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JPWO2020084262A5 - - Google Patents

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JPWO2020084262A5
JPWO2020084262A5 JP2021522454A JP2021522454A JPWO2020084262A5 JP WO2020084262 A5 JPWO2020084262 A5 JP WO2020084262A5 JP 2021522454 A JP2021522454 A JP 2021522454A JP 2021522454 A JP2021522454 A JP 2021522454A JP WO2020084262 A5 JPWO2020084262 A5 JP WO2020084262A5
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target
bioprinting system
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Description

本発明は、「組織工学」と呼ばれる、器官および生物学的組織を人工的に作製することを可能にする、再生医療の分野に関する。組織および器官移植の必要性は、過去10年間において世界中で劇的に増加した。主な理由は、平均余命の増加、重要な器官の機能障害と変性疾患の発生、および、腫瘍除去の結果を軽減する必要性である。この器官の欠損により、欧州連合だけでも、63,000人以上の患者が、器官移植(腎臓、肝臓、心臓、角膜など)を待っており、6人の新しい患者が、1時間ごとに待機リストに追加される。対照的に、2016年には約33,000人のドナーのみが認識された。いくつかの国は、器官提供の数を増やすための措置を講じているが、移植を待っている多くの患者は、ちょうどよい時に、移植を受けないであろう。したがって、臨床医は、十分に特徴付けられ、安全で、患者固有であり、潜在的に「いつでも買える」組織および器官の代替物を必要とする。 The present invention relates to the field of regenerative medicine, called "tissue engineering", which makes it possible to artificially create organs and biological tissues. The need for tissue and organ transplants has increased dramatically throughout the world in the past decade. The main reasons are the need to reduce the increase in life expectancy, the occurrence of vital organ dysfunction and degenerative diseases, and the consequences of tumor removal. In the European Union alone, more than 63,000 patients are waiting for an organ transplant (kidney, liver, heart, cornea, etc.) due to this organ defect, and six new patients are added to the waiting list every hour. will be added to. In contrast, only about 33,000 donors were recognized in 2016. Although some countries have taken steps to increase the number of organ donations, many patients waiting for a transplant will not receive one at the right time. Therefore, clinicians require tissue and organ substitutes that are well-characterized, safe, patient-specific, and potentially "off-the-shelf."

この点で、組織工学の分野の科学者および産業家は、生物学および工学の原理を適用して、組織機能を回復、維持、または、改善する機能的代替物を開発する。 In this regard, scientists and industrialists in the field of tissue engineering apply biological and engineering principles to develop functional replacements that restore, maintain, or improve tissue function.

規制の観点から、組織工学製品は、先端医療医薬品(ATMP)のカテゴリーに属する。 From a regulatory perspective, tissue engineering products belong to the category of advanced medical products (ATMPs).

それらは、従来の医薬品とは異なり、したがって、独特の課題を提示する。それらは、品質保証と複雑なロジスティクスを必要とし、先端医療医薬品(ATMP)だけでなく、優良試験所規範(GLP)、適正製造基準(GMP)の規制のような、重要な規制要求を満たしながら、資格のある外科医によって患者に移植される必要がある。 They are different from conventional pharmaceuticals and therefore present unique challenges. They require quality assurance and complex logistics, meeting important regulatory requirements such as Advanced Medical Pharmaceutical Products (ATMP), as well as Good Laboratory Practice (GLP) and Good Manufacturing Practice (GMP) regulations. , must be implanted into the patient by a qualified surgeon.

組織工学的アプローチは、伝統的に、バイオリアクタ内での成熟化の前に、生細胞が播種される3D骨格を形成するように形作られた、生体適合性材料の使用に依存する。その後、細胞が増殖するにつれて、それらは、骨格に定着し、細胞外マトリックスを合成して3D組織を作成する。 Tissue engineering approaches traditionally rely on the use of biocompatible materials shaped to form 3D scaffolds that are seeded with living cells prior to maturation in a bioreactor. Then, as the cells proliferate, they colonize the scaffold and synthesize extracellular matrix to create the 3D tissue.

臨床的および商業的期待に応えるために多大な投資が行われ、前臨床研究段階での科学的成果は印象的であったにもかかわらず、これらの従来の組織工学アプローチは、臨床結果の提供と費用効果の向上の両方に苦労している。実際、これまでにごく少数の組織工学製品が販売承認を取得しており、これらの場合でも、治療効果は期待に応えておらず、販売は有益でなかった。これは、十分な安全性と有効性にもかかわらず、これらのATMPのうち3つが市場から撤退したという事実によって示され、3つは、「Provenge」(登録商標)(2015)、「Chondrocelect」(登録商標)(2016)、およびMACI(登録商標)(一時停止)である。 Despite significant investments being made to meet clinical and commercial expectations and impressive scientific achievements during the preclinical research stage, these traditional tissue engineering approaches have been slow to deliver clinical results. and are struggling to improve both cost-effectiveness. In fact, only a small number of tissue engineering products have received marketing approval to date, and even in these cases, therapeutic efficacy has not met expectations and sales have not been profitable. This is demonstrated by the fact that despite adequate safety and efficacy, three of these ATMPs have been withdrawn from the market: "Provenge" (2015), "Chondroselect" (Registered Trademark) (2016), and MACI (Registered Trademark) (Suspended).

したがって、臨床的および商業的期待に応えるために、組織工学製品の製造は、解決されねばならないいくつかの課題を対象とする。これらは、
-ATMPの製造は、依然として主に手動で、監督されておらず、複数のオープンステージを含むことを認識する、ロバスト性を高めるための製造方法の工業化と自動化、
-規制要求への準拠、
-消耗品の供給、インフラストラクチャ(クリーンルームなど)および機器の設置と所有、ならびに、小容量の小さな個別バッチの、様々な準備、製造、品質管理操作を実行するために必要な、専門的な労働、の高コストを削減することによる、収益性と費用効果の改善、
-天然のヒト組織の複雑さを再現する能力(すなわち、細胞の時空間分布と、細胞の微小環境を制御し、細胞の挙動と組織機能を支配する、生化学的、機械的、物理的刺激)、
-組織成長中の細胞生存率を維持するために、移植後の急速な血管新生を促進する必要性、および、
-場合によっては、組織工学製品をカスタマイズして、患者固有の治療を提供する能力(例えば、自家細胞および/または患者の解剖学的データを統合することによって)に、関係する。
Therefore, in order to meet clinical and commercial expectations, the manufacture of tissue engineering products is subject to several challenges that must be solved. these are,
- Industrialization and automation of manufacturing methods to increase robustness, recognizing that ATMP manufacturing is still primarily manual, unsupervised and involves multiple open stages;
- Compliance with regulatory requirements;
- the specialized labor required to supply consumables, install and own infrastructure (e.g. clean rooms) and equipment, and carry out various preparation, manufacturing and quality control operations for small individual batches of small volumes; Improving profitability and cost-effectiveness by reducing the high costs of
- The ability to reproduce the complexity of natural human tissues (i.e., the biochemical, mechanical, and physical stimuli that control the spatiotemporal distribution of cells and the cell microenvironment and govern cell behavior and tissue function) ),
- the need to promote rapid vascularization after transplantation to maintain cell viability during tissue growth, and
- In some cases, relates to the ability to customize tissue engineering products to provide patient-specific treatments (eg, by integrating autologous cells and/or patient anatomical data).

従来の組織工学アプローチの限界に立ち向かうために、さまざまなバイオプリンティングアプローチが提案されてきた。出版された著作物によると、これらのプリンティング方法は、生物学的プリンティング、生物学的要素のマイクロプリンティング、または、バイオプリンティングと呼ばれる。これらは、3Dプリンティングの原理を使用し、デジタル設計により事前に定義された組織に従って、生物学的組織の構成要素(細胞や細胞外マトリックスなど)の層ごとのアセンブリによって進行する。原則として類似性があるにもかかわらず、バイオプリンティングは、堆積された材料の性質(不活性ではなく生きている)および使用される技術において、3Dプリントによる人工関節の製造とは異なることに注意する必要がある。 Various bioprinting approaches have been proposed to address the limitations of traditional tissue engineering approaches. According to published works, these printing methods are called biological printing, microprinting of biological elements, or bioprinting. These use the principles of 3D printing and proceed by layer-by-layer assembly of biological tissue components (such as cells and extracellular matrix) according to a predefined organization by digital design. Note that despite similarities in principle, bioprinting differs from 3D printed artificial joint production in the nature of the deposited material (living rather than inert) and in the technology used. There is a need to.

バイオプリンティングの主な用途は、規制上および倫理上の問題を回避するために、生物から採取した組織を置き換えることによる、実験研究のための合成生物学的組織の調製に関連する。長期的には、バイオプリンティングは、拒絶反応のリスクなしに、移植用の器官、例えば、表皮、骨組織、腎臓、肝臓およびその他の生体器官の一部、心臓弁、血管などの中空構造の製造を可能にするだろう。 The main applications of bioprinting relate to the preparation of synthetic biological tissues for experimental research by replacing tissues harvested from living organisms to avoid regulatory and ethical issues. In the long term, bioprinting can be used to manufacture hollow structures such as epidermis, bone tissue, parts of the kidney, liver and other vital organs, heart valves, blood vessels, etc. for transplantation without the risk of rejection. would make it possible.

世界の3Dバイオプリンティング市場は、2014年に4億5000万ユーロと推定され、今後10年間の間、約16.7%の年間成長率で大幅に増加し、2025年までに82億ユーロに達すると推定される。アナリストによれば、ATMPの製造に対応しているバイオプリンタの導入により、バイオプリンティング市場の医療用セグメントは、2022年に、30.0%以上を占めると予想される。 The global 3D bioprinting market was estimated at €450 million in 2014 and will increase significantly during the next decade with an annual growth rate of approximately 16.7%, reaching €8.2 billion by 2025. It is estimated that According to analysts, the medical segment of the bioprinting market is expected to account for more than 30.0% in 2022 due to the introduction of bioprinters capable of producing ATMP.

従来技術
特許文献1は、技術水準において既知であり、構造材料を分配するための第1の要素と、生物学的材料を分配するための第2の使い捨て要素とを備える、携帯型デバイスを記載する。
PRIOR ART US Pat. No. 5,001,000 describes a portable device known in the state of the art and comprising a first element for dispensing a structural material and a second disposable element for dispensing a biological material. do.

送達システムは、また、滅菌可能なエンクロージャと、少なくとも1つのロボットアームアセンブリと、滅菌可能なチャンバ内の送達装置とを備える。ロボットアームは、第1の送達部材および第2の送達部材を含む送達デバイスを移動させるように構成され、第1の送達部材は、第2の送達部材に取り外し可能に接続可能である。 The delivery system also includes a sterilizable enclosure, at least one robotic arm assembly, and a delivery device within the sterilizable chamber. The robotic arm is configured to move a delivery device that includes a first delivery member and a second delivery member, the first delivery member being removably connectable to the second delivery member.

この特許の図10および11は、本発明とは異なり、主に、ウェルプレートの取り扱いに関連し、プリントヘッドおよび活性化モジュールの両方が、滅菌エンクロージャに収容される。 Figures 10 and 11 of this patent, unlike the present invention, primarily relate to the handling of well plates, where both the print head and activation module are housed in a sterile enclosure.

この解決策は、最適な滅菌条件下での生物学的組織の付加的なプリンティングによる製造を可能にしない。 This solution does not allow additive printing production of biological tissues under optimal sterile conditions.

特許文献2が、また、既知であり、層を堆積するための装置に関連し、装置は、
-エンクロージャが取り付けられたフレームであって、さらに、
・製造される物体を支持することを意図されたテーブル、
・前記物体を形成するために、材料をテーブル上に置くことを意図された材料分配装置、
・押し出し手段、を支持するフレームと、
テーブルでの材料の堆積を制御することを意図された制御部材を含む。
WO 2006/000002 is also known and relates to an apparatus for depositing layers, the apparatus comprising:
- a frame to which an enclosure is attached, further comprising:
- a table intended to support the object to be manufactured;
- a material dispensing device intended to place material onto a table in order to form said object;
- a frame supporting the extrusion means;
It includes a control member intended to control the deposition of material on the table.

エンクロージャの内側には、少なくとも前記プレートおよびノズルの端部が配置され、エンクロージャの外側には、少なくとも、テーブルおよびディスペンサーを移動させるための手段、および、制御手段が配置される。 Inside the enclosure at least the plate and the end of the nozzle are arranged, and outside the enclosure at least the means for moving the table and the dispenser and the control means are arranged.

この文献は、生物学的組織をバイオプリンティングするためのシステムとは関係しない。 This document does not pertain to systems for bioprinting biological tissues.

特許文献3は、3Dプリンターによって医薬品を作成するための工程を備えた先行技術の方法を記載する。製品は指示に従ってプリンティングされる。製品の少なくとも1つの属性が測定され、所望の最終製品の所望の属性と比較される。製品属性と所望の属性に違いがある場合は、一連の指示に変更が加えられ、新しい製品がプリンティングされる。製品の属性と所望の属性の間に一致があるとき、安全で正確な医療製品が作成される。 US Pat. No. 6,001,200 describes a prior art method comprising steps for creating pharmaceutical products by 3D printing. The product is printed according to the instructions. At least one attribute of the product is measured and compared to a desired attribute of a desired final product. If there is a difference between the product attributes and the desired attributes, changes are made to the set of instructions and a new product is printed. Safe and accurate medical products are created when there is a match between product attributes and desired attributes.

それは、生物学的組織の製造のための解決策ではない。 It is not a solution for biological tissue manufacturing.

特許文献4は、少なくとも1つの生物学的インクをプリントする方法を記載しており、方法は、受容基板の堆積面に少なくとも1つの生物学的インクの少なくとも1つの液滴を堆積するために、少なくとも1つのレーザタイプのプリントヘッドを使用し、プリント方法は、レーザタイプのプリントヘッドによるのと同じ受容基板の堆積面に少なくとも1つの生物学的インクの少なくとも1つの液滴を堆積させるために、少なくとも1つのノズルプリントヘッドを使用することを特徴とする。これは間違いなく最も近い技術水準であるが、オペレーターに対して、非常に制限されたクリーンルームタイプの環境を要求する。 US Pat. No. 5,020,000 describes a method of printing at least one biological ink, the method comprising: depositing at least one droplet of the at least one biological ink on a deposition surface of a receiving substrate; using at least one laser-type printhead, the printing method includes depositing at least one droplet of the at least one biological ink on the same deposition surface of the receiving substrate as by the laser-type printhead; Characterized by the use of at least one nozzle printhead. This is definitely the closest state of the art, but it requires a very restricted clean room type environment for the operator.

特許文献5は、1つまたは複数の生物活性流体、および/または、1つまたは複数の調製流体を受け入れることを意図された滅菌可能な容器に関し、容器は、
-少なくとも1つの滅菌可能な3Dプリンタアセンブリを受け入れるように構成された容器内の領域と、
-滅菌可能な3Dプリンタアセンブリであって、
・少なくとも1つのプリンティングプラットフォーム、
・プリンティングプラットフォームの上に三次元構造を形成するために、その上に構造材料を分配するための少なくとも1つのプリントヘッド、および、
・プリントヘッドとプリンティングプラットフォームの間の相対的な変位を可能にする移動機構であって、上記領域は、流体がプリンタアセンブリに到達し得るように構成される、移動機構を含む、3Dプリンタアセンブリ、を含む。
US Pat. No. 5,021,002 relates to a sterilizable container intended to receive one or more bioactive fluids and/or one or more preparation fluids, the container comprising:
- an area within the container configured to receive at least one sterilizable 3D printer assembly;
- a sterilizable 3D printer assembly, comprising:
- at least one printing platform;
- at least one printhead for dispensing structural material onto the printing platform to form a three-dimensional structure thereon; and
- a 3D printer assembly comprising a movement mechanism that allows relative displacement between the print head and the printing platform, the area being configured such that fluid can reach the printer assembly; including.

米国特許出願公開第2017/0335271号明細書US Patent Application Publication No. 2017/0335271 米国特許出願公開第2010/0206224号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0206224 米国特許出願公開第2018/0290386号明細書US Patent Application Publication No. 2018/0290386 米国特許出願公開第2017/0320263号明細書US Patent Application Publication No. 2017/0320263 米国特許出願公開第2016/0297152号明細書US Patent Application Publication No. 2016/0297152

特許文献4によって提示された解決策は、バイオプリンティング装置を滅菌状態で収容するために必要な、過圧を発生させるために大きい空気流量を意味する、大量の空気の処理を伴い、使用されるバイオプリンティング技術が何であれ、プリントの再現性のために特に禁制である、バイオプリンティング領域内での乱流の高いリスクを伴うという欠点を有する。 The solution presented by US Pat. No. 5,001,201 is used, which involves the treatment of large volumes of air, implying a large air flow rate to generate the overpressure necessary to accommodate the bioprinting device in sterile conditions. Whatever the bioprinting technology, it has the disadvantage of involving a high risk of turbulence within the bioprinting area, which is particularly prohibitive for print reproducibility.

また、そのような流量は、振動や騒音公害の原因となる、強力なファンと、すべての粒子を保持しながら、大量の空気流の通過を可能にするために開発される、フィルターを必要とする。 Also, such flow rates require powerful fans and filters, which are developed to allow the passage of a large amount of air flow while retaining all the particles that cause vibration and noise pollution. do.

さらに、滅菌チャンバ内の機械的装置の存在は、意図された目的に反する、バイオプリンティング空間への空気流によって運ばれる、微粒子の生成をもたらす。したがって、先行技術で引用された2つの例において、プリンティング手段は、滅菌可能領域に直接統合されることが、強調され得る。現在、これらの要素は、限られたスペース内での粒子汚染の主な原因の1つである。 Additionally, the presence of mechanical devices within the sterilization chamber results in the production of particulates that are carried by the air flow into the bioprinting space, which is contrary to the intended purpose. It may therefore be emphasized that in the two examples cited in the prior art, the printing means are directly integrated into the sterilizable area. Currently, these elements are one of the main sources of particle contamination within confined spaces.

最後に、バイオプリンティングシーケンスを変更する場合、異なるサンプルが同じチャンバ内で互いに随伴し、また、滅菌段階の外で交換されるため、サンプル間の汚染または相互汚染のリスクが高い。 Finally, when changing bioprinting sequences, there is a high risk of contamination or cross-contamination between samples, as different samples accompany each other in the same chamber and are also exchanged outside the sterilization step.

これらの欠点を改善するために、本発明は、3つの別個のモジュールを用いてバイオプリンティングすることによって、生物学的組織を製造するための方法、および、ユニットに関し、3つの別個のモジュールは、
・滅菌可能なエンクロージャ内に、不可避的に配置され、プリントヘッドを一体化した、プリンティングモジュールと、
・滅菌可能なエンクロージャの外側に、不可避的に配置され、プリントヘッドを介して、生物学的物体をターゲットに移送させるための、活性化モジュール(レーザ、トランスデューサーなど)と、
・滅菌可能なエンクロージャの内側または外側に配置され、ターゲットに対しプリントヘッドを移動させるためのモジュールである。
To ameliorate these drawbacks, the present invention relates to a method and a unit for producing biological tissue by bioprinting using three separate modules, the three separate modules comprising:
- a printing module that is unavoidably located in a sterilizable enclosure and that integrates a print head;
- an activation module (laser, transducer, etc.), necessarily located outside the sterilizable enclosure, for transferring the biological object to the target via the printhead;
- A module placed inside or outside the sterilizable enclosure for moving the print head relative to the target.

エンクロージャは、活性化モジュールとの相互作用ゾーンを備える。 The enclosure includes an interaction zone with the activation module.

本発明は、特に、生細胞を含む要素、ならびに、生きた生物学的組織を再構成することを可能にする他の構成要素のターゲットへの、一体的な堆積による、生物学的組織の付加的なプリンティングのための方法およびユニットに関する。 The invention particularly relates to the addition of biological tissue by integral deposition onto a target of elements containing living cells as well as other components that make it possible to reconstitute a living biological tissue. The present invention relates to a method and unit for digital printing.

その最も一般的な意味において、請求項1の記載に従い、および、任意選択で、単独で、または、他の特徴の技術的に実現可能な組み合わせで採用される、従属請求項の技術的特徴を含む、バイオプリンティングシステムが、以下に説明される。 In its most general sense, the technical features of the dependent claims are taken in accordance with the recitation of claim 1 and optionally, alone or in technically feasible combinations of other features. A bioprinting system including is described below.

本発明の目的は、時には異なるタイプの生細胞(例えば、多能性幹細胞または任意の他の分化細胞)を含む、生物学的重要性のある物体、ならびに、コラーゲン、および、より一般的には細胞外基質材料を、供給源からターゲットへ移送させることである。 The object of the present invention is to treat objects of biological significance, sometimes comprising living cells of different types (e.g. pluripotent stem cells or any other differentiated cells), as well as collagen and, more generally, It is the transport of extracellular matrix material from a source to a target.

生物学的重要性のある物体は、流体中に一緒に入れられ得、例えば、生細胞のような、生物学的粒子を含む「バイオインク」を形成する。これらのバイオインクは、次いで、滅菌の形で調製および包装され、その結果、それらは、時が来たときに、生物学的組織をプリントするために使用され得る。 Objects of biological significance can be placed together in a fluid to form a "bioink" containing biological particles, such as, for example, living cells. These bioinks are then prepared and packaged in sterile form so that they can be used to print biological tissue when the time comes.

本特許の意味の範囲内で、「バイオプリンティング」は、組織工学、再生医療、薬物動態学、より一般的には生物学の研究のために、生物学的組織および器官を開発するための、コンピュータ支援の幾何学的構造化を実行する方法による、生細胞および他の生物学的生成物、特に、生物学的重要性のある物体の個別の堆積によって形成される層のスタックの空間的構造化を指す。バイオプリンティングは、皮膚、心臓弁、軟骨、心臓組織、腎臓、肝臓などの生物学的組織を作成するための、また、他の重要な器官、または、膀胱や血管構造などの中空構造への、生細胞と生体材料の層ごとの同時堆積を含む。 Within the meaning of this patent, "bioprinting" refers to a process for developing biological tissues and organs for tissue engineering, regenerative medicine, pharmacokinetics, and more generally biology research. Spatial structure of stacks of layers formed by discrete deposition of living cells and other biological products, especially objects of biological importance, by methods of performing computer-aided geometric structuring Refers to becoming. Bioprinting is used to create biological tissues such as skin, heart valves, cartilage, heart tissue, kidneys, liver, and other vital organs or hollow structures such as the bladder and vascular structures. Involves layer-by-layer co-deposition of living cells and biomaterials.

本発明は、また、上記されたバイオプリンティングシステム用のカセットに関し、カセットは、プリンティングモジュールのジャケットを構成する、滅菌可能な密封されたエンクロージャからなることを特徴とする。 The invention also relates to a cassette for a bioprinting system as described above, characterized in that the cassette consists of a sterilizable and sealed enclosure, which constitutes the jacket of the printing module.

本発明はまた、少なくとも一部において、生物学的粒子(細胞および細胞誘導体)から成る材料から、構造化された生物学的材料を製造するためのバイオプリンティング方法に関し、方法は、密封された滅菌エンクロージャに配置された、少なくとも1つのプリントヘッドに面する三次元において、ロボットを介して、少なくとも1つのターゲットの動きを制御することにあり、前記プリントヘッドは、臨床分野における規制要求に関係して、生成される組織の安全性を保証するために、前記エンクロージャの外側から供給および制御される。 The present invention also relates to a bioprinting method for producing structured biological materials from materials consisting, at least in part, of biological particles (cells and cell derivatives), the method comprising: controlling, via the robot, the movement of at least one target in three dimensions facing at least one print head arranged in the enclosure, said print head being arranged in the enclosure in accordance with regulatory requirements in the clinical field. , supplied and controlled from outside the enclosure to ensure the safety of the tissue produced.

本発明は、添付の図面を参照して、以下の本発明の非限定的な例の詳細な説明を読むことにより、よりよく理解されるであろう。 The invention will be better understood from the following detailed description of non-limiting examples of the invention, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.

本発明によるバイオプリンタの第1の変形例の概略図である。1 is a schematic diagram of a first variant of a bioprinter according to the invention; FIG. 本発明によるバイオプリンタの第2の変形例の概略図である。3 is a schematic diagram of a second variant of the bioprinter according to the invention; FIG. 本発明によるバイオプリンタの第3の変形例の概略図である。3 is a schematic diagram of a third variant of the bioprinter according to the invention; FIG. 本発明によるバイオプリンタの第4の変形例の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a fourth variant of the bioprinter according to the invention. 本発明によるバイオプリンタの第5の変形例の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a fifth variant of the bioprinter according to the invention. 本発明の実施形態の斜視正面図である。FIG. 1 is a perspective front view of an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の斜視側面図である。FIG. 1 is a perspective side view of an embodiment of the invention. 剛性カセットの形態の代替実施形態の概略図である。Figure 3 is a schematic diagram of an alternative embodiment in the form of a rigid cassette; 可撓性カセットの形態の代替実施形態の概略図である。Figure 3 is a schematic diagram of an alternative embodiment in the form of a flexible cassette; 滅菌グローブボックスを備えた、本発明によるユニットの図である。1 is a diagram of a unit according to the invention with a sterile glove box; FIG. 滅菌グローブボックスを備えた、本発明によるユニットの図である。1 is a diagram of a unit according to the invention with a sterile glove box; FIG. ベータ型コンテナに固定されたインターロックを備えたアルファ移送システムを備えた、本発明によるユニットの図である。1 is a diagram of a unit according to the invention with an alpha transfer system with an interlock fixed to a beta type container; FIG.

バイオプリンタの概略説明
図1から図5は、本発明によるバイオプリンタのハードウェアアーキテクチャの異なる実施形態の図を示す。それは、いくつかの重要な部材で構成され、重要な部材は、
・付加プリントヘッド(1)であって、その構成は、使用される技術に依存し、生物学的に重要性のある物体から構成されるバイオインクの移送領域を含む、付加プリントヘッド(1)およびターゲット(6)と、
・生物学的に重要性のある物体で構成されるバイオインクを、付加プリントヘッド(1)に供給するための、1つまたは複数の供給源(2)と、
・ターゲット(6)に対する、移送領域の相対変位を保証する、メカトロニックアセンブリ(3)と、
・任意での、成熟化領域(4)と、
・プリンティング活性化手段(5)であって、その構成は使用される技術によって異なる、プリンティング活性化手段(5)である。
General Description of a Bioprinter Figures 1 to 5 show diagrams of different embodiments of the hardware architecture of a bioprinter according to the invention. It consists of several important parts, the important parts are:
- an additive printhead (1), the configuration of which depends on the technology used and which includes a bioink transfer region composed of biologically significant objects; and target (6),
- one or more sources (2) for supplying the additive printhead (1) with a bioink composed of biologically significant objects;
- a mechatronic assembly (3) ensuring a relative displacement of the transfer area with respect to the target (6);
・Optional maturity area (4);
- Printing activation means (5), the configuration of which varies depending on the technology used.

「バイオプリンティングヘッド」という用語は、ターゲットに移送させられる、バイオプリント、または、より一般的には、生物学的重要性のある物体を受け取る支持体によって形成され、ターゲットに向けた、生物学的重要性のある物体の出口領域を提示するが、活性化手段を含まない、バイオプリンティングシステムの部分を指し、例えば、
-レーザバイオプリンティングのための活性化手段に関し、バイオプリンティングヘッドは、パルスレーザバイオプリンティング用のレーザと光学コンポーネントを含まず、
-インクジェットまたはマイクロバルブバイオプリンティングのための活性化手段に関し、バイオプリンティングヘッドは、アクチュエータ(バルブ/ピエゾ)が活性化されることを可能にする電気発生手段を含まず、
-マイクロ押出バイオプリンティングのための活性化手段に関し、バイオプリンティングヘッドは、シリンジポンプを含まない。
The term "bioprinting head" refers to a bioprint or, more generally, a support formed by a support that receives an object of biological significance that is transferred to a target, Refers to the part of a bioprinting system that presents an exit area for objects of interest, but does not include activation means, e.g.
- Regarding the activation means for laser bioprinting, the bioprinting head does not include a laser and optical components for pulsed laser bioprinting;
- Regarding the activation means for inkjet or microvalve bioprinting, the bioprinting head does not contain electricity generation means that allow the actuator (valve/piezo) to be activated;
- Regarding the activation means for microextrusion bioprinting, the bioprinting head does not include a syringe pump.

一般に、生物学的バイオプリンティング装置では、2つの部分が区別され得、2つの部分は、
-この特許の意味内で、「プリントヘッド(1)」によって示される部分であって、移送されるバイオインク、および/または、生物学的に重要性のある物体を受け入れる、機器の末端部分、および、活性化部材のためのインターフェースからなる部分と、
-この特許の意味内で「活性化手段(5)」によって示される部分であって、プリントヘッド(1)から物理的に分離可能であり、バイオプリンティングヘッド(1)と、機械的、電気的、音響的または光学的に結合され、バイオプリンティングヘッドに存在する生物学的に重要性のある物体のターゲットへの物理的移送を制御することを可能にする全ての手段を含む部分である。
Generally, in biological bioprinting devices, two parts can be distinguished, the two parts are:
- within the meaning of this patent, the terminal part of the device, designated by "printhead (1)", which receives the bioink to be transferred and/or the object of biological significance; and a portion comprising an interface for an activation member;
- a part denoted by "activation means (5)" within the meaning of this patent, which is physically separable from the print head (1) and is in mechanical or electrical contact with the bioprinting head (1); , acoustically or optically coupled and containing all the means that make it possible to control the physical transfer of the biologically relevant objects present in the bioprinting head to the target.

本発明は、また、滅菌領域を最適化することを目的とし、この目的のために、
a)プリントヘッド(1)は、滅菌可能なエンクロージャ(10)内に配置される必要があり、
b)プリンティング活性化手段(5)は、滅菌可能なエンクロージャ(10)外に配置される必要があり、
c)漏れのない相互作用ゾーン(20)は、プリンティング活性化手段(5)によるプリントヘッド(1)の活性化を可能にする。
The invention also aims at optimizing the sterile area and for this purpose:
a) the print head (1) must be placed within a sterilizable enclosure (10);
b) the printing activation means (5) must be located outside the sterilizable enclosure (10);
c) The leak-tight interaction zone (20) allows activation of the print head (1) by the printing activation means (5).

バイオプリンタの他の構成要素は、滅菌可能なエンクロージャ(10)内、または、このエンクロージャ(10)外に配置され得る。 Other components of the bioprinter may be placed within the sterilizable enclosure (10) or outside of this enclosure (10).

特に、供給源(2)は、滅菌可能なエンクロージャ(10)内のプリントヘッド(1)と一体とされ得、それは、その後、バイオプリンタに導入され得、その後、プリントされた組織の成熟化のために引き出され得るカセットを形成する。 In particular, the source (2) may be integrated with the printhead (1) within a sterilizable enclosure (10), which may then be introduced into the bioprinter and subsequently undergo maturation of the printed tissue. form a cassette that can be pulled out for use.

ターゲット(6)を供給源に対して移動させるためのメカトロニックアセンブリ(3)は、また、供給源(2)と一緒に、または、一緒ではなく、滅菌可能なエンクロージャ(10)内のプリントヘッド(1)と一体化され得る。 A mechatronic assembly (3) for moving the target (6) relative to the source also includes a print head in a sterilizable enclosure (10), with or without the source (2). (1) can be integrated.

成熟化チャンバ(4)はまた、供給源(2)、および/または、メカトロニック移動アセンブリ(3)と一緒に、または、一緒でなく、エンクロージャ(10)内のプリントヘッド(1)と一体化され得る。 The maturation chamber (4) is also integrated with the print head (1) in the enclosure (10), with or without the supply source (2) and/or the mechatronic movement assembly (3). can be done.

別の実施形態
本発明は、異なる方法で実施され得る。
ALTERNATIVE EMBODIMENTS The invention may be implemented in different ways.

図1は、滅菌可能なエンクロージャ(10)の一般的な図を示し、滅菌可能なエンクロージャ(10)は、
-要件として、プリントヘッド(1)、および、任意選択で、移送される生物学的に重要性のある物体を受け取るターゲットが配置される、成熟化エンクロージャ(4)、
-任意選択で、供給源(2)、例えば、バイオインクリザーバおよび供給システムであって、それは、本発明によれば、また、非滅菌領域に配置され得、滅菌可能なエンクロージャ(10)への、生物学的に重要性のある物体の滅菌移送用のコネクタを備える、供給源(2)、および、
-任意選択で、プリントヘッド(1)を移動させるための移動手段(3)であって、それは、本発明によれば、また、非滅菌領域に配置され得、滅菌の機械的コネクタを備える、移動手段(3)を含む。
FIG. 1 shows a general diagram of a sterilizable enclosure (10), which includes:
- as a requirement, a maturation enclosure (4) in which the printhead (1) and, optionally, the target for receiving the biologically significant object to be transferred are located;
- optionally a supply source (2), for example a bioink reservoir and a supply system, which according to the invention can also be placed in a non-sterile area and into a sterilizable enclosure (10); , a source (2) comprising a connector for sterile transfer of objects of biological significance, and
- optionally a moving means (3) for moving the print head (1), which according to the invention can also be placed in a non-sterile area and is provided with a sterile mechanical connector; Includes transportation means (3).

活性化手段(5)、例えば、レーザおよび関連する光学部品は、この滅菌可能なエンクロージャ(10)の下方に配置され、透明な窓(20)は、光線の通過を可能にするインターフェースを形成する。活性化手段(5)は、滅菌領域に配置されない。 The activation means (5), for example a laser and associated optics, are arranged below this sterilizable enclosure (10), and a transparent window (20) forms an interface allowing the passage of the light beam. . The activation means (5) are not placed in a sterile area.

図2は、活性化手段(5)を除くすべての構成要素が、滅菌可能なエンクロージャ(10)内に配置される、変形例を示す。 Figure 2 shows a variant in which all components except the activation means (5) are arranged in a sterilizable enclosure (10).

図3は、活性化手段(5)、および、プリントヘッド(1)を移動させるための移動手段(3)を除くすべての構成要素が、滅菌可能なエンクロージャ(10)内に配置される、変形例を示す。プリントヘッド(1)と移動手段(3)との間の結合は、例えば、磁気伝達によって、または、滅菌可能なエンクロージャ(10)の壁を通過する滅菌関節によって達成される。 Figure 3 shows a variant in which all components except the activation means (5) and the movement means (3) for moving the print head (1) are arranged in a sterilizable enclosure (10). Give an example. The coupling between the print head (1) and the movement means (3) is achieved, for example, by magnetic transmission or by a sterile joint passing through the wall of the sterilizable enclosure (10).

図4は、プリントヘッド(1)、および、成熟化領域(4)のみが、滅菌可能なエンクロージャ(10)内に配置される、変形例を示す。他のすべての構成要素、特に活性化手段(5)、および、移動手段(3)、ならびに、供給源(2)は、滅菌可能なエンクロージャ外に存在する。 Figure 4 shows a variant in which only the print head (1) and the maturation area (4) are arranged in a sterilizable enclosure (10). All other components, in particular the activation means (5) and the movement means (3), as well as the source (2), are outside the sterilizable enclosure.

図4は、プリントヘッド(1)および成熟化領域(4)のみが、移動手段(3)とともに、滅菌可能なエンクロージャ(10)内に配置される、変形例を示す。他のすべての構成要素、特に活性化手段(5)および供給源(2)は、滅菌可能なエンクロージャ外に存在する。 Figure 4 shows a variant in which only the print head (1) and the maturation area (4), together with the movement means (3), are arranged in a sterilizable enclosure (10). All other components, in particular the activation means (5) and the source (2), are outside the sterilizable enclosure.

図5は、プリントヘッド(1)、成熟化領域(4)、および、ターゲットに対するプリントヘッド(1)の相対変位を確実にするロボットアーム(3)が、滅菌可能なエンクロージャ(10)内に配置される、変形例を示す。活性化手段(5)と供給源(2)のみが、滅菌可能なエンクロージャ外に存在する。 Figure 5 shows that the printhead (1), the maturation region (4) and the robotic arm (3) ensuring relative displacement of the printhead (1) with respect to the target are arranged in a sterilizable enclosure (10). A modification example is shown below. Only the activation means (5) and the source (2) are present outside the sterilizable enclosure.

実施形態の説明
バイオプリンタは、その(滅菌可能でない)下部(11)が、レーザプリンター用の光学ヘッド、レーザ、および、画像化システムなどの、活性化手段(5)を含む、フレームからなる。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS The bioprinter consists of a frame whose (non-sterilizable) lower part (11) contains activation means (5), such as an optical head for a laser printer, a laser, and an imaging system.

このフレームには、フィルターカートリッジ(16)を介してブロワー(15)によって供給される陽圧チャンバからなる、滅菌可能なエンクロージャ(10)が載っている。この滅菌可能なエンクロージャ(10)内に配置されたロボットアーム(3)は、プリントヘッド(1)に対するターゲット(6)の移動を確実にする。漏れのない窓(20)は、滅菌可能なエンクロージャ(10)と滅菌可能でない領域に配置されたプリンティング活性化手段(5)との間で、レーザビームおよび画像化ビームの透過を可能にする。 This frame carries a sterilizable enclosure (10) consisting of a positive pressure chamber supplied by a blower (15) via a filter cartridge (16). A robotic arm (3) placed within this sterilizable enclosure (10) ensures the movement of the target (6) relative to the print head (1). A leaktight window (20) allows the transmission of the laser beam and the imaging beam between the sterilizable enclosure (10) and the printing activation means (5) located in the non-sterilizable area.

エンクロージャ(10)は、滅菌ハンドリンググローブ用のインターフェース(21)が通過する、ガラス張りの壁(22)によって密封される。 The enclosure (10) is sealed by a glazed wall (22) through which an interface (21) for sterile handling gloves passes.

それは、アルファ部分(24)によって密封された移送システム(23)を有し、アルファ部分(24)は、漏れのない、リスクのない接続により、材料、例えば、バイオインクカートリッジを、非滅菌領域を通過して、ある滅菌領域から別の滅菌領域に移動させることを可能にする。 It has a transfer system (23) sealed by an alpha part (24), which transfers materials, e.g. bioink cartridges, to non-sterile areas by means of a leak-free and risk-free connection. through which it is possible to move from one sterile area to another.

そのようなシステムは、「品質手順」の開発の枠組みの中で、欧州委員会によって確立された、適正製造規範(GMP)に関連する要求を満たすことを可能にし、2つのカテゴリーのリスクを制限することを目的としており、2つのカテゴリーは、
・製品の相互汚染のリスク(別の製品、または内部および外部の汚染物質による)と、
・特に、構成要素のラベル付けと識別に関する、混乱のリスクである。
Such a system makes it possible to meet the requirements related to Good Manufacturing Practice (GMP), established by the European Commission within the framework of the development of "Quality Procedures", limiting two categories of risks: The two categories are:
- the risk of cross-contamination of products (from another product or from internal and external contaminants);
- Risk of confusion, especially regarding labeling and identification of components.

それらは、すべてのレベルで実施されねばならない衛生と組織の慣行を強調する。 They emphasize hygiene and organizational practices that must be implemented at all levels.

「グローブボックス」または漏れのないハッチを実施する変形例
示されていない変形例によれば、滅菌可能なエンクロージャ(10)は、漏れのない装置のための制御機構を有し、制御機構は、滅菌またはほこりのない雰囲気で、このエンクロージャ内で、物体または製品を手動で取り扱うための、これらのタスクを実行することを可能にする。例えば、エンクロージャ(10)の壁は、フランジを有し、その外周は、グローブボックスのフランジのくぼみと協働することを意図される耳部に取り付けられる。
Variant implementing a “glove box” or leak-tight hatch According to a variant not shown, the sterilizable enclosure (10) has a control mechanism for a leak-tight device, the control mechanism comprising: It is possible to carry out these tasks for manual handling of objects or products within this enclosure in a sterile or dust-free atmosphere. For example, the wall of the enclosure (10) has a flange, the outer periphery of which is attached to an ear that is intended to cooperate with a recess in the flange of the glove box.

エンクロージャ(10)のフランジは、グローブボックスのフランジに挿入される。 The flange of the enclosure (10) is inserted into the flange of the glove box.

滅菌可能なエンクロージャ(10)は、また、別の滅菌可能なエンクロージャと連絡するために、例えば、プリンティング後の成熟化のために、フランジに取り付けられる、ハッチを備え得る。 The sterilizable enclosure (10) may also be provided with a hatch attached to the flange for communicating with another sterilizable enclosure, for example for post-printing maturation.

カセットを使用する変形例
本発明の変形例によれば、封入されたバイオプリンティングシステムは、ターゲット(6)およびプリントヘッドを含む、滅菌可能なカセットに基づく。システムは、滅菌した/漏れのないインターフェース(二重の漏れのない移送ドア、ベータバッグ、光学窓、インジェクターなど)で構成され、カセットが、プリンティングのために移送可能な生物学的に重要な物体の少なくとも1つの供給源に、1つ以上の活性化手段に、ヘッドに対するターゲット(6)の変位のための機械的結合手段に、および、成熟化に必要な要素(培地、CO、Oなど)に接続されることを可能にする。カセットは成熟化に使用され得る。それは、プリンティングシステムとインキュベーターの間で輸送され得る。
Variant using a cassette According to a variant of the invention, the encapsulated bioprinting system is based on a sterilizable cassette containing the target (6) and the print head. The system consists of sterile/leak-tight interfaces (double leak-tight transfer doors, beta bags, optical windows, injectors, etc.) and allows the cassette to contain biologically important objects that can be transferred for printing. one or more activation means, mechanical coupling means for displacement of the target (6) relative to the head, and elements necessary for maturation (medium, CO 2 , O 2 etc.). Cassettes can be used for maturation. It can be transported between the printing system and the incubator.

プリンティング方法のための生物学的に重要性のある移動可能な物体の供給源は、専用のリザーバによって構成される細胞培養オートマトンに接続され得る。 The source of biologically significant movable objects for the printing method can be connected to a cell culture automaton configured by a dedicated reservoir.

この解決策は、生物学的汚染のリスクを回避するための、密閉されたエンクロージャの中での、適正製造規範(GMP)に準拠する方法に従った、バイオファブリケーションを可能にする。 This solution allows biofabrication according to Good Manufacturing Practice (GMP) compliant methods in a sealed enclosure to avoid the risk of biological contamination.

カセットは、組織または器官を特徴付けるための手段に結合される(製造中または製造後の組織のオンラインによる特徴付け)(画像化、ラマン分光法、OCT、物理化学的分析)。 The cassette is coupled to a means for characterizing the tissue or organ (on-line characterization of the tissue during or after manufacture) (imaging, Raman spectroscopy, OCT, physicochemical analysis).

カセットは、単一のウィンドウ、複数のウィンドウ、両側(前面と背面)のウィンドウなどを提供し得る。 The cassette may provide a single window, multiple windows, double-sided (front and back) windows, etc.

システムは、任意選択で、成熟化段階(バイオリアクタ)のための、要素を制御および調節するための手段を含み、要素は、
-pH(pH検出範囲0-14、NaOH/CO調整による精度0.01)、
-温度(ペルチェ、ダブルジャケット、クライオスタットで制御される)、
-溶存酸素(ガス流量測定などによる)、
-湿度計、
-培地を除去または交換するための手段、
-攪拌および注入手段、
-その他である。
The system optionally includes means for controlling and regulating elements for the maturation stage (bioreactor), the elements comprising:
-pH (pH detection range 0-14, accuracy 0.01 by NaOH/ CO2 adjustment),
- temperature (controlled by Peltier, double jacket, cryostat);
- dissolved oxygen (e.g. by gas flow measurement),
-Hygrometer,
- means for removing or replacing the medium;
- stirring and injection means,
-Other.

カセットは、任意選択で、プリントされる組織の識別子と、データベース(カセットに接続された)にリンクされた、関連するプリンティングパラメータ(シーケンス、ソース、CADモデルなど)を含む。識別子は、グラフィックタイプ(例えば、バーコード、または、QRコード(登録商標)マトリックスコード)、または、例えば、RFTタイプの無線周波数タグのメモリに記録された数値シーケンスの形態での、デジタルタイプであり得る。このような解決策は、プリンティングプロセスを確実にすることを可能にする。カセットは、任意に、製造およびデータ収集方法を制御するために、アラームを管理するために、ローカルハードドライブでの実験を保存するために、SMS、e-メールなどにより、リアルタイムでのユーザーへの通知を行うために、イーサネットポートタイプのネットワークインターフェイスカードを装備される。 The cassette optionally includes an identifier of the tissue to be printed and associated printing parameters (sequence, source, CAD model, etc.) linked to a database (connected to the cassette). The identifier can be of a graphic type (for example a barcode or a QR code matrix code) or of a digital type, for example in the form of a numerical sequence recorded in the memory of a radio frequency tag of the RFT type. obtain. Such a solution makes it possible to ensure the printing process. The cassette can optionally be sent to the user in real time by SMS, email, etc., to control manufacturing and data collection methods, to manage alarms, to save experiments on a local hard drive. Equipped with an Ethernet port type network interface card to perform notification.

グローブボックスを備えたユニット
図10と図11は、グローブボックス(25)を備えたユニットの例を示す。
Unit with Glove Box Figures 10 and 11 show an example of a unit with a glove box (25).

漏れのないハッチ(21)を備えたグローブボックスの文脈でのプリンティング方法の実施は、次の形式を取り得る。
・レーザプリンティング:レーザプリンティングモジュール(1)は、少なくとも1つのレーザヘッドとターゲット(6)で構成される。レーザヘッドは、インクフィルムが堆積させられる透明な平らな表面(ドナーとも呼ばれる)で構成される。ヘッドのインク供給源(2)は、SASの使用により、滅菌エンクロージャ内に配置されたリザーバによるか(漏れのないグローブ、または、ピペッタと一体化されたロボットによる、ドナーの表面へのインクの手動延展)、または、エンクロージャの外に配置されたリザーバとポンプ(圧力または流れの中で動作)によって(流体手段によるインクの自動延展)、構成される。ターゲット(6)へのインクの移送を活性化するための活性化手段(5)は、エンクロージャの外に配置されたレーザからなる。漏れのない相互作用手段(20)は、この場合、レーザの波長に対して透明な、漏れのない光学窓である。ターゲット(6)に対するプリントヘッドの相対変位のための手段(3)は、6軸ロボットアームからなる。
・マイクロバルブプリンティング:マイクロバルブプリンティングモジュール(1)は、ターゲットと、さまざまな形状、長さ、および、開口径を有し得る、針を備えた、1つ以上のバルブで構成される。バルブに対するインク供給源(2)は、エンクロージャの外に配置された、リザーバと加圧ポンプから構成される。ターゲット(6)へのインクの移送を活性化するための活性化手段(5)は、圧電型またはソレノイドのシャッターから構成される。密封された相互作用手段(20)は、この場合、コネクタ、穿孔可能なキャップ(セプタム)、または、漏れのないシールであり得る。ターゲット(6)に対するプリントヘッドの相対変位のための手段(3)は、6軸ロボットアームから構成される。
・押し出しプリンティング:押し出しプリンティングモジュール(1)は、ターゲットと、さまざまな形状、長さ、および開口部の直径を有し得る、針を備えた、最終リザーバで構成される。前記押出機のインク供給源(2)は、エンクロージャの外に配置された、初期リザーバおよび加圧ポンプによって構成される。前記生物学的物体のターゲット(6)への移送を活性化するための活性化手段(5)は、加圧システムからなる。密封された相互作用手段(20)は、この場合、コネクタ、穿孔可能なキャップ(セプタム)、または、漏れのないシールであり得る。ターゲット(6)に対するプリントヘッドの相対変位のための手段(3)は、6軸ロボットアームからなる。
The implementation of the printing method in the context of a glove box with a leak-tight hatch (21) can take the following form.
- Laser printing: The laser printing module (1) consists of at least one laser head and a target (6). The laser head consists of a transparent flat surface (also called a donor) on which an ink film is deposited. The head's ink supply (2) can be provided by the use of a SAS, by a reservoir placed in a sterile enclosure, or by manual application of ink to the donor surface (with a leak-proof glove or by a robot integrated with a pipettor). (spreading) or by a reservoir and a pump (operating under pressure or flow) located outside the enclosure (automatic spreading of the ink by fluid means). The activation means (5) for activating the transfer of ink to the target (6) consist of a laser located outside the enclosure. The leaktight interaction means (20) is in this case a leaktight optical window transparent to the wavelength of the laser. The means (3) for relative displacement of the print head with respect to the target (6) consist of a six-axis robot arm.
- Microvalve printing: The microvalve printing module (1) consists of one or more valves with a target and a needle, which can have different shapes, lengths and opening diameters. The ink supply source (2) for the valve consists of a reservoir and a pressure pump located outside the enclosure. The activation means (5) for activating the transfer of ink to the target (6) consist of a piezoelectric or solenoid shutter. The sealed interaction means (20) can in this case be a connector, a pierceable cap (septum) or a leak-tight seal. The means (3) for relative displacement of the print head with respect to the target (6) consist of a six-axis robot arm.
- Extrusion printing: The extrusion printing module (1) consists of a target and a final reservoir with a needle that can have different shapes, lengths and opening diameters. The ink supply (2) of the extruder is constituted by an initial reservoir and a pressure pump, located outside the enclosure. The activation means (5) for activating the transfer of said biological matter to the target (6) consist of a pressurization system. The sealed interaction means (20) can in this case be a connector, a pierceable cap (septum) or a leak-tight seal. The means (3) for relative displacement of the print head with respect to the target (6) consist of a six-axis robot arm.

このような構成により、GMP製造規範を満たす組織製造が可能である。したがって、臨床バッチが、患者のために安全に製造され得る。実例として、再生医療用途のための自家または同種の皮膚代替物の製造の例の言及がなされ得る。したがって、ここで言及された様々なモダリティは、次々に、以下の製品を製造することを可能にする。
・マイクロバルブまたは押し出しのいずれかによってプリントされた生体材料(コラーゲンタイプ)と、レーザによってプリントされた細胞層(線維芽細胞タイプ)の、交互の層で構成された真皮。細胞パターンの精度は、本来の皮膚のそれらに近い、成熟化後の真皮の構造と機能を保証することを可能にする。
・レーザでプリントされた細胞の集密的な層(ケラチノサイトタイプ)で構成される表皮。
With such a configuration, it is possible to manufacture tissue that satisfies GMP manufacturing standards. Thus, clinical batches can be safely manufactured for patients. By way of illustration, mention may be made of the example of the production of autologous or allogeneic skin substitutes for regenerative medicine applications. Thus, the various modalities mentioned here in turn make it possible to produce the following products:
- Dermis composed of alternating layers of biomaterial (collagen type) printed either by microvalves or extrusion and cell layers (fibroblast type) printed by laser. The precision of the cell patterns makes it possible to guarantee the structure and function of the dermis after maturation, close to those of the native skin.
- Epidermis composed of a dense layer of laser-printed cells (keratinocyte type).

この真皮の成熟化は、インキュベーターの配置に応じて、滅菌エンクロージャの内または外のいずれかのインキュベーター内で実行される。このステップの終わりに、皮膚は成熟に達し、患者に移植され得る。 This dermal maturation is performed within the incubator either inside or outside a sterile enclosure, depending on the incubator configuration. At the end of this step, the skin has reached maturity and can be transplanted into the patient.

生物学的組織の製造のための適用
カセット構成は、例えば自家組織の製造を意図された、1つまたは複数の組織または生体器官の製造に特に適する。
Application for the manufacture of biological tissues The cassette configuration is particularly suitable for the manufacture of one or more tissues or biological organs, intended for example for the manufacture of autologous tissues.

組織または器官は、分化した成熟化、単一細胞タイプとのプリンティングモジュールの適合性などの理由で、いくつかのカセットの使用に基づき得る。 Tissues or organs may be based on the use of several cassettes due to differentiated maturation, compatibility of the printing module with a single cell type, etc.

カセットの別の利点は、最終滅菌ステップの後に手術室に導入され、患者のできるだけ近くで開かれ得るという事実にある。 Another advantage of the cassette lies in the fact that it can be introduced into the operating room after the final sterilization step and opened as close as possible to the patient.

基板は、専用のバイオリアクタに配置されるように、カセットから取り外し可能な、モジュールに収容され得る。 The substrate may be housed in a module that is removable from the cassette for placement in a dedicated bioreactor.

カセットは、全体的または部分的に使い捨てであり得る。 The cassette may be wholly or partially disposable.

カセットは、内部および外部の滅菌後に再利用され得る。 The cassette can be reused after internal and external sterilization.

カセットのジャケットは、剛性または可撓性(エチレン酢酸ビニル、PVC、PUタイプの熱可塑性プラスチック、輸液材料タイプの低密度ポリエチレン、シリコーン、金属(ステンレス鋼304L、316L)、または、プラスチック(ポリカーボネートなど)タイプであり得る。 The jacket of the cassette can be rigid or flexible (ethylene vinyl acetate, PVC, PU type thermoplastic, infusion material type low density polyethylene, silicone, metal (stainless steel 304L, 316L), or plastic (polycarbonate, etc.) It can be a type.

剛性カセット
図8は、剛性カセットの形態での本発明の実施形態を示す。それは、複雑で高価な部品からなる主要な機器アイテム、すなわち、レーザなどの1つまたは複数のプリントヘッドを備えた活性化手段、ターゲットに対するプリントヘッドの相対変位の手段(3)、および、全てのITおよび光学的手段を使用することを可能にする。
Rigid Cassette Figure 8 shows an embodiment of the invention in the form of a rigid cassette. It consists of major equipment items consisting of complex and expensive parts: activation means with one or more printheads, such as lasers, means of relative displacement of the printheads with respect to the target (3), and all Allows to use IT and optical means.

カセットは、特定の操作のために、この機器アイテムに配置されることを可能にするように構成された、滅菌可能な密閉エンクロージャ(10)で構成される。 The cassette consists of a sterilizable sealed enclosure (10) configured to allow it to be placed in this item of equipment for a specific operation.

カセットは、密封され滅菌可能なエンクロージャ(10)内に、特定の手段を含み、特定の手段は、
-製造される組織を構成する生物学的に重要性のある物体が堆積される、ターゲット(6)(110)からなる、プリンティングモジュール(100)、
-相対変位手段との結合を確実にし、漏れのないシール(134、135、136)によってエンクロージャ(10)を通過する、コネクティングロッド(131、132、133)(これらのコネクティングロッド(131、132、133)は、3つの軸X、Y、Zに沿った、ソースに対するターゲット(6)の相対変位部材の動きを伝達することを意図される。)、
-エンクロージャ(10)外のリザーバ(143、144)に接続された供給ダクト(141)、および、出口ダクト(142)を備えた、生物学的に重要性のある移動可能な物体を運ぶ、流体流れ支持体によって構成される、プリンティングモジュール(1)である。
The cassette contains within a sealed and sterilizable enclosure (10) certain means, the certain means being:
- a printing module (100) consisting of a target (6) (110), on which objects of biological importance constituting the tissue to be produced are deposited;
- connecting rods (131, 132, 133) that ensure the connection with the relative displacement means and pass through the enclosure (10) with leak-tight seals (134, 135, 136); 133) is intended to transmit the movement of the relative displacement member of the target (6) with respect to the source along three axes X, Y, Z),
- a fluid carrying a movable object of biological significance, with a supply duct (141) connected to a reservoir (143, 144) outside the enclosure (10) and an outlet duct (142); A printing module (1) constituted by a flow support.

活性化手段(5)は、滅菌可能な密封されたエンクロージャ(10)外に配置され、窓(140)を介して、プリンティングモジュール(1)と相互作用する。 The activation means (5) are arranged outside the sterilizable sealed enclosure (10) and interact with the printing module (1) via the window (140).

カセットと固定機器アイテムとの間の結合は、窓(140)を取り囲む磁石によって確実にされる。 The connection between the cassette and the fixed equipment item is ensured by a magnet surrounding the window (140).

このカセットは、カセットを主要な機器アイテムに配置することによって組織を調製し、次に別の場所、例えば、成熟化エンクロージャ内で、バイオプリントされた組織の成熟化を確実にすることを可能にする。 This cassette allows tissue to be prepared by placing the cassette in the main equipment item and then ensuring maturation of the bioprinted tissue in another location, e.g. in a maturation enclosure. do.

可撓性カセット
図9は、可撓性カセットの形態での本発明の実施形態を示す。それは、滅菌可能なエンクロージャが、剛性の上面(210)と、窓(140)を提示する剛性の下面(220)とを接続する、可撓性の壁(200)を有するという点で、剛性カセットとは異なる。
Flexible Cassette FIG. 9 shows an embodiment of the invention in the form of a flexible cassette. It is a rigid cassette in that the sterilizable enclosure has a flexible wall (200) connecting a rigid top surface (210) and a rigid bottom surface (220) presenting a window (140). It is different from.

上面は、生物学的に重要性のある移動可能な物体(148)からなるバイオインクから移送される、生物学的要素が堆積される、ターゲット(6)を受け入れるために、滅菌可能なエンクロージャの内側に配置される、2つのプロング(211、212)を有する。 The top surface of the sterilizable enclosure is for receiving a target (6) on which a biological element is deposited , which is transferred from a bioink consisting of a movable object (148) of biological significance. It has two prongs (211, 212) located inside.

他の実施形態
使用されるバイオプリンティング技術に関係なく、バイオプリンタは、伝統的に、いくつかの重要な部材で構成され、重要な部材は、
-生物学的に重要性のある物体で構成される、バイオインク転送領域を含む、1つまたは複数のプリントヘッド、
-生物学的に重要性のある物体からなるバイオインクを、プリントヘッド(1)に供給するための、1つまたは複数の供給源(2)、
-ターゲット(6)、
-ターゲット(6)に対する移送領域の相対変位を確実にする、メカトロニックアセンブリ(3)、
-活性化手段(5)、
-任意に、成熟化領域(4)である。
Other Embodiments Regardless of the bioprinting technology used, bioprinters traditionally consist of several key components, the key components being:
- one or more printheads comprising a bioink transfer region, composed of biologically significant objects;
- one or more sources (2) for supplying the print head (1) with a bioink consisting of biologically significant substances;
-Target (6),
- a mechatronic assembly (3) ensuring a relative displacement of the transfer area with respect to the target (6);
- activation means (5);
- optionally a maturation region (4).

第1の変形例によれば、生物学的インクは、リザーバに貯蔵され、ノズルまたは毛細管を通過して、ターゲット(6)に移送される液滴を形成する。 According to a first variant, the biological ink is stored in a reservoir and passes through a nozzle or capillary to form droplets that are transferred to the target (6).

この最初のいわゆるノズルプリンティングの変形例は、バイオエクストルージョン、インクジェットプリンティング、または、マイクロバルブプリンティングを含む。特に、より高いレベルの解像度を達成し、プリントされた細胞の生存能力を高めることを可能にするために、ノズルなしで生物学的要素をプリントする方法が開発された。レーザバイオプリンティングと呼ばれるこのプリント方法は、「レーザ支援バイオプリンティング」(LAB)の名前でも知られている。 Variants of this first so-called nozzle printing include bioextrusion, inkjet printing or microvalve printing. In particular, methods have been developed to print biological elements without a nozzle in order to make it possible to achieve higher levels of resolution and increase the viability of printed cells. This printing method, called laser bioprinting, is also known under the name "laser-assisted bioprinting" (LAB).

バイオエクストルージョンに関しては、プリンティングを活性化するさまざまな手段が実装され、手段は、ワーム、ピストン、または、空気圧システムである。それは、1ミリリットルあたり1億細胞程度の高い細胞密度と、1ミリメートル程度の解像度で作業することを可能にする。バイオエクストルージョンは、マイクロシリンジに配置された生物学的要素を、直径数百マイクロメートルのノズルまたはニードルを通して、機械的に押すことから構成される。この技術の利点は、その低コストと実装の単純さにある。しかし、それは、ノズルを通過する間に細胞に課されるせん断に関連づけられる、粗い解像度および無視できない細胞死亡率と関連する制限に悩まされる。 Regarding bioextrusion, various means of activating printing have been implemented, the means being a worm, a piston, or a pneumatic system. It allows working with cell densities as high as 100 million cells per milliliter and resolutions as low as 1 millimeter. Bioextrusion consists of mechanically pushing a biological element placed in a microsyringe through a nozzle or needle several hundred micrometers in diameter. The advantage of this technology is its low cost and simplicity of implementation. However, it suffers from limitations associated with coarse resolution and non-negligible cell mortality associated with the shear imposed on the cells while passing through the nozzle.

インクジェットバイオプリンティングに関しては、細胞または生体材料を含む液体の微小液滴を、基板上に射出させることから構成される。射出は、熱的または圧電的方法によって引き起こされる。サーマルインクジェットプリンティングは、電気抵抗(強い熱効果を伴う)の一時的な活性化によって作動し、一時的な活性化は、直径30~200μmのオリフィスを通して液滴を推進する蒸気泡を生成する。圧電インクジェットプリンタは、インクリザーバを収縮させる圧電結晶の形状の変化を生成する電気パルスを使用する。結晶の緩和は、液滴の放出をもたらす。この技術は、調製時間やプリンティング速度のいずれの点においても、高速であるという利点を有する。ただし、この技術の主な欠点は、プリントヘッドの目詰まりを防ぐために、プリンティング中に超えられない、細胞濃度(500万細胞/mL未満)、および、オリフィスを通過する時間における、細胞でのせん断応力に起因する細胞死に関係する。インクジェットプリンティングは、圧電技術であろうと熱技術であろうと、約10μmのより良い解像度を提供する。 Regarding inkjet bioprinting, it consists of ejecting microdroplets of liquid containing cells or biomaterial onto a substrate. Ejection is caused by thermal or piezoelectric methods. Thermal inkjet printing works by temporary activation of electrical resistance (with strong thermal effects), which generates a vapor bubble that propels the droplet through an orifice with a diameter of 30-200 μm. Piezoelectric inkjet printers use electrical pulses that create a change in the shape of a piezoelectric crystal that causes the ink reservoir to contract. Relaxation of the crystal results in droplet ejection. This technique has the advantage of being fast, both in terms of preparation time and printing speed. However, the main drawbacks of this technique are the cell concentration (less than 5 million cells/mL), which cannot be exceeded during printing to prevent clogging of the printhead, and the shear on the cells during the time of passage through the orifice. Associated with stress-induced cell death. Inkjet printing, whether piezoelectric or thermal, offers a better resolution of about 10 μm.

マイクロバルブによるプリンティングに関して、プリンティングの活性化手段は、圧縮空気による液体の加圧である。プリントされる液体は、電磁弁を作動させることによって放出される。マイクロバルブバイオプリンティングは、インクジェット技術に似ているが、マイクロバルブが、インクを加圧し、その後、ソレノイドバルブをすばやく開くことによって形成されるという点で異なる。インクジェットバイオプリンティングと同じ制約を有するこの技術は、インクジェットシステムよりも粘性の高い溶液をプリントできるという利点を有する。通常、圧力は、数百mbarから数バールであり、1ミリリットルあたり数百万セルのオーダーのより低い細胞密度と数十μmのオーダーの解像度を得ることを可能にする。 For printing with microvalves, the means of activating printing is pressurization of the liquid with compressed air. The liquid to be printed is released by actuating a solenoid valve. Microvalve bioprinting is similar to inkjet technology, but differs in that microvalves are formed by pressurizing ink and then quickly opening a solenoid valve. This technology, which has the same limitations as inkjet bioprinting, has the advantage of being able to print more viscous solutions than inkjet systems. Typically the pressure is from a few hundred mbar to a few bars, making it possible to obtain lower cell densities on the order of millions of cells per milliliter and resolutions on the order of tens of μm.

レーザバイオプリンティングは、10μmの解像度で、1ミリリットルあたり1億細胞のオーダーの高い細胞密度で、インクをプリントし得る。「レーザ誘起前方移送法」(LIFT)と呼ばれる技術に基づく、レーザによって生体要素をプリントするための装置は、レーザビームを放出するパルスレーザ源、レーザビームを集束および配向するためのシステム、少なくとも1つの生物学的インクを含むドナー媒体、および、ドナー媒体から放出された液滴を受け取るように配置されたレシピエント基板を含む。このプリント技術によれば、レーザビームは、パルス化され、各パルスで、液滴が生成される。生物学的インクは、レシピエント基板上に堆積されるべき要素、例えば細胞が存在する、マトリックス、例えば、水性媒体を含む。ドナー媒体は、レーザビームの波長に対して透明であり、生物学的インクがフィルムの形で貼り付けられる構成に応じて、吸収層(金属、ポリマーなど)で被覆され得るか、または、被覆されない(「犠牲層フリーLIFT」)、スライドを含む。 Laser bioprinting can print inks with high cell densities on the order of 100 million cells per milliliter at 10 μm resolution. A device for printing biological elements by laser, based on the technique called "laser-induced forward transport " (LIFT), comprises a pulsed laser source for emitting a laser beam, a system for focusing and directing the laser beam, at least one a donor medium containing a biological ink, and a recipient substrate positioned to receive droplets ejected from the donor medium. According to this printing technique, the laser beam is pulsed and with each pulse a droplet is generated. Biological inks include a matrix, eg, an aqueous medium, in which are present the elements, eg, cells, to be deposited onto the recipient substrate. The donor medium is transparent to the wavelength of the laser beam and can be coated with an absorbing layer (metal, polymer, etc.) or not, depending on the configuration in which the biological ink is applied in the form of a film. (“Sacrificial Layer Free LIFT”), including slides.

他の光学/レーザ法(ドナー表面の撮像/ポイントアンドシュートシステム/光重合、テクスチャリング、キャビテーション、切断など)は、ガルバノメトリックミラーを使用するレーザスキャンと組み合わせられ、レーザバイオプリンティングの代わりに、または、それに加えて実装され得、レシピエント基板上にパターンを生成する。 Other optical/laser methods (donor surface imaging/point-and-shoot systems/photopolymerization, texturing, cavitation, cutting, etc.) can be combined with laser scanning using galvanometric mirrors, or instead of laser bioprinting. , which can be additionally implemented to generate a pattern on the recipient substrate.

どの技術が使用される場合でも、バイオプリンティングによる生物学的組織の製造は、5つの段階に分けられ得、5つの段階は、
-生物学的組織のアーキテクチャ、つまり、組織の全ての構成要素の空間(x、y、z)内の位置を定義するであろう、デジタルモデルのコンピュータ支援設計(CAD)の前処理、
-バイオインク(細胞および/または生体材料を含む)のプリンティングパラメータのプログラミングであって、プリンターの物理パラメータとプリントヘッドの軌道を定義することを導くプログラミング、
-生物学的に重要性のある移送可能な物体で構成される、バイオインクの準備と処方、
-様々な技術を使用する、バイオプリンタを用いる、バイオインクの自動化された層ごとのプリンティング、
-プリントされた組織の成熟化の実行であって、バイオリアクタで行われ、求められる特定の生物学的機能が現れるまで、細胞が自己組織化することを可能にする成熟化の実行である。
Regardless of which technique is used, the production of biological tissue by bioprinting can be divided into five stages, which are:
- computer-aided design (CAD) preprocessing of the digital model, which will define the architecture of the biological tissue, i.e. the location in space (x, y, z) of all the components of the tissue;
- programming of printing parameters of bioinks (including cells and/or biomaterials), leading to defining the physical parameters of the printer and the trajectory of the printhead;
- Preparation and formulation of bioinks, consisting of transportable objects of biological significance;
- automated layer-by-layer printing of bioinks using bioprinters, using various techniques;
- A maturation run of the printed tissue, which is carried out in a bioreactor and allows the cells to self-organize until the specific biological function desired is manifested.

このシーケンスの上流では、トモグラフィック復元が、例えば、顕微鏡的、組織学的、または医学的画像を使用して実行され得、下流では、バイオプリントされた生物学的組織が、ユーザーに送られる前に調整される。 Upstream of this sequence, tomographic reconstruction may be performed using, for example, microscopic, histological, or medical images, and downstream, the bioprinted biological tissue is processed before being sent to the user. is adjusted to

上記の製造シーケンスの最後の3つのステップ、および、パッケージングステップは、バイオプリントされた組織を汚染する可能性のある、どの粒子も存在しない、完全に滅菌の環境で実行される必要があり、汚染は、成熟化中の組織の成長と機能性を変更し、および/または、組織移植後に患者を汚染し得る。 The last three steps of the above manufacturing sequence, as well as the packaging step, must be performed in a completely sterile environment, free of any particles that could contaminate the bioprinted tissue; Contamination can alter the growth and functionality of the maturing tissue and/or contaminate the patient after tissue transplantation.

このため、これらのステップは、制御された滅菌雰囲気と組織の発達を促進する環境を提供するエンクロージャ内で実行される。 For this reason, these steps are performed within an enclosure that provides a controlled sterile atmosphere and an environment that promotes tissue development.

レーザプリンティング
プリンティングアセンブリ(1)は、1つまたは複数のレーザヘッドとターゲット(6)で構成される。
Laser Printing The printing assembly (1) consists of one or more laser heads and a target (6).

レーザヘッドは、手動でのグローブボックス手段、ロボット、または、供給源(2)に結合された流体手段のいずれかによって、インクフィルムが堆積される、透明な平らな表面で構成される。 The laser head consists of a transparent flat surface onto which an ink film is deposited, either by manual glove box means, by a robot, or by fluid means coupled to a supply source (2).

ヘッドの供給源(2)は、リザーバと加圧またはフローポンプによって構成される。 The head supply (2) consists of a reservoir and a pressurization or flow pump.

ターゲット(6)への生物学的物体の移送を活性化するための活性化手段(5)は、エンクロージャ外に配置されるレーザから構成される。 The activation means (5) for activating the transfer of biological matter to the target (6) consist of a laser placed outside the enclosure.

漏れのない相互作用手段(20)は、この場合、レーザの波長に対して透明な、漏れのない光学窓である。 The leaktight interaction means (20) is in this case a leaktight optical window transparent to the wavelength of the laser.

ターゲット(6)に対するプリントヘッドの相対変位のための手段(3)は、ロボットアームまたはメカトロニックアクチュエータから構成される。 The means (3) for relative displacement of the print head with respect to the target (6) consist of a robotic arm or a mechatronic actuator.

滅菌可能な密閉エンクロージャは、上記の構成のいずれか一つに対応する。 The sterilizable hermetic enclosure corresponds to any one of the configurations described above.

バルブプリンティング
プリンティングアセンブリ(1)は、1つまたは複数のバルブと、ターゲット(6)で構成される。
Valve Printing The printing assembly (1) consists of one or more valves and a target (6).

バルブに対する供給源(2)は、リザーバと加圧ポンプから構成される。 The supply source (2) for the valve consists of a reservoir and a pressure pump.

ターゲット(6)への生物学的物体の移送を活性化するための活性化手段(5)は、圧電型のシャッターまたはソレノイドシャッターから構成される。 The activation means (5) for activating the transfer of biological matter to the target (6) consist of a piezoelectric or solenoid shutter.

漏れのない相互作用手段(20)は、この場合、穿孔可能なキャップまたは漏れのないシールである。 The leaktight interaction means (20) is in this case a pierceable cap or a leaktight seal.

ターゲット(6)に対するプリントヘッドの相対変位のための手段(3)は、ロボットアームまたはメカトロニックアクチュエータから構成される。 The means (3) for relative displacement of the print head with respect to the target (6) consist of a robotic arm or a mechatronic actuator.

滅菌可能な密閉エンクロージャは、上記の構成のいずれか一つに対応する。 The sterilizable hermetic enclosure corresponds to any one of the configurations described above.

押し出しプリンティング
プリンティングアセンブリ(1)は、1つまたは複数の押し出しノズルと、ターゲット(6)で構成される。
Extrusion Printing The printing assembly (1) consists of one or more extrusion nozzles and a target (6).

ノズルに対する供給源(2)は、リザーバと加圧ポンプから構成される。 The supply source (2) for the nozzle consists of a reservoir and a pressure pump.

ターゲット(6)への生物学的物体の移送を活性化するための活性化手段(5)は、ノズルに供給するための制御、例えば、ワームまたはピストンによる機械的制御、または直接的な空気圧制御である。 The activation means (5) for activating the transfer of biological matter to the target (6) can be a control for feeding the nozzle, for example a mechanical control by a worm or a piston, or a direct pneumatic control. It is.

漏れのない相互作用手段(20)は、この場合、穿孔可能なキャップまたは漏れのないシールである。 The leaktight interaction means (20) is in this case a pierceable cap or a leaktight seal.

ターゲット(6)に対するプリントヘッドの相対変位のための手段(3)は、ロボットアームまたはメカトロニックアクチュエータから構成される。 The means (3) for relative displacement of the print head with respect to the target (6) consist of a robotic arm or a mechatronic actuator.

滅菌可能な密閉エンクロージャは、上記の構成のいずれか一つに対応する。 The sterilizable hermetic enclosure corresponds to any one of the configurations described above.

インクジェットプリンティング
プリンティングアセンブリ(1)は、1つまたは複数のインクジェットプリントヘッドと、ターゲット(6)で構成される。
Inkjet Printing The printing assembly (1) consists of one or more inkjet printheads and a target (6).

インクジェットプリントヘッドの供給源(2)は、リザーバおよび供給ポンプから構成される。 The supply source (2) of the inkjet printhead consists of a reservoir and a supply pump.

ターゲット(6)への生物学的物体の移送を活性化するための活性化手段(5)は、圧電、音響、熱、レーザなどの制御である。 The activation means (5) for activating the transfer of biological matter to the target (6) are piezoelectric, acoustic, thermal, laser, etc. controls.

漏れのない相互作用手段(20)は、この場合、穿孔可能なキャップまたは漏れのないシールである。 The leaktight interaction means (20) is in this case a pierceable cap or a leaktight seal.

ターゲット(6)に対するプリントヘッドの相対変位のための手段(3)は、ロボットアームまたはメカトロニックアクチュエータから構成される。 The means (3) for relative displacement of the print head with respect to the target (6) consist of a robotic arm or a mechatronic actuator.

滅菌可能な密閉エンクロージャは、上記の構成のいずれか一つに対応する。 The sterilizable hermetic enclosure corresponds to any one of the configurations described above.

音響プリンティング
プリンティングアセンブリ(1)は、1つまたは複数の音響プリントヘッド、および、ターゲット(6)から構成される。
Acoustic Printing The printing assembly (1) consists of one or more acoustic printheads and a target (6).

音響プリントヘッドの供給源(2)は、リザーバと供給ポンプから構成される。 The supply source (2) of the acoustic printhead consists of a reservoir and a supply pump.

ターゲット(6)への生物学的物体の移送を活性化するための活性化手段(5)は、トランスデューサ、レーザなどである。 The activation means (5) for activating the transfer of biological matter to the target (6) are transducers, lasers, etc.

ターゲット(6)に対するプリントヘッドの相対変位のための手段(3)は、ロボットアームまたはメカトロニックアクチュエータから構成される。 The means (3) for relative displacement of the print head with respect to the target (6) consist of a robotic arm or a mechatronic actuator.

滅菌可能な密閉エンクロージャは、上記の構成のいずれか一つに対応する。 The sterilizable hermetic enclosure corresponds to any one of the configurations described above.

もちろん、これらの変形の実施形態は限定的ではなく、本発明は、生物学的組織の製造のために、制御された方法でターゲット(6)に向けて生物学的要素を堆積させるための任意の技術に及ぶ。 Of course, these variant embodiments are not limiting, and the present invention provides any suitable method for depositing biological elements towards a target (6) in a controlled manner for the production of biological tissues. technology.

Claims (19)

生物学的組織を作製するためのバイオプリンティングシステムであって、
a)生物学的組織を作製するための制御された態様で、移送可能な生物学的物体をプリントするための少なくとも1つのプリントヘッドと、少なくとも1つのターゲット(6)とを含む、プリンティングモジュール(1)と、
b)前記生物学的物体をプリントするため、前記プリントヘッドに供給する、供給源(2)と、
c)前記ターゲット(6)に、前記生物学的物体を移送するための活性化手段(5)と、
d)前記ターゲット(6)に対する前記プリントヘッドの相対変位のための手段(3)と、
e)滅菌可能な密閉エンクロージャ(10)を含み、
前記プリンティングモジュール(1)は、前記滅菌可能な密閉エンクロージャ(10)内に配置され、
前記活性化手段(5)は、前記滅菌可能な密閉エンクロージャ(10)外に位置づけられて、前記前記プリントヘッドと離隔しており
前記滅菌可能な密閉エンクロージャ(10)は、前記活性化手段(5)との相互作用ゾーン(20)を有することを特徴とするバイオプリンティングシステム。
A bioprinting system for producing biological tissues, the system comprising:
a) a printing module comprising at least one printhead and at least one target (6) for printing transportable biological objects in a controlled manner for producing biological tissues; 1) and
b) a source (2) supplying the biological object to the print head for printing;
c) activation means (5) for transferring said biological matter to said target (6);
d) means (3) for relative displacement of the print head with respect to the target (6);
e) a sterilizable sealed enclosure (10);
the printing module (1) is located within the sterilizable sealed enclosure (10);
the activation means (5) being located outside the sterilizable sealed enclosure (10) and spaced apart from the printhead ;
Bioprinting system, characterized in that said sterilizable closed enclosure (10) has an interaction zone (20) with said activation means (5).
請求項1のバイオプリンティングシステムであって、前記滅菌可能な密閉エンクロージャは、前記プリンティングモジュールのジャケットを構成することを特徴とするバイオプリンティングシステム。 2. The bioprinting system of claim 1, wherein the sterilizable sealed enclosure constitutes a jacket for the printing module. 請求項2のバイオプリンティングシステムであって、前記滅菌可能な、密閉エンクロージャは、さらに、前記生物学的物体のための少なくとも1つの供給源を含むことを特徴とするバイオプリンティングシステム。 3. The bioprinting system of claim 2, wherein the sterilizable, sealed enclosure further includes at least one source for the biological matter. 請求項2または3のバイオプリンティングシステムであって、前記滅菌可能な密閉エンクロージャは、さらに、前記ターゲット(6)を移動させるための移動手段を備えることを特徴とするバイオプリンティングシステム。 Bioprinting system according to claim 2 or 3, characterized in that the sterilizable sealed enclosure further comprises movement means for moving the target (6) . 請求項4のバイオプリンティングシステムであって、前記移動手段は、ロボットアームによって構成されることを特徴とするバイオプリンティングシステム。 5. The bioprinting system according to claim 4, wherein the moving means is constituted by a robot arm. 請求項4のバイオプリンティングシステムであって、前記移動手段は、前記密閉エンクロージャの外の固定子コイルと相互作用する、磁気を帯びたターゲット支持体によって構成されることを特徴とするバイオプリンティングシステム。 5. The bioprinting system of claim 4, wherein the moving means is constituted by a magnetic target support that interacts with a stator coil outside the sealed enclosure. 請求項4のバイオプリンティングシステムであって、前記移動手段は、電動移動プラテンからなることを特徴とするバイオプリンティングシステム。 5. The bioprinting system according to claim 4, wherein the moving means comprises an electric moving platen. 請求項4に記載のバイオプリンティングシステムであって、前記移動手段は、ウォーム歯車またはベルトシステムによって構成されることを特徴とするバイオプリンティングシステム。 5. The bioprinting system according to claim 4, wherein the moving means is constituted by a worm gear or a belt system. 請求項1のバイオプリンティングシステムであって、前記活性化手段(5)が、ビーム成形光学系、ビーム偏向手段、および集束光学系に関連するレーザ源からなり、前記相互作用ゾーン(20)は、透明窓によって構成されることを特徴とするバイオプリンティングシステム。 2. The bioprinting system of claim 1, wherein said activation means (5) comprises a laser source associated with beam shaping optics, beam deflection means and focusing optics, and said interaction zone (20) comprises: A bioprinting system characterized by being composed of a transparent window. 請求項1のバイオプリンティングシステムであって、前記活性化手段(5)は、前記プリントヘッドと相互作用し得る光源からなり、前記相互作用ゾーン(20)は、透明窓によって構成されることを特徴とするバイオプリンティングシステム。 Bioprinting system according to claim 1, characterized in that the activation means (5) consist of a light source capable of interacting with the print head, and the interaction zone (20) is constituted by a transparent window. bioprinting system. 請求項1のバイオプリンティングシステムであって、前記ターゲット(6)は、ポリマー樹脂を含む容積体からなり、前記プリントヘッドは、移送可能な生物学的物体のための射出ニードルからなることを特徴とするバイオプリンティングシステム。 Bioprinting system according to claim 1, characterized in that the target (6) consists of a volume containing a polymer resin and the printhead consists of an injection needle for transportable biological matter. bioprinting system. 請求項1のバイオプリンティングシステムであって、さらに、完全にまたは部分的にプリントされたターゲット(6)中の生物学的物体を成熟化させるためのバイオリアクタを含み、前記バイオリアクタは、前記滅菌可能な密閉エンクロージャ内に配置されることを特徴とするバイオプリンティングシステム。 2. The bioprinting system of claim 1, further comprising a bioreactor for maturing biological matter in the fully or partially printed target (6), said bioreactor comprising said sterile 1. A bioprinting system characterized in that it is placed in a sealed enclosure. 請求項1のバイオプリンティングシステムであって、さらに、完全にまたは部分的にプリントされたターゲット(6)中の生物学的物体を成熟化させるためのバイオリアクタを含み、前記バイオリアクタは、耐漏洩性手段によって前記滅菌可能な密閉エンクロージャに接続されることを特徴とするバイオプリンティングシステム。 2. The bioprinting system of claim 1, further comprising a bioreactor for maturing the biological matter in the fully or partially printed target (6), said bioreactor being leak-tight . A bioprinting system characterized in that the bioprinting system is connected to said sterilizable hermetic enclosure by sexual means. 請求項12または13のバイオプリンティングシステムであって、前記バイオリアクタは、制御された雰囲気内での前記完全にまたは部分的にプリントされたターゲット(6)の供給を含むことを特徴とするバイオプリンティングシステム。 Bioprinting system according to claim 12 or 13 , characterized in that the bioreactor comprises the supply of the fully or partially printed target (6) in a controlled atmosphere. system. 請求項12または13のバイオプリンティングシステムであって、前記バイオリアクタは、培養培地を交換するための手段を含むことを特徴とするバイオプリンティングシステム。 14. A bioprinting system according to claim 12 or 13 , characterized in that the bioreactor includes means for exchanging the culture medium. 請求項12または13のバイオプリンティングシステムであって、前記バイオリアクタは、物理化学的条件を調節するための手段を含むことを特徴とするバイオプリンティングシステム。 14. Bioprinting system according to claim 12 or 13 , characterized in that the bioreactor comprises means for regulating physicochemical conditions. 請求項1のバイオプリンティングシステムであって、さらに、プリンティング中の、または、プリントされたターゲット(6)の、成熟の物理化学的特徴付けのための手段を含むことを特徴とするバイオプリンティングシステム。 Bioprinting system according to claim 1, characterized in that it further comprises means for the physicochemical characterization of the maturation of the printed target (6) during printing. 請求項1のバイオプリンティングシステムのためのカセットであって、前記カセットは、プリンティングモジュールのジャケットを構成する、滅菌可能な密閉エンクロージャからなることを特徴とするカセット。 2. A cassette for a bioprinting system according to claim 1, characterized in that the cassette consists of a sterilizable sealed enclosure constituting the jacket of the printing module. 請求項18のカセットであって、前記プリントヘッドおよび/または前記ターゲット(6)に関連する情報を、前記活性化手段(5)に送信可能な、なくとも1つの通信識別手段を有することを特徴とするカセット。 Cassette according to claim 18 , characterized in that it comprises at least one communication identification means capable of transmitting information relating to the printhead and/or the target (6) to the activation means (5). Characteristic cassette.
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