[发明专利]切割装置

说明书

发明领域

本发明涉及一种生物微细网格(microgrid)，其包括至少两个孔，所述孔的尺寸适合于细胞、细胞团块、组织或其他生物材料通过所述孔，以及将所述孔彼此分隔的一个或几个切割束(slicing beam)，其中当通过所述微细网格时，生物材料被拆分/切割/分裂为至少两部分；一种切割装置；一种包含所述切割装置的设备以及所述微细网格、切割装置和设备的用途。

发明背景

未成熟细胞，即所谓的干细胞，祖细胞或前体细胞，具有发育为不同类型成熟细胞的潜力，是最有希望用于修补受伤组织的方式。

干细胞(本文中表示所有类型的未成熟的、多能的细胞)可以从不同来源分离得到。胚胎干细胞来源于多余的受精卵细胞，胎儿干细胞分离自胚胎/胎儿组织，成人干细胞来自于不同类型的成人组织，肿瘤被用于(提取)肿瘤干细胞。将这些自我更新的细胞置于细胞培养系统进行扩增，以提供用于不同实验和临床目的的来源。除了干细胞培养外，许多成熟细胞也进行细胞分裂，能够使用与干细胞相同的培养方式进行扩增。

细胞培养于适合其存活和生长的环境下，其或者是贴壁培养物(即，所有细胞附着于细胞培养瓶或培养盘的底部)，或者是自由悬浮的细胞团块。随着时间延长，每个培养瓶的细胞数不断增加，最终需要将细胞拆分至更多细胞培养瓶。拆分细胞通常包括将细胞分离至单一细胞的均质悬液中(解离)。解离通过研磨的机械方式，或者通过添加蛋白水解酶类来进行。可选择的，细胞团块可切割成较小的块，而不用解离。该方法包括使用保险刀片或剪刀切割组织，其非常耗时，且容易污染。

在整个过程中使细胞的死亡最小化是细胞培养中细胞进行成功扩增的先决条件。解离过程总是导致一些细胞死亡，可能是由于解离期间的细胞膜破裂以及将其作为单一细胞进行再接种后的细胞崩解所带来的综合影响。根据细胞间连接强度的不同，不同的细胞类型在解离过程中可能更易受损伤。因此对该过程进行优化是十分重要的。

在解离过程中加入酶除了会产生低浓度的酶保留在用于细胞治疗的细胞中的问题以外，还会导致引入污染的风险。总而言之，开发一种方法增强细胞培养的存活与扩增，并消除外源性酶的使用，是很有好处的。

可重复的生物组织的剪切或切割作为操作过程重要的组成部分还有其他应用。所谓的器官型培养即建立在使用组织薄层切片的基础上，其通常为200-400μm的尺寸。这些切片被置于培养体系中，以保持所使用的器官的单元组织。这些组织切片或棱片(prisms)还用于体外实验，例如用于研究将组织露置于一种药物下时的代谢变化。近几年我们同样注意到组织切片被用于所谓的高容量筛选中，后者是在复杂的细胞系统例如器官型培养中利用大规模检测药物和底物的检测系统。

发明概述

本发明涉及一种生物材料切割装置。所述切割装置属于一种技术平台，由微-网格(micro-grids)组成，在此称为微细网格(microgrids)，其用于将生物材料切割成目标小块。所述微细网格包括至少两个孔，所述孔的尺寸适合于细胞、细胞团块、组织或其他生物材料通过所述孔，以及将所述孔彼此分隔的切割束，其中当通过所述微细网格时生物材料被拆分/切割/分裂为至少两部分。

根据另一个方面，本发明涉及一种设备，其包括所述切割装置，该设备用于细胞培养，以将细胞团块切割为较小的团块。

在最后一个方面，本发明涉及所述切割装置或所述设备的用途。

通过提供一种切割装置和所述设备，能够将组织、细胞团块和其他生物材料切割为具有目标体积的精细的小块，切割过程高度可再现且可以大量进行。该技术可以很容易的用于流体系统中，使用自动化程序来切割组织或细胞团块。在此描述的装置可以用于细胞培养，来切割干细胞、前体细胞、祖细胞或成熟细胞的团块，切割过程中进行抽吸或注射以使其穿过该装置，从而避免酶促解离和对胰蛋白酶的需求，以及避免伴随着大量细胞死亡的机械解离。

附图简述

图1-5示意了本发明的不同实施方式。

图6描述了如何将细胞簇穿过安装在一个组织装置中的所述微细网格。

发明详述

定义

本申请和发明的上下文中采用下述定义：

术语″细胞培养″表示有活力的细胞或组织在其原始分离来源的生物体外部，在人工条件下维持或短或长的时间所进行的过程和采用的条件。

术语″细胞团块″表示两个或多个细胞彼此连接。其包括任何人工的或天然产生的细胞团块或细胞簇。