[发明专利]用于制备组织移植物的装置和方法

说明书

本申请要求于2005年7月12日提交的美国专利申请系列第60/697,954号和于2005年12月22日提交的美国专利申请系列第11/314,281号的优先权，将上述两者均以引用方式结合于本文。

关于联邦政府资助的研究或开发的陈述

本发明是在由美国军队医学研究和材料指挥部(United StatesArmy Medical Research and Material Command)授予的资助号为#W81XWH-04-1-0503和#W81XWH-05-1-0620的政府支持下作出的。

技术领域

本发明涉及组织工程系统，其涉及用于制造组织植入物和移植物的哺乳动物细胞和细胞产物，其中组织植入物和移植物包括但不限于人造血管和动静脉移植物。本发明尤其涉及通过持续加压细胞铺坪法(持续加压细胞铺植法，sustained pressure cell sodding)将衍生自脂肪的间质细胞或其它细胞粘连(粘附)到可渗透支架材料的方法和自动化装置，其包括利用包含待沉积在材料上的细胞的介质来穿过可渗透材料施加持续压力梯度(sustained pressuregradient)。本发明的方法和装置促进细胞在支架材料上的加速粘连和成熟。利用持续加压铺坪法和手术室相容的自动化，本发明的优选实施例使得可以从患者脂肪组织的样品中收获患者自己的细胞，洗涤、分离、并沉积这些细胞，以制备供临床使用的适宜的移植物。这样的实施例涉及细胞提取，接着是自动化的、无菌、封闭系统中的持续加压铺坪法。

背景技术

组织工程学正朝向用于受损或患病组织和器官的修复和重建的临床用途方向发展。尤其是，在心脏和外周血管的领域中，血管移植物的研发是主要目标。在第一世界，心血管疾病是死亡率和发病率的主要原因。护理的标准，自体移植物并不是没有严重的发病率。患有系统性疾病的患者(其没有留下适当的自体移植物材料或已经经受自体移植物，仅在美国每年有100,000个患者)几乎没有自体移植物选择。

因此研究者研究合成移植物已超过30年。主要挑战是提供这样的移植物材料，其是生物相容的，即，非血栓基因的、非免疫原性的、抗机械性的(硬质的，mechanically resistant)，并且具有可接受的伤口愈合和生理反应(例如，血管收缩/舒张反应、溶质运输能力等)。此外，组织移植物材料应易于处理、储存和运输，并且商业上是可行的。

导管具有两种主要失效模式(failure mode)：机械的和生物的，其是由导管内的血栓症以及随后的阻塞和/或细胞向内生长所引起的。具有能够承受动脉压的材料性能的合成导管是普通的，使得寻找非血栓基因的材料成为主要的研究兴趣。从患者获得的内皮细胞已经呈现出可以降低植入导管的致血栓性(thrombogenicity)(Williams et al.，1994，J.Vasc.Surg.，19：594-604；Arts et al.，2001Lab Invest 81：1461-1465)。

在合成移植物内建立非血栓基因细胞衬垫(细胞内衬，celllining)的过程中内皮细胞是非常重要的。因此，希望在大约几分钟或几小时内借助于仪器在可渗透基质、支架、或其它可渗透细胞基底材料中或之上实现快速的细胞粘连，其中仪器适合于手术室环境，保持无菌屏障，易于使用，并且产生一致的移植物结果。

目前，有四种主要方式来满足这些要求(但具有有限的成功)：(i)使用去细胞化组织材料；(ii)使用自组装机制，其中细胞被培养在培养基中的组织培养塑料上，其诱导细胞外基质(ECM)合成；(iii)使用合成的生物可降解聚合物，之后在其上接种细胞并在模拟的生理环境中进行培养；以及(iv)使用生物聚合物，如再生I型胶原凝胶，其借助施加机械力被形成并和组织细胞压紧以模拟生理环境(参见，例如，Robert T.Tranquillo，2002，Ann.N.Y.Acad.Sci.，961：251-254)。