RU2785112C2 - Automated method for obtaining human or animal tissues for transplantations - Google Patents
Automated method for obtaining human or animal tissues for transplantations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785112C2 RU2785112C2 RU2019123472A RU2019123472A RU2785112C2 RU 2785112 C2 RU2785112 C2 RU 2785112C2 RU 2019123472 A RU2019123472 A RU 2019123472A RU 2019123472 A RU2019123472 A RU 2019123472A RU 2785112 C2 RU2785112 C2 RU 2785112C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tissue
- matrix
- reactor
- tissue matrix
- biological
- Prior art date
Links
- 210000001519 tissues Anatomy 0.000 title claims abstract description 118
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000004805 robotic Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 22
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 20
- 210000002805 Bone Matrix Anatomy 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 8
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000002689 xenotransplantation Methods 0.000 claims description 5
- 238000005296 abrasive Methods 0.000 claims description 2
- 238000002659 cell therapy Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract 1
- 210000000988 Bone and Bones Anatomy 0.000 description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 19
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 16
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 210000004369 Blood Anatomy 0.000 description 2
- 210000001624 Hip Anatomy 0.000 description 2
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 230000000249 desinfective Effects 0.000 description 2
- 230000000415 inactivating Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000002980 postoperative Effects 0.000 description 2
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 2
- 210000000577 Adipose Tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000000601 Blood Cells Anatomy 0.000 description 1
- 210000004556 Brain Anatomy 0.000 description 1
- 235000014653 Carica parviflora Nutrition 0.000 description 1
- 241000243321 Cnidaria Species 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 206010048592 Musculoskeletal disease Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 210000003049 Pelvic Bones Anatomy 0.000 description 1
- 102000030002 Prion Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108091000054 Prion Proteins Proteins 0.000 description 1
- 210000002435 Tendons Anatomy 0.000 description 1
- 210000003932 Urinary Bladder Anatomy 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 210000001789 adipocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 239000000560 biocompatible material Substances 0.000 description 1
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 description 1
- 238000001815 biotherapy Methods 0.000 description 1
- 239000000316 bone substitute Substances 0.000 description 1
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 1
- 230000002328 demineralizing Effects 0.000 description 1
- 239000004053 dental implant Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000002068 genetic Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 210000001981 hip bone Anatomy 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000008040 ionic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organs Anatomy 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic Effects 0.000 description 1
- 230000004820 osteoconduction Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 231100000803 sterility Toxicity 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области получения тканей человека или животных с целью их применения для трансплантаций (аллотрансплантаций или ксенотрансплантаций).The present invention relates to the field of obtaining human or animal tissues for use in transplantation (allotransplantation or xenotransplantation).
Аллотрансплантация предполагает наличие донора и человека-реципиента. Аутотрансплантация предполагает только одно человеческое существо. Allotransplantation involves the presence of a donor and a human recipient. Autotransplantation involves only one human being.
Ксенотрансплантация предполагает наличие животного в качестве донора и человека в качестве реципиента.Xenotransplantation involves the presence of an animal as a donor and a human as a recipient.
Возрастающее количество мышечно-скелетных нарушений человека делает необходимым лечение путём костного восстановления или замены как в стоматологической области (челюстно-лицевое восстановление посредством зубного имплантата), так и в онкологии (вследствие удаления костных опухолей) или в ортопедической хирургии (вследствие перелома или для соединения позвонков).The increasing number of human musculoskeletal disorders makes it necessary to treat by bone reconstruction or replacement, both in the field of dentistry (maxillofacial restoration with a dental implant) and oncology (due to the removal of bone tumors) or orthopedic surgery (due to a fracture or to connect the vertebrae ).
В настоящее время костное восстановление производится посредством аутотрансплантации, как правило, при пункции кости на уровне подвздошного гребня нуждающегося в лечении пациента. Однако такая пункция, помимо того, что она болезненна, не является обратимой. Действительно, тазовая кость не восстанавливается и следовательно количество имеющейся костной ткани ограничено. Кроме того аутотрансплантация требует двойного хирургического вмешательства для одного и того же индивида, что кроме того оказывает немалое влияние на послеоперационное восстановление.Currently, bone restoration is performed through autografting, usually by puncturing the bone at the level of the iliac crest of the patient in need of treatment. However, such a puncture, in addition to being painful, is not reversible. Indeed, the pelvic bone does not regenerate and therefore the amount of available bone tissue is limited. In addition, autotransplantation requires a double surgical intervention for the same individual, which also has a significant impact on postoperative recovery.
Другой подход заключается в использовании костных заменителей, являющихся широко доступными и не дорогостоящими, как, например, керамические, коралловые или стеклянные протезы. К сожалению, вследствие недостаточной рыночной упорядоченности многочисленные проблемы относительно долговечности, совместимости материалов, даже токсичности, лежат в основе многих послеоперационных трудностей, и медицинские работники все больше и больше не доверяют таким заменителям.Another approach is to use bone substitutes that are widely available and inexpensive, such as ceramic, coral or glass prostheses. Unfortunately, due to the lack of market orderliness, numerous problems regarding durability, material compatibility, even toxicity, underlie many postoperative difficulties, and medical professionals increasingly distrust such substitutes.
Аллотрансплантация также применяется. На практике отбирают у индивида костную ткань, например, головку бедра, удалённую при установке тазобедренного протеза. Эта ткань содержит в себе костную матрицу и клетки донора. Для исключения риска отторжения или воспалительной реакции во время трансплантации необходимо обработать ткань для её очистки от любых «генетических» следов донора, т.е. удалить следы клеток, крови или жира. Метод очистки или «удаления клеток» из костной ткани для получения лишённой клеток костной матрицы описан в Dufrane и др. Biomaterials. 2002 Jul.; 23 (14):2979-88 и в Dufran и др. Eur Cell Mater. 2001 Jan 10; 1:52-8; discussion 58.Allotransplantation is also applied. In practice, bone tissue is taken from the individual, for example, the head of the femur, removed during the installation of a hip prosthesis. This tissue contains the bone matrix and donor cells. To eliminate the risk of rejection or inflammatory reaction during transplantation, it is necessary to process the tissue to clear it of any "genetic" traces of the donor, i.e. remove traces of cells, blood or fat. A method to purify or "cell-remove" bone tissue to obtain cell-free bone matrix is described in Dufrane et al. Biomaterials. 2002 Jul.; 23(14):2979-88 and in Dufran et al. Eur Cell Mater. 2001 Jan 10; 1:52-8; discussion 58.
Основными этапами этого метода являются:The main steps of this method are:
- центрифугирование взятой у донора ткани с целью отделения крови и жира;- centrifugation of tissue taken from a donor in order to separate blood and fat;
- разрезание ткани, как правило, на кубики разного размера;- cutting the fabric, as a rule, into cubes of different sizes;
- химическая обработка с целью удаления следов клеток и дезактивации вирусов и/или бактерий;- chemical treatment to remove traces of cells and deactivate viruses and/or bacteria;
- лиофилизация для получения устойчивой деминерализованной костной матрицы;- lyophilization to obtain a stable demineralized bone matrix;
- упаковка.- package.
Несмотря на то, что аллотрансплантация до сегодняшнего дня является наиболее надёжным приёмом костного восстановления, доступ пациентов к этому приёму сильно ограничен методом и расходами на производство костной матрицы с удаленными клетками.Although allografting has been the most reliable method of bone regeneration to date, patient access to this technique is severely limited by the method and cost of producing a bone matrix with cells removed.
Действительно, в настоящее время все эти этапы выполняются вручную больничным персоналом в светлом стерильном, так называемом «классифицированном» зале, т.е. созданным в соответствии с некоторым количеством стандартов и являющимся объектом строгого контроля. Каждый из этих этапов должен проводиться прежде всего в разных классифицированных стерильных камерах или изоляторах внутри производственной зоны, при этом каждый изолятор содержит адекватное оборудование для каждого этапа и должен поддерживаться в стерильных условиях. Отсюда следует наличие большого мёртвого пространства для перемещения персонала между каждым изолятором. Кроме того необходимо соблюдение специальных мер предосторожности при перемещении партий продукции из одного изолятора в другой.Indeed, at present, all these steps are performed manually by hospital staff in a bright, sterile, so-called "classified" room, i.e. created in accordance with a number of standards and subject to strict control. Each of these steps should be carried out primarily in different classified sterile chambers or isolators within the production area, with each isolator containing adequate equipment for each step and maintained under sterile conditions. This results in a large dead space for the movement of personnel between each isolator. In addition, special precautions must be taken when moving batches of product from one isolator to another.
Затем необходимо обеспечить трассируемость партий в отношении происхождения ткани. При этом не исключаются ошибочные действия со стороны персонала, которые могут привести к изъятию партий.It is then necessary to ensure that the batches are traceable to the origin of the fabric. This does not exclude erroneous actions on the part of personnel, which can lead to the withdrawal of batches.
Кроме того нельзя не учитывать финансовый аспект. Действительно изготовление партии занимает несколько недель, причём на этот срок может сказаться наличие больничного персонала, который должен обеспечить основные меры по уходу. Потребность в рабочем времени и в специальном, упомянутом выше, помещении приводит к значительным затратам для медицинского учреждения. По этим причинам многие медицинские учреждения не вкладывают средства в производство костных матриц с удалёнными клетками. Следовательно, в настоящее время доступ к такому источнику костной ткани для целей аллотрансплантации очень ограничен.In addition, the financial aspect cannot be ignored. Indeed, the production of a batch takes several weeks, and this period may be affected by the presence of hospital staff, who must provide basic care. The need for working time and the special space mentioned above leads to significant costs for the medical institution. For these reasons, many medical institutions do not invest in the production of cell-removed bone matrices. Therefore, access to such a bone source for allograft purposes is currently very limited.
Резюмируя изложенное, следует отметить, что имеющиеся проблемы обусловлены тем, что:Summarizing the above, it should be noted that the existing problems are due to the fact that:
- производство является ручным, что включает в себя:- production is manual, which includes:
- классификацию на разных этапах;- classification at different stages;
- последующую потребность в рабочем помещении;- subsequent need for a working space;
- наличие места хранения;- availability of storage space;
- трудности в отношении трассируемости;- difficulties with regard to traceability;
- действия операторов могут явиться источником ошибок и негативно сказаться на качестве продукта;- the actions of operators can be a source of errors and adversely affect the quality of the product;
- длительность производственного процесса порождает слишком большие затраты.- the duration of the production process generates too high costs.
Под относительной классификацией следует понимать в данном случае содержание биологической ткани в стерильных условиях не только на каждом этапе, но также и между этапами, во время вероятного физического перемещения ткани между двумя стерильными зонами. Эти производственные проблемы не ограничиваются только костными тканями, они касаются и других биологических тканей, применяемых в аллотрансплантации, например, кожа, сухожилия, мочевой пузырь и др., или жировая ткань. Такие же проблемы возникают при производстве терапевтических клеточных средств. В целях упрощения доступа пациентов к упомянутому источнику биологической ткани для аллотрансплантации заявителем создан способ, которым решаются приведённые выше проблемы.Relative classification should be understood in this case as keeping the biological tissue under sterile conditions, not only at each stage, but also between stages, during the probable physical movement of the tissue between two sterile zones. These production problems are not limited to bone tissue, they also apply to other biological tissues used in allotransplantation, such as skin, tendons, bladder, etc., or adipose tissue. The same problems arise in the production of therapeutic cellular agents. In order to simplify the access of patients to the mentioned source of biological tissue for allotransplantation, the applicant has created a method that solves the above problems.
Решение согласно изобретениюSolution according to the invention
Поэтому настоящим изобретением предлагается способ получения тканевой матрицы для аллотрансплантации или ксенотрансплантации, при котором после отбора биологической ткани:Therefore, the present invention proposes a method for obtaining a tissue matrix for allotransplantation or xenotransplantation, in which, after the selection of biological tissue:
- эту ткань классифицируют;- this fabric is classified;
- её обрабатывают;- it is processed;
- упаковывают полученную тканевую матрицу;- packaging the obtained tissue matrix;
отличающийся тем, что указанные этапы проводятся автоматизированным приёмом в одном и том же «классифицированном» реакторе.characterized in that these stages are carried out by automated reception in the same "classified" reactor.
Для решения совокупности проблем заявитель смело отобрал из неё проблему, в данном случае, проблему, которая априори наиболее трудно решаема, и пытаясь максимально исключить классификацию, добился решения всех остальных трудностей. Поэтому настоящая заявка относится к проблемному изобретению.To solve a set of problems, the applicant boldly selected a problem from it, in this case, a problem that is a priori the most difficult to solve, and trying to exclude the classification as much as possible, achieved the solution of all other difficulties. Therefore, the present application relates to a problematic invention.
Под понятием «классифицировать» ткань следует понимать её подготовку для применения в способе при стерильных условиях, соответствующих строгим нормам. Также «классифицированный» реактор – это реактор, соответствующий тем же нормам. The term "classify" the tissue should be understood as its preparation for use in the method under sterile conditions that meet strict standards. Also, a “classified” reactor is a reactor that complies with the same standards.
Под упаковкой понимается любой вид затаривания, например, помещение тканевой матрицы в пластмассовый, запечатываемый в вакууме пакет или помещение тканевой матрицы внутрь шприца в пригодном для применения виде, сам же шприц упакован стерильно в пластмассовую упаковку.Packaging refers to any type of packaging, for example, placing the tissue matrix in a vacuum-sealed plastic bag or placing the tissue matrix inside the syringe in a usable form, while the syringe itself is packaged sterile in plastic packaging.
Для некоторых видов биологической ткани способ согласно изобретению может включать в себя этап разрезания или измельчения ткани. Кроме того способ может содержать этап сушки или лиофилизации, предшествующий упаковке.For certain types of biological tissue, the method of the invention may include the step of cutting or shredding the tissue. In addition, the method may include a drying or freeze-drying step prior to packaging.
Обработка ткани может включать в себя один или несколько следующих этапов:Fabric processing may include one or more of the following steps:
- центрифугирование ткани,- tissue centrifugation,
- химическая обработка,- chemical processing,
- биологическая обработка.- biological treatment.
Химическая обработка предполагает любое воздействие на биологическую ткань химическими агентами или реактивами, например, встряхивание ткани, находящейся в растворе антибактериального агента или в растворе, показатель рН которого задан кислотой или основанием путём добавки ионных соединений. Биологическая ткань может быть подвержена нескольким химическим последовательным видам обработки с разными конечными целями, например, обезжиривание или инактивация бактерий или вирусов или прионов, или деминерализация для улучшения остеокондукции.Chemical treatment involves any effect on biological tissue by chemical agents or reagents, for example, shaking the tissue in a solution of an antibacterial agent or in a solution whose pH is set by an acid or base by adding ionic compounds. Biological tissue can be subjected to several sequential chemical treatments with different end goals, such as defatting or inactivating bacteria or viruses or prions, or demineralization to improve osteoconduction.
При биологической обработке для соответствующей ткани применяются биологические агенты, например, факторы роста или протеины, вызывающие клеточную дифференциацию.Biological treatment uses biological agents, such as growth factors or proteins, to induce cell differentiation in the respective tissue.
Также изобретение относится к классифицированному реактору для осуществления способа согласно изобретению, содержащему:The invention also relates to a classified reactor for carrying out the process according to the invention, comprising:
- шлюзовую камеру для введения и классификации биологической ткани,- lock chamber for the introduction and classification of biological tissue,
- средства обработки биологической ткани, предназначенные для получения тканевой матрицы,- means of processing biological tissue, intended to obtain a tissue matrix,
- средства упаковки произведённой тканевой матрицы,- means of packaging the fabric matrix produced,
- шлюзовая камера для выпуска упакованной тканевой матрицы,- lock chamber for the release of the packed tissue matrix,
- роботехнические средства для перемещения биологической ткани из шлюзовой камеры для введения и классификации к средствам для обработки биологической ткани,- robotic means for moving biological tissue from the lock chamber for introduction and classification to means for processing biological tissue,
- роботехнические средства для перемещения тканевой матрицы от средств обработки к средствам упаковки, затем от средств упаковки в шлюзовую выпускную камеру.- robotic means for moving the tissue matrix from the processing means to the packaging means, then from the packaging means to the sluice outlet chamber.
Шлюзовая камера для введения и классификации биологической ткани, а также шлюзовая камера для выпуска упакованной тканевой матрицы выполнены с возможностью поддержания внутри реактора стерильных условий, соответствующих требуемым для способа нормам. Следовательно классификация ткани проводится только на участке впускной шлюзовой камеры. Выпускная шлюзовая камера также совершенно очевидно предусмотрена для поддержания стерильных условий во время выпуска продукта. Таким образом классифицированный реактор может быть выполнен компактным, не допускающим, само собой разумеется, доступа индивида внутрь. Таким образом все этапы способа согласно изобретению могут в нём проводиться в оптимальной последовательности.The sluice chamber for the introduction and classification of biological tissue, as well as the sluice chamber for the release of the packed tissue matrix, are designed to maintain sterile conditions inside the reactor that correspond to the standards required for the method. Therefore, tissue classification is carried out only in the area of the inlet airlock. The outlet lock is also quite obviously provided to maintain sterile conditions during the release of the product. Thus classified reactor can be made compact, without allowing, of course, the access of the individual inside. Thus, all steps of the method according to the invention can be carried out in an optimal sequence.
Изобретение будет более понятным из приводимого ниже описания нескольких случаев применения изобретения со ссылкой на приложенный чертёж, на котором изображено:The invention will be better understood from the following description of several applications of the invention with reference to the attached drawing, which shows:
фиг. 1 – схематическое изображение способа по изобретению;fig. 1 is a schematic representation of the method according to the invention;
фиг. 2 - схематическое изображение реактора для осуществления изобретения;fig. 2 is a schematic representation of a reactor for carrying out the invention;
фиг. 3 – в перспективе внутреннее пространство реактора согласно изобретению.fig. 3 is a perspective view of the interior of a reactor according to the invention.
При обращении к фиг. 1 можно видеть, что взятая у донора биологическая ткань 1 вводится в реактор 2 через впускную шлюзовую камеру 3. Ткань проходит через несколько этапов: центрифугирование 4, разрезание 5, химическая обработка 6, лиофилизация 7 и упаковка 8. Затем полученная упакованная тканевая матрица 10 выводится из реактора 2 через выпускную шлюзовую камеру 9.Referring to FIG. 1, it can be seen that the
Тканью 1 может служить, например, головка бедра, взятая у донора при наложении тазобедренного протеза. Для того чтобы такая головка бедра в сыром виде могла служить для приготовления костной матрицы с целью использования при костном восстановлении у другого пациента, она должна пройти несколько этапов преобразования в контролируемых стерильных условиях. Следовательно головка бедра сначала вводится в так называемый классифицированный реактор 2, в ту его часть, где обеспечены стерильные условия, соответствующие требуемым нормам проведения таких преобразований.The
Введение головки 1 бедра происходит через впускную шлюзовую камеру 3, конфигурация которой выполнена такой, что никакое загрязнение снаружи не может попасть в реактор 2. Эта шлюзовая камера 3 может быть снабжена, например, системой из двойной двери, причём каждая дверь открывается поочерёдно, и обычным ламинарным потоком воздуха, направленным наружу от шлюзовой камеры. Для введения внутрь головка бедра помещается в специальную ёмкость, которая облегчает перемещение при проведении этапов способа. Таким образом шлюзовая камера 3 позволяет ввести и классифицировать биологическую ткань, в данном случае головка 1 бедра помещается в реактор 2.The introduction of the
Как видно из фиг. 2, внутри реактора 2 установлен автомат 13 или ряд взаимодействующих автоматов, содержащих разные функциональные узлы и предназначенные для проведения этапов способа. Предпочтительно автомат 13 управляется информационной системой 14, в которую при необходимости оператор вводит команды через пост управления 15, в данном случае компьютер. Реактор может иметь разные формы и размеры. Например, он может быть выполнен из металла в виде контейнера для транспортировки по суше или морем или содержать частично застеклённые стенки. Единственным ограничением для такого реактора служит необходимость обеспечения и поддержания внутри стерильных условий, соответствующих необходимым нормам при проведении способа изготовления. Эти требования и нормы могут варьироваться в зависимости от географических районов. Такой реактор может быть дополнен некоторыми элементами для обеспечения стерильности, например, устройствами для вентиляции, обеззараживания или кондиционирования воздуха. В данном случае автомат 13 обеспечивает введение головки 1 бедра, при необходимости вместе с его ёмкостью, в центрифугу 16, где она подвергается центрифугированию для отделения костной матрицы от нежелательных остатком 11, таких, как мозг, кровь или жировые остатки. Очищенная таким образом головка 1 бедра поступает затем к режущему устройству 17, выполненному с возможностью получения костных кусочков заданной величины. После этого эти костные кусочки вводятся в камеру с ванной 18 для химической обработки, в которой они перемешиваются в течение определённого заданного времени. Обрабатывающей ванной может служить, например, дезинфицирующий раствор для инактивации бактерий или же любая другая ванна, соответствующая виду обрабатываемой ткани. As can be seen from FIG. 2, an
Камера 18 для химической обработки может быть выполнена таким образом, что в конце обработки отработанный химический раствор 12 может отводиться в соответствующий контейнер 19, сообщённый с реактором 2. Например, можно предусмотреть, чтобы контейнер располагался снаружи и был разобщён с реактором посредством клапанов для его замены при наполнении без нарушения стерильных условий в реакторе. Возможно удаление остатков после центрифугирования, производимое таким же образом. Также возможно подсоединение чистых контейнеров с раствором, которые служат для питания химических ванн. Содержание этих контейнеров легко трассируется информационной системой 14, например, посредством штрихового кода.The
Костные кусочки могут быть подвержены нескольким видам последовательной химической обработки в одной и той же обрабатывающей камере или в камерах, отделённых от внутренней части реактора 2. Эта обработка может быть дополнена этапами промывки. Обработанные таким образом кусочки костной, лишённой клеток матрицы затем сублимируют в сублимационной установке 20, т.е. сушат до тех пор, пока влажность в них составит, например, менее 5%, после этого упаковывают в вакууме или в атмосфере защитного газа с получением упаковочной единицы 21. Этим достигается оптимальная стабильность костной матрицы 10, позволяющая хранить её при комнатной температуре в течение нескольких месяцев. Возможно предусмотреть этап этикетирования упаковок для обеспечения трассируемости произведённых партий. Упакованная тканевая матрица 10 извлекается из реактора 2 через выпускную шлюзовую камеру 9, которая аналогична впускной шлюзовой камере 3. Также возможно выполнить реактор 2 таким образом, что он будет иметь только одну шлюзовую камеру для впуска и выпуска.The bone pieces may be subjected to several consecutive chemical treatments in the same processing chamber or in chambers separate from the interior of
Пост управления или регулирования 15 содержит информационную систему 14, в которой содержатся сведения о способе производства упакованной ткани 10. Информационная система 14 управляет автоматом 14 в реакторе 2. Может потребоваться введение оператором некоторых параметров, как, например, вид ткани, в том случае, когда автомат может управлять изготовлением нескольких типов ткани, продолжительностью химической обработки или необходимым процентным содержанием влаги в упакованной тканевой матрице 10.The control or
Следовательно, описанный выше способ изготовления позволяет вводить «сырую» биологическую ткань в реактор и получать на выходе обеззараженную биологическую ткань, пригодную для применения в целях трансплантации. Этот способ включает в себя только один этап классификации при вводе ткани 1 в реактор 2. Непрерывность классификации обеспечивается ограниченным и контролируемым пространством реактора, из которого ткань не выходит до завершения изготовления. Поскольку ни один оператор не может вмешаться в протекание процесса, то ошибочные действия исключены, трассируемость гарантирована, потребность в пространстве и манипуляциях сведена к строгому минимуму. Следствием этого являются оптимальные производственные затраты.Therefore, the manufacturing method described above makes it possible to introduce "raw" biological tissue into the reactor and obtain a decontaminated biological tissue suitable for use in transplantation. This method includes only one classification step when the
Другое преимущество способа согласно изобретению состоит в возможности непрерывного выпуска продукции в «малых» объёмах. Обычно в том случае, когда продукция производится вручную в медицинском центре (через банк тканей), больничному персоналу приходится ожидать поступление достаточного количества исходного материала, несколько десятков головок бедра, например, 48 перед тем, как приступить к производству, и это – с целью оптимизации затрат. Способ согласно изобретению позволяет приступить к производству при наличии только одной головки бедра и обеспечить непрерывное производство или каждый раз при наличии головки бедра.Another advantage of the method according to the invention lies in the possibility of continuous production in "small" volumes. Usually, when production is done manually in a medical center (through a tissue bank), hospital staff have to wait for a sufficient amount of source material, several dozen femoral heads, for example, 48, before proceeding with production, and this is for the purpose of optimization. costs. The method according to the invention makes it possible to start production with only one femoral head and ensure continuous production or every time a femoral head is present.
Реактор 2 предпочтительно может быть выполнен с возможностью изготавливать одновременно, параллельно или нетрадиционно несколько партий тканевой матрицы. Т.е. две сырых биологических ткани могут вводиться и обрабатываться одновременно или вторая биологическая ткань может вводиться в тот момент, когда первая ткань уже обрабатывается. Трассируемость партий тканевой матрицы обеспечивается для каждой биологической ткани.The
Для специалиста является очевидным, что ткань 1 может быть также получена от животного донора. Здесь была описана обработка головок бедра, однако обрабатываться может любая другая костная ткань, кожа или любая другая ткань, пригодная с точки зрения специалиста. Способ согласно изобретению не ограничивается изготовлением тканевых матриц. Для методов клеточной терапии или биотерапии также может применяться способ согласно изобретению Эти методы терапии являются разновидностью аутотрансплантации, которая часто применяется в онкологии, в которой отдельные дифференцированные клетки производятся на основе штаммов клеток, взятых у индивида для повторной имплантации в подлежащий лечению орган этого индивида. Препарат для таких методов терапии, производимый до настоящего времени вручную, имеет те же проблемы, что и производство тканевых матриц. Их изготовление включает в себя также этапы классификации, обработки и упаковки.For a specialist it is obvious that
В идеале реактор 2 легко перемещается любым транспортным средством и может легко устанавливаться в любой точке мира. Способ согласно изобретению не требует вмешательства высококвалифицированного больничного персонала и может быть приведён в соответствие с действующими нормами в том месте, где они действуют.Ideally, the
Особый вариант выполнения реактора согласно изобретению детально показан на фиг. 3, на которой видно внутреннее устройство реактора согласно изобретению. Для большей ясности не показаны ограничивающие реактор стенки, однако совершенно очевидно, что они охватывают, подобно запечатанному контейнеру, расположенное внутри реактора оборудование. Под «запечатанным» подразумевается, что в реакторе не имеется ни одного отверстия, кроме шлюзовых камер и отверстий, специально предусмотренных для технических нужд.A particular embodiment of the reactor according to the invention is shown in detail in FIG. 3 showing the interior of the reactor according to the invention. For clarity, the reactor-bounding walls are not shown, but it is clear that they enclose, like a sealed container, the equipment inside the reactor. By "sealed" is meant that there are no openings in the reactor, except for lock chambers and openings specially provided for technical needs.
Реактор 302 содержит шлюзовую камеру 303 для введения и классификации биологических тканей и шлюзовую камеру 309 для выпуска упакованной тканевой матрицы, при этом каждая шлюзовая камера расположена в данном случае в конце реактора. Чашки 327 с содержанием биологических тканей показаны здесь в шлюзовой камере 303. Между обеими шлюзовыми камерами расположены друг возле друга 5 устройств: центрифуга 316, режущее устройство 317, две станции 318а и 318b для химической обработки, каждая из которых расположена в вытяжном шкафу 322а и 322b, лиофилизатор 320 и упаковочная станция 312, перед которыми расположено соответственно пять роботехнических шарнирных рычагов 313, 323, 343, 353 и 363, а также роботехнический шарнирный рычаг 333, установленный между режущим устройством 317 и станцией 318а для химической обработки. Все описанные выше элементы расположены на полу 325, под которым предусмотрено пространство 326.The reactor 302 includes a
Поскольку были описаны элементы реактора 302, то ниже подробно будет описано шарнирное сочленение между ними для осуществления способа согласно изобретению.Since the elements of the reactor 302 have been described, the articulation between them for carrying out the method according to the invention will be described in detail below.
Шлюзовая камера 303 для введения и классификации биологических тканей выполнена аналогично шлюзовой камере 3 на фиг. 1 и 2. После открытия наружной двери шлюзовой камеры оператор помещает в шлюзовую камеру 303 обрабатываемую биологическую ткань в чашке 327. Поток воздуха изнутри шлюзовой камеры таков, что никакое загрязнение извне не может попасть в шлюзовую камеру до тех пор, пока наружная дверь остаётся закрытой. Автоматизированный способ обработки начинается с открытия внутренней двери (в реактор) шлюзовой камеры 303. Роботехнический рычаг 313 захватывает чашку 327 в шлюзовой камере 303 и располагает её в полости центрифуги 316. Чашка 327 может быть выполнена, например, такой, чтобы соответствовала рабочим полостям центрифуги. Чашка может иметь двойную стенку, при этом внутренняя стенка выполнена ажурной с тем, чтобы экстрагированные вещества биологической ткани во время центрифугирования проходили через выполненную ажурной стенку и таким образом физически отделялись от биологической ткани. Несколько партий в нескольких чашках могут при необходимости подвергаться центрифугированию одновременно. При осуществлении способа можно следить за положением каждой партии в любом устройстве, без возможного сбоя.The
После центрифугирования роботехнический рычаг 327 извлекает чашку 327 из центрифуги 316. Рычаг 323 забирает из неё биологическую ткань, освободившуюся, по меньшей мере, частично от нежелательных элементов, для её разрезания.After centrifugation, the robotic arm 327 removes the cup 327 from the
Также возможно предусмотреть наличие промежуточной платформы, на которой хранятся чашки с содержанием центрифугированной биологической ткани до момента перемещения рычагом 323.It is also possible to provide for the presence of an intermediate platform on which the cups containing the centrifuged biological tissue are stored until the
Разрезание может производиться обычным способом ленточной пилой или фрезой. Тем не менее эти методы имеют несколько недостатков. Прежде всего трение при участии биологической ткани образует тепло с температурой свыше 47°С, которое повреждает ткань. В частности, в том случае, когда речь идёт о кости, то её полости забиваются из-за тепла и давления, создающегося на поверхности резания. Затем необходимо – теоретически - сменить режущую ленту для исключения любого загрязнения между партиями, что делается редко, когда способ осуществляют технические специалисты в больнице. Наконец такие методы, которые обладают малой геометрической гибкостью (машины с 4 осями), вызывают большую потерю биологической ткани.The cutting can be done in the usual way with a band saw or cutter. However, these methods have several disadvantages. First of all, friction with the participation of biological tissue generates heat with a temperature above 47°C, which damages the tissue. In particular, when it comes to bone, its cavities become clogged due to the heat and pressure created on the cutting surface. It is then necessary - theoretically - to change the cutting belt to eliminate any contamination between batches, which is rarely done when the method is carried out by technicians in a hospital. Finally, methods that have little geometric flexibility (4-axis machines) cause a large loss of biological tissue.
Для устранения этих недостатков заявитель удачно ввел в автоматизированный способ резание с помощью высоконапорной, не абразивной водяной струи. Этот приём уже был применён вручную хирургами в операционном зале, как об этом сообщается в журнале Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materiaks, 62, 2016, 495-503, при частичном резании костей во время операции. Применение высоконапорной водяной струи позволяет, с одной стороны, резать очень точно и чётко без повышения способной повредить ткань температуры и, с другой стороны, не загрязнять партии между собой. Другое преимущество, связанное с применением высоконапорной водяной струи - это возможность её применения для любой ткани, будь то кость или кожа. Давление водяной струи может быть приведено в соответствие с разрезаемой тканью. Резание получается чётким и обладает микроскопической точностью. Если речь идёт о кости, то альвеолы кости на поверхности cреза остаются не повреждёнными.To overcome these shortcomings, the Applicant has successfully introduced cutting with a high-pressure, non-abrasive water jet into an automated process. This technique has already been applied manually by surgeons in the operating room, as reported in the Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materiaks, 62, 2016, 495-503, with partial bone cutting during surgery. The use of a high-pressure water jet makes it possible, on the one hand, to cut very precisely and accurately without increasing the temperature that could damage the fabric, and, on the other hand, not to contaminate the batches with each other. Another advantage associated with the use of a high-pressure water jet is that it can be applied to any tissue, be it bone or skin. The pressure of the water jet can be adapted to the tissue being cut. Cutting is clear and has microscopic precision. If we are talking about bone, then the alveoli of the bone on the cut surface remain undamaged.
На практике удерживающий разрезаемую ткань рычаг 323 обладает одновременной подвижностью по нескольким осям, располагает и перемещает разрезаемую водяной струёй ткань в любом заданном направлении. Поскольку шарнирный рычаг имеет подвижность по нескольким осям, то становится возможным получение любой геометрии резания, что также позволяет оптимизировать разрезание для ограничения отходов и добиваться более высокого выхода тканевой матрицы в конце процесса.In practice, the tissue-retaining
Высоконапорная водяная струя создаётся устройством, которое хорошо знакомо специалисту и которое содержит компрессор и выходное сопло, например, из сапфира или алмаза для уменьшения его износа, диаметр которого является изменяемым для регулировки давления и точности резания.The high-pressure water jet is produced by a device that is well known to the person skilled in the art, which contains a compressor and an outlet nozzle, for example, made of sapphire or diamond to reduce its wear, the diameter of which is variable to adjust the pressure and cutting accuracy.
Хотя резание высоконапорной водяной струёй технически более совершенно, однако изобретение не ограничивается только этим методом, так как могут быть применены любые традиционные методы резания.Although high-pressure water jet cutting is technically more advanced, the invention is not limited to this method only, as any conventional cutting methods can be applied.
После разрезания кусочки ткани, до того как будут отобраны, собираются рычагом 333 по одному, например, на сите и помещаются им в корзину партия за партией с тем, чтобы не смешивались кусочки из разных партий и обеспечивалась полная трассируемость. After cutting, the fabric pieces are collected one at a time by the
Рычагом 343 корзины помещаются в ванны для химической обработки, как описано выше, затем по окончании обработки их оттуда извлекают. Также может проводиться несколько промежуточных химических последовательных разных видов обработки на платформах 318а и 318b. Сушильные шкафы 322а и 322b являются обычными лабораторными сушильными шкафами, которые позволяют регулировать качество воздуха в реакторе над химическими растворами. Как только заканчивается химическая обработка, роботехнический рычаг извлекает корзины и размещает их вблизи роботехнического рычага 353. Роботехнический рычаг 353 захватывает обработанные кусочки биологической ткани один за другим и помещает каждый в предварительно запечатанную трубу, т.е. в трубу, колпачки которой уже установлены, но не заварены, затем каждая труба заводится в лиофилизатор 320. По окончании лиофилизации и перед открыванием лиофилизатора пластина помещается на колпачки для запечатывания труб, каждая из которых содержит кусочек тканевой матрицы, готовой для применения в качестве трансплантата. The baskets are placed by
После этого рычаг 363 заканчивает упаковку труб и, например, накладывает этикетку с указанием всех необходимых сведений для трассирования партии, затем трубы с упакованной тканевой матрицей поступают в выпускную шлюзовую камеру 309 для их извлечения оператором.The
Пространство 326 под полом 325 может служить для прокладки всех кабелей и труб, будь то электрические, информационные, для жидкостей, необходимые для подключения устройств, а также для отведения отходов, образовавшихся во время процесса.The
Роботехнические рычаги могут совершать, разумеется, и другие движения кроме описанных выше для обеспечения надёжного применения всего способа. Описанное здесь расположение устройств является линейным, однако любое другое расположение, позволяющее осуществить способ согласно изобретению, также возможно. В частности, можно применять меньшее количество роботехнических рычагов, даже только один, производящий все операции с установленными вокруг него устройствами.Robotic arms can, of course, perform other movements than those described above to ensure reliable application of the whole method. The arrangement of devices described here is linear, however, any other arrangement that allows the method according to the invention to be carried out is also possible. In particular, it is possible to use a smaller number of robotic arms, even just one that performs all operations with devices installed around it.
Описанные выше роботехнические средства представлены здесь в виде одного или нескольких закреплённых на полу роботехнических рычагов. Однако может быть предусмотрена любая другая конфигурация или эквивалентное устройство, будь то подвешенные средства и/или рельсовые средства, обладающие способностью захвата или специфически выполненные для точного оборудования. Понятие «роботехнический рычаг» следует воспринимать в очень широком смысле как автоматизированное, программируемое и/или дистанционно управляемое средство. Транспортёрная лента при необходимости также может быть применена для перемещения тканей, матрицы, отходов и любого другого подлежащего перемещению элемента.The robotic tools described above are represented here as one or more floor-mounted robotic arms. However, any other configuration or equivalent device may be provided, be it suspended means and/or rail means capable of gripping or specifically designed for precision equipment. The concept of "robotic arm" should be understood in a very broad sense as an automated, programmable and/or remotely controlled tool. The conveyor belt, if necessary, can also be used to move fabrics, matrix, waste and any other item to be moved.
Описанные здесь устройства являются обычными устройствами, такими, как центрифуга или лиофилизатор. В соответствии с обрабатываемой тканью могут применяться и другие типы оборудования или может быть разработано оборудование по заказу. Средства для обработки, разрезания и упаковки следует воспринимать в широком смысле и содержат в себе любые известные специалисту элементы.The devices described here are conventional devices such as a centrifuge or a lyophilizer. Other types of equipment can be used according to the fabric to be processed, or custom equipment can be designed. Means for processing, cutting and packaging should be taken in a broad sense and contain any elements known to a person skilled in the art.
Claims (24)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BEBE2016/5978 | 2016-12-26 | ||
BE2016/5978A BE1024277B1 (en) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | Automated method for producing human or animal tissue for grafts. |
PCT/EP2017/083540 WO2018122039A1 (en) | 2016-12-26 | 2017-12-19 | Automated method for producing human or animal tissue for transplants |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019123472A RU2019123472A (en) | 2021-01-26 |
RU2019123472A3 RU2019123472A3 (en) | 2021-04-07 |
RU2785112C2 true RU2785112C2 (en) | 2022-12-02 |
Family
ID=
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0424159A2 (en) * | 1989-10-19 | 1991-04-24 | Osteotech, Inc., | Aseptic processing of allograft bone and tissue |
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0424159A2 (en) * | 1989-10-19 | 1991-04-24 | Osteotech, Inc., | Aseptic processing of allograft bone and tissue |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DUFRANE D., Physical and chemical processing for a human dura mater substitute, Biomaterials, Vol. 23, Issue 14, 2002, pp. 2979-2988. ЯБЛОНСКИЙ П.П. и др. Тканевые матрицы клапанов сердца: состояние проблемы и перспективы, Вестник Санкт-Петербургского университета, 2016, сер. 11, выпуск 2, с. 51-61, DOI: 10.21638/11701/spbu11.2016.206. ТЕРЕЩЕНКО В.П. Матрицы-носители в тканевой инженерии костной ткани, Успехи современного естествознания, No. 8, 2015, с. 66-70. СОВЕТНИКОВ Н.Н. и др. Клеточные технологии и тканевая инженерия в лечении дефектов суставной поверхности, Клиническая практика, 2013, No. 1, с. 52-66. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230414670A1 (en) | Placental tissue grafts and improved methods of preparing and using the same | |
US20200000963A1 (en) | Automated process for the production of human or animal tissues for grafts | |
EP1852084B1 (en) | Sterilization container for surgical instruments | |
JP4300863B2 (en) | Aseptic system and its use | |
US20190183078A1 (en) | Device and method for propagating plants | |
US20160000968A1 (en) | Placental tissue grafts and improved methods of preparing and using the same | |
RU2785112C2 (en) | Automated method for obtaining human or animal tissues for transplantations | |
CN107320775A (en) | The preparation method and application of degreasing sterilization deep-low temperature allograft bone | |
WO2019168428A1 (en) | Method for cleaning a bone matrix and a skin matrix using supercritical fluid | |
ES2953103T3 (en) | Automated method of treating biological tissue to produce a tissue matrix | |
RU2786726C2 (en) | Method for production of human and animal tissue matrix for use as grafts, automated method for treatment of biological tissue, reservoir for these methods included in kit | |
NL2014784B1 (en) | Bone material process. | |
US20220183274A1 (en) | Method to package a tissue matrix to be regenerated | |
Osborne et al. | Skeletal Tissue: Specific Recovery and Processing Issues | |
JP2018023325A (en) | Culture method | |
Vorontsov et al. | The MI Sytenko Institute of bone pathology, National Academy of Medical Sciences of Ukraine: scientific background |