BR112014029935B1

BR112014029935B1 - dispositivo de filtragem centrífuga e sistema de separação de células com o mesmo

Info

Publication number: BR112014029935B1
Application number: BR112014029935A
Authority: BR
Inventors: Zheng Chong
Original assignee: Zheng Chong
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2019-11-26
Also published as: EP2933326A1; PT2933326T; BR112014029935A2; AU2012396668B2; RU2600871C2; ES2874956T3; JP5925962B2; EP2933326B1; RU2014144222A; CN104363972B; CA2873077A1; EP2933326A4; KR20150013576A; WO2014089838A1; KR101728939B1; US20150068959A1; CN104363972A; CA2873077C; AU2012396668A1; JP2015519067A

Abstract

dispositivo de filtragem centrífuga e sistema de separação de células com o mesmo a presente invenção, no campo de separação de células biológicas, é dirigida a um dispositivo de filtragem centrífuga, para separar células vivas, incluindo um eixo (28), um braço rotativo (211), que é ligado verticalmente ao eixo (28) e gira conforme o eixo gira, e um filtro de membrana microporosa (31) que é montado sobre o braço rotativo (211). o filtro de membrana microporosa (31) inclui uma entrada (311), uma saída (312), uma cavidade frontal (313), contendo a entrada (311) formada neste, uma cavidade traseira (314) contendo a saída (312) formada neste, e uma membrana do filtro (315) disposta entre a cavidade frontal e a cavidade traseira; o diâmetro de cada poro do filtro formado na membrana do filtro é menor do que a diâmetro da célula que precisa ser separada. a presente invenção também divulga um sistema de separação de células.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO

DISPOSITIVO DE FILTRAGEM CENTRÍFUGA E SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE CÉLULAS COM O MESMO

CAMPO DA INVENÇÃO [1] A presente invenção refere-se ao campo de separação de células biológicas, especialmente a um dispositivo de filtragem centrífuga e um sistema de separação de células contendo um filtro de membrana microporosa, e um método rápido de separação de células é obtido pelo uso deste sistema.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO [2] O melhor tratamento da doença é a reconstrução do tecido vivo e transformar o tecido que está desgastado pela idade ou doença em tecido novo, este tratamento é chamado de Tratamento de Células. O tratamento de células tem um século de história e é amplamente utilizado em todos os campos de tratamento de tumores, tratamento de fígado e dermoabrasão, e tem perspectivas de vasto desenvolvimento.

[3] A questão básica para o tratamento de células está na separação da célula alvo. Na técnica anterior, a separação de células é realizada por centrífugas; este método de separação não apenas tem operação complexa, mas também resulta em trauma mecânico e contaminação para as células, devido a operação que exige extrair e inserir fluído de células repetidas vezes, e este tipo de operação é restrito ao ambiente de laboratório, o que afeta a qualidade das células e aumenta o custo para a separação de células.

[4] Consequentemente, o dispositivo melhorado, sistema e método para a separação de células são necessários.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [5] Uma das finalidades da presente invenção é fornecer um dispositivo de filtragem centrífuga com estrutura simples e fácil operação, este dispositivo é capaz de separar células rapidamente num sistema totalmente selado, o que diminui os danos às células durante o processo de separação, Oe evita a colonização de células, e o processo de separação de células pode ser controlado automaticamente pelo computador.

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2/16 [6] De modo a alcançar o objetivo acima, a presente invenção fornece as seguintes soluções técnicas:

[7] Um dispositivo de filtragem centrífuga, para separar as células vivas, incluindo um eixo, um braço rotativo que é ligado verticalmente ao eixo e é rotativo conforme rotação do eixo, e um filtro de membrana microporosa que é montado sobre o braço rotativo; e o filtro de membrana microporosa inclui uma entrada, uma saída, uma cavidade frontal contendo a entrada formada neste, uma cavidade traseira contendo a saída formada neste, e uma membrana de filtro disposta entre a cavidade frontal e a cavidade traseira; o diâmetro de cada poro do filtro formado na membrana do filtro é menor do que o diâmetro da célula que precisa ser separada; a entrada e a cavidade frontal são dispostas numa extremidade distante em relação ao braço rotativo, e a saída e a cavidade traseira são dispostas sobre uma extremidade próxima, em relação ao braço rotativo; a água na suspensão de células, as partículas biológicas e as biomoléculas passam através da membrana do filtro devido a pressão do líquido fluindo, e as células são bloqueadas pela membrana do filtro e lançadas da membrana do filtro para serem depositadas na cavidade frontal devido a força centrífuga.

[8] Preferivelmente, o comprimento do braço rotativo é de 10-30 cm, a velocidade de rotação do braço rotativo é 500-1500 rotações por minuto, e a força centrífuga produzida pelo braço rotativo é 100-500 g.

[9] Preferivelmente, a seção transversal do filtro de membrana microporosa é redonda ou quadrada.

[10] Preferivelmente, o diâmetro dos poros do filtro formados na membrana do filtro é de 1-30 pm.

[11] Preferivelmente, a membrana do filtro é feita de material de poliolefinas ou poliamidas.

[12] Preferivelmente, a membrana do filtro é feita de polipropileno, celulose mista, material de PE ou material de nylon.

[13] Preferivelmente, a entrada do filtro de membrana microporosa é ligada a uma tubulação de entrada, que é ligado a um conjunto de tubulação através de uma união rotativa; e a união rotativa é montada sobre um suporte que é disposto acima e ao longo do eixo do braço rotativo, um componente fixo da união rotativa é comunicado com o conjunto de tubulações, um componente

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3/16 rotativo da união rotativa é comunicado com o filtro de membrana microporosa através da tubulação de entrada, e o filtro de membrana microporosa é capaz de filtrar a suspensão de células continuamente enquanto o eixo gira.

[14] A segunda finalidade da presente invenção é fornecer um sistema de separação de células contendo o referido dispositivo de filtragem centrífuga, especialmente contendo um filtro de membrana microporosa, com estrutura simples e de fácil operação. Este sistema de separação de células fornece um sistema totalmente selado para separar as células automaticamente, o que poderia evitar a colonização de células.

[15] De modo a alcançar a finalidade acima, a presente invenção fornece as seguintes soluções técnicas:

[16] Um sistema de separação de células, caracterizado por incluir: um sistema de tubulações totalmente fechado descartável e um sistema de instrumento; onde o sistema de tubulações totalmente selado descartável inclui um filtro de membrana microporosa, um filtro primário, uma união rotativa, uma seringa descartável, um recipiente de líquido de equilíbrio, um recipiente de suspensão de células, um recipiente de solução enzimática, e um conjunto de tubulação; o filtro de membrana microporosa inclui uma entrada, uma saída, uma cavidade frontal contendo a entrada formada nela, uma cavidade traseira contendo a saída formada nela, e um membrana do filtro disposta entre a cavidade frontal e a cavidade traseira; o diâmetro de cada poro do filtro formado na membrana do filtro é menor do que o diâmetro da célula que precisa ser separada; a entrada e a cavidade frontal são dispostas ainda mais distantes do ponto onde a força centrífuga é produzida do que onde a saída e a cavidade traseira são dispostas e a água na suspensão de células, as partículas biológicas e as biomoléculas passam através da membrana do filtro devido a pressão do líquido fluindo, e as células são bloqueadas pela membrana do filtro e lançadas da membrana do filtro para serem depositadas na cavidade frontal devido a força centrífuga; o conjunto de tubulações inclui um primeiro tubo, um segundo tubo, um terceiro tubo, um quarto tubo, um quinto tubo, um sexto tubo e um sétimo tubo; o recipiente de suspensão de células é disposto de cabeça para baixo, cuja abertura é comunicada ao primeiro tubo; o filtro primário é montado no primeiro tubo; o recipiente de líquido de equilíbrio é disposto de cabeça para baixo, cuja abertura é

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4/16 comunicada ao segundo tubo, e o segundo tubo é ligado ao primeiro tubo; uma das extremidades do terceiro tubo é comunicada a união entre o primeiro tubo e o segundo tubo, e a outra extremidade é comunicada à seringa descartável; uma das extremidades do quarto tubo é comunicada à seringa descartável, a outra extremidade é comunicada a uma extremidade fixa da união rotativa; uma extremidade do quinto tubo é comunicada a uma extremidade rotativa da união rotativa, a outra extremidade é comunicada ao tubo de entrada do filtro de membrana microporosa; uma das extremidades do sexto tubo é comunicada à saída do filtro de membrana microporosa, a outra extremidade é comunicada ao tanque de coleta de resíduos; uma das extremidades do sétimo tubo é comunicada a união entre o primeiro tubo e o segundo tubo, e a outra extremidade é ligada ao recipiente de solução da enzima; o sistema de instrumento inclui um conjunto de braço rotativo, uma bomba de injeção, uma unidade de controle de temperatura para o líquido de equilíbrio, uma unidade de controle de temperatura para a suspensão de células, um vibrador para a suspensão de células, e uma válvula de controle eletromagnético; uma extremidade do conjunto do braço rotativo é montada sobre o filtro de membrana microporosa, um eixo que aciona o braço rotativo e um eixo de rotação da união rotativa os quais estão em linha reta; a seringa descartável é controlada pela bomba de injeção; a unidade de controle de temperatura para o líquido de equilíbrio é disposta fora do recipiente de líquido de equilíbrio, para aquecer o líquido de equilíbrio e controlar sua temperatura; a unidade de controle de temperatura para a suspensão de células é disposta fora do recipiente de suspensão de células, para aquecer a suspensão de células e controlar sua temperatura; o recipiente de suspensão de células e a unidade de controle de temperatura para suspensão de células estão dispostas sobre o vibrador para a suspensão de células, que oscila o recipiente de suspensão de células automaticamente com a frequência pré-determinada pelo computador; a válvula eletromagnética de controle inclui uma primeira válvula de controle, uma segunda válvula de controle, uma terceira válvula de controle e uma quarta válvula de controle; a primeira válvula de controle é montada no primeiro tubo e disposta em frente a união entre o primeiro tubo e o segundo tubo; a segunda válvula de controle é montada no segundo tubo; a terceira válvula de

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5/16 controle é montada no quarto tubo, e disposta entre a união rotativa e a seringa descartável e a quarta válvula de controle é montada no sétimo tubo.

[17] Preferivelmente, o diâmetro de cada poro do filtro formado no filtro primário é maior do aquele da célula alvo, e o diâmetro dos poros do filtro do filtro primário é a malha 200-300.

[18] Preferivelmente, a válvula eletromagnética de controle são válvulas eletromagnéticas de roletes, para controlar a abertura e fechamento do conjunto de tubos.

[19] Preferivelmente, cavidade frontal e a cavidade traseira são separadas pela membrana do filtro, a entrada é disposta no topo ou numa parede lateral da cavidade frontal e a saída é disposta na parte inferior ou numa parede lateral da cavidade traseira.

[20] Preferivelmente, a membrana do filtro é uma membrana hidrófila.

[21] Preferivelmente, o diâmetro dos poros do filtro formado na membrana do filtro é de 1-30 pm.

[22] Preferivelmente, a membrana do filtro é fabricada de material de poliolefinas ou poliamidas.

[23] Preferivelmente, a membrana do filtro é fabricada de polipropileno, celulose mista, material de PE ou material de nylon.

[24] A vantagem da presente invenção é que: o dispositivo de filtragem centrífuga e o sistema de separação de células contendo o referido dispositivo de filtragem centrífuga com estrutura simples e de fácil operação, são capazes de separar as células rapidamente num sistema totalmente selado, o que diminui os danos nas células durante o processo de separação e evita a colonização de células, o processo de separação de células pode ser controlado automaticamente pelo computador, e o sistema de separação de células tem baixa demanda no laboratório.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [25] A Figura 1 é um diagrama esquemático mostrando um dispositivo de filtragem centrífuga de acordo com uma aplicação da presente invenção;

[26] A Figura 2 é um diagrama lateral mostrando o dispositivo de filtragem centrífuga de acordo com uma aplicação da presente invenção;

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6/16 [27] A Figura 3 é um diagrama esquemático mostrando o filtro de membrana microporosa do dispositivo de filtragem centrífuga;

[28] A Figura 4 é um diagrama esquemático mostrando a união rotativa que é ligada ao tubo de entrada do filtro de membrana microporosa, conforme mostrado na Figura 1; e [29] A Figura 5 é um diagrama esquemático mostrando um sistema de separação de células contendo o dispositivo de filtragem centrífuga com o filtro de membrana microporosa mostrado na Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS APLICAÇÕES ILUSTRADAS [30] As aplicações da presente invenção são divulgadas em detalhes em combinação com as figuras abaixo. Todos os itens a seguir são as aplicações preferidas da presente invenção, que não representam nenhuma limitação da proteção para a presente invenção.

[31] As Figuras 1, 2 e 3 mostram o dispositivo de filtragem centrífuga de acordo com uma aplicação da presente invenção, e o dispositivo de filtragem centrífuga para separar células inclui um eixo 28, um braço rotativo 211 que é ligado verticalmente ao eixo e gira conforme rotação do eixo, e um filtro de membrana microporosa 31 que é montado numa extremidade distante em relação ao braço rotativo.

[32] O filtro de membrana microporosa 31 inclui uma entrada 311, uma saída de 312, uma cavidade frontal 313 comunicada com a entrada, uma cavidade traseira 314 comunicada com a saída, e um membrana do filtro 315 disposta entre a cavidade frontal 313 e a cavidade traseira 314. Preferivelmente, a entrada 311 é formada no topo da cavidade frontal 313, e a saída 312 é formada na parte inferior da cavidade traseira 314, de modo que o líquido pode fluir devido a pressão do líquido fluindo produzido pela injeção, como mostrado na Figura 3.

[33] A membrana do filtro 315 é uma membrana hidrofílica, e é fabricada de material de poliolefinas ou poliamidas. Preferivelmente, a membrana do filtro é fabricada de polipropileno, celulose mista, material de PE ou material de nylon. O diâmetro dos poros do filtro 3150 formados na membrana do filtro 315 é menor do que o diâmetro da célula que precisa ser separada, de modo que as células são bloqueadas pela membrana do filtro e permanecem na cavidade

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7/16 frontal 313, e água e biomoléculas passam através da membrana do filtro e se dirigem para a cavidade traseira 314, e então são drenadas pela saída 312. Em geral, o diâmetro das células é de 5-30 pm, portanto o diâmetro dos poros do filtro 3150 da membrana do filtro 315 é menor do que 5 pm. Preferivelmente, o diâmetro dos poros do filtro da membrana do filtro é de 1-30 pm; em uma aplicação ideal, o diâmetro dos poros do filtro é de 3 pm - 5 pm.

[34] Nesta aplicação, o filtro de membrana microporosa 31 tem uma cavidade formada neste cuja forma se parece com um bolo redondo; a superfície da membrana do filtro na qual o líquido passa é disposta numa extremidade distante em relação ao braço rotativo, e a superfície da membrana do filtro no qual o líquido passa é disposta numa extremidade próxima em relação ao braço rotativo. O braço rotativo gira para produzir a força centrífuga, de modo que as células são bloqueadas pela membrana do filtro e lançadas a partir da membrana do filtro pois as células têm um tamanho maior para suportar uma maior força centrífuga, e os poros do filtro 3150 se mantém abertos, para fazer a água e outras biomoléculas inúteis ou prejudiciais passarem através dos poros do filtro sob a pressão do líquido fluindo.

[35] Preferivelmente, a cavidade frontal 313 é disposta numa extremidade distante, em relação ao braço rotativo 211, e a cavidade traseira 314 é disposta numa extremidade próxima, em relação ao braço rotativo 211, isto é, a localização da cavidade frontal 313 está ainda mais distante do braço rotativo 211 do que da cavidade traseira 314. Portanto, o líquido flui a partir da entrada 311 para a saída 312, ou seja, o líquido flui da extremidade distante do braço rotativo 211 em direção à extremidade próxima do braço rotativo 211, e esta direção do líquido fluindo é oposta a da força centrífuga sobre o filtro de membrana microporosa 31 enquanto o braço rotativo 211 gira. As células são bloqueadas pela membrana de filtro 315 para permanecer na cavidade frontal 313 quando a suspensão de células está na cavidade frontal 313, e então as células são lançadas a partir da membrana de filtro 315 devido a força centrífuga, e os poros de filtro 3150 se mantém abertos, para fazer com que o processo de filtragem se mantenha constante.

[36] Nesta aplicação, um tubo de entrada 375 é ligado a um conjunto de tubulação através da união rotativa 33. Especificamente, como mostrado na Figura 4, a união rotativa 33 inclui um componente fixo 331 e um componente

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8/16 rotativo 332, o componente fixo 331 possui uma câmara para receber o componente rotativo 332 para girar no componente fixo 331. Um anel de vedação 333 é disposto na conexão entre o componente fixo 331 e o componente rotativo 332. O componente fixo 331 é fixo e conectado ao conjunto de tubulação, e a parte de conexão 3320 do componente rotativo 332 é comunicada com o tubo de entrada 375. Assim, o tubo de entrada 375 poderia girar enquanto o eixo 28, gira, quando o elemento fixo da união rotativa é fixo. Preferivelmente, a união rotativa 33 é disposta no eixo 28 ou em sua corda de extensão, de modo que o tubo de entrada 375 e o filtro de membrana microporosa 31 giram sincronicamente.

[37] O sistema de separação de células de acordo com a presente invenção é descrito a seguir.

[38] Referindo-se a Figura 5, o sistema de separação de células de acordo com a aplicação da presente invenção inclui duas partes, que são um sistema de tubulações seladas totalmente descartáveis e um sistema de instrumento.

[39] O sistema de tubulação totalmente selada descartável inclui um filtro de membrana microporosa 31, um filtro primário 32, uma união rotativa 33, uma seringa descartável 34, um recipiente de líquido de equilíbrio 35, um recipiente de suspensão de células 36, um recipiente de solução de enzima 38, e um conjunto de tubulações 37. A descrição detalhada é mostrada a seguir.

[40] (1) A estrutura do filtro de membrana microporosa 31 do dispositivo de filtragem centrífuga é descrita acima.

[41] (2) O filtro primário 32 pode filtrar impurezas na suspensão de células. Nesta aplicação, o filtro primário 32 é disposto a montante em relação à direção do fluxo líquido, que está próximo do recipiente de suspensão de células 36, de modo que algumas partículas maiores e algumas impurezas (como alguns tecidos não digeridos e moléculas grandes) poderiam ser filtradas, durante a lavagem do tecido e processo de filtragem. Preferivelmente, nesta aplicação, com base em experiências abundantes, o filtro primário 32 é um filtro com malha 200, sob tal disposição, o efeito do filtro é o melhor. Os filtros com malha 200-300 são todos preferidos na presente invenção. Em outras aplicações da presente invenção, qualquer filtro com estrutura adequada está disponível.

[42] (3) A estrutura da união rotativa 33 do dispositivo de filtragem centrífuga é descrita acima.

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9/16 [43] (4) A seringa descartável 34 é acionada pela bomba de injeção 23 (que será descrita abaixo), para extrair e injetar o líquido.

[44] (5) O recipiente do líquido de equilíbrio 35 é usado para manter o líquido de equilíbrio (também chamado de líquido tampão ou de lavagem), o recipiente do líquido de equilíbrio 35 é mantido sob 37°C controlado pela unidade de controle de temperatura para o líquido de equilíbrio 24. A temperatura de 37°C aproxima-se da temperatura do corpo humano, o que ajuda a proteger as células. Além disto, a unidade de controle de temperatura do líquido de equilíbrio 24 pode ser regulada para a temperatura de acordo com a exigência da proteção da célula.

[45] O líquido de equilíbrio pode ser tampão fosfato (PBS) ou solução de ringer lactato. Nesta aplicação, o líquido de equilíbrio é solução de ringerlactato preferivelmente, pois a concentração do eletrólito, valor de PH e pressão osmótica são muito próximas daquelas dos fluídos extracelulares, de modo a auxiliar a sobrevivência das células, lavando a colagenase do fluído da célula, para eliminar a influência nociva sobre as células. Preferivelmente, a temperatura dos materiais brutos deve ser mantida próxima a temperatura do corpo humano durante o processo de extração das células, portanto a presente invenção fornece a unidade de controle de temperatura para a suspensão de células 25, que aquece o recipiente de suspensão de células 36 e o controla sob determinada temperatura, que é 37°C em geral.

[46] (6) O recipiente de suspensão de células 36 é disposto de cabeça para baixo nesta aplicação, cuja abertura é disposta para baixo. O recipiente de suspensão de células 36 é usado para conter materiais brutos provenientes do corpo humano para extrair células, o material bruto pode ser de todos os tipos de tecidos, incluindo, mas não se limitando a: tecido adiposo, sangue, medula óssea, músculos, pele, fígado, membrana muscular, placenta, cordão umbilical, fluidos corporais, secreções e cultura de células, etc.; nesta aplicação, o tecido adiposo é separado para colher células-tronco adiposas. O tecido adiposo pode ser obtido usando qualquer processo adequado na técnica anterior, como por exemplo lipoaspiração (usando uma seringa) ou lipectomia. A quantidade de extração de tecido adiposo depende de vários fatores, incluindo: capacidade de extração de tecido adiposo e a quantidade necessária de células-tronco adiposas. Preferivelmente, a fim de misturar a solução de colagenase com o

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10/16 tecido adiposo rapidamente e digerir o tecido adiposo rapidamente utilizando a colagenase, o recipiente de suspensão de células 36 e a unidade de controle de temperatura para a suspensão de células 25 são ambos dispostos sobre o vibrador para a suspensão de células 26, para vibrar o recipiente de suspensão de células 36.

[47] (7) O recipiente de solução de enzima 38 é usado para preparar a solução durante o processamento do tecido, e a solução de enzima é colagenase nesta aplicação.

[48] (8) O conjunto das tubulações 37, um primeiro tubo 371, um segundo tubo 372, um terceiro tubo 373, um quarto tubo 374, um quinto tubo 375, um sexto tubo 376, e um sétimo tubo 377.

[49] O recipiente de suspensão de células 36 é disposto de cabeça para baixo, cuja abertura é comunicada com o primeiro tubo 371, e o filtro primário 32 é montado no primeiro tubo 371.

[50] O recipiente do líquido de equilíbrio 35 é disposto de cabeça para baixo, cuja abertura é comunicada com o segundo tubo 372, e o segundo tubo 372 é comunicado com o primeiro tubo 371.

[51] Uma das extremidades do terceiro tubo 373 é comunicado com a união entre o primeiro tubo 371 e o segundo tubo 372, e a outra extremidade é comunicada com a seringa descartável 34.

[52] Uma das extremidades do quarto tubo 374 é comunicada com a seringa descartável 34, e a outra extremidade é comunicada com uma extremidade fixa da união rotativa 33.

[53] Uma das extremidades do quinto tubo 375 é comunicada com uma extremidade rotativa da união rotativa 33, e a outra extremidade é comunicada com a entrada do filtro de membrana microporosa 31.

[54] Uma das extremidades do sexto tubo 376 é comunicada com a saída do filtro de membrana microporosa 31, e a outra extremidade é comunicada com o tanque de coleta de resíduos, 27.

[55] Uma das extremidades do sétimo tubo é comunicada com a união entre o primeiro tubo e o segundo tubo, e a outra extremidade é comunicada com o recipiente de solução de enzima.

[56] Neste sistema, quando o processo de separação da células é concluído, o quinto tubo 375 que é conectado à entrada e o sexto tubo 376 que é

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11/16 conectado à saída são cortados por uma tesoura térmica e selados, de modo que o filtro de membrana microporosa 31 é selado para que as células que são necessárias permanecem nele, de modo a armazenar as células para uso.

[57] Todos os tubos mencionados acima podem ser duros ou macios, dependendo da exigência existente. Nesta aplicação, todos os tubos são feitos de material macio, como por exemplo tubos de polietileno o qual é geralmente usado, tubulação de resina de silicone ou qualquer outro material empregado por tubulações na técnica anterior. O diâmetro do tubo depende de acordo com o tamanho ou o número dos tecidos e a velocidade de fluxo do líquido, etc. O tubo é capaz de permitir pressão positiva e pressão negativa produzida pela seringa.

[58] Todas as partes do sistema de tubulação totalmente selada descartável são para uso único e totalmente selado, o que garante que o processo de separar as células da suspensão de células é conduzido num sistema de tubulação selada e evita a contaminação.

[59] O sistema de instrumento que pode ser reutilizado do sistema de separação de células é descrito abaixo.

[60] Referindo-se a Figura 5, o sistema de instrumento inclui um braço rotativo 21, uma válvula eletromagnética de controle 22, uma bomba de injeção 23, uma unidade de controle de temperatura do líquido de equilíbrio 24, uma unidade de controle de temperatura para a suspensão de células 25, e um vibrador para a suspensão de células 26.

[61] Uma extremidade de um braço rotativo 211 do conjunto do braço rotativo 21 é montada sobre o filtro de membrana microporosa 31, um eixo o qual aciona o braço rotativo do conjunto do braço rotativo 21 e um eixo de rotação da união rotativa 33 estão em linha reta, de modo que o braço rotativo e a união rotativa giram em sincronismo. Um componente de balanceamento 212 com um bloco de balanceamento do conjunto do braço rotativo 21 é disposto na extremidade oposto do braço rotativo. O conjunto do braço rotativo 21 é acionado pelo eixo 28.

[62] A seringa descartável 34 é controlada pela bomba de injeção 23.

[63] A unidade de controle de temperatura do líquido de equilíbrio 24 é disposta fora do recipiente do líquido de equilíbrio 35, para aquecer o líquido de equilíbrio e controlar sua temperatura.

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12/16 [64] A unidade de controle de temperatura para a suspensão de células 25 é disposta fora do recipiente de suspensão de células 36, para aquecer a suspensão de células e controlar a sua temperatura. Além disso, o recipiente de suspensão de células 36 e a unidade de controle de temperatura para a suspensão de células 25 são dispostos no vibrador para a suspensão de células 26, que vibra o recipiente de suspensão de células 36 automaticamente com a frequência pré-determinada pelo computador.

[65] A válvula eletromagnética de controle 22 inclui uma primeira válvula de controle 221, uma segunda válvula de controle 222, uma terceira válvula de controle 223 e uma quarta válvula de controle 224.

[66] A primeira válvula de controle 221 é montada no primeiro tubo 371 e disposta em frente da união entre o primeiro tubo 371 e o segundo tubo 372.

[67] A segunda válvula de controle 222 é montada no segundo tubo 372.

[68] A terceira válvula de controle 223 é montada no quarto tubo 374, e disposta entre a união rotativa 33 e a seringa descartável 34.

[69] A quarta válvula de controle 224 é montada no sétimo tubo 377.

[70] A primeira válvula de controle 221, a segunda válvula de controle 222, a terceira válvula de controle 223, e a quarta válvula de controle 224 são todas válvulas eletromagnéticas de roletes.

[71] O sistema de tubulação totalmente selada descartável contendo o filtro de membrana microporosa 31, o filtro primário 32, a união rotativa 33, a seringa descartável 34, o recipiente de líquido de equilíbrio 35, o recipiente da suspensão de células 36, o recipiente de solução de enzima 38, e o conjunto de tubulações 37, juntamente com o sistema de instrumento contendo o braço rotativo 21, a válvula eletromagnética de controle 22, a bomba de injeção 23, a unidade de controle de temperatura do líquido de equilíbrio 24, a unidade de controle de temperatura para a suspensão de células 25 e o vibrador para a suspensão de células 26, constituem o sistema de separação de células acima, que pode completar o processo de lavagem das células do tecido, digestão em solução de enzimas, filtragem e separação de células, e lavagem e coleta de células. O sistema de separação de células com estrutura selada simples e adaptável para colher as células exigidas, é operado num ambiente não contaminante, e auxilia na extração de células.

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13/16 [72] O sistema de separação de células abaixo está de acordo com a primeira aplicação mostrada acima, e um método de separação de células empregando este sistema de separação de células é descrito. Uma melhor compreensão da estrutura e a função do sistema de separação de células acima pode ser obtida, através da descrição deste método de separação de células.

[73] O método de separação de células é realizado através da extração de células-tronco adiposas a partir do tecido adiposo do corpo humano como material bruto. O método inclui as seguintes etapas (as válvulas que não são mencionadas nas etapas são fechadas como um padrão):

[74] 1. Aquecer o líquido de equilíbrio e conectar os recipientes para uso único, ao filtro, a seringa e ao conjunto de tubulações em conjunto.

[75] A determinada temperatura definida na unidade de controle de temperatura do líquido de equilíbrio 24 é 37°C, o recipiente do líquidode equilíbrio 35 é disposto na unidade de controle de temperatura para o líquido de equilíbrio 24 para aquecer o líquido de equilíbrio até atingir 37°C, e o líquido de equilíbrio com 37°C não é apenas usado para preparar a soluçãode colagenase, mas também para fornecer o líquido de lavagem de células.O sistema do instrumento é conectado ao sistema de tubulação: o primeiro tubo

371 é conectado ao recipiente de suspensão de células 36, o segundo tubo

372 é conectado ao recipiente do líquido de equilíbrio 35, o sétimo tubo 377 é conectado ao recipiente da solução de enzima 38, a seringa descartável 34 é conectada à bomba de injeção 23, a união rotativa 33 é montada no suporte, o filtro de membrana microporosa 31 é montado sobre o braço rotativo 211.

[76] 2. Digestão do tecido adiposo na solução de enzima.

[77] O tecido adiposo é colocado dentro do recipiente de suspensão de células 36, que não é um conjunto de infusão de PVC. O líquido de equilíbrio cujo volume é igual ao do tecido adiposo é extraído do recipiente do líquido de equilíbrio 35, e é derramado dentro do recipiente de solução de enzima 38. Nesta aplicação, o líquido de equilíbrio que é a solução de ringer-lactato, é misturada com a colagenase que é tomada de acordo com a atividade enzimática descrita na descrição do produto de colagenase, para formar a solução de enzima para digerir o tecido adiposo, e a solução de enzima no recipiente de solução de enzima 38 é derramada dentro do recipiente de

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14/16 suspensão de células 36. A determinada temperatura definida na unidade de controle de temperatura para a suspensão de células 25 é 37°C. O vibrador para a suspensão de células 26 no qual o recipiente de suspensão de células é disposto começa então a vibrar, com velocidade de 100 RPM, tempo de 20-40 minutos, o tempo de digestão ajustado com base na atividade enzimática e o grau de digestão do tecido adiposo.

[78] O tecido adiposo é digerido pela solução de enzima para ser dividido em três camadas de baixo para cima - camada de solução de água, camada de solução de emulsão e camada de óleo. As células-tronco adiposas são dispostas na camada de solução de água e na camada de solução de emulsão. Já que o fundo do recipiente de suspensão de células 36 é conectado ao primeiro tubo 371, a bomba de injeção é configurada para filtrar e separar as células do fluído das células. Além disso, em outra aplicação da presente invenção, se o material bruto é um outro tecido, as camadas da solução podem não ser três camadas mostradas na aplicação acima, mas a quantidade de fluído de células é controlada, e os especialistas na técnica podem realizar alguns ajustes, e as células alvo ainda são obtidas.

[79] 3. Filtrar as impurezas e moléculas usando o dispositivo de filtro, separando e extraindo células usando o filtro de membrana microporosa.

[80] Na primeira etapa, os parâmetros do processo de filtragem, o processo da centrifuga e o processo de separação são configurados no computador. A primeira válvula de controle 221 é aberta, e a suspensão de células solúvel em água na camada inferior no recipiente de suspensão de células 36 é retirada usando-se a seringa descartável 34, que é acionada pela bomba de injeção 23. Neste momento, a suspensão de células flui através do filtro primário 32, que pode filtrar o tecido não digerido e impurezas, etc.

[81] Na segunda etapa, a primeira válvula de controle 221 é fechada e a terceira válvula de controle 223 é aberta, a suspensão de células é retirada pela seringa descartável 34 que é acionada pela bomba de injeção 23, para passar através do quarto tubo 374, da união rotativa 33 e do quinto tubo 375 para derramar dentro da cavidade frontal do filtro rotativo de membrana microporosa 31, e água, biomoléculas menores e colagenase passam para dentro da cavidade traseira através dos poros do filtro, e então passam para dentro do tanque de coleta de resíduos 27 através do sexto tubo 376. As

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15/16 células são deixadas na cavidade frontal, e lançadas a partir da membrana do filtro devido a força centrífuga, que evita a contaminação da membrana. O raio de giro do braço rotativo é de 20 cm e a velocidade de rotação do braço rotativo é de 1500 rotações por minuto.

[82] Na terceira etapa, os processos acima são repetidos, até que a suspensão de células que está sob a camada de óleo no recipiente da suspensão de células é removida completamente.

[83] De modo a aumentar a eficiência na separação das células, o líquido de equilíbrio pode ser derramado dentro do conjunto de tubulações repetidamente e o processo de filtragem de células pode também ser conduzido repetidamente, os detalhes das etapas são os seguintes: a segunda válvula de controle 222 é aberta, o líquido de equilíbrio com a temperatura de 37°C no recipiente do líquido de equilíbrio 35 é retirado, nesta aplicação, em 100 ml do líquido de equilíbrio. Em seguida a segunda válvula de controle 222 é fechada, e a primeira válvula de controle 221 é aberta, e o líquido de equilíbrio é injetado dentro do recipiente de suspensão de células 36, e a etapa 2 é repetida, a fim de obter células na camada de solução de emulação.

[84] 4. Lavar as células no filtro de membrana microporosa que usam o líquido de equilíbrio.

[85] Primeiramente, a segunda válvula de controle 222 é aberta, e o líquido de equilíbrio no recipiente do líquido de equilíbrio 35 é retirado utilizando-se a seringa descartável 34.

[86] Então a segunda válvula de controle 222 é fechada, e a terceira válvula de controle 223 é aberta, para passar o líquido de equilíbrio para dentro da cavidade frontal do filtro de membrana microporosa 31 através do quarto tubo 374, a fim de lavar o fluído das células na cavidade frontal, e remover as pequenas moléculas nocivas. A quantidade do líquido de lavagem nesta aplicação é de 150 ml.

[87] Esta etapa de lavagem é realizada para a remoção de células ou enzimas do fluído das células.

[88] 5. Remover o filtro de membrana microporosa 31, e selar este.

[89] O filtro de membrana microporosa 31 é removido, e o fluído da célula que se encontra neste pode ser usado diretamente. Nesta aplicação, o tubo de entrada e o tubo de saída são cortadas por uma tesoura térmica e selados, de

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16/16 modo que o filtro de membrana microporosa armazena células para uso. O filtro de membrana microporosa 31 é vibrado por um vibrador pouco antes de ser usado.

[90] O método de separação de células realiza uma série de processos, tais como digerir o tecido, filtrar células, obter as células e coletar as células automaticamente, as quais são carregadas no sistema de tubulação totalmente selado descartável, evitando a contaminação devido a exposição em circunstâncias externas, reduzindo o trauma mecânico de células na operação e obtendo uma alta taxa de sobrevivência de células.

[91] Em outras aplicações da presente invenção, o sistema de tubulação pode ser diferente da aplicação acima, desde que as funções correspondentes são alcançadas.

[92] Todos os itens acima são as aplicações preferenciais da presente invenção. Deve ser entendido que, para um especialista na técnica, a invenção se destina a cobrir várias modificações e disposições equivalentes incluídas dentro do princípio da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

DISPOSITIVO DE FILTRAGEM CENTRÍFUGA E SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE CÉLULAS COM O MESMO

1. DISPOSITIVO DE FILTRAGEM CENTRÍFUGA, para separar células vivas, caracterizado por compreender um eixo (28), um braço rotativo (211) que é ligado verticalmente ao eixo (28) e que gira conforme o eixo (28) gira, um filtro de membrana microporosa (31) que é montado sobre o braço rotativo (211) e uma união rotativa (33) disposta logo acima do eixo (28) com um eixo de rotação do eixo (28) e da união rotativa (33) estando em linha reta;

em que o filtro de membrana microporosa (31) compreende uma entrada (311), uma saída (312), uma cavidade frontal (313) contendo a entrada (311) formada neste, uma cavidade traseira (314) contendo a saída (312) formada neste e uma membrana de filtro (315) disposta entre a cavidade frontal (313) e a cavidade traseira (314) e disposta em uma direção vertical ao braço rotativo (211);

a entrada (311) e a cavidade frontal (313) são dispostas numa extremidade distante em relação ao braço rotativo (211), e a saída (312) e a cavidade traseira (314) são dispostas sobre uma extremidade próxima, em relação ao braço rotativo (211).
2. DISPOSITIVO DE FILTRAGEM CENTRÍFUGA conforme reivindicação 1, caracterizado por a seção transversal do filtro de membrana microporosa (31) ser redonda ou quadrada.
3. DISPOSITIVO DE FILTRAGEM CENTRÍFUGA conforme reivindicação 1, caracterizado por o diâmetro de cada poro do filtro (3150) formado na membrana do filtro (315) ser de 1-30 pm.
4. DISPOSITIVO DE FILTRAGEM CENTRÍFUGA conforme reivindicação 1, caracterizado por a membrana do filtro (315) ser fabricada em material de poliolefinas ou poliamidas.
5. DISPOSITIVO DE FILTRAGEM CENTRÍFUGA conforme reivindicação 4, caracterizado por a membrana do filtro (315) ser fabricada em polipropileno, celulose mista, material de PE ou material de nylon.
6. DISPOSITIVO DE FILTRAGEM CENTRÍFUGA conforme reivindicação 1, caracterizado por a entrada (311) do filtro de membrana microporosa (31) ser ligada a um tubo de entrada (375), que é ligado a um

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2/4 conjunto de tubulações (37) através de uma união rotativa (33); e a união rotativa (33) ser montada sobre um suporte que é disposto acima ao longo do eixo do braço rotativo (211), um componente fixo (331) da união rotativa (33) é comunicado com um conjunto de tubulação (37), um componente rotativo (332) da união rotativa (33) é comunicado com o filtro de membrana microporosa (31) através do tubo de entrada (375), e o filtro de membrana microporosa (31) é capaz de filtrar a suspensão de células continuamente enquanto o eixo (28) gira.
7. SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE CÉLULAS, caracterizado por compreender:

o dispositivo de filtragem centrífuga definido na reivindicação 1, um sistema de tubulação totalmente selado descartável e um sistema de instrumento;

em que o sistema de tubulação totalmente selado descartável compreende um filtro primário (32), uma união rotativa (33), uma seringa descartável (34), um recipiente de líquido de equilíbrio (35), um recipiente de suspensão de células (36), um recipiente de solução de enzima (38), e um conjunto de tubulação (37);

o conjunto das tubulações (37) compreende um primeiro tubo (371), um segundo tubo (372), um terceiro tubo (373), um quarto tubo (374), um quinto tubo (375), um sexto tubo (376) e um sétimo tubo (377);

o recipiente da suspensão de células (36) é disposto de cabeça para baixo, cuja abertura é comunicada com o primeiro tubo (371); o filtro primário (32) é montado no primeiro tubo (371);

o recipiente do líquido de equilíbrio (35) é disposto de cabeça para baixo, cuja abertura é comunicada com o segundo tubo (372), e o segundo tubo (372) é ligado ao primeiro tubo (371);

uma das extremidades do terceiro tubo (373) é comunicada com a união entre o primeiro tubo (371) e o segundo tubo (372), e a outra extremidade é comunicada com a seringa descartável (34);

uma das extremidades do quarto tubo (374) é comunicada com a seringa descartável (34), a outra extremidade é comunicada com uma extremidade fixa da união rotativa (33);

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3/4 uma extremidade do quinto tubo (375) é comunicada com uma extremidade rotativa da união rotativa (33), a outra extremidade é comunicada com o tubo de entrada (375) do filtro de membrana microporosa (31);

uma das extremidades do sexto tubo (376) é comunicada com a saída (312) do filtro de membrana microporosa (31), e a outra extremidade é comunicada com um tanque de coleta de resíduos (27);

uma das extremidades do sétimo tubo (377) é comunicada com a união entre o primeiro tubo (371) e o segundo tubo (372), e a outra extremidade é comunicada com o recipiente de solução de enzima (38);

o sistema de instrumento compreende uma bomba de injeção (23), uma unidade de controle de temperatura do líquido de equilíbrio (24), uma unidade de controle de temperatura para a suspensão de células (25), um vibrador para a suspensão de células (26), e uma válvula eletromagnética de controle (22);

a seringa descartável (34) é controlada pela bomba de injeção (23); a unidade de controle de temperatura para o líquido de equilíbrio (24) é disposta fora do recipiente do líquido de equilíbrio (35), para aquecer o líquido de equilíbrio e controlar sua temperatura; a unidade de controle de temperatura para a suspensão de células (25) é disposta fora do recipiente de suspensão de células (36), para aquecer a suspensão de células e controlar sua temperatura; o recipiente de suspensão de células (36) e a unidade de controle de temperatura para a suspensão de células (25) são dispostas sobre o vibrador para a suspensão de células (26), que vibra o recipiente de suspensão de células (36) automaticamente com a frequência pré-determinada por um computador;

a válvula eletromagnética de controle (22) compreende uma primeira válvula de controle (221), uma segunda válvula de controle (222), uma terceira válvula de controle (223) e uma quarta válvula de controle (224);

a primeira válvula de controle (221) é montada no primeiro tubo (371) e disposta na frente da união entre o primeiro tubo (371) e o segundo tubo (372);

a segunda válvula de controle (222) é montada no segundo tubo (372);

a terceira válvula de controle (223) é montada no quarto tubo (374) e disposta entre a união rotativa (33) e a seringa descartável (34);

a quarta válvula de controle (224) é montada sobre o sétimo tubo (377).
8. SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE CÉLULAS conforme reivindicação 7, caracterizado por o diâmetro de cada poro do filtro formado no

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4/4 filtro primário (32) ser maior do que o diâmetro da célula alvo, e o diâmetro dos poros do filtro do filtro primário (32) é a malha 200-300.
9. SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE CÉLULAS conforme reivindicação 7, caracterizado por a válvula eletromagnética de controle (22) ser uma válvula eletromagnética de roletes, para controlar a abertura e fechamento do conjunto de tubulação (37).
10. SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE CÉLULAS conforme reivindicação 7, caracterizado por a cavidade frontal (313) e a cavidade traseira (314) serem separadas pela membrana do filtro (315), a entrada (311) ser disposta no topo ou numa parede lateral da cavidade frontal (313), e a saída (312) ser disposta na parte inferior ou numa parede lateral da cavidade traseira (314).
11. SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE CÉLULAS conforme reivindicação 7, caracterizado por a membrana do filtro (315) ser uma membrana hidrofílica.
12. SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE CÉLULAS conforme reivindicação 7, caracterizado por o diâmetro de cada poro do filtro (3150) formado na membrana do filtro (315) ser de 1-30 pm.
13. SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE CÉLULAS conforme reivindicação 10, caracterizado por a membrana do filtro (315) ser fabricada em material de poliolefinas ou poliamidas.
14. SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE CÉLULAS conforme reivindicação 13, caracterizado por a membrana do filtro (315) ser fabricada de polipropileno, celulose mista, material de PE ou material de nylon.