TWI808425B - 細胞純化模組、細胞純化系統及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一種細胞純化模組，用於由流體樣本中純化出多個細胞。細胞純化模組包括中空柱體、複數個中空纖維膜、至少一第一磁性件、流體樣本入口端以及流體樣本出口端。中空柱體具有第一開口、與第一開口相對的第二開口以及連接第一開口與第二開口的容置空間。複數個中空纖維膜設置於容置空間內，且各個中空纖維膜皆具有多個孔隙。第一磁性件設置於中空柱體的外圍。流體樣本入口端設置於中空柱體的一端。流體樣本出口端設置於中空柱體的另一端。中空柱體具有沿著中空柱體的軸線方向延伸的軸向、沿著中空柱體的截面半徑方向且垂直於中空柱體的軸線方向的徑向、以及環繞中空柱體的軸線的周向。複數個中空纖維膜沿著中空柱體的軸向延伸，且複數個中空纖維膜沿著中空柱體的徑向排列。提供一種包括上述的細胞純化模組的細胞純化系統。

Description

細胞純化模組、細胞純化系統及其操作方法

本發明是有關於一種純化模組及純化系統，且特別是有關於一種可減少污染、簡化流程、節省時間或提升純化效率的細胞純化模組及細胞純化系統。

目前，針對含有磁珠與細胞以外物質的細胞液樣品的純化方式為：先使用磁珠去除裝置將細胞液中的磁珠去除，接著，再將去除磁珠後的細胞液轉移至細胞濃縮裝置，以進行細胞濃縮、清洗(移除細胞以外物質)以及純化。

然而，細胞液樣品在兩種裝置之間的轉移過程可能衍生提高汙染的風險。此外，先以磁珠去除裝置來進行磁珠去除，再以細胞濃縮裝置進行細胞純化，也會使得整體的純化流程較為複雜且需花費較多的時間。

因此，亟需開發一可同時簡化流程、節省時間且提升純化效率的設備。

本發明提供一種細胞純化模組、細胞純化系統及其操作方法，其具有可減少污染、簡化流程、節省時間或提升純化效率的效果。

本發明的細胞純化模組，用於由流體樣本中純化出多個細胞。細胞純化模組包括中空柱體、複數個中空纖維膜、至少一第一磁性件、流體樣本入口端以及流體樣本出口端。中空柱體具有第一開口、與第一開口相對的第二開口以及連接第一開口與第二開口的容置空間。複數個中空纖維膜設置於容置空間內，且各個中空纖維膜皆具有具有多個孔隙。第一磁性件設置於中空柱體的外圍。流體樣本入口端設置於中空柱體的一端。流體樣本出口端設置於中空柱體的另一端。中空柱體具有沿著中空柱體的軸線方向延伸的軸向、沿著中空柱體的截面半徑方向且垂直於中空柱體的軸線方向的徑向、以及環繞中空柱體的軸線的周向。複數個中空纖維膜沿著中空柱體的軸向延伸，且複數個中空纖維膜沿著中空柱體的徑向排列。

在本發明的一實施例中，上述的至少一第一磁性件包括一至多個第一磁性件，沿著中空柱體的周向設置於至少一側。

在本發明的一實施例中，上述的多個第一磁性件環狀包括一至多個第一磁性件，環狀包圍中空柱體。

在本發明的一實施例中，上述的細胞純化模組還包括至少一過濾液出口端。過濾液出口端設置於中空柱體上，以使由孔 隙流出的過濾液透過過濾液出口端流出。

在本發明的一實施例中，上述的流體樣本至少包括細胞液及複數個磁珠。細胞液至少包括複數個細胞及細胞培養液。

在本發明的一實施例中，上述的細胞純化模組還包括複數個盲管，設置於容置空間內。複數個盲管沿著中空柱體的軸向延伸，並沿著中空柱體的徑向排列。複數個盲管被複數個中空纖維膜圍繞。

在本發明的一實施例中，上述的複數個盲管與複數個中空纖維膜皆以環繞中空柱體的軸線而環形排列。複數個盲管於中空柱體的徑向上的總長度相對於中空柱體的直徑的比例為1：10至8：10。

在本發明的一實施例中，上述的細胞的尺寸大於中空纖維膜的孔隙的孔徑。

本發明的細胞純化系統包括上述的細胞純化模組、儲存容器以及蠕動幫浦。儲存容器用以儲存流體樣本。儲存容器透過第一管線連接至細胞純化模組的流體樣本出口端。蠕動幫浦用以推動流體樣本流動。蠕動幫浦分別透過第二管線與第三管線連接至儲存容器與細胞純化模組的流體樣本入口端。

在本發明的一實施例中，上述的細胞純化系統還包括至少一第二磁性件。第二磁性件設置於第三管線的外圍且鄰近流體樣本入口端。

在本發明的一實施例中，上述的至少一第二磁性件包括 一至多個第二磁性件，分別設置於第三管線的至少一側。

在本發明的一實施例中，上述的至少一第二磁性件包括一至多個第二磁性件，環狀包圍第三管線。

本發明的細胞純化系統的操作方法包括以下步驟。(a)提供上述的細胞純化系統。(b)利用蠕動幫浦將儲存容器中的流體樣本透過第二管線輸出至蠕動幫浦。(c)利用蠕動幫浦將流體樣本透過第三管線以及流體樣本入口端輸入至細胞純化模組。(d)利用蠕動幫浦使過濾液透過至少一過濾液出口端流出，以對流體樣本進行濃縮，並將濃縮流體樣本透過流體樣本出口端輸出。(e)利用蠕動幫浦將從細胞純化模組輸出的濃縮流體樣本透過第一管線重新輸入至儲存容器中。(f)重複步驟(b)到步驟(e)。

在本發明的一實施例中，上述的細胞純化系統的操作方法更包括：在進行步驟(f)之前，加入清洗液。

基於上述，在本發明的實施例的細胞純化模組、細胞純化系統及其操作方法中，藉由中空纖維膜的孔隙以及過濾液出口端的設置，可使細胞液中的細胞培養液與細胞以外物質排出，因而可對細胞液進行濃縮以及細胞純化。藉由第一磁性件的設置，可使細胞液中的多個磁珠被吸附在中空纖維膜的內壁，因而可去除細胞液中的磁珠。因此，相較於一般須先使用磁珠去除裝置之後才轉換成使用細胞濃縮裝置(即，先去除磁珠後，再濃縮細胞)，本實施例的細胞純化模組及細胞純化系統為封閉式系統且可以同時去除磁珠以及濃縮細胞，因而具有減少污染、簡化流程、節省 時間或提升純化效率的效果。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10、10a:細胞純化系統

100、100a、100b、100c、100d:細胞純化模組

110:中空柱體

111:第一開口

112:第二開口

113:容置空間

120:中空纖維膜

121:孔隙

130、130c、130d:第一磁性件

140:流體樣本入口端

150:流體樣本出口端

160:過濾液出口端

170:盲管

180:第二磁性件

200:流體樣本

201:細胞液

202:磁珠

203:細胞以外物質

210:細胞

230:細胞培養液

300:儲存容器

400:蠕動幫浦

510:第一管線

520:第二管線

530:第三管線

A:區域

AX:軸線

C:周向

D1、D2:直徑

D3:孔徑

F1:流體樣本輸入方向

F2:過濾液流出方向

F3:流體樣本輸出方向

F4:流體樣本流動方向

L1、L2、L3、L4:長度

T:厚度

X:軸向

Y:徑向

圖1A繪示為本發明一實施例的細胞純化模組的立體示意圖。

圖1B繪示為圖1A的細胞純化模組的結構示意圖。

圖1C繪示為圖1B的細胞純化模組的側剖面示意圖。

圖1D繪示為圖1B的細胞純化模組的區域A的放大圖。

圖2A至圖2B繪示為本發明多個實施例的細胞純化模組的結構示意圖。

圖3A繪示為本發明一實施例的細胞純化模組的結構示意圖。

圖3B繪示為本發明一實施例的細胞純化模組的側剖面示意圖。

圖4繪示為本發明一實施例的細胞純化系統的結構示意圖。

圖5繪示為本發明另一實施例的細胞純化系統的局部結構示意圖。

圖6A至圖6C分別為使用含有圖2A、圖2B的細胞純化模組的細胞純化系統以及圖5的細胞純化系統來去除磁珠的結果。

圖7為純化前後的流體樣本中含有特定細胞標記的細胞比例。

圖1A繪示為本發明一實施例的細胞純化模組的立體示意圖。圖1B繪示為圖1A的細胞純化模組的結構示意圖。圖1C繪示為圖1B的細胞純化模組的側剖面示意圖。圖1D繪示為圖1B的細胞純化模組的區域A的放大圖。其中，細胞純化模組100可用於由流體樣本200中純化出多個細胞210。此外，為了清楚表示與說明，圖1C省略繪示流體樣本入口端140、流體樣本出口端150以及過濾液出口端160。

請參照圖1B至圖1D，細胞純化模組100包括中空柱體110、多個中空纖維膜120、至少一第一磁性件130、流體樣本入口端140、流體樣本出口端150、至少一過濾液出口端160以及多個盲管170。其中，中空柱體110具有第一開口111、與第一開口111相對的第二開口112以及連接第一開口111與第二開口112的容置空間113。中空柱體110可例如是中空圓柱或其他形狀的中空柱狀結構，但不以此為限。中空柱體110還具有沿著中空柱體110的軸線方向延伸的軸向X、沿著中空柱體110的截面半徑方向且垂直於中空柱體110的軸線方向的徑向Y、以及環繞中空柱體110的軸線AX的周向C。中空柱體110的材料例如是聚氨酯(Polyurethane)，但不以此為限。

在一實施例中，中空柱體110的直徑D1可為9毫米至150毫米，例如約10毫米至130毫米、約20毫米至120毫米、約 30毫米至110毫米、約40毫米至100毫米、約50毫米至90毫米、約15毫米、約25毫米、約45毫米、約65毫米、約85毫米、約105毫米、約125毫米等，但不以此為限。中空柱體110的長度L1可為120毫米至1200毫米，例如約130毫米至1100毫米、約140毫米至1000毫米、約150毫米至900毫米、約160毫米至800毫米、約170毫米至700毫米、約200毫米至600毫米、約240毫米、約360毫米、約480毫米、約650毫米、約760毫米、約850毫米、約960毫米、約1050毫米、約1150毫米等，但不以此為限。在一些實施例中，中空柱體110的直徑D1與長度L1也可以視需要而調整。

在本實施例中，流體樣本200可包括細胞液201及複數個磁珠202，其中細胞液201又可包括複數個細胞210及細胞培養液230，細胞培養液230中則包括細胞以外物質203，例如可包括細胞培養過程中添加的生長因子或動物血清、製程中使用的酵素(如：胰蛋白酶)、人類血清白蛋白(Human Serum Albumin,HSA)、細胞代謝物以及其他不欲回收的成份等，但不以此為限。

在本實施例中，多個中空纖維膜120設置於容置空間113內。多個中空纖維膜120沿著中空柱體110的軸向X延伸，且多個中空纖維膜120沿著中空柱體110的徑向Y排列。在本實施例中，中空纖維膜120的長度L2可大致上等於中空柱體110的長度L1，但不以此為限。中空纖維膜120的長度L2可為120毫米至1100毫米，例如約130毫米至1000毫米、約140毫米至900毫米、 約150毫米至800毫米、約160毫米至700毫米、約170毫米至600毫米、約135毫米、約145毫米、約155毫米、約165毫米、約185毫米、約205毫米、約225毫米、約275毫米、約325毫米、約375毫米、約450毫米、約550毫米、約650毫米、約750毫米、約850毫米、約950毫米、約1050毫米等，但不以此為限。中空纖維膜120的直徑D2可為0.175毫米至1.75毫米，例如約0.18毫米至1.6毫米、約0.19毫米至1.5毫米、約0.2毫米至1.4毫米、約0.21毫米至1.3毫米、約0.22毫米至1.2毫米、約0.185毫米、約0.195毫米、約0.205毫米、約0.215毫米、約0.225毫米、約0.3毫米、約0.4毫米、約0.6毫米、約0.8毫米、約1.0毫米、約1.25毫米、約1.45毫米、約1.65毫米等，但不以此為限。在一些實施例中，中空纖維膜120的長度L2與直徑D2也以可視需要而調整。在本實施例中，中空纖維膜120的材料例如是聚碸(polysulfone)，但不以此為限。

在本實施例中，各個中空纖維膜120的管壁上具有多個孔隙121。孔隙121的孔徑D3可為0.2微米至1微米，例如約0.3微米至0.9微米、約0.4微米至0.8微米、約0.5微米至0.7微米、約0.35微米、約0.45微米、約0.55微米、約0.65微米、約0.75微米、約0.85微米、約0.95微米等，但不以此為限。在一些實施例中，孔隙121的孔徑D3也可以視需要而調整。在本實施例中，由於細胞210的尺寸與磁珠202的尺寸皆可大於中空纖維膜120的孔隙121的孔徑D3，因而使得細胞210與磁珠202不會通過孔 隙121而流到容置空間113。然而，流體樣本200中的細胞培養液230與細胞以外物質203則可透過中空纖維膜120的孔隙121而流到容置空間113。

在一實施例中，第一磁性件130設置於中空柱體110的外圍，以使流體樣本200中的多個磁珠202可透過第一磁性件130的磁力而被吸附在中空纖維膜120的內壁，以達到去除磁珠202的效果，如圖1D所示。具體來說，在一實施例中，圖1B與圖1C示意地繪示兩個第一磁性件130。兩個第一磁性件130分別設置於中空柱體110的兩側。兩個第一磁性件130例如是以垂直於中空柱體110的延伸方向X的方向Y排列在中空柱體110的上下兩側，但不以此為限。兩個第一磁性件130例如是設置於流體樣本入口端140與流體樣本出口端150之間約1/2的間距處，但不以此為限。在本實施例中，第一磁性件130的材料例如是釹鐵硼磁鐵(Neodymium iron boron magnet，Nd-Fe-B)，但不以此為限。

在本實施例中，第一磁性件130的厚度T可為3毫米至15毫米，例如約4毫米至14毫米、約5毫米至13毫米、約6毫米至12毫米、約7毫米至11毫米、約8毫米至10毫米、約3.5毫米、約4.5毫米、約5.5毫米、約6.5毫米、約7.5毫米、約8.5毫米、約9.5毫米等，但不以此為限。第一磁性件130的長度L3可為30毫米至40毫米，例如約31毫米至39毫米、約32毫米至38毫米、約33毫米至37毫米、約34毫米至36毫米、約31.5毫米、約32.5毫米、約33.5毫米、約34.5毫米、約35.5毫米、約 36.5毫米、約37.5毫米等，但不以此為限。第一磁性件130的厚度T與中空柱體110的直徑D1的比例可為約1.2：1、約1.3：1、約1.4：1、約1.5：1、約1.6：1、約1.7：1、約1.8：1、約2：1等，但不以此為限。第一磁性件130的長度L3與中空柱體110的長度L1的比例可為2：1至4：1，例如約2.2：1、約2.5：1、約2.8：1、約3：1、約3.3：1、約3.5：1、約3.75：1等，但不以此為限。在一些實施例中，第一磁性件130的長度L3也可以大致上等於中空柱體110的長度L1(未繪示)。在一些實施例中，第一磁性件130的厚度T與長度L3也以可視需要而調整。

在本實施例中，流體樣本入口端140設置於中空柱體110的一端，流體樣本出口端150設置於中空柱體110的另一端。在中空柱體110的延伸方向X上，流體樣本入口端140與流體樣本出口端150分別設置於中空柱體110的相對兩端。具體來說，流體樣本入口端140可連接中空柱體110的第一開口111，以使流體樣本200可透過流體樣本入口端140而流入中空纖維膜120。流體樣本出口端150可連接中空柱體110的第二開口112，以使位於中空纖維膜120內的流體樣本200或濃縮後的流體樣本200可透過流體樣本出口端150流出。也就是說，依據流體樣本輸入方向F1與流體樣本輸出方向F3，流體樣本200可從流體樣本入口端140流入中空纖維膜120內，並從流體樣本出口端150流出。

在本實施例中，過濾液出口端160設置於中空柱體110上，且過濾液出口端160可與中空柱體110的容置空間113連通， 以使得從中空纖維膜120的孔隙121流出的過濾液可透過過濾液出口端160而流出。也就是說，依據過濾液流出方向F2，過濾液可從過濾液出口端160流出。其中，所述過濾液位於中空柱體110的容置空間113。所述過濾液包括透過孔隙121而流到容置空間113的細胞培養液230與細胞以外物質203。在本實施例中，圖1B示意地繪示兩個過濾液出口端160，且分別鄰近於流體樣本入口端140與流體樣本出口端150，但不以此為限。

在本實施例中，多個盲管170設置於容置空間113內。多個盲管170沿著中空柱體110的軸向X延伸，多個盲管170沿著中空柱體110的徑向Y排列。盲管170可例如是實心圓柱或出入口封閉的空心管狀結構，但不以此為限。在本實施例的細胞純化模組100的側面示意圖中(如圖1C所示)，多個盲管170可被多個中空纖維膜120圍繞，以使盲管170設置於容置空間113的中央。在本實施例中，藉由將盲管170設置於容置空間113的中央，可使圍繞在盲管170周圍的中空纖維膜120可較鄰近第一磁性件130，以使中空纖維膜120可位在第一磁性件130的磁力所涵蓋的範圍內，進而增加磁珠202的去除效果。在本實施例中，盲管170也可用以支撐中空纖維膜120，以將中空纖維膜120固定在中空柱體110內。盲管170的材料例如是聚氨酯(Polyurethane)或聚碸(polysulfone)，但不以此為限。在一些實施例中，盲管170的材料還可以包括金屬或磁鐵，以提高磁珠202被吸附在中空纖維膜120的內壁及去除磁珠202的效果。舉例來說，金屬包括鐵、鋁、 鎳、鈷、或前述之組合。磁鐵包括釹鐵硼磁鐵(Nd-Fe-B)及釤鈷磁鐵(samarium-cobalt magnet)。

此外，在本實施例中，多個盲管170與多個中空纖維膜120皆以環繞中空柱體110的軸線AX而環形排列。多個盲管170於中空柱體110的徑向Y上的總長度L4相對於中空柱體110的直徑D1的比例可為1：10至8：10，例如約2：10、約3：10、約4：10、約5：10、約6：10、約7：10等，但不以此為限。其中，由於盲管170於中空柱體110的徑向Y上的總長度L4與中空柱體110的直徑D1的比例約為1：10至8：10，因而可確保所有的中空纖維膜120皆位在第一磁性件130的磁力所涵蓋的範圍內，進而可增加磁珠202的去除效果。

雖然本實施例示意地繪示的第一磁性件130的數量為兩個，且兩個第一磁性件130分別設置於中空柱體110的兩側，但本發明並不對第一磁性件130的數量及配置位置加以限制，只要使第一磁性件130可設置於中空柱體110的外圍即可。在一些實施例中，第一磁性件的數量也可以為一個，且設置於中空柱體的一側(未繪示)。在一些實施例中，第一磁性件的數量也可以為兩個以上，且分別設置於中空柱體的兩側以上(未繪示)。在一些實施例中，第一磁性件的數量也可以為兩個以上，且以環狀的方式包圍中空柱體(如圖3A所示)。

雖然本實施例示意地繪示的盲管170的數量為多個，但本發明並不對盲管的數量加以限制，只要使中空纖維膜120可位 在第一磁性件130的磁力所涵蓋的範圍內即可。在一些實施例中，盲管的數量也可以為一個(未繪示)。在一些實施例中，也可不需額外設置盲管。

簡言之，在本實施例的細胞純化模組100中，由於流體樣本200中的細胞培養液230與細胞以外物質203可透過中空纖維膜120的孔隙121與過濾液出口端160而流出，且流體樣本200中的多個磁珠202可透過第一磁性件130的磁力而被吸附在中空纖維膜120的內壁，因此，當流體樣本200流經細胞純化模組100時，可對流體樣本200進行濃縮並可去除流體樣本200中的磁珠202，進而可達到從流體樣本200中純化出細胞210的效果。因此，相較於一般須先使用磁珠去除裝置之後才使用細胞濃縮裝置(即，先去除磁珠後，再濃縮細胞)，本實施例只須使用細胞純化模組100就可以同時達到去除磁珠202以及濃縮細胞210的效果，進而使得本實施例的細胞純化模組100可具有簡化流程、節省時間或提升純化效率的效果。

以下將列舉其他實施例以作為說明。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖2A至圖2B繪示為本發明多個實施例的細胞純化模組的結構示意圖。其中，為了清楚表示與說明，圖2A至圖2B省略 繪示過濾液出口端160。

首先，請同時參照圖1B與圖2A，本實施例的細胞純化模組100a與圖1B中的細胞純化模組100相似，惟二者主要差異之處在於：在本實施例的細胞純化模組100a中，兩個第一磁性件130皆設置於中空柱體110的同一側。其中，中空柱體110的長度為160毫米且直徑為10毫米。盲管170於中空柱體110的徑向上的總長度為5毫米。第一磁性件130的厚度為15毫米且長度為40毫米。

接著，請同時參照圖1B與圖2B，本實施例的細胞純化模組100b與圖1B中的細胞純化模組100相似，惟二者主要差異之處在於：在本實施例的細胞純化模組100b中，兩個第一磁性件130皆鄰近流體樣本入口端140且遠離流體樣本出口端150。其中，中空柱體110的長度為160毫米且直徑為10毫米。盲管170於中空柱體110的徑向上的總長度為5毫米。第一磁性件130的厚度為15毫米且長度為40毫米。

圖3A繪示為本發明一實施例的細胞純化模組的結構示意圖。請同時參照圖1B圖1C與圖3A，本實施例的細胞純化模組100c與圖1B圖1C中的細胞純化模組100相似，惟二者主要差異之處在於：在本實施例的細胞純化模組100c中，第一磁性件130c的數量為4個，第一磁性件130c鄰近流體樣本入口端140且遠離流體樣本出口端150。4個第一磁性件130c以環狀的方式配置在中空柱體110的周圍，以使4個第一磁性件130c可環狀包圍中空 柱體110。其中，中空柱體110的長度為160毫米且直徑為10毫米。盲管170於中空柱體110的徑向上的總長度為5毫米。第一磁性件130的厚度為3毫米且長度為30毫米。

圖3B繪示本發明一實施例的細胞純化模組的側剖面示意圖。請同時參照圖1C與圖3B，本實施例的細胞純化模組100d與圖1C中的細胞純化模組100相似，惟二者主要差異之處在於：在本實施例的細胞純化模組100d中，第一磁性件130d的數量為1個，且第一磁性件130d具體化為環狀結構，以使第一磁性件130d可環狀包圍中空柱體110。

圖4繪示為本發明一實施例的細胞純化系統的結構示意圖。請參照圖4，本實施例的細胞純化系統10包括上述的細胞純化模組100、儲存容器300、蠕動幫浦400、第一管線510、第二管線520以及第三管線530。

具體來說，儲存容器300可用以儲存流體樣本200。儲存容器300可透過第二管線520連接至蠕動幫浦400，且儲存容器300可透過第一管線510連接至細胞純化模組100的流體樣本出口端150。

蠕動幫浦400可用以推動流體樣本200流動。蠕動幫浦400分別透過第二管線520與第三管線530連接至儲存容器300與細胞純化模組100的流體樣本入口端140。

更具體來說，本實施例的細胞純化系統10為循環系統，利用蠕動幫浦400來推動流體樣本200，以使流體樣本200可依據 以下順序循環且流動：儲存容器300→第二管線520→蠕動幫浦400→第三管線530→細胞純化模組100→第一管線510→儲存容器300。

本實施例的細胞純化系統的操作方法可包括以下步驟：(a)提供細胞純化系統10；(b)利用蠕動幫浦400將儲存容器300中的流體樣本200透過第二管線520輸出至蠕動幫浦400；(c)利用蠕動幫浦400將流體樣本200透過第三管線530輸入至細胞純化模組100；(d)利用蠕動幫浦400使過濾液透過過濾液出口端160流出，以對流體樣本200進行濃縮，並將濃縮流體樣本200透過流體樣本出口端150輸出；(e)利用蠕動幫浦400將從細胞純化模組100輸出的濃縮流體樣本200透過第一管線510重新輸入至儲存容器300中；(f)重複步驟(b)到步驟(e)。其中，流體樣本200依據流體樣本流動方向F4流出儲存容器300並進入至蠕動幫浦400，流體樣本200依據流體樣本輸入方向F1流出蠕動幫浦400並進入至細胞純化模組100，過濾液依據過濾液流出方向F2流出細胞純化模組100，流體樣本200依據流體樣本輸出方向F3流出細胞純化模組100並進入至儲存容器300。

在一些實施例中，上述的細胞純化系統的操作方法更包括以下步驟：在進行步驟(f)之前，加入清洗液。清洗液例如是磷酸緩衝液(phosphate buffered saline，PBS)，但不以此為限。

此外，在本實施例中，細胞純化模組100的處理量約為100毫升至100公升的流體樣本200，其中，2公升的流體樣本200 的處理時間約為40分鐘，但不以此為限。在一些實施例中，當細胞純化模組的規格視需要而調整時，調整後的細胞純化模組的處理量與處理時間也可能會跟著調整。

在本實施例中，由於細胞純化系統10為封閉式系統，且細胞純化系統10可以同時達到去除磁珠202以及濃縮細胞210的效果，因此，相較於一般須先使用磁珠去除裝置之後才轉換至細胞濃縮裝置(即，先去除磁珠後，再濃縮細胞)，本實施例的細胞純化系統10不會有在不同裝置之間轉換的步驟，因而可具有減少污染的效果。

圖5繪示為本發明另一實施例的細胞純化系統的局部結構示意圖。請同時參照圖4與圖5，本實施例的細胞純化系統10a與圖4中的細胞純化系統10相似，惟二者主要差異之處在於：在本實施例的細胞純化系統10a中，還包括兩個第二磁性件180，分別設置於中空柱體110的兩側。第二磁性件180設置於第三管線530的外圍且鄰近細胞純化模組100的流體樣本入口端140，以使流體樣本200中的多個磁珠202可透過第二磁性件180的磁力而被吸附在第三管線530的內壁，以達到去除磁珠202的效果。其中，中空柱體110的長度為160毫米且直徑為10毫米。盲管170於中空柱體110的徑向上的總長度為5毫米。第一磁性件130的厚度為15毫米且長度為40毫米。第二磁性件180的厚度為6毫米且長度為30毫米。

具體來說，在本實施例中，圖5示意地繪示兩個第二磁 性件180。兩個第二磁性件180分別設置於第三管線530的兩側。兩個第二磁性件180例如是以垂直於中空柱體110的延伸方向X的方向Y排列在第三管線530的上下兩側，但不以此為限。在本實施例中，第二磁性件180的材料例如是與第一磁性件130的材料相同會相似，故不再贅述。

雖然本實施例示意地繪示的第二磁性件180的數量為兩個，且兩個第二磁性件180分別設置於中空柱體110的兩側，但本發明並不對第二磁性件180的數量及配置位置加以限制，只要使第二磁性件180可設置於第三管線530的外圍且鄰近細胞純化模組100的流體樣本入口端140即可。在一些實施例中，第二磁性件的數量也可以為一個，且設置於第三管線的一側(未繪示)。在一些實施例中，第二磁性件的數量也可以為兩個以上，且分別設置於第三管線的兩側以上(未繪示)。在一些實施例中，第二磁性件的數量也可以為兩個以上，且以環狀的方式包圍第三管線(未繪示)。在一些實施例中，第二磁性件的數量也可以為兩個，且皆設置於第三管線的同一側(未繪示)。在一些實施例中，第二磁性件的數量也可以為一個，第二磁性件可具體化為環狀結構且可環狀包圍第三管線(未繪示)。

實驗例

實驗例1：測試各種磁性件設置態樣之磁珠去除效果

在本實施例中，分別使用含有圖2A、圖2B、圖3A的細胞純化模組的細胞純化系統以及圖5的細胞純化系統來去除細胞 液中的磁珠。其中，盲管於中空柱體的徑向上的總長度為6毫米，且中空柱體110的直徑為10毫米。接著，利用流式細胞儀(flow cytometry)在特定時間測量儲存容器中的細胞液的磁珠濃度(即每毫升的磁珠數量)。所述特定時間包括純化前(即第0分鐘)以及純化開始後的第5分鐘、第10分鐘、第20分鐘、第30分鐘。接著，依據公式來計算磁珠去除率：磁珠去除率(%)=100-殘留磁珠率(純化開始後的磁珠濃度/純化前的磁珠濃度×100%)。其結果如圖6A至圖6C所示。

請參照圖6A，圖6A為使用含有圖2A的細胞純化模組的細胞純化系統來去除磁珠的結果。由圖6A的結果可知，純化開始後的第5分鐘、第10分鐘、第20分鐘以及第30分鐘的殘留磁珠率分別約為41%、22%、13%以及11%。換言之，純化開始後的第5分鐘、第10分鐘、第20分鐘以及第30分鐘的磁珠去除率分別約為59%、78%、87%以及89%。

請參照圖6B，圖6B為使用含有圖2B的細胞純化模組的細胞純化系統來去除磁珠的結果。由圖6B的結果可知，純化開始後的第5分鐘、第10分鐘、第20分鐘以及第30分鐘的殘留磁珠率分別約為30%、8.7%、3.7%以及4.3%。換言之，純化開始後的第5分鐘、第10分鐘、第20分鐘以及第30分鐘的磁珠去除率分別約為70%、91.3%、96.3%以及95.7%。

請參照圖6C，圖6C為使用圖5的細胞純化系統來去除磁珠的結果。由圖6C的結果可知，純化開始後的第5分鐘、第 10分鐘、第20分鐘以及第30分鐘的殘留磁珠率分別約為27%、4.7%、5.1%以及5.9%。換言之，純化開始後的第5分鐘、第10分鐘、第20分鐘以及第30分鐘的磁珠去除率分別約為73%、95.3%、94.9%以及94.1%。

實驗例2：使用含有細胞純化模組的細胞純化系統來去除磁珠以及純化細胞的效果

在本實施例中，使用含有圖3A的細胞純化模組的細胞純化系統來進行細胞純化，以去除細胞液中的磁珠並純化細胞液中的細胞。首先，利用流式細胞儀測量濃縮前的細胞液的磁珠濃度、細胞濃度、活細胞濃度、細胞以外物質濃度以及含有細胞標記(cell marker)的細胞比率。接著，架設細胞純化系統，進行各種磁鐵排列，將含磁珠100毫升細胞懸浮液，以蠕動幫浦注入細胞純化系統中進行連續式循環濃縮，流速為150毫升/分鐘。接著，將100毫升未濃縮的細胞液濃縮至50毫升。然後，分別進行三次清洗，其中，每次清洗皆是加入150毫升的磷酸緩衝液(phosphate buffered saline，PBS)後，再從200毫升濃縮至50毫升。接著，收集得到約34.5毫升濃縮後的細胞液。而後，利用流式細胞儀測量濃縮後的細胞液的磁珠濃度、細胞濃度、活細胞濃度、細胞以外物質濃度以及含有細胞標記的細胞比率。其中，所述細胞標記包括CD3、CD4、CD8、CD14以及CD19，但不以此為限。盲管於中空柱體的徑向上的總長度為6毫米，且中空柱體110的直徑為10毫米。

然後，依據公式來計算磁珠去除率、細胞回收率、細胞存活率、細胞以外物質移除率以及細胞濃縮率。細胞回收率(%)=(濃縮後的細胞液的細胞濃度×體積)/(濃縮前的細胞液的細胞濃度×體積)×100%。細胞存活率(%)=(濃縮後的細胞液的活細胞濃度)/(濃縮後的細胞液的總細胞濃度)×100%。細胞以外物質移除率(%)=100-(濃縮後的細胞液的細胞以外物質的濃度×體積)/(濃縮前的細胞液的細胞以外物質的濃度×體積)×100%。細胞濃縮率(%)=濃縮後的細胞濃度/濃縮前的細胞濃度×100%。其結果如表1所示。

在細胞以外物質移除率的計算中，例如是以HSA移除率的計算為例來進行說明。舉例來說，濃縮前的細胞液中，HSA的濃度為188.4ng/mL，濃縮前的細胞液的體積為100毫升(mL)，而濃縮後的細胞液中，HSA的濃度為9.8ng/mL，濃縮後的細胞液的體積為34.5毫升。因此，HSA移除率(%)=100-(9.8ng/mL×34.5mL)/(188.4ng/mL×100mL)×100%=98.2%。

此外，在本實施例中，測量HSA的濃度的步驟例如是，但不以此為限：使用酵素結合免疫吸附分析法(ELISA)分析濃縮前、濃縮後培養液中的人類血清白蛋白(HSA)濃度，試劑組為 Human Serum Albumin DuoSet ELISA(R&D Systems,DY1455)。首先，將抗白蛋白抗體(Capture，捕獲抗體)以非共價吸附方式固定於96微孔板(96 well plate)上。微孔板洗滌後，加入培養液於室溫中進行反應2小時。之後洗去未結合的物質，通過結合生物素的抗白蛋白抗體(Detection，檢測抗體)進行檢測，再以辣根過氧化酶(HRP)標記的抗生物素蛋白配合酵素呈色反應。最後，使用分光光度法測量試劑產生的有色產物的量，通過對已知濃度的標準白蛋白溶液進行系列稀釋，將標準曲線納入ELISA分析中，內插推定的培養液中的HSA的濃度。

此外，在本實施例中，計算活細胞濃度的步驟例如是，但不以此為限：將細胞懸浮液與台盼藍(trypan blue)以相等體積混合均勻，取少許混合液(約20μl)加入血球計數盤(chamber)上方凹槽，於100倍倒立顯微鏡下觀察。其中，活細胞不染色，死細胞則為藍色。接著，計數四個大方格之細胞總數，再除4，再乘以稀釋倍數，最後乘以10⁴，即為每毫升中細胞懸浮液之細胞數。

圖7為純化前後的流體樣本中含有特定細胞標記的細胞比例。可同時參照表2與圖7，表2為圖7的量化結果。

由圖7與表2的結果可知，純化前的流體樣本中含有特定細胞標記的細胞比例大致上相似於純化後的流體樣本中含有特定細胞標記的細胞比例。換言之，使用本實施例的細胞純化模組及細胞純化系統來去除磁珠以及純化細胞時，並不會顯著地改變細胞表面所帶有的特定細胞標記，意即，純化前後的細胞性質可維持一致，並不因純化而受到影響。

在本實施例中，測量細胞標記的步驟例如是，但不以此為限：每組細胞樣品為10⁵/test，使用以下抗體進行分析：PE mouse anti-human CD3(BD)、FITC mouse anti human CD4(BD)、PE mouse anti human CD8(BD)、FITC mouse anti human CD14(BD)、FITC mouse anti human CD19(BD)，於4℃避光作用30分鐘，以流式細胞儀上機(FACS Calibur；BD)，分析細胞表面抗原結果。

綜上所述，在本發明的實施例的細胞純化模組、細胞純化系統及其操作方法中，藉由中空纖維膜的孔隙以及過濾液出口端的設置，可使流體樣本中的細胞培養液與細胞以外物質排出，因而可對細胞液進行濃縮以及細胞純化。而藉由第一磁性件的設置，可使流體樣本中的磁珠被吸附在中空纖維膜的內壁，因而可去除流體樣本中的多數磁珠。因此，相較於一般須先使用磁珠去除裝置再轉換成使用細胞濃縮裝置(即，先去除磁珠後，再濃縮細胞)，本揭露所提供之包括有細胞純化模組的細胞純化系統為一整合且封閉式的系統，除可減少污染及簡化流程外，且可同時去除 磁珠以及濃縮細胞，同步達成了節省時間且提升純化效率的效果。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:細胞純化模組

110:中空柱體

111:第一開口

112:第二開口

113:容置空間

120:中空纖維膜

130:第一磁性件

140:流體樣本入口端

150:流體樣本出口端

160:過濾液出口端

170:盲管

A:區域

L1、L2、L3:長度

T:厚度

X:軸向

Y:徑向

C:周向

F1:流體樣本輸入方向

F2:過濾液流出方向

F3:流體樣本輸出方向

Claims (12)

1. 一種細胞純化模組，用於由一流體樣本中純化出細胞，包括：一中空柱體，具有一第一開口、與該第一開口相對的一第二開口、以及連接該第一開口與該第二開口的一容置空間；複數個中空纖維膜，設置於該容置空間內，且各個中空纖維膜皆具有多個孔隙；至少一第一磁性件，設置於該中空柱體的外圍；一流體樣本入口端，設置於該中空柱體的一端；一流體樣本出口端，設置於該中空柱體的另一端，其中該中空柱體具有一沿著該中空柱體的軸線方向延伸的軸向、一沿著該中空柱體的截面半徑方向且垂直於該中空柱體的該軸線方向的徑向、以及一環繞該中空柱體的軸線的周向，該些中空纖維膜沿著該中空柱體的該軸向延伸，且該些中空纖維膜沿著該中空柱體的該徑向排列；以及複數個盲管，設置於該容置空間內，其中該些盲管沿著該中空柱體的該軸向延伸，並沿著該中空柱體的該徑向排列，且該些盲管被該些中空纖維膜圍繞，其中該些盲管與該些中空纖維膜皆以環繞該中空柱體的該軸線而環形排列，且該些盲管於該中空柱體的該徑向上的總長度相對於該中空柱體的直徑的比例為1：10至8：10。
2. 如請求項1所述的細胞純化模組，其中該至少一第一磁性件包括一至多個第一磁性件，且沿著該中空柱體的該周向設置於至少一側。
3. 如請求項1所述的細胞純化模組，其中該至少一第一磁性件包括一至多個第一磁性件，且環狀包圍該中空柱體。
4. 如請求項1所述的細胞純化模組，還包括：至少一過濾液出口端，設置於該中空柱體上，以使由該些孔隙流出的一過濾液透過該至少一過濾液出口端流出。
5. 如請求項1所述的細胞純化模組，其中該流體樣本至少包括一細胞液及複數個磁珠，該細胞液至少包括複數個細胞及一細胞培養液。
6. 如請求項5所述的細胞純化模組，其中該些細胞的尺寸大於該些中空纖維膜的該些孔隙的孔徑。
7. 一種細胞純化系統，包括：如請求項1所述的細胞純化模組；儲存容器，用以儲存該流體樣本，並透過一第一管線連接至該細胞純化模組的該流體樣本出口端；以及蠕動幫浦，用以推動該流體樣本流動，其中該蠕動幫浦分別透過一第二管線與一第三管線連接至該儲存容器與該細胞純化模組的該流體樣本入口端。
8. 如請求項7所述的細胞純化系統，還包括： 至少一第二磁性件，設置於該第三管線的外圍且鄰近該流體樣本入口端。
9. 如請求項7所述的細胞純化系統，其中該至少一第二磁性件包括一至多個第二磁性件，且設置於該第三管線的至少一側。
10. 如請求項7所述的細胞純化系統，其中該至少一第二磁性件包括一至多個第二磁性件，且環狀包圍該第三管線。
11. 一種細胞純化系統的操作方法，包括：(a)提供如請求項7所述的細胞純化系統；(b)利用該蠕動幫浦將該儲存容器中的該流體樣本透過該第二管線輸出至該蠕動幫浦；(c)利用該蠕動幫浦將該流體樣本透過該第三管線以及該流體樣本入口端輸入至該細胞純化模組；(d)利用該蠕動幫浦使該過濾液透過該至少一過濾液出口端流出，以對該流體樣本進行濃縮，並將濃縮流體樣本透過該流體樣本出口端輸出；(e)利用該蠕動幫浦將從該細胞純化模組輸出的該濃縮流體樣本透過該第一管線重新輸入至該儲存容器中；以及(f)重複步驟(b)到步驟(e)。
12. 如請求項11所述的細胞純化系統的操作方法，更包括：在進行步驟(f)之前，加入清洗液。

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