RU2715313C1 - Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo - Google Patents
Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo Download PDFInfo
- Publication number
- RU2715313C1 RU2715313C1 RU2018139446A RU2018139446A RU2715313C1 RU 2715313 C1 RU2715313 C1 RU 2715313C1 RU 2018139446 A RU2018139446 A RU 2018139446A RU 2018139446 A RU2018139446 A RU 2018139446A RU 2715313 C1 RU2715313 C1 RU 2715313C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- bioreactor
- walls
- culture medium
- nozzles
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/08—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing artificial tissue or for ex-vivo cultivation of tissue
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
- C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области медицины. Предложен биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo. Биореактор включает емкость с прозрачными стенками, клапан сброса избыточного давления, трубку сброса культуральной питательной среды, пневмоакустические форсунки. В стенке емкости расположено отверстие с элементом крепления в виде съемной манжеты на неподвижном резьбовом соединении для вхождения и удержания сегмента конечности или части хвоста живого индивида с закрепленной тканеинженерной конструкцией. В стенках емкости расположены в верхней и нижней точках штуцеры для подачи и извлечения культуральной питательной среды, а в верхней стенке отверстие с герметичной крышкой. При этом пневмоакустические форсунки выполнены съемными с изменяющимся углом раскрытия факела, размещены на стенках емкости над и под сегментом конечности или части хвоста живого индивида, снаружи на емкости установлен съемный теплоизолирующий чехол. Изобретение обеспечивает повышение эффективности выращивания и интеграции тканеинженерных конструкций в организм реципиента, а также формирование биоискусственных тканей непосредственно на раневой поверхности и достраивания утраченных частей органов сложной формы в условиях in vivo. 1 ил.
Description
Известно устройство - биореактор для создания тканеинженерного эквивалента трахеи. Биореактор представляет собой прямоугольной формы емкость, заполненную на 1/2 или 1/3 культуральной питательной средой. Вдоль емкости вставлена вращающаяся трубка, на которую надевалась биоматрица трахеи или любого другого органа трубчатого строения и сопоставимых размеров. На медленно вращающийся отрезок трахеи равномерно наносят суспензию клеток с помощью шприца - как на внешнюю, так и на внутреннюю его поверхность. Затем трансплантат наполовину погружался в среду культивирования и на протяжении всего времени пребывания в биореакторе постоянно вращался, чтобы клетки попеременно контактировали со средой и воздухом. Такой биореактор позволяет применить разные среды культивирования для хондроцитов и эпителиоцитов (Macchiarini P., Jungebluth P., Go Т. et al. Clinical transplantation of a tissue-engineered airway. Lancet 2008; 372 (9655): 2023-30). В биореакторе трансплантат находился 96 часов. Известное устройство не позволяет выращивать части биоискусственных органов более сложной формы, и предназначено только для выполнения экспериментов «в пробирке» (in vitrum) - вне взаимодействия с живым организмом.
Прототипом изобретения выбран Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций, в котором биоматрица помещается внутрь емкости биореактора, через пневмоакустические форсунки подается воздушно-водяная смесь с повышенным до 5% содержанием углекислого газа и поддерживается постоянная температуры этой смеси, соответствующая внутренней температуре тела. Питательная культуральная среда представляет жидкостную фазу смеси и равномерно осаждается на все стенки тканеинженерной конструкции, при таком распылении питательная среда обладает способностью проникать в тончайшие складки, щели, подниматься по микропорам биоматрицы - "капиллярный эффект" (что называется "течет вверх"), что обеспечивает адекватное поступление питательных веществ к пролиферирующим клеткам конструкции. Угол раскрытия факела в 180° позволяет обойтись меньшим количеством форсунок в устройстве с сохранением направления распыления культуральной среды. Расположение форсунок над и под биоматрицей обеспечивает равномерное поступление питательной среды во все части тканеинженерной конструкции и позволяет увеличить толщину этой конструкции. 5% содержание углекислого газа в воздушной смеси, в совокупности с питательной средой и температурой, обеспечивают оптимальные условия для культивирования клеток и наращивания их количества. Это устройство хоть и повышает эффективность и создает возможность формировать биоискусственные органы и их части более сложной формы, но в тех же условиях in vitrum - вне живого организма (Пат. 2482180 Российская Федерация, МПК C12N 5/00 С12М 3/00. Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций [Текст] / Ковалев А.В.; заявитель и патентообладатель Ковалев А.В. - №2011129288/10; заявл. 14.07.2011; опубл. 20.05.2013, Бюл. №14 -4 с.).
Известное устройство не позволяет проводить выращивание биоискусственных органов и тканей в эксперименте на живом организме, а также не позволяет отказаться от необходимости проведения дополнительного необходимого последующего этапа тканевой инженерии крупных графтов - префабрикации, на котором происходит гибель существенного количества культивированных клеток и значительное разрушение матрицы графта, что существенно затрудняет достижение желаемой полноты восстановления утраченных биологических структур.
Цель изобретения - повысить эффективность выращивания и интеграции тканеинженерных конструкций в организм реципиента, а также предоставить возможность сформировать биоискусственные ткани непосредственно на раневой поверхности, а также достроить с помощью биотехнологий и управления регенерацией утраченные части органов сложной формы в условиях in vivo (в эксперименте на живом организме).
Предложен биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo, включающий емкость с прозрачными стенками, клапан сброса избыточного давления, трубку сброса культуральной питательной среды, пневмоакустические форсунки, выполненные с возможностью мелкодисперсного распыления в емкость стерильной воздушно-водяной смеси, в состав которой входит культуральная питательная среда, с повышенным содержанием до 5% углекислого газа и заданной температурой смеси, в стенке емкости расположено отверстие с элементом крепления в виде съемной манжеты на неподвижном резьбовом соединении для вхождения и удержания сегмента конечности или части хвоста живого индивида с закрепленной тканеинженерной конструкцией, в стенках емкости расположены в верхней и нижней точках штуцеры для подачи и извлечения культуральной питательной среды, а в верхней стенки отверстие с герметичной крышкой, через которую осуществляются манипуляции, в том числе клеточная трансплантация мезенхимальных стволовых клеток, при этом пневмоакустические форсунки для мелкодисперсного распыления стерильной воздушно-водяной смеси, в состав которой входит культуральная питательная среда, выполнены съемными с изменяющимся углом раскрытия факела, размещены на стенках емкости над и под сегментом конечности или части хвоста живого индивида, снаружи на емкости установлен съемный теплоизолирующий чехол.
Технический результат достигается тем, что поврежденный сегмент конечности или хвоста с закрепленной на раневой поверхности
тканеинженерной конструкцией помещается внутрь емкости биореактора через входной отверстие и фиксируется манжетой, через пневмоакустические форсунки подается стерильная воздушно-водяная смесь, в состав которой входит культуральная питательная среда, с повышенным до 5% содержанием углекислого газа и поддерживается постоянная температуры этой смеси, соответствующая внутренней температуре тела, заключается в повышении эффективности выращивания и интеграции тканеинженерных конструкций в условиях эксперимента на живом организме, совмещении по времени построения тканеинженерной конструкции с регенерацией тканей реципиента от дна раны по каркасу (по этой же тканеинженерной конструкции), а именно: молодой соединительной ткани, нервов и сосудов. В устройстве происходит пневмоакустического распыления питательной культуральной среды в составе контролируемой стерильной воздушно-водяной смеси. Тонко распыленная культуральная питательная среда обладает очень большой проникающей способностью, а мелкодисперсное распыление среды происходит без разрушения структуры составляющих ее веществ и физико-химических свойств, а также без повреждения живых тканей и тканеинженерных конструкций. Такой способ подачи питательной среды при 100% влажности внутри емкости устройства позволяет обеспечить газообмен и оптимальные парциальные давления кислорода и углекислого газа в микрослое культуральной питательной среды, что обеспечивает адекватное клеточное дыхание и питание клеточной биомассы на больших матрицах. Разборность конструкции облегчает поддержание асептики на весь период эксперимента. Устройство легко снимается и внутри стерильного ламинара меняется на стерильное, одновременно осуществляется необходимая обработка интактной кожи и манипуляции с тканеинженерной конструкцией.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение Биореактора для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo (фиг. 1).
Устройство состоит из емкости биореактора с герметично соединенными прозрачными стенками 1,2,3, отверстия 4, герметично закрывающееся крышкой 5, крепящей манжеты 6, клапана сброса избыточного давления 7, штуцера сброса питательной среды 8, пневмоакустических форсунок 9, тканеинженерной конструкции 10, теплоизолирующего чехла 11.
Устройство работает следующим образом: в емкость биореактора помещается поврежденная часть конечности или хвоста, с закрепленной тканеинженерной конструкцией. С помощью шприца или иных устройств на и в конструкцию вносится суспензия клеток, закрывается крышка и создается специальное контролируемое микроокружение: тканеинженерная конструкция обильно смачивается распыляемой через форсунки подогреваемой стерильной воздушно-водяной смесью, в состав которой входит культуральная питательная среда. Избыток жидкости удаляется через трубки сброса. Снаружи на емкость устанавливается съемный теплоизолирующий чехол.
Работоспособность предлагаемого устройства подтверждается следующим экспериментальным примером: внутрь емкости биореактора помещается сегмент конечности или часть хвоста с кожной раной. Биоматрица кожного покрова с живыми клетками из питательной среды переносится в биореактор и подшивается к раневой поверхности. Закрывается крышка и через форсунки периодически подается стерильная воздушно-водяная смесь, в состав которой входит культуральная питательная среда. Факелы расположены над матрицей. Тканеинженерная конструкция может длительно строиться в биореакторе такого типа до восстановления желаемой формы и объема тканей.
Claims (1)
- Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo, включающий емкость с прозрачными стенками, клапан сброса избыточного давления, трубку сброса культуральной питательной среды, пневмоакустические форсунки, выполненные с возможностью мелкодисперсного распыления в емкость стерильной воздушно-водяной смеси, в состав которой входит культуральная питательная среда, с повышенным содержанием до 5% углекислого газа и заданной температурой смеси, отличающийся тем, что в стенке емкости расположено отверстие с элементом крепления в виде съемной манжеты на неподвижном резьбовом соединении для вхождения и удержания сегмента конечности или части хвоста живого индивида с закрепленной тканеинженерной конструкцией, в стенках емкости расположены в верхней и нижней точках штуцеры для подачи и извлечения культуральной питательной среды, а в верхней стенке отверстие с герметичной крышкой, через которую осуществляются манипуляции, в том числе клеточная трансплантация мезенхимальных стволовых клеток, при этом пневмоакустические форсунки для мелкодисперстного распыления стерильной воздушно-водяной смеси, в состав которой входит культуральная питательная среда, выполнены съемными с изменяющимся углом раскрытия факела, размещены на стенках емкости над и под сегментом конечности или части хвоста живого индивида, снаружи на емкости установлен съемный теплоизолирующий чехол.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139446A RU2715313C1 (ru) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139446A RU2715313C1 (ru) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2715313C1 true RU2715313C1 (ru) | 2020-02-26 |
Family
ID=69631126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018139446A RU2715313C1 (ru) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2715313C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2814472C1 (ru) * | 2022-11-29 | 2024-02-29 | Общество с ограниченной ответственностью "РЕГЕНТРОН" | Биореактор для тканевой инженерии с аэрозольным способом подачи культуральной питательной среды |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482180C2 (ru) * | 2011-07-14 | 2013-05-20 | Алексей Вячеславович Ковалев | Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций |
US20140024112A1 (en) * | 2012-07-23 | 2014-01-23 | Northwestern University | In-vivo bioreactor system and method for tissue engineering |
RU2525139C1 (ru) * | 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) | Биореактор |
EP3249039A1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-11-29 | Université Catholique De Louvain | Perfusion-bioreactor and method for processing vascularized composite tissue |
RU2645455C1 (ru) * | 2017-04-27 | 2018-02-21 | Рубен Вагеевич Оганесян | Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций |
-
2018
- 2018-11-08 RU RU2018139446A patent/RU2715313C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482180C2 (ru) * | 2011-07-14 | 2013-05-20 | Алексей Вячеславович Ковалев | Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций |
US20140024112A1 (en) * | 2012-07-23 | 2014-01-23 | Northwestern University | In-vivo bioreactor system and method for tissue engineering |
RU2525139C1 (ru) * | 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) | Биореактор |
EP3249039A1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-11-29 | Université Catholique De Louvain | Perfusion-bioreactor and method for processing vascularized composite tissue |
RU2645455C1 (ru) * | 2017-04-27 | 2018-02-21 | Рубен Вагеевич Оганесян | Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2814472C1 (ru) * | 2022-11-29 | 2024-02-29 | Общество с ограниченной ответственностью "РЕГЕНТРОН" | Биореактор для тканевой инженерии с аэрозольным способом подачи культуральной питательной среды |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105586249B (zh) | 一种可实现三维支架循环灌流的循环灌流生物反应器装置 | |
Williams et al. | Perfusion bioreactor for small diameter tissue-engineered arteries | |
Sodian et al. | Tissue-engineering bioreactors: a new combined cell-seeding and perfusion system for vascular tissue engineering | |
Hoerstrup et al. | New pulsatile bioreactor for in vitro formation of tissue engineered heart valves | |
CN106232801A (zh) | 自动化细胞培养和收获装置 | |
CN101914438B (zh) | 一种低强度脉冲超声波辅助下的旋转管式细胞培养系统 | |
KR19990022371A (ko) | 심장 밸브 이식방법 및 그 장치 | |
CN104611225A (zh) | 体外循环灌流构建组织工程肝的生物反应器 | |
US6379956B1 (en) | Method for populating substrates with biological cells and populating devices that can be used therefor | |
CN204779609U (zh) | 体外循环灌流构建组织工程肝的生物反应器 | |
CN101824382B (zh) | 灌注-灌流-脉动联合构建的组织工程心肌生物反应器 | |
CN102114275B (zh) | 类肝小叶生物反应器 | |
CN102559492B (zh) | 一种剪切力-电刺激平行方向联合加载的细胞培养装置 | |
CN109913410A (zh) | 干细胞的仿真培养方法 | |
US7476541B1 (en) | Bioreactor system and method for the production and collection of blood cells from engineered bone marrow tissue | |
US20120315694A1 (en) | Cell culture unit and cell culture device including the same | |
CN102783414A (zh) | 一种适合于规模化培养植物毛状根的外循环云雾式生物反应器 | |
CN102154101A (zh) | 成骨性种子细胞一体化动态接种培养及配套生物反应器 | |
WO2017152343A1 (zh) | 一种可实现三维支架循环灌流的循环灌流生物反应器装置 | |
JP2006000105A (ja) | 拍動流加圧刺激培養装置 | |
CN105754935A (zh) | 一种诱导成纤维细胞转分化为脂肪细胞的诱导培养基及其应用 | |
RU2715313C1 (ru) | Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo | |
CN101402917B (zh) | 一种生产组织工程产品的生物反应器 | |
CN1763173A (zh) | 造血干细胞培养装置和方法 | |
RU2482180C2 (ru) | Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201109 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210705 |