[发明专利]用于在移植前后实时评估包封装置中细胞的方法和系统

说明书

一种用于测量可植入装置中胰岛细胞或干细胞衍生的β细胞的存活率和功能的方法和系统，该可植入装置包括，将可植入装置中细胞的温度设置为低温以降低细胞的新陈代谢水平并降低细胞的氧需求，并测量耗氧率。可植入装置入口处的氧气传感器和可植入装置出口处的氧气传感器用来计算细胞的耗氧率，该耗氧率继而表明存活率。温度的降低还可以用于将细胞加载到可植入装置内以帮助减少缺血性和/或物理性损伤。本发明可与其它细胞类型一起使用，例如，肝细胞、心脏细胞、肌肉细胞等。

交叉引用

本申请要求于2016年11月3日提交的美国专利申请No.62/417,039 的优先权,其说明书的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及实时评估容纳在包封装置中的细胞的各种参数的方法和系统。参数可包括胰岛素分泌水平和耗氧率或任何其它适当的参数。

背景技术

在细胞移植之前和细胞移植之后，了解包封装置中的细胞是否健康、存活且有功能性是很重要的。本发明包括用于在移植之前和之后实时监测包封装置中的细胞(例如，例如通过测量耗氧率、胰岛素分泌水平等监测细胞存活率、功能等)的方法和系统。本发明还包括在包封装置加载过程中帮助减少细胞损伤的方法，例如在移植之前、在存储之前和在存储过程中等等。

本发明可用于其他细胞类型(不仅仅针对糖尿病治疗)。例如，细胞可包括生物人工肝的肝细胞、心脏细胞、肌肉细胞等。

以下美国专利的公开内容整体并入本文作为参考：美国专利No. 5,713,888；美国专利申请No.2003/0087427。

发明内容

本发明包括系统，例如，测量细胞耗氧率(OCR)、或测量其它特征诸如胰岛素分泌、pH、乳酸、CO₂水平等的系统。在一些实施方式中，系统包括：具有入口和出口的生物反应器，其中第一氧气传感器设置于入口处并且第二氧气传感器设置于出口处；包括具有细胞的腔体以及血管化膜的包封装置，包封装置容纳在生物反应器中；热交换器和气体交换器的组合装置，用于将液体介质加热到从7℃到27℃(或从7℃到37℃)中的至少一个温度并从0到100％地控制含氧量；以及将液体介质经由入口从热交换器泵入生物反应器并经由出口从生物反应器泵出的泵。氧气传感器检测介质的含氧量以确定细胞的耗氧率。

在一些实施方式中，生物反应器被包封到可以调节并控制温度和氧气的培养箱中，例如，温度是4-40℃、含氧量是0-100％。

在一些实施方式中，所述系统包括用于获取在生物反应器出口之后的介质样品的样品移除出口。介质样品可用于测量胰岛素分泌。在一些实施方式中，气体交换器或热、气交换器组合装置向介质提供氧气。在一些实施方式中，介质中的产氧可被切断。

在一些实施方式中，介质样品用于测量胰岛素、胰高血糖素、胰多肽、 C肽、激素、或其组合。在一些实施方式中，介质样品用于测量受可被引入系统中的各种分泌素和化学试剂(诸如葡萄糖、精氨酸、KCI、GLP-1) 影响的化学释放(分泌)。

在一些实施方式中，细胞为胰岛细胞或干细胞衍生的β细胞。在一些实施方式中，系统包括葡萄糖传感器、乳酸传感器。pH传感器、CO₂传感器、或其组合。在一些实施方式中，氧气传感器操作性地连接至调节输送至细胞的氧气的量的系统。在一些实施方式中，调节输送至细胞的氧气的量的系统可以，根据基于氧气传感器确定的含氧量接收的命令，调节供给到细胞的氧气水平。

本发明还包括测量细胞耗氧率(OCR)或其它特征(例如，上述胰岛素分泌等)的方法。所述方法包括通过系统泵送从7℃到27℃的温度下的介质，所述系统包括：具有入口和出口的生物反应器，其中第一氧气传感器设置于入口处并且第二氧气传感器设置于出口处；和包括具有细胞的腔体以及血管化膜的包封装置，包封装置容纳在生物反应器中；其中氧气传感器检测介质的含氧量以确定细胞的耗氧率。