WO2018199799A1 - Универсалный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций - Google Patents
Универсалный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018199799A1 WO2018199799A1 PCT/RU2017/000498 RU2017000498W WO2018199799A1 WO 2018199799 A1 WO2018199799 A1 WO 2018199799A1 RU 2017000498 W RU2017000498 W RU 2017000498W WO 2018199799 A1 WO2018199799 A1 WO 2018199799A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- fixing
- samples
- tubes
- chamber
- bioreactor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M3/00—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
-
- 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
- C12N5/04—Plant cells or tissues
-
- 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
Definitions
- the invention relates to a device for culturing cells and can be used in cell biology, molecular biology, bioengineering, experimental biology and surgery to create a tissue-engineering organ.
- Organ transplantation is an effective treatment for patients suffering from terminal diseases. Unfortunately, it is associated with a constant shortage of donor organs and the need for lifelong immunosuppressive therapy, has a high mortality rate, and organ transplantation for ethical reasons is not performed in many countries. This raises the need for new treatments to repair or replace damaged organs and tissues. In this regard, the development of tissue engineering is promising.
- Tissue engineering can be an alternative way to treat organs with impaired functions, where one of the defining components is a bioreactor - a device that can be used for recellularization, i.e. population of recipient cells, both natural and synthetic scaffolds.
- An important property of such a device is the accurate reproduction of the physiological parameters of a particular tissue or an organ that serves as the most important stimulus for cell reproduction in a bioreactor.
- a bioreactor for tissue engineering of tubular organs with the possibility of rotation of the sample and current through its lumen and on the outer surface of the nutrient medium is disclosed.
- a bioreactor consists of a chamber for accommodating a tubular organ or tissue, which is separated when a fixed sample is divided into two tanks, an internal and an external motor, which rotates a sample fixed in the chamber around its longitudinal axis, and pumps connected to the chamber’s tanks.
- the bioreactor can be used as follows: an organ or tissue (trachea, vessel or other tubular or hollow organ) is placed in the chamber.
- the camera is adapted specifically to the organs listed above, since the design is not adapted for manipulations with other organs, for example, flat ones, such as the diaphragm and skin.
- cell suspensions are introduced on its surface, then nutrient fluids are fed through the system of communication tubes using pumps.
- the sample is fixed inside the chamber on two tubes, one of which is rigidly fixed to one of the covers on the thread, and the other tube passes through the hole in the second cover, on which the corrugation is fixed, and is movable thanks to the engines providing longitudinal movement and rotation of this tube.
- the disadvantages of this device include a narrow range of lengths of fixed samples, the impossibility of fixing samples of different diameters, the impossibility of changing the volume of the chamber capacity in accordance with the dimensions of the sample, the impossibility of fixing several samples.
- the vertical location of the chamber on the bed, and together with it a fixed sample does not allow efficient population of the sample in this position, this leads to the need to move the bioreactor chamber to an additional rotational device, which greatly complicates the bioreactor.
- the disadvantages of the prototype include the difficulty of fixing the sample, during which it may be damaged.
- the objectives of the invention are:
- the universal bioreactor for growing tissue engineering structures contains a chamber with transparent walls and sealed covers on both sides, equipped with tubes for the inflow and outflow of liquids pumped by pumps, and a unit for fixing samples fixed to the corrugation attached to the lid .
- the camera is mounted on a bed with electric motors, and in the central part of the camera there is a replaceable sealed internal chamber consisting of two parts, each of which is equipped with tubes for the influx and outflow of liquids; one sealed chamber cover is removable, made in the form of a cast cylinder with a disk on the outside and through holes for the passage of tubes of the inflow and outflow and fixing the fixing part; in the zone of the central hole with on the inside of the removable cover, a groove is made for fixing the inner chamber, and a corrugation is fixed, to which a replaceable assembly for fixing samples is attached, which consists of a cylinder and adapters of the assembly for fixing samples; to ensure the inflow and outflow of liquids from the inner chamber, part of the lid tubes is connected to the tubes of the inner chamber using flexible tubes, the second sealed lid is fixed motionless and has a blind groove on the outside for transmitting rotation from the motor shaft; inside the chamber, a piston is installed coaxially with it, in which a groove is made for the
- the adapter of the node for fixing the samples and the piston adapter are made in the form of tubes.
- the adapter of the node for fixing the samples and the piston adapter are made in the form of bifurcated tubes.
- the adapter unit for fixing the samples and the piston adapter are made in the form of grips.
- the adapter of the node for fixing samples and the piston adapter are made in the form of double grips.
- the adapter of the assembly for fixing the samples and the piston adapter are made in the form of tubes on which one tubular sample is fixed, and part of the tubes of the inflow and outflow of liquids of the inner chamber from its inner side is connected to another tubular sample by flexible tubes .
- the adapter of the assembly for fixing the samples and the piston adapter are made in the form of grippers, in which the opposite ends of the sample are fixed without an internal clearance, and part of the tubes for the inflow and outflow of liquids the inner chamber from its inner side is connected to the tubular sample by flexible tubes.
- FIG. 1 of the attached images shows a general view of a universal bioreactor, a plan view
- FIG. 2 bioreactor chamber
- FIG. 9 site for fixing samples with an adapter node for fixing samples, made in the form of a tube; in FIG. 10 is a piston adapter made in the form of a tube;
- FIG. 1 site for fixing samples with an adapter node for fixing samples, made in the form of a bifurcated tube; in FIG. 12 - piston adapter, made in the form of a bifurcated tube;
- FIG. 14 adapter node for fixing the samples, made in the form of a capture
- FIG. 15 is a piston adapter made in the form of a grip
- FIG. 16 adapter node for fixing samples, made in the form of a double grip
- FIG. 17 is a piston adapter made in the form of a double grip
- FIG. 18 is a node for converting the rotation of the shaft of one of the electric motors into reciprocating motion
- FIG. 24 fastening of two interconnected samples, one of which is tubular, and the second without internal clearance.
- a universal bioreactor for growing tissue-engineering structures contains a frame 1 with electric motors installed on it, one of which 2 is connected to a unit for converting the rotation of the electric motor into reciprocating motion 3, while the second electric motor 4 by means of a pulley 5 is connected to the part for groove engagement 6, also on the frame 1 there is a bearing 7 with a replaceable inner ring 8 and a chamber 9.
- the chamber 9 consists of a vessel 10, closed on both sides by hermetic covers, one of which 1 1 is non-removable and contains an outside groove 12 for engagement, and the second cover 13 is removable and consists of a cast cylinder 14, on the outer side of which there is a disk fifteen.
- Through holes 13 are made in the removable cover 13, including openings 16 for passing the tubes of fluid inlet and outflow 17, holes 18 for rigidly fixing the tubes of fluid inlet and outlet, 19 and a central hole 20 for installing the fixing part 21 with gasket 22 and passing the replacement assembly for fixing samples 23, consisting of a cylinder 24 with a groove 25 for fixing the corrugation 26 and a hole 27 for rigidly fixing the adapters of the node for fixing samples of various types 28, 29, 30, 31.
- a groove 32 is made for fixing the corrugations 26 and a groove 33 for fixing one end of the sealed removable inner chamber 34, consisting of two parts 35 with openings 36 for the passage of tubes for the influx and outflow of liquids
- the second end of the inner chamber 34 is fixed in the groove 39 of the piston 40 installed in the chamber 9, and the holes 41 for rigidly fixing the tubes of the inflow and outflow 17, the hole 42 for attaching the piston adapters 43, 44, 45, 46 and the hole 47 closed with of both sides with plugs 48, form a channel for fluid flow in the piston.
- the assembly for fixing the samples 23 includes a cylinder 24 with an opening 27 and an adapter for fixing the samples in the form of a tube 28 of the corresponding diameter, and a piston adapter 43 of the corresponding diameter in the form of a tube is also installed in the hole 42 of the piston 40.
- the assembly for fixing the samples 23 includes a cylinder 24 with an opening 27 and an adapter for fixing the samples in the form of a bifurcated tube 29; a piston adapter 44 in the form of a bifurcated tube is also installed in the hole 42 of the piston 40.
- the assembly 24 for fixing the samples 23 includes a cylinder 24 with an opening 27 located in the container of the inner chamber 34, in which the adapter of the assembly for fixing the samples in the form of a gripper 30 is fixed; the piston adapter is also installed in the hole 42 of the piston 40 capture view 45.
- the assembly for fixing the samples 23 includes a cylinder 24 with an opening 27 located in the capacity of the inner chamber 34, in which the adapter of the assembly for fixing the samples in the form of a double grip 31 is fixed, an adapter is also installed in the hole 42 of the piston 40 double grip 46.
- the assembly for fixing the samples 23 includes a cylinder 24 with an opening 27 and an adapter for fixing the samples in the form of a tube 28 of the corresponding diameter, a piston adapter of the corresponding diameter in the form of the tube 43 is also installed in the hole 42 of the piston 40.
- One of the tube samples with a second tubular sample attached to it with a side surface attached to the adapters is fixed on the adapters, and a part of the liquid inflow and outflow tubes 37 the inner chamber 34 on its inner side is connected to another tubular sample 50 by flexible tubes 38.
- the assembly for fixing the samples 23 includes a cylinder 24 with an opening 27 located in the container of the inner chamber 34, in which the adapter of the assembly is fixed for fixing the samples in the form of a gripper 30, a piston adapter in the form of a gripper 45 is also installed in the hole 42 of the piston 40.
- a sample without an internal lumen with a tubular sample attached to it on the adapters is fixed, some of the tubes the inflow and outflow of liquids 37 of the inner chamber 34 from its inner side is connected to the tubular sample 49 by flexible tubes 38.
- the bioreactor operates as follows. One tubular sample
- a suitable bioreactor chamber 9 is selected for the diameter of the selected tubular sample 49.
- An inner ring 8 is installed in the bearing 7 on the bed 1 with a central hole corresponding to the outer diameter of the selected bioreactor chamber 9.
- a suitable assembly is selected for fixing images 23, which will include an adapter 28 in the form of a tube of suitable diameter, a piston adapter 43 is also selected in the form of a tube of suitable diameter.
- a tubular sample 49 is fixed on the adapters. Cell suspensions are applied to the surface of the sample.
- a replaceable inner chamber 34 of the required length is installed, flexible tubes 38 are connected from the tubes 19 of the removable cover 13 to the tubes 37 of the inner chamber 34, the vessel 10 of the chamber 2 is fixed.
- the fixing part 21 is screwed, fixing the assembly for fixing the samples 23 to the removable cover 13.
- tubes are connected that connect them to pumps and reservoirs with nutrient fluids. Liquid filling of the working volumes of the bioreactor is performed. Using an electric motor 4, the bioreactor chamber is rotated, resulting in a uniform distribution of the cell suspension over the surfaces of the sample. Then, with the help of pumps, pumping the liquid inside and outside the fixed sample is carried out.
- a suitable bioreactor chamber 9 is selected for the diameter of the selected tubular sample 49.
- An inner ring 8 is installed in the bearing 7 on the bed 1 with a central hole corresponding to the outer diameter of the selected bioreactor chamber 9.
- a suitable assembly for fixing the images 23 is selected, which will include an adapter in the form of the bifurcated tube 29, the piston adapter is also selected in the form of a bifurcated tube 45.
- Tubular samples 49 are fixed on the adapters in the bioreactor chamber on the surface of the samples. cell suspensions.
- a replaceable inner chamber 34 of the required length is installed, flexible tubes 38 are connected from the tubes 19 of the removable cover 13 to the tubes 37 of the inner chamber 34, the vessel 10 of the bioreactor chamber 2 is fixed.
- the fixing part 21 is screwed, fixing the assembly for fixing the samples 23 to the removable cover 13.
- tubes are attached that connect them to pumps and reservoirs with nutrient fluids. Liquid filling of the working volumes of the bioreactor is performed. Using an electric motor 4, the chamber of the bioreactor 2 is rotated, leading to a uniform distribution of the cell suspension along the surfaces of the samples 49. Further, pumping is carried out the liquid inside and outside the fixed samples 49.
- the rotation of the chamber is stopped, and the assembly for fixing the samples 23 is fixed to the assembly for converting the rotation of the shaft of one of the electric motors into reciprocating movement 3, and the fixing part 21 of the removable cover 13
- the bioreactor chamber is unscrewed.
- the samples fixed in the chamber 49 are stretched. If the samples are twisted during tension, the rotation of the electric motor 4 is transmitted to the chamber 9, while the rotation of the assembly for fixing the sample 23 is excluded, since it is fixed to site for converting the rotation of the shaft of one of the motors in the reciprocating motion 3, which leads to the simultaneous stretching and twisting of the samples 49.
- a suitable bioreactor chamber 9 is selected for the width of the selected sample 50.
- An inner ring 8 is installed in the bearing 7 on the bed with a central hole corresponding to the outer diameter of the selected chamber 9.
- Suitable assembly for fixing the images 23 is selected, which will include an adapter in the form of a gripper 30, the piston adapter 45 is also selected in the form of a grip.
- a sample 50 is fixed on the adapters. Cell suspensions are applied to the surface of the sample.
- a replaceable inner chamber 34 of the required length is installed, flexible tubes 38 are connected from the tubes 19 of the removable cover 13 to the tubes 37 of the inner chamber 34, the vessel of the bioreactor chamber 10 is fixed.
- tubes of the inflow and outflow 17, 19 are attached tubes connecting them to the pumps and reservoirs with nutrient fluids. Liquid filling of the working volumes of the bioreactor is performed. With the help of an electric motor 4, the chamber 9 is rotated, leading to a uniform distribution of the cell suspension over the surfaces of the sample 50. Next, pumps are used to pump the liquid. If it is only necessary to stretch the sample, the rotation of the chamber is stopped, and the assembly for fixing the samples 23 is fixed to the assembly for converting the rotation of the shaft of one of the electric motors into reciprocating motion 3, and the fixing part 21 of the removable cover 13 of the bioreactor chamber is unscrewed.
- the sample 50 fixed in the chamber stretches. If the sample is twisted during tension, the rotation from the electric motor 4 is transmitted to the bioreactor chamber, while the rotation of the assembly for fixing the sample 23 is excluded, since it is fixed to the node for converting the rotation of the shaft of one of the motors into reciprocating motion 3, which leads to simultaneous stretching and twisting of the sample 50.
- a suitable bioreactor chamber 9 is selected for the width of the selected samples 50.
- An inner ring 8 is installed in the bearing 7 on the bed 1 with a central hole corresponding to the outer diameter of the selected chamber 9.
- Suitable assembly for fixing the images 23 is selected, which will include an adapter in the form of a double grip 31, the adapter of the piston 46 is also selected in the form of a double grip.
- Samples 50 are fixed on the adapters in the bioreactor chamber. Cell suspensions are applied to the surface of the samples.
- a replaceable inner chamber 34 of the required length is installed, flexible tubes 38 are connected from the tubes 19 of the removable cover 13 to the tubes 37 of the inner chamber 34, the vessel of the bioreactor chamber 10 is fixed.
- the fixing part 21 is screwed, fixing the assembly for fixing the samples 23 to the removable cover 13.
- To the tubes of the inflow and outflow 17, 19 are attached tubes connecting them to the pumps and reservoirs with nutrient fluids. Liquid filling of the working volumes of the bioreactor is performed. Using an electric motor 4, the chamber 9 is rotated, resulting in a uniform distribution of the cell suspension over the surfaces of the samples. Then, with the help of pumps, pumping liquid is carried out. If it is only necessary to stretch the samples, the rotation of the chamber is stopped, and the assembly for fixing the samples 23 is fixed to the assembly for converting the rotation of the shaft of one of the electric motors into reciprocating motion 3, and the fixing part 21 of the removable cover 13 of the chamber 9 is unscrewed.
- a suitable bioreactor chamber 9 is selected for the diameter of the selected tubular sample 49.
- An inner ring 8 is installed in the bearing 7 on the bed 1 with a central hole corresponding to the outer diameter of the selected chamber 9.
- Suitable assembly for fixing the images 23 is selected, which will include an adapter in the form of a tube 28, a piston adapter 43 is also selected in the form of a tube.
- One of the tubular specimens with a second tubular specimen attached to it on the side surface is fixed on the adapter of the assembly for fixing the samples and on the piston adapter.
- a suitable inner chamber 34 is selected, two inflow and outflow tubes 37 of which are connected on its inner side to the ends of the second tubular sample 49 by flexible tubes 38. Cell suspensions are applied to the surface of the samples.
- a removable inner chamber 34 is installed, flexible tubes 38 are connected from the tubes 19 of the removable cover 13 to the tubes 37 of the inner chamber 34, the vessel of the bioreactor chamber 10 is fixed.
- the fixing part 21 is screwed, fixing the assembly for fixing the samples 23 to the removable cover 13.
- K the tubes of the inflow and outflow 17, 19, as well as the adapter 28 of the node for fixing the samples are attached tubes connecting them to the pumps and reservoirs with nutrient fluids. Liquid filling of the working volumes of the bioreactor is performed.
- the electric motor 4 the chamber of the bioreactor 9 is rotated, leading to a uniform distribution of the cell suspension over the surfaces of the sample.
- a suitable bioreactor chamber 9 is selected for the width of the selected sample 50.
- An inner ring 8 is installed in the bearing 7 on the bed 1 with a central hole corresponding to the outer diameter of the selected chamber 9.
- Suitable assembly for fixing the images 23 is selected, which will include an adapter in the form of a capture 30 , the piston adapter 45 is also selected in the form of a grip.
- a sample without an internal lumen 50 with a lateral surface attached to it by a tubular sample 49 is fixed on the adapter of the assembly for fixing the samples and the piston adapter.
- a suitable inner chamber 34 is selected, two inflow and outflow tubes 37 of which are connected to the ends of the tubular sample 49 by flexible tubes 38. Cell suspensions are applied to the surface of the samples.
- a removable inner chamber 34 is installed in the bioreactor chamber, flexible tubes 38 are connected from the tubes 19 of the removable cover 13 to the tubes 37 of the inner chamber 34, the vessel of the bioreactor chamber 10 is fixed.
- the fixing part 21 is screwed, fixing the assembly for fixing samples 23 to the removable cover 13.
- To the tubes the inflow and outflow 17, 19 are attached to the tube connecting them to the pumps and reservoirs with nutrient fluids. Liquid filling of the working volumes of the bioreactor is performed. Using an electric motor 4, the chamber 9 is rotated, resulting in a uniform distribution of the cell suspension over the surfaces of the sample. Then, with the help of pumps, liquid is pumped inside the tubular sample and along the outer surfaces of the samples.
- the rotation of the chamber is stopped, and the assembly for fixing the samples 23 is fixed to the assembly for converting the rotation of the shaft of one of the electric motors into reciprocating motion 3, and the fixing part 21 of the removable cover 13 of the bioreactor chamber is unscrewed.
- the fixed samples are stretched in the chamber. If it is necessary to twist the samples under tension, then the rotation of the electric motor 4 is transmitted to the bioreactor chamber, while the rotation of the assembly for fixing the samples 23 is excluded, since it is fixed to the assembly for converting the rotation of the shaft of one of the motors into reciprocating motion 3, which leads to simultaneous stretching and twisting samples 49 and 50.
- This embodiment of the bioreactor provides the expansion of its technological capabilities due to the fixation of samples of various configurations, lengths and diameters, and also due to the possibility of simultaneous fixation of several samples of one or various types; increasing efficiency by ensuring optimal correspondence of the volume of the bioreactor working capacity to the dimensions of a fixed sample and the ability to adjust the amount of stretching and compression of the sample over a wide range and improving serviceability by providing convenient fixation and change of the sample.
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Botany (AREA)
- Virology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройству для культивирования клеток и может быть использовано в клеточной биологии, молекулярной биологии, биоинженерии, экспериментальной биологии и хирургии для создания тканеинженерного органа. Универсальный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций, содержит камеру с прозрачными стенками и герметичными крышками с обеих сторон, снабженную трубками для притока и оттока жидкостей, перекачиваемых при помощи насосов, и узлом для фиксации образцов, фиксированным к гофре, прикрепленной к крышке. В камере, установленной на станине с электродвигателями, в центральной части размещена сменная герметичная внутренняя камера, состоящая из двух частей, каждая из которых снабжена трубками для притока и оттока жидкостей. Одна герметичная крышка является съемной, выполнена в виде литого цилиндра с диском с внешней стороны и сквозными отверстиями для прохождения трубок притока и оттока жидкостей и крепления фиксирующей детали; в зоне центрального отверстия с внутренней стороны съемной крышки выполнен паз для фиксации внутренней камеры, а также закреплена гофра, к которой крепится сменный узел для фиксации образцов, который состоит из цилиндра и переходников узла для фиксации образцов; для обеспечения притока и оттока жидкостей из внутренней камеры часть трубок крышки соединена с трубками внутренней камеры при помощи гибких трубок; вторая герметичная крышка закреплена неподвижно и с наружной стороны имеет глухой паз для передачи вращения с вала электродвигателя; внутри камеры соосно с ней установлен поршень, в котором выполнен паз под внутреннюю камеру, отверстия для фиксации сменных переходников поршня для фиксации образцов, отверстия для жесткой фиксации трубок, а также глухие отверстия для обеспечения циркуляции жидкостей; при этом камера крепится к сменному внутреннему кольцу подшипника, установленного на станине, на которой также установлен узел для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно-поступательное движение узла для фиксации образцов, а для фиксации образцов различной конфигурации и диаметра универсальный биореактор снабжен соответствующими переходниками. Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в расширении технологических возможностей, повышении экономичности биореактора и повышении удобства его обслуживания.
Description
УНИВЕРСАЛНЫЙ БИОРЕАКТОР ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ТКАНЕИНЖЕНЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Изобретение относится к устройству для культивирования клеток и может быть использовано в клеточной биологии, молекулярной биологии, биоинженерии, экспериментальной биологии и хирургии для создания тканеинженерного органа.
Трансплантация органов является эффективным методом лечения пациентов, страдающих заболеваниями в терминальной стадии. К сожалению, она связана с постоянным недостатком донорских органов и необходимостью пожизненной иммуносупрессивной терапии, имеет высокий процент смертности, а пересадка органов по этическим соображениям не производится во многих странах. Это вызывает потребность в новых методах лечения для восстановления или замещения поврежденных органов и тканей. В этом плане перспективным является развитие тканевой инженерии. В настоящее время существует ряд примеров применения биоинженерных тканей и органов в клинической практике (см. Dohmenetal., 2011, Atala et al., 2006, Roya-Riveraetal.,2011, Macchiarini et al., 2008, Biancosino et al., 2006, Zehr et al., 2005, Cebotari et al., 2006, Brever et al., 2011). Тканевая инженерия может стать альтернативным способом лечения органов с нарушенными функциями, где одним из определяющих компонентов является биореактор - это устройство, которое можно использовать для рецеллюляризации, т.е. заселения клетками реципиента, как естественных, так и синтетических каркасов. Важным свойством такого устройства является точное воспроизведение физиологических параметров определенной ткани
или органа, которое служит важнейшим стимулом для размножения клеток в биореакторе.
Известен патент US 8,507,263 В2 от 31.08.2013, в котором раскрыто устройство биореактора для тканевой инженерии трубчатых органов с возможностью вращения образца и тока через его просвет и по наружной поверхности питательной среды. Биореактор состоит из камеры для размещения трубчатого органа или ткани, разделяемой при фиксированном образце на две емкости, внутреннюю и наружную, мотора, обеспечивающего вращение фиксированного в камере образца вокруг его продольной оси, и насосов, соединенных с емкостями камеры. Биореактор может быть использован следующим образом: в камеру помещают орган или ткань (трахею, сосуд или иной трубчатый или полый орган). Камера приспособлена именно к перечисленным выше органам, так как для проведения манипуляций с другими органами, например плоскими, такими как диафрагма и кожа, конструкция не приспособлена. После помещения органа в камеру производят внесение на его поверхности клеточных суспензий, далее по системе коммуникационных трубок при помощи насосов подаются питательные жидкости.
Недостатком данного биореактора является невозможность фиксировать образцы иной, кроме как цилиндрической формы, невозможность фиксации и дальнейшей работы с несколькими образцами, неизменный объем емкости камеры вне зависимости от размера фиксированного образца, что ведет к перерасходу питательной среды. Кроме того, данная конструкция не способна обеспечить имитацию естественного тока жидкости в цилиндрическом органе и необходимое биомеханическое воздействие,
а именно растяжение, сжатие и скручивание для стимуляции клеточной пролиферации.
В качестве прототипа изобретения взята патентная заявка US 2004/0219659 А1 от 04.1 1.2004 «Multi-dimensional strain bioreactor» Appl. No.: 10/421,445 Filled: Apr. 22, 2003., в которой раскрыто устройство биореактора, способного обеспечивать перфузию питательной среды внутри и снаружи фиксированного трубчатого образца, а также производить его растяжение и скручивание. Биореактор состоит из камер, насосов и моторов. Камера биореактора представляет собой полый цилиндр с крышками с обеих сторон. Образец фиксируется внутри камеры на двух трубках, одна из которых жёстко фиксируется к одной из крышек на резьбе, а другая трубка проходит через отверстие во второй крышке, на которой фиксирована гофра, и является подвижной благодаря двигателям, обеспечивающим продольное перемещение и вращение данной трубки.
К недостаткам данного устройства можно отнести узкий диапазон длин фиксируемых образцов, невозможность фиксации различных по диаметру образцов, невозможность изменения объема емкости камеры в соответствии с размерами образца, невозможность фиксации нескольких образцов. Вертикальное расположение камеры на станине, а вместе с ней и фиксированного образца, не позволяет производить эффективное заселение образца в таком положении, это приводит к необходимости перемещения камеры биореактора на дополнительное вращательное приспособление, что значительно усложняет работу биореактора. Также к недостаткам прототипа относится сложность фиксации образца, в ходе которой возможно его повреждение.
Задачами изобретения являются:
расширение технологических возможностей за счет возможности фиксации образцов различного типа, длины и диаметра, в том числе трубчатые, плоские, цилиндрические и иные, за счет возможности одновременной фиксации нескольких образцов одного или различных типов, а также за счет возможности вращения камеры биореактора на станине и возможности регулировать степень растяжения, сжатия и скручивания образца в широких пределах;
- повышение экономичности биореактора за счет обеспечения оптимального соответствия объёма рабочей емкости биореактора размерам фиксированного образца;
- повышение удобства обслуживания за счет обеспечения удобной фиксации и смены образцов, а также компактности за счет соответствующего расположения электродвигателей.
Поставленные задачи достигаются тем, что универсальный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций содержит камеру с прозрачными стенками и герметичными крышками с обеих сторон, снабженную трубками для притока и оттока жидкостей, перекачиваемых при помощи насосов, и узлом для фиксации образцов, фиксированным к гофре, прикрепленной к крышке. Новым является то, что камера установлена на станине с электродвигателями, а в центральной части камеры размещена сменная герметичная внутренняя камера, состоящая из двух частей, каждая из которых снабжена трубками для притока и оттока жидкостей; одна герметичная крышка камеры является съемной, выполнена в виде литого цилиндра с диском с внешней стороны и сквозными отверстиями для прохождения трубок притока и оттока и крепления фиксирующей детали; в зоне центрального отверстия с
внутренней стороны съемной крышки выполнен паз для фиксации внутренней камеры, а также закреплена гофра, к которой крепится сменный узел для фиксации образцов, который состоит из цилиндра и переходников узла для фиксации образцов; для обеспечения притока и оттока жидкостей из внутренней камеры часть трубок крышки соединена с трубками внутренней камеры при помощи гибких трубок, вторая герметичная крышка закреплена неподвижно и с наружной стороны имеет глухой паз для передачи вращения с вала электродвигателя; внутри камеры соосно с ней установлен поршень, в котором выполнен паз под внутреннюю камеру, отверстия для фиксации сменных переходников поршня для фиксации образцов, отверстия для жесткой фиксации трубок, а также глухие отверстия для обеспечения циркуляции жидкостей; при этом камера крепится к сменному внутреннему кольцу подшипника, установленного на станине, на которой также установлен узел для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно- поступательное движение узла для фиксации образцов, а для фиксации образцов различной конфигурации и диаметра универсальный биореактор снабжен соответствующими переходниками.
Для фиксации одного трубчатого образца переходник узла для фиксации образцов и переходник поршня выполнены в виде трубок.
Для фиксации двух трубчатых образцов переходник узла для фиксации образцов и переходник поршня выполнены в виде раздваивающихся трубок.
Для фиксации образца без внутреннего просвета переходник узла для фиксации образцов и переходник поршня выполнены в виде захватов.
Для фиксации двух образцов без внутреннего просвета переходник узла для фиксации образцов и переходник поршня выполнены в виде двойных захватов.
Для фиксации двух соединенных между собой боковыми поверхностями трубчатых образцов переходник узла для фиксации образцов и переходник поршня выполнены в виде трубок, на которых фиксируется один трубчатый образец, а часть трубок притока и оттока жидкостей внутренней камеры с её внутренней стороны соединена с другим трубчатым образцом гибкими трубками.
Для фиксации двух соединенных между собой образцов, один из которых трубчатый, а второй не имеет внутреннего просвета, переходник узла для фиксации образцов и переходник поршня выполнены в виде захватов, в которых фиксируются противоположные концы образца без внутреннего просвета, а часть трубок притока и оттока жидкостей внутренней камеры с её внутренней стороны соединена с трубчатым образцом гибкими трубками.
На фиг. 1 прилагаемых изображений показан общий вид универсального биореактора, вид в плане;
на фиг. 2 - камера биореактора;
на фиг. 3— станина биореактора;
на фиг. 4 - части внутренней камеры;
на фиг. 5— съемная крышка;
на фиг. 6 - цилиндр съемной крышки;
на фиг. 7 - несъемная крышка;
на фиг. 8 - поршень;
на фиг. 9 - узел для фиксации образцов с переходником узла для фиксации образцов, выполненном в виде трубки;
на фиг. 10 -переходник поршня, выполненный в виде трубки;
на фиг. 1 1 - узел для фиксации образцов с переходником узла для фиксации образцов, выполненном в виде раздваивающейся трубки; на фиг. 12 - переходник поршня, выполненный в виде раздваивающейся трубки;
на фиг. 13 - цилиндр узла для фиксации образцов;
на фиг. 14 -переходник узла для фиксации образцов, выполненный в виде захвата;
на фиг. 15 -переходник поршня, выполненный в виде захвата;
на фиг. 16 -переходник узла для фиксации образцов, выполненный в виде двойного захвата;
на фиг. 17 -переходник поршня, выполненный в виде двойного захвата;
на фиг. 18 - узел для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно-поступательное движение;
на фиг. 19 - крепление одного трубчатого образца;
на фиг. 20 - крепление двух трубчатых образцов
на фиг. 21 - крепление одного образца без внутреннего просвета;
на фиг. 22 - крепление двух образцов без внутреннего просвета;
на фиг. 23 -крепление двух соединенных между собой боковыми поверхностями трубчатых образцов;
на фиг. 24 - крепление двух соединенных между собой образцов, один из которых трубчатый, а второй - без внутреннего просвета.
Универсальный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций содержит станину 1 с установленными на ней электродвигателями, один из которых 2 соединен с узлом для преобразования вращения электродвигателя в возвратно- поступательное движение 3, в то время как второй электродвигатель
4 при помощи шкива 5 соединен с деталью для пазового зацепления 6, также на станине 1 установлен подшипник 7 со сменным внутренним кольцом 8 и камера 9.
Камера 9 состоит из сосуда 10, закрытого с двух сторон герметичными крышками, одна из которых 1 1 является несъемной и содержит с наружной стороны паз 12 для зацепления, а вторая крышка 13 является съемной и состоит из литого цилиндра 14, на внешней стороне которого расположен диск 15.
В съемной крышке 13 проделаны сквозные отверстия, в том числе отверстия 16 для прохождения трубок притока и оттока жидкостей 17, отверстия 18 для жёсткой фиксации трубок притока и оттока жидкостей 19 и центральное отверстие 20 для установки фиксирующей детали 21 с прокладкой 22 и прохождения сменного узла для фиксации образцов 23, состоящего из цилиндра 24 с пазом 25 для фиксации гофры 26 и отверстием 27 для жесткой фиксации переходников узла для фиксации образцов различных типов 28, 29, 30, 31.
С внутренней стороны съемной крышки 13 проделан паз 32 для фиксации гофры 26 и паз 33 для фиксации одного конца герметичной сменной внутренней камеры 34, состоящей из двух частей 35 с отверстиями 36 для прохождения трубок притока и оттока жидкостей
37, часть которых соединена с трубками притока и оттока 19 с вну ренней стороны съемной крышки 13 при помощи гибких трубок
38. Второй конец внутренней камеры 34 фиксируется в пазе 39 поршня 40, установленного в камере 9, а отверстия 41 для жесткой фиксации трубок притока и оттока 17, отверстие 42 для крепления переходников поршня 43, 44, 45, 46 и отверстие 47, закрытое с обеих
сторон заглушками 48, формируют в поршне канал для тока жидкостей.
Для размещения одного трубчатого образца 49 в состав узла для фиксации образцов 23 входят цилиндр 24 с отверстием 27 и переходник узла для фиксации образцов в виде трубки 28 соответствующего диаметра, в отверстии 42 поршня 40 также устанавливается переходник поршня 43 соответствующего диаметра в виде трубки.
Для размещения двух трубчатых образцов 49 в состав узла для фиксации образцов 23 входят цилиндр 24 с отверстием 27 и переходник узла для фиксации образцов в виде раздваивающейся трубки 29, в отверстии 42 поршня 40 также устанавливается переходник поршня 44 в виде раздваивающейся трубки.
Для размещения одного образца без просвета 50 в состав узла для фиксации образцов 23 входит цилиндр 24 отверстием 27, находящимся в емкости внутренней камеры 34, в котором фиксируется переходник узла для фиксации образцов в виде захвата 30, в отверстии 42 поршня 40 также устанавливается переходник поршня в виде захвата 45.
Для двух образцов без просвета 50 в состав узла для фиксации образцов 23 входит цилиндр 24 с отверстием 27, находящимся в емкости внутренней камеры 34, в котором фиксируется переходник узла для фиксации образцов в виде двойного захвата 31 , в отверстии 42 поршня 40 также устанавливается переходник в виде двойного захвата 46.
Для размещения двух соединенных между собой боковыми поверхностями трубчатых образцов 49 в состав узла для фиксации образцов 23 входят цилиндр 24 с отверстием 27 и переходник узла для
фиксации образцов в виде трубки 28 соответствующего диаметра, в отверстии 42 поршня 40 также устанавливается переходник поршня соответствующего диаметра в виде трубки 43. На переходниках фиксируется один из трубчатых образцов с прикрепленным к нему боковой поверхностью вторым трубчатым образцом, а часть трубок притока и оттока жидкостей 37 внутренней камеры 34 с её внутренней стороны соединена с другим трубчатым образцом 50 гибкими трубками 38.
Для размещения двух соединенных между собой образцов, один из которых трубчатый 49, а второй не имеет внутреннего просвета (плоский) 50 в состав узла для фиксации образцов 23 входят цилиндр 24 с отверстием 27, находящимся в емкости внутренней камеры 34, в котором фиксируется переходник узла для фиксации образцов в виде захвата 30, в отверстии 42 поршня 40 также устанавливается переходник поршня в виде захвата 45. На переходниках фиксируется образец без внутреннего просвета с прикрепленным к нему боковой поверхностью трубчатым образцом, часть трубок притока и оттока жидкостей 37 внутренней камеры 34 с её внутренней стороны соединена с трубчатым образцом 49 гибкими трубками 38.
Биореактор работает следующим образом. Один трубчатый образец
Под диаметр выбранного трубчатого образца 49 подбирается подходящая камера биореактора 9. В подшипник 7 на станине 1 устанавливается внутреннее кольцо 8 с центральным отверстием, соответствующим наружному диаметру выбранной камеры биореактора 9. Подбираются подходящий узел для фиксации образов
23, в состав которого будет входить переходник 28 в виде трубки подходящего диаметра, выбирается переходник поршня 43 также в виде трубки подходящего диаметра. В камере биореактора на переходниках фиксируется трубчатый образец 49. На поверхности образца наносятся клеточные суспензии. В камере 9 устанавливается сменная внутренняя камера 34 необходимой длины, от трубок 19 съемной крышки 13 к трубкам 37 внутренней камеры 34 подсоединяются гибкие трубки 38, фиксируется сосуд 10 камеры 2. Фиксирующая деталь 21 завинчивается, фиксируя узел для фиксации образцов 23 к съемной крышке 13. К трубкам притока и оттока 17, 19, а также к переходнику узла для фиксации образцов 28 крепятся трубки, соединяющие их с насосами и резервуарами с питательными жидкостями. Производится заполнение жидкостями рабочих объемов биореактора. При помощи электродвигателя 4 производится вращение камеры биореактора, приводящее к равномерному распределению клеточной суспензии по поверхностям образца. Далее при помощи насосов производится перекачивание жидкости внутри и снаружи фиксированного образца. Если необходимо произвести только растяжение образца, то вращение камеры прекращается, а узел для фиксации образцов 23 фиксируется к узлу для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно- поступательное движение 3, а фиксирующая деталь 21 съемной крышки 13 камеры 2 отвинчивается. Таким образом, при осевом перемещении узла для фиксации образца 23 происходит растяжение фиксированного в камере трубчатого образца 49. Если при растяжении необходимо скручивание образца, то вращение с электродвигателя 4 передается на камеру биореактора 9, при этом вращение узла для фиксации образца 23 исключено, так как он
фиксирован к узлу для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно-поступательное движение 3, что приводит к одновременному растяжению и скручиванию образца 49. Два трубчатых образца
Под диаметр выбранного трубчатого образца 49 подбирается подходящая камера биореактора 9. В подшипник 7 на станине 1 устанавливается внутреннее кольцо 8 с центральным отверстием, соответствующим наружному диаметру выбранной камеры биореактора 9. Подбираются подходящие узел для фиксации образов 23, в состав которого будет входить переходник в виде раздваивающейся трубки 29, подбирается переходник поршня также в виде раздваивающейся трубки 45. В камере биореактора на переходниках фиксируются трубчатые образцы 49. На поверхности образцов наносятся клеточные суспензии. В камере биореактора 9 устанавливается сменная внутренняя камера 34 необходимой длины, от трубок 19 съемной крышки 13 к трубкам 37 внутренней камеры 34 подсоединяются гибкие трубки 38, фиксируется сосуд 10 камеры биореактора 2. Фиксирующая деталь 21 завинчивается, фиксируя узел для фиксации образцов 23 к съемной крышке 13. К трубкам притока и оттока 17, 19, а также к переходнику узла для фиксации образцов 29 крепятся трубки, соединяющие их с насосами и резервуарами с питательными жидкостями. Производится заполнение жидкостями рабочих объемов биореактора. При помощи электродвигателя 4 производится вращение камеры биореактора 2, приводящее к равномерному распределению клеточной суспензии по поверхностям образцов 49. Далее при помощи насосов производится перекачивание
жидкости внутри и снаружи фиксированных образцов 49. Если необходимо произвести только растяжение образцов, то вращение камеры прекращается, а узел для фиксации образцов 23 фиксируется к узлу для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно-поступательное движение 3, а фиксирующая деталь 21 съемной крышки 13 камеры биореактора отвинчивается. Таким образом, при осевом перемещении узла для фиксации образцов 23 происходит растяжение фиксированных в камере образцов 49. Если при растяжении необходимо скручивание образцов, то вращение электродвигателя 4 передается на камеру 9, при этом вращение узла для фиксации образца 23 исключено, так как он фиксирован к узлу для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно-поступательное движение 3, что приводит к одновременному растяжению и скручиванию образцов 49.
Один образец без просвета
Под ширину выбранного образца 50 подбирается подходящая камера биореактора 9. В подшипник 7 на станине устанавливается внутреннее кольцо 8 с центральным отверстием, соответствующим наружному диаметру выбранной камеры 9. Подбираются подходящие узел для фиксации образов 23, в состав которого будет входить переходник в виде захвата 30, подбирается переходник поршня 45 также в виде захвата. В камере 9 на переходниках фиксируется образец 50. На поверхности образца наносятся клеточные суспензии. В камере биореактора устанавливается сменная внутренняя камера 34 необходимой длины, от трубок 19 съемной крышки 13 к трубкам 37 внутренней камеры 34 подсоединяются гибкие трубки 38, фиксируется сосуд камеры биореактора 10. Фиксирующая деталь 21
завинчивается, фиксируя узел для фиксации образцов 23 к съемной крышке 13. К трубкам притока и оттока 17, 19 крепятся трубки, соединяющие их с насосами и резервуарами с питательными жидкостями. Производится заполнение жидкостями рабочих объемов биореактора. При помощи электродвигателя 4 производится вращение камеры 9, приводящее к равномерному распределению клеточной суспензии по поверхностям образца 50. Далее при помощи насосов производится перекачивание жидкости. Если необходимо произвести только растяжение образца, то вращение камеры прекращается, а узел для фиксации образцов 23 фиксируется к узлу для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно - поступательное движение 3, а фиксирующая деталь 21 съемной крышки 13 камеры биореактора отвинчивается. Таким образом, при осевом перемещении узла для фиксации образцов 23 происходит растяжение фиксированного в камере образца 50. Если при растяжении необходимо скручивание образца, то вращение с электродвигателя 4 передается на камеру биореактора, при этом вращение узла для фиксации образца 23 исключено, так как он фиксирован к узлу для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно-поступательное движение 3, что приводит к одновременному растяжению и скручиванию образца 50.
Два образца без просвета
Под ширины выбранных образцов 50 подбирается подходящая камера биореактора 9. В подшипник 7 на станине 1 устанавливается внутреннее кольцо 8 с центральным отверстием, соответствующим наружному диаметру выбранной камеры 9. Подбираются подходящие узел для фиксации образов 23, в состав которого будет входить
переходник в виде двойного захвата 31 , подбирается переходник поршня 46 также в виде двойного захвата. В камере биореактора на переходниках фиксируются образцы 50. На поверхности образцов наносятся клеточные суспензии. В камере биореактора устанавливается сменная внутренняя камера 34 необходимой длины, от трубок 19 съемной крышки 13 к трубкам 37 внутренней камеры 34 подсоединяются гибкие трубки 38, фиксируется сосуд камеры биореактора 10. Фиксирующая деталь 21 завинчивается, фиксируя узел для фиксации образцов 23 к съемной крышке 13. К трубкам притока и оттока 17, 19 крепятся трубки, соединяющие их с насосами и резервуарами с питательными жидкостями. Производится заполнение жидкостями рабочих объемов биореактора. При помощи электродвигателя 4 производится вращение камеры 9, приводящее к равномерному распределению клеточной суспензии по поверхностям образцов. Далее при помощи насосов производится перекачивание жидкости. Если необходимо произвести только растяжение образцов, то вращение камеры прекращается, а узел для фиксации образцов 23 фиксируется к узлу для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно-поступательное движение 3, а фиксирующая деталь 21 съемной крышки 13 камеры 9 отвинчивается. Таким образом, при осевом перемещении узла для фиксации образца 23 происходит растяжение фиксированных в камере образцов 50. Если при растяжении необходимо скручивание образцов, то вращение с электродвигателя 4 передается на камеру биореактора 9, при этом вращение узла для фиксации образца 23 исключено, так как он фиксирован к узлу для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно-поступательное движение 3, что приводит к одновременному растяжению и скручиванию образцов 50.
Два соединенных между собой боковыми поверхностями трубчатых образца.
Под диаметр выбранного трубчатого образца 49 подбирается подходящая камера биореактора 9. В подшипник 7 на станине 1 устанавливается внутреннее кольцо 8 с центральным отверстием, соответствующим наружному диаметру выбранной камеры 9. Подбираются подходящие узел для фиксации образов 23, в состав которого будет входить переходник в виде трубки 28, подбирается переходник поршня 43 также в виде трубки. На переходнике узла для фиксации образцов и переходнике поршня фиксируется один из трубчатых образцов с прикрепленным к нему боковой поверхностью вторым трубчатым образцом. Подбирается подходящая внутренняя камера 34, две трубки притока и оттока 37 которой с её внутренней стороны соединяются с концами второго трубчатого образца 49 гибкими трубками 38. На поверхности образцов наносятся клеточные суспензии. В камере биореактора 9 устанавливается сменная внутренняя камера 34, от трубок 19 съемной крышки 13 к трубкам 37 внутренней камеры 34 подсоединяются гибкие трубки 38, фиксируется сосуд камеры биореактора 10. Фиксирующая деталь 21 завинчивается, фиксируя узел для фиксации образцов 23 к съемной крышке 13. К трубкам притока и оттока 17, 19, а также к переходнику 28 узла для фиксации образцов крепятся трубки, соединяющие их с насосами и резервуарами с питательными жидкостями. Производится заполнение жидкостями рабочих объемов биореактора. При помощи электродвигателя 4 производится вращение камеры биореактора 9, приводящее к равномерному распределению клеточной суспензии по поверхностям образца. Далее при помощи насосов производится перекачивание жидкости внутри и снаружи фиксированных образцов.
Если необходимо произвести только растяжение образцов, то вращение камеры прекращается, а узел для фиксации образцов 23 фиксируется к узлу для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно-поступательное движение 3, а центральная деталь 21 съемной крышки 13 камеры биореактора 9 отвинчивается. Таким образом, при осевом перемещении узла для фиксации образца 23 происходит растяжение фиксированных в камере образцов. Если при растяжении необходимо скручивание образцов, то вращение с электродвигателя 4 передается на камеру биореактора 9, при этом вращение узла для фиксации образцов 23 исключено, так как он фиксирован к узлу для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно- поступательное движение 3, что приводит к одновременному растяжению и скручиванию трубчатых образцов 49.
Два соединенных между собой образца, один из которых трубчатый, а второй не имеет внутреннего просвета.
Под ширину выбранного образца 50 подбирается подходящая камера биореактора 9. В подшипник 7 на станине 1 устанавливается внутреннее кольцо 8 с центральным отверстием, соответствующим наружному диаметру выбранной камеры 9. Подбираются подходящие узел для фиксации образов 23, в состав которого будет входить переходник в виде захвата 30, подбирается переходник поршня 45 также в виде захвата. На переходнике узла для фиксации образцов и переходнике поршня фиксируется образец без внутреннего просвета 50 с прикрепленным к нему боковой поверхностью трубчатым образцом 49. Подбирается подходящая внутренняя камера 34, две трубки притока и оттока 37 которой с её внутренней стороны соединяются с концами трубчатого образца 49 гибкими трубками 38.
На поверхности образцов наносятся клеточные суспензии. В камере биореактора устанавливается сменная внутренняя камера 34, от трубок 19 съемной крышки 13 к трубкам 37 внутренней камеры 34 подсоединяются гибкие трубки 38, фиксируется сосуд камеры биореактора 10. Фиксирующая деталь 21 завинчивается, фиксируя узел для фиксации образцов 23 к съемной крышке 13. К трубкам притока и оттока 17, 19 крепятся трубки, соединяющие их с насосами и резервуарами с питательными жидкостями. Производится заполнение жидкостями рабочих объемов биореактора. При помощи электродвигателя 4 производится вращение камеры 9, приводящее к равномерному распределению клеточной суспензии по поверхностям образца. Далее при помощи насосов производится перекачивание жидкости внутри трубчатого образца и по наружным поверхностям образцов. Если необходимо произвести только растяжение образцов, то вращение камеры прекращается, а узел для фиксации образцов 23 фиксируется к узлу для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно-поступательное движение 3, а фиксирующая деталь 21 съемной крышки 13 камеры биореактора отвинчивается. Таким образом, при осевом перемещении узла для фиксации образцов 23 происходит растяжение фиксированных в камере образцов. Если при растяжении необходимо скручивание образцов, то вращение электродвигателя 4 передается на камеру биореактора, при этом вращение узла для фиксации образцов 23 исключено, так как он фиксирован к узлу для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно- поступательное движение 3, что приводит к одновременному растяжению и скручиванию образцов 49 и 50.
Такое выполнение биореактора обеспечивает расширение его технологических возможностей за счет фиксации образцов различной конфигурации, длины и диаметра, а также за счет возможности одновременной фиксации нескольких образцов одного или различных типов; повышение экономичности за счет обеспечения оптимального соответствия объёма рабочей емкости биореактора размерам фиксированного образца и возможности регулировать величину растяжения и сжатия образца в широких пределах и повышение удобства обслуживания за счет обеспечения удобной фиксации и смены образца.
Claims
1. Универсальный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций, содержащий камеру с прозрачными стенками и герметичными крышками с обеих сторон, снабженную трубками для притока и оттока жидкостей, перекачиваемых при помощи насосов, и узлом для фиксации образцов, фиксированным к гофре, прикрепленной к крышке, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что камера установлена на станине с электродвигателями, в центральной части камеры размещена сменная герметичная внутренняя камера, состоящая из двух частей, каждая из которых снабжена трубками для притока и оттока жидкостей; одна герметичная крышка является съемной, выполнена в виде литого цилиндра с диском с внешней стороны и сквозными отверстиями для прохождения трубок притока и оттока жидкостей и крепления фиксирующей детали; в зоне центрального отверстия с внутренней стороны съемной крышки выполнен паз для фиксации внутренней камеры, а также закреплена гофра, к которой крепится сменный узел для фиксации образцов, который состоит из цилиндра и переходников узла для фиксации образцов; для обеспечения притока и оттока жидкостей из внутренней камеры часть трубок крышки соединена с трубками внутренней камеры при помощи гибких трубок; вторая герметичная крышка закреплена неподвижно и с наружной стороны имеет глухой паз для передачи вращения с вала электродвигателя; внутри камеры соосно с ней установлен поршень, в котором выполнен паз под внутреннюю камеру, отверстия для фиксации сменных переходников поршня для фиксации образцов, отверстия для жесткой фиксации трубок, а также
глухие отверстия для обеспечения циркуляции жидкостей; при этом камера крепится к сменному внутреннему кольцу подшипника, установленного на станине, на которой также установлен узел для преобразования вращения вала одного из электродвигателей в возвратно-поступательное движение узла для фиксации образцов, а для фиксации образцов различной конфигурации и диаметра универсальный биореактор снабжен соответствующими переходниками.
2. Универсальный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций по п. 1 , отличающийся тем, что для фиксации одного трубчатого образца переходник узла для фиксации образцов и переходник поршня выполнены в виде трубок.
3. Универсальный биореактор по п. 1 , отличающийся тем, что для фиксации двух трубчатых образцов переходник узла для фиксации образцов и переходник поршня выполнены в виде раздваивающихся трубок,
4. Универсальный биореактор по п. 1 , отличающийся тем, что для фиксации образца без внутреннего просвета переходник узла для фиксации образцов и переходник поршня выполнены в виде захватов.
5. Универсальный биореактор по п. 1 , отличающийся тем, что для фиксации двух образцов без внутреннего просвета переходник узла для фиксации образцов и переходник поршня выполнены в виде двойных захватов.
6. Универсальный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций по п. 1, отличающийся тем, что для
фиксации двух соединенных между собой боковыми поверхностями трубчатых образцов переходник узла для фиксации образцов и переходник поршня выполнены в виде трубок, на которых фиксируется один трубчатый образец, а часть трубок притока и оттока жидкостей внутренней камеры с её внутренней стороны соединена с другим трубчатым образцом гибкими трубками.
7. Универсальный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций по п. 1 , отличающийся тем, что для фиксации двух соединенных между собой образцов, один из которых трубчатый, а второй не имеет внутреннего просвета, переходник узла для фиксации образцов и переходник поршня выполнены в виде захватов, в которых фиксируются противоположные концы образца без внутреннего просвета, а часть трубок притока и оттока жидкостей внутренней камеры с её внутренней стороны соединена с трубчатым образцом гибкими трубками.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017114921 | 2017-04-27 | ||
| RU2017114921A RU2645455C1 (ru) | 2017-04-27 | 2017-04-27 | Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018199799A1 true WO2018199799A1 (ru) | 2018-11-01 |
Family
ID=61258853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2017/000498 WO2018199799A1 (ru) | 2017-04-27 | 2017-07-07 | Универсалный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2645455C1 (ru) |
| WO (1) | WO2018199799A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114873726A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-08-09 | 咸宁职业技术学院 | 一种多级厌氧污泥床反应器 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2727359C2 (ru) * | 2018-06-27 | 2020-07-21 | Рубен Вагеевич Оганесян | Камера многокамерного биореактора для выращивания тканеинженерных конструкций |
| RU2715313C1 (ru) * | 2018-11-08 | 2020-02-26 | Алексей Вячеславович Ковалев | Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций in vivo |
| RU2723955C1 (ru) * | 2019-12-30 | 2020-06-18 | Рубен Вагеевич Оганесян | Многокамерный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040219659A1 (en) * | 2002-04-22 | 2004-11-04 | Altman Gregory H. | Multi-dimensional strain bioreactor |
| US20130160577A1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Chrysanthi Williams | System for Mechanical Stimulation and Characterization of Biologic Samples |
| WO2013135817A1 (fr) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | Cellprothera | Automate et procédé automatisé de culture cellulaire |
| 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 |
| US20140377848A1 (en) * | 2011-07-07 | 2014-12-25 | Harvard Apparatus Regenerative Technology | Bioreactor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU117434U1 (ru) * | 2011-11-22 | 2012-06-27 | Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (УРАМН НИИ КПССЗ СО РАМН) | Устройство для культивирования клеток и заселения ими трубчатой тканеинженерной конструкции |
| RU137290U1 (ru) * | 2013-07-25 | 2014-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Устройство для создания тканеинженерной конструкции на основе тканеинженерной матрицы и клеточных компонентов |
-
2017
- 2017-04-27 RU RU2017114921A patent/RU2645455C1/ru active
- 2017-07-07 WO PCT/RU2017/000498 patent/WO2018199799A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040219659A1 (en) * | 2002-04-22 | 2004-11-04 | Altman Gregory H. | Multi-dimensional strain bioreactor |
| US20140377848A1 (en) * | 2011-07-07 | 2014-12-25 | Harvard Apparatus Regenerative Technology | Bioreactor |
| US20130160577A1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Chrysanthi Williams | System for Mechanical Stimulation and Characterization of Biologic Samples |
| WO2013135817A1 (fr) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | Cellprothera | Automate et procédé automatisé de culture cellulaire |
| 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 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114873726A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-08-09 | 咸宁职业技术学院 | 一种多级厌氧污泥床反应器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2645455C1 (ru) | 2018-02-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2645455C1 (ru) | Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций | |
| JP6612748B2 (ja) | バイオリアクターシステムおよびその中で使用するための使い切り細胞培養容器 | |
| CA2407012A1 (en) | Cell and tissue culture device with enhanced culture fluid flow | |
| ES2292933T3 (es) | Dispositivo para la siembra o cultivo de celulas en un deposito tipo bote. | |
| US6464476B2 (en) | Linear pump and method | |
| WO1996039992A1 (en) | Apparatus and method for sterilizing, seeding, culturing, storing, shipping, and testing replacement cartilage tissue constructs | |
| US8623641B2 (en) | Apparatus and method for washing biological material | |
| CA2322831A1 (en) | Methods and apparatus for the conditioning of ligament replacement tissue | |
| CN108175879A (zh) | 一种便携式胸外科救援用引流装置 | |
| CN106902474A (zh) | 一种量子光波疗仪 | |
| RU2723955C1 (ru) | Многокамерный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций | |
| CN2894269Y (zh) | 水族外挂式紫外线杀菌过滤器 | |
| CN212476773U (zh) | 一种自动换液的细胞培养装置 | |
| CN101839227B (zh) | 一种泵及便携式水净化设备 | |
| CN106591121B (zh) | 旋转培养室及旋转脉动培养系统 | |
| CN113955832B (zh) | 一种赫兹共振水活化装置 | |
| CN110438004A (zh) | 一种同时施加静态牵张力和流动剪切力的平板流动腔 | |
| CN210340942U (zh) | 一种通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置 | |
| DE102015219313B3 (de) | Herzklappenmechanobioreaktor | |
| CN211823559U (zh) | 一种种子干燥杯 | |
| CN210419984U (zh) | 一种适用于椎间盘器官及细胞的可控加压培养装置 | |
| CN217033465U (zh) | 一种瓣膜在线磨损测试装置 | |
| CN210114643U (zh) | 一种基于中医理论的多用物理理疗设备 | |
| CN208258736U (zh) | 一种畜牧养殖用猪皮清洗刷 | |
| CN219941187U (zh) | 一种方便使用的刮痧板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17907443 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17907443 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |