вакуумных фильтрационных систем из двух соединенных резервуаров (так у производителя ТРР имеются подходящие резервуары разного размера), а также использовать любую пластиковую тару с крышкой для промежуточного резервуара. В этом случае требуется мануально создать порты в резервуарах под диаметр перфузионных трубок, а также вырезать дно верхнего резервуара для создания сквозного порта. Все части устройства могут стерилизоваться, а также оно может быть выполнена в одноразовом исполнении.Methods for the dynamic distribution of fluid through the chamber with its installation in the bioreactor include: direct connection of the lead tube from the device to the protrusion of the shaft of the head of the peristaltic pump for graft rotation (symbol - VVG), which allows more efficient washing of its walls during horizontal perfusion; connecting the removable base of the bioreactor (for example, EBERS TEV-500) or the device itself through a flexible wire connection to the orbital shaker (symbol - SEP) outside the bioreactor, which provides controlled shaking of either one device or all installed on the base; installation of the device on a magnetic stirrer (symbol - UMM) of suitable size with the location of the anchor at the bottom of the lower tank. With the vertical installation of grafts in the lower tank, this method provides its effective washing; the use of a magnetic stirrer for vertical or horizontal rotation of the fixed graft (symbol - ММР) without using the shaft of the head of the peristaltic pump. Horizontal magnetic rotation allows you to use the lower reservoir of the device and more flexibly adjust the height of the grafts. In the presence of compact magnetic mixers, it is possible to install several grafts during one working cycle. In addition, this solution, and the VVG solution, allow for the colonization of a decellularized graft with cells (recellularization) with its slow rotation (0.1-1 rpm). Description of the device. The device is made of glass or plastic, approved for use in medicine, by three-dimensional printing or molding. When using manual assessment of the condition of grafts using microscopy methods, as well as to simplify visual inspection, it is recommended to use the most optically transparent material, whereas for the automated use of instrumentation, the material should be opaque. The device itself consists of three tanks, two of them (BP - upper and HP - lower) are interconnected via a screw connector with a through port, where, in turn, a third, intermediate (PR) tank with a separate cover is installed. The upper tank also has a removable lid for ease of graft installation and change of solutions. For maximum performance, the recommended dimensions of the upper and lower tanks should correspond to the following proportions - 111 × 111 × 160 mm, the dimensions of the intermediate tank can vary, taking into account its installation in the through port. The upper and lower tanks have, on all sides except the base, numbered ports with a diameter of 10 mm for perfusion tubes for supplying and discharging the appropriate medium and processing by means of a bioreactor roller pump. To install various tubes in ports with maximum tightness, it may be necessary to use adapters and sections of tubes of a larger diameter. Ports can be used to connect various circuits and instrumentation, as well as sealed in case of non-use. Additionally, the ports in the area of the air bag in the upper half of the tank (H) can be used for additional aseptic injection of solutions into the tank without disassembling the device and stopping the system, as well as for accessing gas mixtures through filters in the case of colonization of grafts with cells (recellularization). The intermediate tank has one port in the lid and up to 5 ports in the base, depending on the number of loaded grafts. The distance between them may vary depending on the presence of bifurcations and graft sizes. For all ports and connections, a set of hermetically sealed covers is prepared with the possibility of adjusting the inner diameter. If it is impossible to create such reservoirs for the device using the three-dimensional printing / casting method, it is recommended to use a modification of the vacuum filtration systems available on the market from two connected reservoirs (as the TPP manufacturer has suitable reservoirs of different sizes), as well as use any plastic containers with a lid for the intermediate reservoir. In this case, it is required to manually create ports in the tanks for the diameter of the perfusion tubes, as well as cut the bottom of the upper tank to create a through port. All parts of the device can be sterilized, and it can also be made in a single use.
Компонент для горизонтального и вертикального крепления сосудистых графтов в устройстве (варианты).Component for horizontal and vertical attachment of vascular grafts in the device (options).
- Крепление (КПИ) через сквозной прокол проволокой или иглой одного конца графта на расстоянии 5 мм от его края с установкой на участок гибкой трубки или наконечник. Подходит в случае использования ротации графта и его горизонтального расположения в камере. При горизонтальном расположение можно разместить количество графтов равное количеству картриджей головки перистатического насоса (устройство тестировалось на биореакторе EBERS ТЕВ-500), желательно располагать их в два ряда друг напротив друга. Ротация графтов в верхней камере невозможна в этом случае без использования дополнительных технических решений. Также возможна модификация данного крепления с ассиметричным расположением порта камеры и графта на трубке, так чтобы уровень жидкости не достигал уровня порта и не создавал дополнительные риски протечек. В этом случае от порта должна отходить дополнительная гибкая трубка с подключением графта к ее концу. Графт может крепиться на нитки и на иголку. В случае невозможности использования гибкой трубки графт (и порт) может устанавливаться на границе раздела водной и воздушной фаз, с каждым оборотом ротора опускаясь в жидкость. При вертикальном размещении 6 сосудов используются два резервуара и две промежуточные камеры. В одном резервуаре не рекомендуется размещать более трех графтов. Увеличить количество графтов в промежуточном резервуаре можно за счет использования трубок с разветвлением, например, Y-фиттинги.- Fastening (KPI) through a through puncture with a wire or a needle at one end of the graft at a distance of 5 mm from its edge with installation on a portion of a flexible tube or tip. Suitable in case of using graft rotation and its horizontal location in the chamber. With a horizontal arrangement, it is possible to place the number of grafts equal to the number of cartridges of the head of the peristatic pump (the device was tested on the EBERS TEV-500 bioreactor), it is desirable to arrange them in two rows opposite each other. Grafts rotation in the upper chamber is impossible in this case without the use of additional technical solutions. It is also possible to modify this mount with an asymmetric arrangement of the chamber port and graft on the tube so that the liquid level does not reach the port level and does not create additional leakage risks. In this case, an additional flexible tube with a graft to its end should leave the port. A graft can be attached to threads and to a needle. If it is impossible to use a flexible tube, a graft (and port) can be installed at the interface between the water and air phases, with each revolution of the rotor descending into the liquid. With the vertical placement of 6 vessels, two tanks and two intermediate chambers are used. It is not recommended to place more than three grafts in one tank. You can increase the number of grafts in the intermediate tank through the use of branching tubes, for example, Y-fittings.
- Крепление графта (КГТ) в специально подготовленной гибкой трубке, для этого, отступая с обоих концов не менее 1 см. продольно вырезается стенка этой трубки так чтобы осталось не менее 
- Крепление (ККН) на основе пластиковых конусовидных наконечников с фильтром (например, наконечники для дозатора подходящего диаметра, разрезанные) Два наконечника дополнительно соединяются через гибкую трубку большего диаметра поверх них и/или через иглу проходящую через их просвет. В этом случае графт не фиксируется на нитках или как-то еще, располагаясь в горизонтальной плоскости за счет сцепления с наконечниками. Один наконечник можно закрепить на перфузионной трубке или на приводящей трубке во время ротации, наконечник на другом конце закрывается пластиковой пробкой или участком гибкой трубки с запаянным концом. В случае использования данного крепления для заселения графта клетками требуется модифицировать поддерживающую трубку / иглу перфорацией по всей длине, избегая концевых участков, а также сделать в герметизирующей трубке с запаянным концом и в наконечнике отверстия на одном уровне, так чтобы при закрывания свободного конца жидкость проходящая через просвет могла попадать через два совмещенных отверстия во внешнюю область вокруг закрепленного графта (область формируется через использование внешней поддерживающей трубки соединяющей два наконечника), в случае же смещения закрывающей трубки жидкость бы оставалась в просвете графта. Это необходимо для поочередного заселения графта клетками и подвода к ним питательной среды во внутреннем и внешнем контуре. Слив жидкости может происходить через удаление закрывающей трубки.- A fastener (KKN) based on plastic cone-shaped tips with a filter (for example, tips for a dispenser of a suitable diameter, cut) Two tips are additionally connected through a flexible tube of a larger diameter on top of them and / or through a needle passing through their lumen. In this case, the graft is not fixed on the threads or otherwise, being located in the horizontal plane due to adhesion to the tips. One tip can be attached to the perfusion tube or to the lead tube during rotation, the tip at the other end is closed with a plastic stopper or a portion of a flexible tube with a sealed end. In the case of using this fixture, for supporting the graft with cells, it is necessary to modify the supporting tube / needle by perforation along the entire length, avoiding the end sections, and also make holes in the sealing tube with a sealed end and in the tip of the hole so that when closing the free end, the fluid passing through the gap could fall through two aligned holes into the outer region around the fixed graft (the region is formed through the use of an external support tube connecting and tip), in the case of closing the tube displacement liquid would remain in the lumen of the graft. This is necessary for sequentially populating the graft with cells and supplying them with a nutrient medium in the internal and external contours. Drainage can occur by removing the closing tube.
- Крепление (КГК) за счет расположения на гибком металлическом каркасе из лигатурной проволоки на одном конце и трубке на другом. Каждая трубка может дополнительно фиксироваться через сквозной прокол проволокой, в том числе через последовательное соединение всех трубок между собой. Перфузионная трубка, выходя из порта, опускается в субкамеру для ее заполнения и избегания риска протечек. Данное крепление может быть модифицировано под использование с графтом длиной более 20 см. Для этого требуется закрепить его в верхнем резервуаре и провести в нижний через увеличенный порт промежуточного резервуара. Для крепления графтов меньшего диаметра можно использовать переходники с их закреплением на трубке, например, наконечники для пипеток или участки трубок меньшего диаметра с отдельным креплением между собой.- Fastening (KGK) due to the location on a flexible metal frame made of ligature wire at one end and a tube at the other. Each tube can be additionally fixed through a through puncture with a wire, including through a series connection of all tubes to each other. The perfusion tube, leaving the port, is lowered into the sub-chamber to fill it and avoid the risk of leaks. This mount can be modified for use with a graft longer than 20 cm. To do this, you need to fix it in the upper tank and pass it to the lower through the increased port of the intermediate tank. For fastening grafts of smaller diameter, adapters can be used with their fastening on the tube, for example, pipette tips or sections of smaller diameter tubes with separate fastening to each other.
Способ оптимизации работы устройства за счет динамического распределения жидкости по его резервуарам (варианты).A way to optimize the operation of the device due to the dynamic distribution of fluid in its tanks (options).
- Способ «ВВГ». Прямое соединение приводящей трубки к выступу вала головки перистальтического насоса с дополнительной ее фиксацией с использованием зажима или крепежного замка, в случае использования насоса без выступа вала головки требуется использование дополнительного переходника для соединения с трубкой. Заданная скорость вращения может достигать 1 об / минуту. Подобный способ позволяет добиться ротации графта в среде и тем самым увеличивать интенсивность его отмывки и более равномерного распределения среды. Может использоваться для горизонтальной установки графта в камере. Для данного способа используется двухканальное соединение для обеспечения перфузии и ротации одновременно. Однако возможен вариант использования одноканального соединения. Для этого требуется подсоединить к приводящей трубке Т-образный коннектор (например, 3-х ходовой стоп-кран), а уже к нему дополнительный перфузионный контур. Режим работы насоса во избежание перекручивания трубок должен включать четыре фазы с постоянным повторением, в первой фазе должен быть совершен половинчатый (на 50% от полного оборота) оборот вала головки перистальтического насоса влево против часовой стрелки с паузой в конце, во второй фазе, после паузы, происходит возвращение вала головки на исходную позицию половинчатым оборотом по часовой стрелке. В третьей фазе вал головки должен совершить, аналогично первой фазе, половинчатый оборот влево, но уже по часовой стрелке и с возвращением на исходную позицию в четвертой фазе. Для удобства определения оборотов требуется установить на трубку цветной индикатор. Длину перфузионной трубки рассчитывают исходя из доступного рабочего пространства биореактора / инкубатора. При использовании данного решения возможно использование двух перистальтических насосов с расположением устройства между ними.- Method "VVG". Direct connection of the driving tube to the protrusion of the shaft of the head of the peristaltic pump with its additional fixation using a clamp or a fastening lock, in the case of using the pump without the protrusion of the shaft of the head, an additional adapter is required to connect to the tube. The set rotation speed can reach 1 rpm. A similar method allows to achieve rotation of the graft in the medium and thereby increase the intensity of its washing and more uniform distribution of the medium. It can be used for horizontal installation of the graft in the chamber. For this method, a two-channel connection is used to ensure perfusion and rotation at the same time. However, it is possible to use a single channel connection. To do this, you need to connect a T-shaped connector to the drive tube (for example, a 3-way stop valve), and an additional perfusion circuit to it. The pump operation mode in order to avoid twisting of the tubes should include four phases with constant repetition, in the first phase a half (50% of a full revolution) revolution of the shaft of the head of the peristaltic pump to the left counterclockwise should be made with a pause at the end, in the second phase, after a pause , the head shaft returns to its original position in half a clockwise rotation. In the third phase, the head shaft must make, similarly to the first phase, a half turn to the left, but already clockwise and with a return to the starting position in the fourth phase. For the convenience of determining the speed required to install a color indicator on the handset. The length of the perfusion tube is calculated based on the available working space of the bioreactor / incubator. When using this solution, it is possible to use two peristaltic pumps with the device located between them.
- Способ «ПОШ». Подключение перфорированной пластины биореактора (на примере биореактора EBERS ТЕВ-500) через техническое отверстие с установленным мембранным фильтром к орбитальному шейкеру за счет гибкой проволоки из медицинской стали, это позволяет встряхивать основание вместе с камерами. В случае несъемной пластины рекомендуется подсоединять проволоку к горлышку каждой камеры. Скорость орбитального шейкера, при обязательной его фиксации для нужного натяжения проволоки, должна быть в границах 150-300 об / минуту.- The “SEP” method. Connecting the perforated plate of the bioreactor (for example, the EBERS TEV-500 bioreactor) through a technical hole with a membrane filter installed to the orbital shaker due to the flexible wire made of medical steel, this allows you to shake the base together with the cameras. In the case of a fixed plate, it is recommended to connect the wire to the neck of each chamber. The speed of the orbital shaker, with its mandatory fixation for the desired wire tension, should be in the range of 150-300 rpm.
- Способ «УММ». Установка камеры на магнитную мешалку подходящих размеров с расположением якоря на дне камеры. Подходит для вертикального расположения графтов в нижней камере. Общая высота камеры позволяет ее установку на магнитную мешалку в диапазоне стандартных размеров с возможностью использования в биореакторе с закрытой крышкой. Для удобства размещения магнитной мешалки в биореактор в случае ее больших габаритов возможен демонтаж резервуара (В) и использование только резервуаров (Н) и (П). Для этого в герметичной крышке резервуара (Н) (должна прилагаться отдельно для изолированного хранения в камере отфильтрованной жидкости) проделывается отверстие для установки резервуара (П) и герметизируются соединения. Трубка от насоса подсоединяется через порт на крышке резервуара (П).- The method of "UMM". Mounting the camera on a magnetic stirrer of suitable size with the location of the anchor at the bottom of the camera. Suitable for vertical grafts in the lower chamber. The total height of the chamber allows its installation on a magnetic stirrer in a range of standard sizes with the possibility of use in a bioreactor with a closed lid. For the convenience of placing the magnetic stirrer in the bioreactor in case of its large dimensions, it is possible to dismantle the reservoir (B) and use only reservoirs (H) and (P). To do this, in the sealed lid of the tank (H) (must be attached separately for isolated storage of filtered liquid in the chamber), a hole is made for installing the tank (P) and the joints are sealed. The tube from the pump is connected through the port on the tank lid (P).
Также возможно использование магнитной мешалки для перемешивания жидкости в верхней камере. Для этого к нижнему якорю прикрепляется приводящая проволока, которая поднимается в верхнюю камеру через порт в суб-камере. Другой ее конец закрепляется на втором якоре (или на любом пластиковым продолговатым объекте для перемешивания, например, трубке) который и перемешивает жидкость в верхней камере.It is also possible to use a magnetic stirrer to mix the liquid in the upper chamber. To do this, a lead wire is attached to the lower anchor, which rises to the upper chamber through the port in the sub-chamber. Its other end is fixed on the second anchor (or on any plastic oblong object for mixing, for example, a tube) which mixes the liquid in the upper chamber.
- Способ «ММР». Использование магнитной мешалки для вертикальной и горизонтальной ротации закрепленного графта без использования вала головки перистатического насоса. Для вертикальной ротации, аналогично предыдущей схеме, к нижнему якорю прикрепляется приводящая проволока, которая поднимается в верхний резервуар (В) через порт в промежуточном резервуаре и прикрепляется к металлическому каркасу, на котором стоит вертикально расположенный графт (как альтернатива проволока может закрепляться на перфузионной трубке, прилегающей к верхнему концу графта). Его перфузия происходит через порт в крышке верхней камеры. Обязательно необходимо закрепить перфузионную трубку на которой держится верхний конец графта к крышке за счет проволоки. Вторую трубку, меньшего диаметра, необходимо подсоединить к ней через помещение в ее просвет. Для дополнительной безопасности верхний конец графта рекомендуется закрепить на перфузионной трубке за счет лигатуры, сквозного прокола проволокой или иглой. Для горизонтальной ротации, по аналогии с решением ВВГ, магнитную мешалку необходимо повернуть на бок и закрепить (в том числе возможна ее установка за пределами камеры биореактора). После этого к якорю прикрепляется короткий (до 10 см) участок проволоки и без изгибов соединяется с трубкой, идущей через порт в верхний или нижний резервуар (на выбор), после входа в резервуар в трубку следует установить пробку во избежание протечек, после установки этой пробки в трубке продольно вырезается стенка под длину графта, так чтобы осталось не менее
Система индикации готовности графта или его аварийного состояния с использованием контрольно-измерительной аппаратуры устанавливается следующим образом: при вертикальном креплении сосудистых графтов верхний резервуар использует порт (П1) под герметичную установку оптического модуля с двумя вариантами крепления (без дополнительных элементов для лазера и с использованием светонепроницаемой трубки для диодов), в случае использования горизонтального крепления сосудистых графтов используется любой порт точно напротив просвечиваемого объекта.The system for indicating the readiness of the graft or its emergency state using instrumentation is installed as follows: when vascular grafts are vertically mounted, the upper reservoir uses port (P1) for a sealed installation of an optical module with two mounting options (without additional laser elements and using an opaque tube for diodes), in the case of horizontal attachment of vascular grafts, any port is used exactly opposite the translucent object.
Нижний резервуар имеет окно визуального контроля органами технического зрения и сбора данных с помощью датчиков контрольно-измерительной аппаратуры, в т.ч. с передачей информации на ЭВМ в режиме реального времени. Работа контрольно-измерительной аппаратуры основана на измерении уровня вторичного рассеянного излучения (в т.ч., как вариант ультрафиолетового) от поверхности сосуда, чьи спектральные характеристики (уровень проницаемости стенок и их окрашивание) изменяются с течением времени ввиду удаления клеточного состава - иными словами на датчики внутри камеры будет поступать все больше и больше света. Так в случае аварийного разрыва креплений сосуда оператор получит предупреждение о резко изменившемся уровне освещенности камеры и будет иметь возможность оперативного вмешательства. Контрольно-измерительная аппаратура подключается по известным схемам и не оказывает влияния на сущность устройства. На выбор оператора может быть установлен следующий тип датчика: датчик ультрафиолетового излучения, фоторезистор, CCD / CMOS чип. На выбор оператора может быть использован следующий источник излучения: фиолетовый лазерный модуль (длинна волны - 405 нм, 20 мВт), светодиод ультрафиолетовый, белый или цветной светодиод. Для сбора и анализа данных используется стандартное программное обеспечение, прилагающееся к контрольно-измерительной аппаратуре. Также нижний резервуар имеет в области воздушного мешка в верхней половине одно или несколько самогерметизирующихся отверстий для дополнительного введения растворов. Описание работы устройства. Устройство работает следующим образом. В зависимости от планируемого объема работ, количества и размеров сосудистых графтов, обрабатываемых за одну операцию, оператор выбирает нужный размер резервуаров устройства, схему крепления графтов, перфузионные трубки под их длину и диаметр и нужное количество активных портов, при этом неиспользуемые порты герметизируются или используются для подключения контрольно-измерительной аппаратуры или смены растворов. Графты могут устанавливаться в оба резервуара сразу, в том числе с совместным использованием горизонтального и вертикального типов крепления. После подготовки детергентно-ферментативных растворов по любому удобному для оператора протоколу сосудистый графт / графты закрепляют в резервуарах, используя любой удобный тип крепления. При вертикальном расположении графтов рекомендуется закреплять их под небольшим углом, в частности для удобства лазерной биоспектрофотометрии. После герметизации всех соединений обоих резервуаров и заполнения нижнего рабочим раствором включают перистальтический насос биореактора, тем самым перекачивая раствор из нижнего резервуара в верхний (одноканальная схема перфузии сосудистого графта). В зависимости от расположения и крепления графтов, раствор либо проходит через их просвет под силой тяжести обратно в нижний резервуар (вертикальное расположение), либо за счет прямой перфузии от трубки, подключенной к насосу, с регулируемой скоростью (горизонтальное расположение, рекомендуемая скорость перфузии - 40 мл / мин). Для увеличения динамики тока жидкости в просвете графта и вокруг него оператор должен выбрать одно из технических решений, исходя из его материально-технической базы. После изменения проницаемости тканей графта или по прошествии заданного отрезка времени оператор выключает насос и производит удаление графтов из системы.The lower tank has a window for visual control by the technical vision and data collection using sensors of instrumentation, including with the transfer of information to a computer in real time. The operation of instrumentation is based on measuring the level of secondary scattered radiation (including, as a variant of ultraviolet) from the surface of the vessel, whose spectral characteristics (level of wall permeability and staining) change over time due to the removal of the cellular composition - in other words, The sensors inside the camera will receive more and more light. So in the event of an emergency rupture of the vessel mounts, the operator will receive a warning about a sharply changed level of illumination of the camera and will have the possibility of surgical intervention. Instrumentation is connected according to known schemes and does not affect the essence of the device. At the operator’s choice, the following type of sensor can be installed: UV sensor, photoresistor, CCD / CMOS chip. The following radiation source can be used at the operator’s choice: a violet laser module (wavelength - 405 nm, 20 mW), an ultraviolet, white or color LED. To collect and analyze data, standard software is used, which is attached to the instrumentation. The lower reservoir also has one or more self-sealing holes in the region of the air bag in the upper half for additional introduction of solutions. Description of the operation of the device. The device operates as follows. Depending on the planned scope of work, the number and size of vascular grafts processed in one operation, the operator selects the desired tank size of the device, the graft attachment scheme, perfusion tubes for their length and diameter and the required number of active ports, while unused ports are sealed or used for connecting instrumentation or changing solutions. Grafts can be installed in both tanks at once, including with the combined use of horizontal and vertical types of fasteners. After preparation of detergent-enzymatic solutions according to any protocol convenient for the operator, vascular grafts / grafts are fixed in tanks using any convenient type of attachment. With a vertical arrangement of grafts, it is recommended to fix them at a small angle, in particular for the convenience of laser biospectrophotometry. After sealing all the connections of both reservoirs and filling the lower one with the working solution, the bioreactor pump is switched on, thereby pumping the solution from the lower reservoir to the upper one (single-channel scheme for perfusion of vascular graft). Depending on the location and attachment of the grafts, the solution either passes through their lumen under gravity back to the lower reservoir (vertical arrangement), or by direct perfusion from a tube connected to the pump, with an adjustable speed (horizontal arrangement, the recommended perfusion rate is 40 ml / min). To increase the dynamics of fluid flow in and around the graft’s lumen, the operator must choose one of the technical solutions based on its material and technical base. After changing the permeability of graft tissue or after a specified period of time, the operator turns off the pump and removes grafts from the system.
При подключении нескольких графтов для их перфузии рекомендуется подключение силиконовых трубок 1/4’’ * 1/8’’ или 1/8’’ * 1/8’’ к Y-фиттингом для более экономного использования рабочего пространства биореактора, также можно подключить к устройству дополнительный перистальтический насос большей мощности через техническое отверстие биореактора в случае одновременной обработки более 8-ми графтов в одном резервуаре. При отсутствии возможности по подключению перфузионных трубок ко всем графтам, возможен вариант их крепления с закрытым концом и отмывкой их сверху вниз.When connecting several grafts for perfusion, it is recommended to connect 1/4 '' * 1/8 '' or 1/8 '' * 1/8 '' silicone tubes to the Y-fitting for more economical use of the bioreactor's working space, it can also be connected to the device an additional peristaltic pump of greater power through the technical hole of the bioreactor in the case of simultaneous processing of more than 8 grafts in one tank. In the absence of the ability to connect perfusion tubes to all grafts, it is possible to attach them with a closed end and washing them from top to bottom.
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
В Центре биомединских технологий ФМБЦ им. А.И. Бурназяна был создан и испытан опытный образец устройства с использованием крепления графтов типа КПК и способа распределения жидкости УММ в сравнении с трубчатой горизонтальной камерой двухканального подключения, предлагаемой компанией EBERS Medical для использования в биореакторе EBERS-TEB500. Для получения графтов использовались два идентичных участка бедренной артерии человека. Качество полученных графтов оценивалось при гистологическом исследовании и определении остаточного количества ДНК. По результатам испытаний вертикальная камера (описанная в данной полезной модели) продемонстрировала более качественную децеллюляризацию по сравнению с вертикальной, что подтверждалось содержанием ДНК в графте 10 и 50 ng/mg соответственно.At the Center for Biomedical Technologies A.I. Burnazyan created and tested a prototype device using a PDA-type graft attachment and UMM fluid distribution method in comparison with a tubular horizontal two-channel connection chamber offered by EBERS Medical for use in the EBERS-TEB500 bioreactor. To obtain grafts, two identical sections of the human femoral artery were used. The quality of the obtained grafts was evaluated by histological examination and determination of the residual amount of DNA. According to the test results, the vertical chamber (described in this utility model) showed better decellularization compared to the vertical one, which was confirmed by the DNA content in the graft of 10 and 50 ng / mg, respectively.
Условные обозначения для фиг. 1Legend for FIG. one
1 - Верхний резервуар (BP)1 - Upper Tank (BP)
2 - Нижний резервуар (HP)2 - Lower tank (HP)
3 - Промежуточный резервуар (ПР)3 - Intermediate tank (PR)
4-16 - Порты для подключения перфузионных трубок и контрольно-измерительной аппаратуры с самогерметизирующимися отверстиями.4-16 - Ports for connecting perfusion tubes and instrumentation with self-sealing holes.
17 - Завинчивающийся коннектор со сквозным портом для соединения двух резервуаров между собой (К)17 - Screw-on connector with a through port for connecting two tanks to each other (K)
18-19 - Съемная крышка с портом по центру для верхнего и нижнего резервуаров (СК)18-19 - Removable cap with a port in the center for the upper and lower tanks (SC)
20 - Оптический модуль (ОМ)20 - Optical module (OM)
21 - Окно визуального контроля и порт для подключения контрольно-измерительной аппаратуры (ОК)21 - Visual inspection window and port for connecting instrumentation (OK)
22 - Якорь магнитного перемешивателя (ЯМ)22 - Anchor magnetic stirrer (NM)
23 - Удаленный магнитный перемешиватель с якорем (УМП)23 - Remote magnetic stirrer with anchor (UMP)
24 - Вертикальное крепление графта на гибком металлическом каркасе (КГК)24 - Vertical graft fastening on a flexible metal frame (KGK)
25 - Вертикальное крепление графта в гибкой трубке с вырезом (КГТ)25 - Vertical graft attachment in a flexible tube with a notch (KGT)
26 - Вертикальное крепление графта на двух наконечниках (ККН)26 - Vertical graft fastening on two tips (KKN)
27 - Вертикальное крепление графта проколом иглой или проволокой (КПИ)27 - Vertical graft fastening with a puncture needle or wire (KPI)
Предлагаемое устройство повышает качество процесса децеллюляризации, а именно позволяет проводить более тщательную процедуру отмывки от клеток биоматериала человеческого или животного происхождения, в частности сосудистых графтов, увеличивает количество биоматериала на выходе (позволяя обрабатывать более 10-ти сосудистых графтов в одном устройстве) и возможные его варианты по внутреннему диаметру (это позволяет выбрать для создания сосудистых графтов большинство сосудов и вен доступных для изъятия), увеличивает общую безопасность процесса (следить за их состоянием сосудистых графтов и за работой устройства в автоматическом режиме) и оптимизирует временные затраты, а также позволяет более эффективно использовать рабочее пространство биореактора. Помимо этого, устройство позволяет менять расположение обрабатываемых сосудистых графтов, тип их крепления, а также задавать ротацию в вертикальной или горизонтальной плоскости, а также модифицировать саму схему отмывки от клеток.The proposed device improves the quality of the decellularization process, namely, it allows for a more thorough washing procedure from cells of biomaterial of human or animal origin, in particular vascular grafts, increases the amount of biomaterial at the output (allowing you to process more than 10 vascular grafts in one device) and its possible options according to the inner diameter (this allows you to choose the majority of vessels and veins available for removal to create vascular grafts), increases the overall safety process (to monitor their condition of vascular grafts and the operation of the device in automatic mode) and optimizes the time costs, and also allows more efficient use of the working space of the bioreactor. In addition, the device allows you to change the location of the treated vascular grafts, the type of attachment, as well as set the rotation in a vertical or horizontal plane, as well as modify the very scheme of washing from cells.
При проведении патентных исследований на территории РФ не обнаружены решения полностью идентичные заявленному, а, следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию «новизна».When conducting patent research on the territory of the Russian Federation, no solutions were found that were completely identical to the declared one, and, therefore, the claimed utility model meets the criterion of "novelty."
Изобретение не ограничивается описанным здесь вариантом обработки как в части, касающейся типа и происхождения сосуда, используемого для получения графта, так и в части параметров процесса его детергентно-ферментативной обработки в устройстве.The invention is not limited to the processing variant described here, both in terms of the type and origin of the vessel used to obtain the graft, and in terms of the parameters of the process of its detergent-enzymatic treatment in the device.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016152095A RU2671476C2 (en) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Device for bilateral decellularization of vascular grafts of various diameters and method for optimizing its operation (options) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016152095A RU2671476C2 (en) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Device for bilateral decellularization of vascular grafts of various diameters and method for optimizing its operation (options) |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016152095A RU2016152095A (en) | 2018-06-29 |
| RU2016152095A3 RU2016152095A3 (en) | 2018-06-29 |
| RU2671476C2 true RU2671476C2 (en) | 2018-10-31 |
Family
ID=62814098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016152095A RU2671476C2 (en) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Device for bilateral decellularization of vascular grafts of various diameters and method for optimizing its operation (options) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2671476C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720871C1 (en) * | 2019-04-25 | 2020-05-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Амурская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Apparatus for culturing cells of mammals on fabric engineering structures with variable cultivation conditions |
| CN111658827A (en) * | 2019-12-22 | 2020-09-15 | 西安定华电子股份有限公司 | Organ stent preparation device and organ stent preparation method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2281120C2 (en) * | 2000-12-20 | 2006-08-10 | АУТОТИССЬЮ ГмбХ | Method and apparatus for removing cells from foreign material to obtain bioprosthetics |
| RU88674U1 (en) * | 2009-08-10 | 2009-11-20 | Александр Валентинович Шишкин | FLOW CAMERA FOR INCUBATION AND WASHING THE BIOCHIP |
| RU2517046C2 (en) * | 2008-06-04 | 2014-05-27 | Тиссюз Гмбх | "organ-on-chip" device |
| RU2525139C1 (en) * | 2013-08-15 | 2014-08-10 | Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Кубанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО КубГМУ Минздрава России) | Bioreactor |
-
2016
- 2016-12-28 RU RU2016152095A patent/RU2671476C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2281120C2 (en) * | 2000-12-20 | 2006-08-10 | АУТОТИССЬЮ ГмбХ | Method and apparatus for removing cells from foreign material to obtain bioprosthetics |
| RU2517046C2 (en) * | 2008-06-04 | 2014-05-27 | Тиссюз Гмбх | "organ-on-chip" device |
| RU88674U1 (en) * | 2009-08-10 | 2009-11-20 | Александр Валентинович Шишкин | FLOW CAMERA FOR INCUBATION AND WASHING THE BIOCHIP |
| RU2525139C1 (en) * | 2013-08-15 | 2014-08-10 | Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Кубанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО КубГМУ Минздрава России) | Bioreactor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720871C1 (en) * | 2019-04-25 | 2020-05-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Амурская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Apparatus for culturing cells of mammals on fabric engineering structures with variable cultivation conditions |
| CN111658827A (en) * | 2019-12-22 | 2020-09-15 | 西安定华电子股份有限公司 | Organ stent preparation device and organ stent preparation method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016152095A (en) | 2018-06-29 |
| RU2016152095A3 (en) | 2018-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6633143B2 (en) | Method for concentrating components of a fluid circulating in a cell growth chamber | |
| US5792603A (en) | Apparatus and method for sterilizing, seeding, culturing, storing, shipping and testing tissue, synthetic or native, vascular grafts | |
| ES2795453T3 (en) | Methods and apparatus for organ support | |
| JP6164487B2 (en) | Fluid filtration system | |
| US6174719B1 (en) | Cardiovascular bioreactor apparatus and method | |
| US11884905B2 (en) | Fluidic chip for cell culture use, culture vessel, and culture method | |
| RU2671476C2 (en) | Device for bilateral decellularization of vascular grafts of various diameters and method for optimizing its operation (options) | |
| AU2004238128B2 (en) | Method of removing cell | |
| JP5136977B2 (en) | Biological tissue formation maintenance device | |
| US11034928B2 (en) | Modular bioreactor, compliance chamber for a bioreactor, and cell seeding apparatus | |
| EP2399986A1 (en) | Bioreactor and method for creating and/or conditioning biological tissues | |
| CN219122861U (en) | In-vitro simulation testing device | |
| JP5866663B2 (en) | Microscope cell container | |
| RU2723955C1 (en) | Multi-chamber bioreactor for growing tissue-engineered structures | |
| JP2009207700A (en) | Device for decellularization treatment | |
| CN220380810U (en) | Blood sample adding device capable of being plugged and cell enrichment and dyeing integrated equipment | |
| KR102222074B1 (en) | Organ on chip monitoring system | |
| RU2727359C2 (en) | Multi-chamber bioreactor chamber for growing textile engineering structures | |
| JP3655558B2 (en) | Biological cell observation method and apparatus | |
| US20220196532A1 (en) | Flow Based Biological Testing Platform and Noncircular Fluid Test Loops Therefor | |
| CN113462529A (en) | Biological tissue treatment equipment | |
| RU2299044C2 (en) | Method for arranging carcass-free biological cardiac valve in testing stand and apparatus for performing the same | |
| CN116115387A (en) | Rapid animal tissue processing system and method based on physical action acceleration cycle | |
| CN111658827A (en) | Organ stent preparation device and organ stent preparation method | |
| WO2004100833A1 (en) | Method of sowing cell |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181229 |