[发明专利]自动生物反应器系统，自动实施器官去细胞方案系统，和废物净化系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年9月2日提交的美国临时专利申请第62/044,647号的权益，其全文通过引用纳入本文。

发明领域

本文所述的系统和方法一般涉及生物反应器及其系统，并且更具体地，涉及用于器官去细胞的自动化生物反应器系统、用于自动实施器官去细胞方案的系统、和生物反应器的废物净化系统。

背景技术

虽然同种异体肺移植是晚期肺病的治疗方法，由于供体器官有限，等待肺移植的患者数量稳定增加并且仅一小部分患者接受器官移植。例如，慢性阻塞性肺病(COPD)在全世界影响了超过6400万人。世界卫生组织预测在2030年之前，其将成为第三大死亡原因。又例如，肺动脉高压(PAH)影响肺部血管并且可导致右心衰竭和死亡。虽然有FDA批准的PAH治疗方法，但仍然没有痊愈方法，对于一些患者而言，肺移植是唯一选项。类似地，没有足够的器官满足需求。

甚至在接受可用于移植的器官的患者中，患者中肺移植的临床成功率受到免疫抑制和慢性排斥的阻碍，其可能发生在患者已经经过器官移植数年之后。在最好的情况下，患者通过摄入药物来压制这些问题，这可能伴随其自身的严重副作用，持续患者的剩余生命。

组织工程改造提供了经典移植的替代。这种类型的再生方法通过提供用于接种对特定患者而言有特异性的自体同源或干细胞的三维支架而具有有效绕开组织供体集合产生的限制并且防止同种异体排斥的潜力。该技术包括用一系列去污剂、盐和/或酶处理器官来在成为去细胞的过程中完全去除细胞物质，同时留下完整胞外基质，使得该基质可用作组织的后续再生的支架。去细胞通常包括用一系列去污剂和重复洗涤来连续输注器官以去除来自该器官的残留DNA和其他细胞碎片。这可产生支架，其中胞外基质(ECM)蛋白、器官结构和血管被保留。换而言之，支架保留了器官的结构特征，但不含活细胞或细胞组分。由于发现刺激免疫排斥的细胞抗原通常在细胞表面上，去除这类抗原可降低再细胞化的支架植入患者之后的排斥风险。对于肺而言，去细胞过程是特别复杂的，因为其需要保留气管和肺泡，以及肺毛细管床以确保气体交换组织的完整性。

手动进行的去细胞方案期间的人为介入和操作增加了污染风险，降低了最终产品的一致性，并且可能不利地影响所得支架的三维结构和微结构，由此浪费了大量时间和资源并得到可能无用的产品。

发明概述

需要提供改进的生物反应器系统和与之相关的系统。

本发明的一个实施方式涉及用于使器官去细胞的自动化生物反应器系统，其包含设置成含有该器官的主腔室并且具有至少一个试剂入口、至少一个试剂出口、和至少一个灌注入口。该系统还包括含有液相试剂的至少一个试剂腔室和设置成将该液相试剂从至少一个试剂腔室通过至少一个试剂入口递送至主腔室的至少一个试剂导管。至少一个灌注导管设置成通过至少一个灌注入口从至少一个试剂出口将液相试剂递送到器官中。至少一个灌注泵设置成驱动液相试剂流过至少一个灌注导管。至少一个灌注压力传感器检测流过至少一个灌注导管的液相试剂的压力。控制系统接收表示流过至少一个灌注导管的液相试剂的所需压力的输入，接收由至少一个灌注压力传感器检测到的压力的输入，并输出信号以控制至少一个灌注泵来基于接收的表示所需压力的输入和接收的检测到的压力的输入驱动液相试剂流。

本发明的另一个实施方式涉及用于自动化实施对器官去细胞的方案的系统，包括设置成检测流入器官的液体的压力的至少一个灌注压力传感器、设置成控制液体流入器官的至少一个灌注阀、和设置成驱动液体流入器官的至少一个灌注泵。该系统还包括控制系统，其设置成接收具有灌注器官的步骤的方案，接收来自至少一个灌注压力传感器的输入，和控制至少一个灌注阀和至少一个灌注泵以自动进行方案的所有步骤以对器官去细胞。

本发明的另一个实施方式涉及生物传感器的废物净化系统，包含设置成包含器官用于灌注的主腔室，设置成从主腔室接收废物流体的废物腔室，和设置成从主腔室向废物腔室递送废物流体的废物导管。该系统还包括设置成储存净化流体的净化流体腔室和设置成将净化流体从净化流体腔室导入废物流体的净化导管。

附图的简要说明

图1是一个示例性实施方式的自动生物反应器系统的生物反应器的示意图。

图2是一个示例性实施方式的图1的生物反应器的控制系统的框图。

图3是显示图2的控制系统的用户界面的主屏幕的一个实施方式的屏幕截图。

发明详述

概述