TWI840269B - 外泌體製造系統 - Google Patents
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Abstract
一種外泌體製造系統包含培養槽、輸出管線、第一過濾器、第二過濾器及收集槽。培養槽用於培養細胞以生成外泌體。輸出管線用於輸出培養槽中的流體。第一過濾器用於過濾從輸出管線輸出的流體，以使流體中小於500nm的第一部分通過其第一管線流出，以及使流體中大於500nm的第二部分通過其第二管線流回培養槽。第二過濾器用於過濾從第一管線流出的第一部分，以使第一部分內大於30nm的第三部分通過其第三管線流入收集槽，以及使第一部分內小於30nm的第四部分通過其第四管線流回培養槽，其中第三部分包括外泌體。
Description
本發明涉及外泌體製造系統的技術領域，特別是一種能在培養細胞的同時連續提取外泌體並循環使用活細胞及營養成分的全自動外泌體製造系統。
外泌體是一種由原核或真核細胞釋放的具有脂雙層膜的納米量級囊泡，其內含有不同種類的核酸、蛋白質、醣類及/或脂質等信號分子，能傳遞到特定的受體細胞內，用以調控該受體細胞的活性和功能，或是保護及/或修復該受體細胞，已成為生醫產業重點發展的項目之一。
現有的外泌體取得方式是：先在培養槽中以培養液培養原核或真核細胞一段時間，使其自然生成外泌體，再以人工的方式將整個培養槽中的流體進行差速離心法、密度梯度離心法、超濾法、多聚物沉澱法或免疫磁珠法等提取方法來分離出外泌體。然而，此外泌體取得方式至少具有以下缺點：人工提取的方式耗時耗力，再者由於難以預估整個培養槽的細胞生成足夠量的外泌體所需的時間、完全消耗整個培養槽中的營養成分所需的時間，以及各細胞的存活時間，因此當將整個培養槽中的流體進行前述提取方法時，可能會無法獲得足够量的外泌體，幷在提取過程中浪費了剩餘的營養成分，及/或浪費了還能繼續生成外泌體的細胞。再者，因為在提取過程中去除的液體除了包含營養成分外，還包含了細胞代謝廢物，而去除的固體除了包含活細胞外，還包含了死細胞，因此若將在提取過程中各步驟去除的液體及固體再人工放回培養槽進行培養，即便再加入額外的養分及活細胞，亦會不利於細胞的存活及外泌體的生成，並且還需要新的一段培養時間及人工提取過程，亦耗時耗力。
爲解决前述問題，本發明提供一種外泌體製造系統，其包含培養槽、輸出管線、第一過濾器、第二過濾器，以及收集槽。該培養槽用於培養細胞，以使該細胞生成外泌體。該輸出管線與該培養槽連通，用於輸出該培養槽中的流體。該第一過濾器連接於該輸出管線，並設有第一管線及與該培養槽連通的第二管線。該第一過濾器用於過濾從該輸出管線輸出的流體，以使該流體中小於500nm的第一部分通過該第一管線流出，以及使該流體中大於500nm的第二部分通過該第二管線流回該培養槽。該第二過濾器連接於該第一管線，並設有第三管線及與該培養槽連通的第四管線。該第二過濾器用於過濾從該第一管線流出的第一部分，以使該第一部分內大於30nm的第三部分通過該第三管線流出，以及使該第一部分內小於30nm的第四部分通過該第四管線流回該培養槽。該收集槽與該第三管線連通，用於收集從該第三管線流出的第三部分，其中該第三部分包括該外泌體。
本發明還提供一種外泌體製造系統，其包含培養槽、輸出管線、過濾裝置，以及收集槽。該培養槽用於培養細胞，以使該細胞生成外泌體。該輸出管線與該培養槽連通，用於輸出該培養槽中的流體。該過濾裝置連接於該輸出管線，並設有收集管線及與該培養槽連通的回收管線。該過濾裝置用於過濾從該輸出管線輸出的流體，以使該流體內大於30nm且小於500nm的第一部分通過該收集管線流出，以及使該流體中大於500nm的第二部分及小於30nm的第三部分通過該回收管線流回該培養槽。該收集槽與該收集管線連通，用於收集從該收集管線流出的第一部分，其中該第一部分包括該外泌體。
本發明所提供的外泌體製造系統，能在培養細胞的同時自動連續提取該細胞所產生的外泌體，並且循環使用活細胞及營養成分。
請參閱圖1，其為本發明第一實施例之外泌體製造系統100的示意圖。本發明所提供的外泌體製造系統100包含培養槽10、輸出管線12、第一過濾器20、第二過濾器30，以及收集槽40。該培養槽10用於培養細胞，以使該細胞生成外泌體。該細胞可包括一或多種原核細胞或真核細胞。該原核細胞可包括細菌，該細菌可為益生菌，該益生菌可包括乳酸桿菌(Lactobacillus)屬、雙叉桿菌(Bifidobacterium)屬、白念珠球菌(Leuconostoc)屬、乳球菌(Lactococcus)屬、片球菌(Pediococcus)屬、腸球菌(Enterococcus)屬、鏈球菌(Streptococcus)屬或其之任意組合，但不限於此。該真核細胞可為動物細胞、植物細胞或真菌。該細胞本身可為單細胞生物(例如：酵母菌、綠藻、螺旋藻)，或是源自於多細胞生物(例如：真菌的菌絲體、動物的幹細胞)。該外泌體的尺寸約為30nm~500nm。
該輸出管線12與該培養槽10連通，用於輸出該培養槽10中的流體。該培養槽10中的流體可包括該細胞、用於培養該細胞的養分、該細胞的分泌物(例如：該外泌體)，以及該細胞的代謝物。在一實施例中，該外泌體製造系統100還可包括泵13，設置在該輸出管線12上，用於驅動該流體從該培養槽10流至該第一過濾器20，並調控該流體的流出速度。
該第一過濾器20連接於該輸出管線12，並設有第一管線21及與該培養槽10連通的第二管線22。該第一過濾器20用於過濾從該輸出管線12輸出的流體，以使該流體中小於500nm的第一部分通過該第一管線21流出，以及使該流體中大於500nm的第二部分通過該第二管線22流回該培養槽10，其中該第一部分包括該外泌體，該第二部可包括該細胞及/或該養分。
在一實施例中，該外泌體製造系統100還可包括泵25，設置在該第一管線21上，用於驅動該第一部分從該第一過濾器20通過該第一管線21流入該第二過濾器30並調控其流入的速度。在另一實施例中，該外泌體製造系統100還可包括泵26，設置在該第二管線22上，用於驅動該第二部分從該第一過濾器20通過該第二管線22流回該培養槽10並調控其流回的速度。
該第二過濾器30連接於該第一管線21，並設有第三管線33及與該培養槽10連通的第四管線34。該第二過濾器30用於過濾從該第一管線21流出的第一部分，以使該第一部分內大於30nm的第三部分通過該第三管線33流出，以及使該第一部分內小於30nm的第四部分通過該第四管線34流回該培養槽10，其中該第三部分包括該外泌體，該第四部分可包括該養分及該細胞的其它分泌物。該收集槽40與該第三管線33連通，用於收集從該第三管線33流出的第三部分。
在一實施例中，該外泌體製造系統100還可包括泵35，設置在該第三管線33上，用於驅動該第三部分從該第二過濾器30通過該第三管線33流入該收集槽40並調控其流入的速度。在另一實施例中，該外泌體製造系統100還可包括泵36，設置在該第四管線34上，用於驅動該第四部分從該第二過濾器30通過該第四管線34流回該培養槽10並調控其流回的速度。
在一實施例中，該外泌體製造系統100還可包括可替換的細胞過濾膜50。該細胞過濾膜50設置於該培養槽10與該輸出管線12之間，用於阻擋該培養槽10中的細胞流入該輸出管線12。
在一實施例中，該外泌體製造系統100還包括可替換的離心過濾器60。該離心過濾器60設置於該輸出管線12中間，並設有與該培養槽10連通的第五管線65。該離心過濾器60用於過濾該培養槽10中的流體，以使該流體中的輕相流體通過該輸出管線12的後段輸送到該第一過濾器20，以及使該流體中的重相流體通過該第五管線65流回該培養槽10，其中該重相流體可包括該細胞，該輕相流體包括該外泌體及該養分。
在一實施例中，該外泌體製造系統100還可包括泵68，設置在該第五管線65上，用於驅動該第五部分從該離心過濾器60通過該第五管線65流入該培養槽10並調控其流入的速度。
在一實施例中，該外泌體製造系統100還包括輸入管線14，與該培養槽10連通，並與該第二管線22、該第四管線34及該第五管線65連通，使得該第二管線22中的第二部分、該第四管線34中的第四部分及該第五管線65中的重相流體通過該輸入管線14流入該培養槽10。
在一實施例中，該外泌體製造系統100還包括供給裝置70，連接於該培養槽10，用於將培養液輸送至該培養槽10中。該供給裝置70可包括儲存槽71、將該儲存槽71與該培養槽10連通的供給管線72，以及設置在供給管線72上的泵73。該儲存槽71是用於儲存該培養液。該泵73用於驅動該儲存槽71中的培養液從該供給管線72流出，並且可以調控該培養液流出的速度。該泵73可設置在供給管線72的中間。在其它實施例中，該泵73可設置在該供給管線72靠近該培養槽10的區段，或是靠近該儲存槽71的區段，或是在該供給管線72的任意區段上。或者，該泵73可設置在該供給管線72與該供給管線72之間。該培養液可包括用於培養該細胞的養分和水。
在一實施例中，該外泌體製造系統100還包括排放裝置80，連接於該培養槽10，用於排放該培養槽10中的廢液。該排放裝置80可包括排水管81，以及設置在排水管81上的泵82。該泵82用於驅動該培養槽10中的廢液從該排水管81流出，並且可以調控該廢液流出的速度。在其它實施例中，該排放裝置80還可包括廢液處理器83，用於儲存及/或處理該廢液。該廢液包括該細胞的代謝物。
在一實施例中，該外泌體製造系統還100包括感測裝置90及控制器95。該感測裝置90設置於該培養槽10中，用於即時感測該培養槽10中的該細胞的密度及該細胞所產生的代謝物(例如：二氧化碳、氨、乳酸)的濃度並產生相關的訊號。該控制器95與該感測裝置90電連接，用於接受來自感測裝置90的訊號，並依據該訊號即時調控供給裝置70輸送該培養液的速度或即時調控排放裝置80排放該廢液的速度。
在一實施例中，該外泌體製造系統100還包括螺旋攪拌器16，直立設置於該培養槽10中，用於攪拌該培養槽10中的流體。該螺旋攪拌器16可抱括馬達161，以及與該馬達161電連接的螺旋攪拌棒163。該馬達161用於驅動該螺旋攪拌棒163繞著其軸心螺旋，以均勻攪拌該培養槽10中的流體。
在一實施例中，當該細胞是需要行光合作用的細胞(例如：綠藻、螺旋藻)時，該外泌體製造系統100還包括棒狀燈管18，直立設置於該培養槽10中，用於提供照明。
請參閱圖2，其為本發明第二實施例之外泌體製造系統200的示意圖。本發明所提供的外泌體製造系統200包含培養槽10、輸出管線12、過濾裝置210，以及收集槽40。該培養槽10用於培養細胞，以使該細胞生成外泌體。該輸出管線12與該培養槽10連通，用於輸出該培養槽10中的流體。該過濾裝置210連接於該輸出管線12，並設有收集管線212及與該培養槽10連通的回收管線214。該過濾裝置210用於過濾從該輸出管線12輸出的流體，以使該流體內大於30nm且小於500nm的第一部分通過該收集管線212流出，以及使該流體中大於500nm的第二部分及小於30nm的第三部分通過該回收管線214流回該培養槽10。該收集槽40與該收集管線212連通，用於收集從該收集管線212流出的第一部分，其中該第一部分包括該外泌體，該第二部可包括該細胞及/或該養分，該第三部分可包括該養分。
在一實施例中，該外泌體製造系統200還可包括泵215，設置在該收集管線212上，用於驅動該第一部分從該過濾裝置210通過該收集管線212流入該收集槽40並調控其流入的速度。在另一實施例中，該外泌體製造系統200還可包括泵216，設置在該回收管線214上，用於驅動該第二部分及該第三部分從該過濾裝置210通過該回收管線214流回該培養槽10並調控其流回的速度。
在一實施例中，該過濾裝置210可包括第一過濾器20及第二過濾器30。該第一過濾器20連接於該輸出管線12，並設有與第二過濾器30連接的第一管線21及與該回收管線214連通的第二管線22。該第一過濾器20用於過濾從該輸出管線12輸出的流體，以使該流體中小於500nm的初濾部分通過該第一管線21流入該第二過濾器30，以及使該流體中大於500nm的該第二部分通過該第二管線22流入該回收管線214。該第二過濾器30連接於該第一管線21及該收集管線212，並設有與該回收管線214連通的第四管線34。該第二過濾器30用於過濾從該第一管線21流出的初濾部分，以使該初濾部分內大於30nm且小於500nm的該第一部分通過該收集管線212流入該收集槽40，以及使該初濾部分內小於30nm的該第三部分流入該回收管線214。
請參閱圖3，在一實施例中，圖1所示的外泌體製造系統100及圖1所示的外泌體製造系統200內的螺旋攪拌器16可替換成氣泡攪拌器19。該氣泡攪拌器19可包括供氣裝置191，以及與該供氣裝置191連接的供氣管線192。該供氣管線192設置在該培養槽10的底部，且設有朝向該培養槽10的頂部的多個開口193。該供氣裝置191用於供給氣體，使得該氣體能透過該供氣管線192的多個開口193釋放到該培養槽10中，在該培養槽10的流體中形成向上移動的多個氣泡，進而均勻地攪拌在該培養槽10的流體。該氣體可為惰性氣體(例如：氮氣)，或是培養該細胞所需的氣體(例如：綠藻、螺旋藻行光合作用所需的二氧化碳)。
10:培養槽
12:輸出管線
13:泵
14:輸入管線
16:螺旋攪拌器
18:棒狀燈管
19:氣泡攪拌器
20:第一過濾器
21:第一管線
22:第二管線
25:泵
26:泵
30:第二過濾器
33:第三管線
34:第四管線
35:泵
36:泵
40:收集槽
50:細胞過濾膜
60:離心過濾器
65:第五管線
68:泵
70:供給裝置
71:儲存槽
72:供給管線
73:泵
80:排放裝置
81:排水管
82:泵
83:廢液處理器
90:感測裝置
95:控制器
100:外泌體製造系統
161:馬達
163:螺旋攪拌棒
191:供氣裝置
192:供氣管線
193:開口
200:外泌體製造系統
210:過濾裝置
212:收集管線
214:回收管線
215:泵
216:泵
[圖1]係根據本發明第一實施例之外泌體製造系統的示意圖。
[圖2]係根據本發明第二實施例之外泌體製造系統的示意圖。
[圖3]係圖1及圖2所示的外泌體製造系統內的螺旋攪拌器替換成氣泡攪拌器的局部示意圖。
10:培養槽
12:輸出管線
13:泵
14:輸入管線
16:螺旋攪拌器
18:棒狀燈管
20:第一過濾器
21:第一管線
22:第二管線
25:泵
26:泵
30:第二過濾器
33:第三管線
34:第四管線
35:泵
36:泵
40:收集槽
50:細胞過濾膜
60:離心過濾器
65:第五管線
68:泵
70:供給裝置
71:儲存槽
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73:泵
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100:外泌體製造系統
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163:螺旋攪拌棒
Claims (10)
- 一種外泌體製造系統，其包含： 培養槽，用於培養細胞，以使該細胞生成外泌體； 輸出管線，與該培養槽連通，用於輸出該培養槽中的流體； 第一過濾器，連接於該輸出管線，並設有第一管線及與該培養槽連通的第二管線，用於過濾從該輸出管線輸出的流體，以使該流體中小於500nm或的第一部分通過該第一管線流出，以及使該流體中大於500nm的第二部分通過該第二管線流回該培養槽； 第二過濾器，連接於該第一管線，並設有第三管線及與該培養槽連通的第四管線，用於過濾從該第一管線流出的第一部分，以使該第一部分內大於30nm的第三部分通過該第三管線流出，以及使該第一部分內小於30nm的第四部分通過該第四管線流回該培養槽；以及 收集槽，與該第三管線連通，用於收集從該第三管線流出的第三部分，其中該第三部分包括該外泌體。
- 如請求項1之外泌體製造系統，其還包括：細胞過濾膜，設置於該培養槽與該輸出管線之間，用於阻擋該培養槽中的細胞流入該輸出管線。
- 如請求項1之外泌體製造系統，其還包括：離心過濾器，設置於該輸出管線中間，並設有與該培養槽連通的第五管線，用於過濾該培養槽中的流體，以使該流體中的輕相流體通過該輸出管線的後段輸送到該第一過濾器，以及使該流體中的重相流體通過該第五管線流回該培養槽。
- 如請求項3之外泌體製造系統，其還包括：輸入管線，與該培養槽連通，並與該第二管線、該第四管線及該第五管線連通，使得該第二管線中的第二部分、該第四管線中的第四部分及該第五管線中的重相流體通過該輸入管線流入該培養槽。
- 如請求項1之外泌體製造系統，其還包括： 供給裝置，連接於該培養槽，用於將培養液輸送至該培養槽中；以及 排放裝置，連接於該培養槽，用於排放該培養槽中的廢液。
- 如請求項5之外泌體製造系統，其還包括： 感測裝置，設置於該培養槽中，用於即時感測該培養槽中的細胞密度及細胞代謝物濃度並產生訊號；以及 控制器，與該感測裝置電連接，用於接受來自感測裝置的訊號，並依據該訊號即時調控供給裝置輸送該培養液的速度或即時調控排放裝置排放該廢液的速度。
- 如請求項1之外泌體製造系統，其還包括：螺旋攪拌器，直立設置於該培養槽中，用於攪拌該培養槽中的流體。
- 如請求項1之外泌體製造系統，其還包括：棒狀燈管，直立設置於該培養槽中，用於提供照明。
- 一種外泌體製造系統，其包含： 培養槽，用於培養細胞，以使該細胞生成外泌體； 輸出管線，與該培養槽連通，用於輸出該培養槽中的流體； 過濾裝置，連接於該輸出管線，並設有收集管線及與該培養槽連通的回收管線，用於過濾從該輸出管線輸出的流體，以使該流體內大於30nm且小於500nm的第一部分通過該收集管線流出，以及使該流體中大於500nm的第二部分及小於30nm的第三部分通過該回收管線流回該培養槽；以及 收集槽，與該收集管線連通，用於收集從該收集管線流出的第一部分，其中該第一部分包括該外泌體。
- 如請求項9之外泌體製造系統，其還包括：細胞過濾膜，設置於該培養槽與該輸出管線之間，用於阻擋該培養槽中的細胞流入該輸出管線。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI840269B true TWI840269B (zh) | 2024-04-21 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023090421A1 (ja) | 2021-11-19 | 2023-05-25 | 国立大学法人北海道大学 | 微粒子試料のスペクトルデータの生成方法、微粒子の解析方法、微粒子の判別方法、がん細胞由来のエクソソームの有無の判定方法、微粒子のスペクトル計測用基板、微粒子のスペクトル計測用デバイスおよび微粒子のスペクトル計測用装置 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023090421A1 (ja) | 2021-11-19 | 2023-05-25 | 国立大学法人北海道大学 | 微粒子試料のスペクトルデータの生成方法、微粒子の解析方法、微粒子の判別方法、がん細胞由来のエクソソームの有無の判定方法、微粒子のスペクトル計測用基板、微粒子のスペクトル計測用デバイスおよび微粒子のスペクトル計測用装置 |
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