Un dispositivo para el microencapsulamiento de células, comprendiendo el dispositivo:

una primera cámara para contener una suspensión de células-disolución;

una placa que cubre un extremo de la primera cámara, teniendo la placa una pluralidad de aberturas;

una segunda cámara para recibir células encapsuladas, estando separada la segunda cámara de la primeracámara mediante la placa;

en el que las células procedentes de la primera cámara se encapsulan haciéndolas pasar a través de lasaberturas en la placa y a la segunda cámara cuando se aplica presión a la suspensión de células-disolución.

Métodos y dispositivos para el microencapsulamiento de células

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al campo de microencapsulamiento de células, y más específicamente a la producción de células microencapsuladas.

El microencapsulamiento es una técnica de inmunoaislamiento disponible para la inmunoprotección de células a transplantar, que reduce o elimina el uso de fármacos inmunosupresores. Uludag H, De Vos P, Tresco PA: Technology of mammalian cell encapsulation. Adv Drug Deliver y Rev 42: 29-64, 2000. Aunque el microencapsulamiento como procedimiento viable para inmunoaislar células para el transplante se introdujo hace más de veinte años (Lim F, Sun AM. Microencapsulated islets as bioartificial endocrine pancreas. Science 210: 908910, 1980) , ha tenido una evolución lenta hacia la aplicación clínica, por ejemplo debido a las velocidades de producción lentas y a la aparición de hipertrofias fibróticas alrededor de las cápsulas, lo que puede dar como resultado contaminación endotoxínica, por ejemplo falta de oxígeno y de nutrientes de las células encerradas.

Una de las muchas aplicaciones potenciales de esta tecnología es el desarrollo de un hígado bioartificial fiable en forma de hepatocitos encapsulados, para proporcionar apoyo metabólico temporal pero adecuado para permitir la regeneración hepática espontánea, o como un puente hacia el transplante hepático ortotópico para pacientes con insuficiencia hepática fulminante. Joly A, Desjardins J-F, Fredmond B, et al. Survival, proliferation, and functions of porcine hepatocytes encapsulated in coated alginate beads: a step toward a reliable bioartificial liver. Transplantation 63:795-803, 1997.

Los ejemplos de dispositivos para microencapsulamiento incluyen el generador de gotitas de bomba de jeringuilla de aire (Wolters GH, Fritschy WM, Gerrits D, Van Schilfgaarde R: A versatile alginate droplet generator applicable for microencapsulation of pancreatic islets. J Appl Biomat 3: 281-286, 1992) y el generador electrostático de perlas (Hsu BR-S, Chen H-C, Fu S-H, Huang Y-Y, Huang H-S: The use of field effects to generate calcium alginate microspheres and its application in cell transplantation. J Formos Med Assoc 93: 240-245, 1994.) . Cada uno de estos dispositivos está equipado con una única aguja a través de la cual se producen gotitas de células suspendidas en disolución de alginato y se reticulan en perlas esféricas. Se han intentado diversos métodos para la producción de células encapsuladas cada vez en mayor número, incluyendo la producción simultánea de múltiples gotitas en un enfoque con múltiples agujas (De Vos P, De Haan BJ, Schilfgaarde R. Upscaling the production of microencapsulated pancreatic islets. Biomaterials 18: 1085-1090, 1997) , o incrementando el número de células/ml de suspensión de alginato en la jeringuilla para incrementar la probabilidad de la formación de células encapsuladas. Sin embargo, los generadores de gotitas de bomba de jeringuilla de aire o los generadores electrostáticos de perlas pueden ser incapaces de producir números suficientes de microcápsulas en un período de tiempo corto para permitir la producción masiva de células encapsuladas y viables para el transplante en animales grandes y seres humanos. Además, un procedimiento prolongado de encapsulamiento de las células puede afectar adversamente a la viabilidad de las células.

Por ejemplo, en un estudio con cuatro boquillas, las boquillas se ajustan a una placa colectora en la que la célula en alginato se suministra y se empuja a través de cuatro agujas hipodérmicas. De Vos P, De Haan BJ, Schilfgaarde R. Upscaling the production of microencapsulated pancreatic islets. Biomaterials 18: 1085-1090, 1997. Sin embargo, esto no se puede aumentar de escala de forma eficaz debido a la masa de soporte que rodea a la aguja hipodérmica, tales como acoplamientos y juntas, que proporcionan una separación de alrededor de 1 cm entre las agujas. Un incremento en el número de empalmes en el recorrido del flujo a través del cual viaja la suspensión de células-alginato puede dar como resultado una mayor posibilidad de estancación, obturación, y contaminación. Además, las disoluciones de alginato usadas para el encapsulamiento son viscosas, haciendo que el procedimiento se cargue potencialmente con el riesgo de obturación cuando se usan agujas de pequeño calibre para producir microcápsulas de intervalo de tamaños deseable (por ejemplo, <800 micrómetros de diámetro) . Cuando se produce la obturación de la aguja, el proceso de desobturación de la aguja para reanudar el encapsulamiento aumenta adicionalmente la duración del microencapsulamiento de grandes lotes de células para uso terapéutico. Una densidad elevada de agujas paralelas puede no proporcionar el acceso necesario para limpiar las agujas obturadas en el centro del conjunto en una rejilla bastante densa. Múltiples agujas con un colector de flujo común pueden no ser viables y/o eficientes.

Incluso usando tal enfoque, pueden ser deseables velocidades de producción de varios órdenes de magnitud superiores para producir de forma significativa cantidades suficientes de células encapsuladas y viables para el transplante en sujetos humanos. Por ejemplo, se ha estimado que para el millón de islotes necesarios para el transplante en un sujeto humano diabético, se necesitan alrededor de 100 horas para completar el encapsulamiento de este número de islotes, suponiendo un islote/microcápsula y una operación con una sola aguja. Sin embargo, en la práctica, actualmente se ha estimado que la duración del procedimiento puede estar cercana a las 200 horas debido a las etapas adicionales implicadas en el procedimiento de encapsulamiento, tras la generación de las microesferas iniciales de alginato que contienen las células.

Además, se ha dado a conocer que, usando el método de la jeringuilla, la proporción de esferas que contienen células es sólo alrededor de 50%. Se pueden hacer intentos para incrementar la concentración de células en la suspensión de alginato para incrementar la oportunidad del procedimiento de encapsulamiento de una célula, e incrementar de ese modo la productividad. Sin embargo, esto puede proporcionar sólo un incremento de dos veces en la productividad. Además, un incremento en el número de células/ml de alginato podría provocar un incremento en el número de perlas de células con imperfecciones, tal como protrusión celular en la membrana de las perlas. La protrusión de tejido encapsulado a través de la membrana de la microcápsula puede activar la respuesta inmunitaria del hospedante mediada celularmente, conduciendo al rechazo del transplante de las microcápsulas. Sun AM. O’Shea GM. Goosen MF: Injectable microencapsulated islet cells as a bioartificial pancreas. Appl Biochem Biotechnol 10: 87-99, 1984.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Las realizaciones de la presente invención proporcionan métodos, sistemas y dispositivos para el microencapsulamiento de células. En algunas realizaciones, se proporciona una primera cámara para que contenga una suspensión de células-disolución. Una placa cubre un extremo de la primera cámara. La placa tiene una pluralidad de aberturas. Se proporciona una segunda cámara para recibir las células encapsuladas. La segunda cámara está separada de la primera cámara por la placa. Las células procedentes de la primera cámara se encapsulan al hacerlas pasar a través de las aberturas en la placa y hacia el interior de la segunda cámara cuando se aplica presión a la suspensión de la disolución celular.

En otras realizaciones, el método para el microencapsulamiento de células incluye proporcionar una suspensión de células-disolución en una primera cámara que tiene una placa que cubre un extremo, comprendiendo la placa una pluralidad de aberturas, y hacer pasar a la suspensión de la disolución celular a través de las aberturas en la placa hacia el interior de una segunda cámara.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es un dibujo esquemático de un dispositivo de encapsulamiento de células según las realizaciones de la invención.

La Figura 2 es una vista lateral en sección transversal que ilustra una perforación para encapsular una célula según realizaciones de la invención.

Las Figuras 3 y 4 son vistas en perspectiva de una placa perforada para encapsular células según realizaciones de la invención.

Las Figuras 5, 6 y 7 son vistas en perspectiva de... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo para el microencapsulamiento de células, comprendiendo el dispositivo: una primera cámara para contener una suspensión de células-disolución; una placa que cubre un extremo de la primera cámara, teniendo la placa una pluralidad de aberturas; una segunda cámara para recibir células encapsuladas, estando separada la segunda cámara de la primera

cámara mediante la placa; en el que las células procedentes de la primera cámara se encapsulan haciéndolas pasar a través de las aberturas en la placa y a la segunda cámara cuando se aplica presión a la suspensión de células-disolución.

2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de aberturas comprende entre alrededor de 3000 a alrededor de 5000 aberturas, comprendiendo cada abertura una entrada achaflanada, teniendo la entrada un diámetro de sección transversal de alrededor de 0, 5 mm en un extremo adyacente a la primera cámara; una salida que tiene un diámetro de sección transversal de alrededor de 0, 5 mm en un extremo adyacente a la segunda cámara, estando conectadas la entrada y la salida mediante una porción de canal que tiene un diámetro de sección transversal de entre alrededor de 50 μm y alrededor de 500 μm.

3. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la suspensión de células-disolución comprende alginato.

4. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la segunda cámara contiene una disolución de cloruro de calcio.

5. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que las aberturas comprenden una entrada achaflanada que mira hacia la primera cámara, y una salida que mira hacia la segunda cámara.

6. El dispositivo de la reivindicación 5, en el que las aberturas comprenden además un canal entre la entrada y la salida, proporcionando la entrada un área de sección transversal mayor que el canal para el flujo entre la cámara primera y segunda.

7. El dispositivo de la reivindicación 5, en el que la salida tiene un área de sección transversal mayor que el canal.

8. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende además una fuente de aire comprimido para proporcionar aire comprimido a la primera cámara.

9. El dispositivo de la reivindicación 7, en el que la fuente de aire comprimido está configurada para proporcionar un pulso de aire comprimido.

10. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende además un pistón que cubre el otro extremo de la primera cámara opuesto a la placa para aplicar presión a la suspensión de células-disolución.

11. El dispositivo de la reivindicación 10, en el que el pistón está configurado para proporcionar un pulso de presión a la suspensión de células-disolución.

12. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que al menos una porción de las cámaras primera y segunda comprende un revestimiento de carbono de tipo diamante.

13. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que al menos una porción de la placa comprende un revestimiento de carbono de tipo diamante.

14. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la segunda cámara comprende además un transportador para transportar las células encapsuladas fuera de la segunda cámara.

15. El dispositivo de la reivindicación 14, que comprende además una tercera cámara, en el que el transportador está configurado para transportar las células encapsuladas desde la segunda cámara hasta la tercera cámara.

16. Un método para el microencapsulamiento de las células, comprendiendo el método:

proporcionar una suspensión de células-disolución en una primera cámara que tiene una placa que cubre un extremo, comprendiendo la placa una pluralidad de aberturas;

hacer pasar mediante la fuerza la suspensión de células-disolución a través de las aberturas en la placa a una segunda cámara.

17. El método de la reivindicación 16, en el que la pluralidad de aberturas comprende entre alrededor de 3000 y alrededor de 5000 aberturas, comprendiendo cada abertura una entrada achaflanada, teniendo la entrada un diámetro de sección transversal de alrededor de 0, 5 mm en un extremo adyacente a la primera cámara; una salida que tiene un diámetro de sección transversal de alrededor de 0, 5 mm en un extremo adyacente a la segunda

cámara, estando conectadas la entrada y la salida mediante una porción de canal que tiene un diámetro de sección transversal de entre alrededor de 50 μm y alrededor de 500 μm.

18. El método de la reivindicación 16, en el que el forzamiento de la suspensión de células-disolución a través de las aberturas comprende hacer pasar a la fuerza aire comprimido a la primera cámara.

19. El método de la reivindicación 18, en el que el forzamiento de aire comprimido a la primera cámara comprende además forzar una pluralidad de pulsos de aire comprimido a la primera cámara.

20. El método de la reivindicación 17, en el que el forzamiento de la suspensión de células-disolución a través de la abertura comprende accionar un pistón para aplicar presión a la suspensión de células-disolución.

21. El método de la reivindicación 18, en el que el accionamiento de un pistón comprende además aplicar una fuerza 10 pulsada al pistón.

22. El método de la reivindicación 17, en el que la suspensión de células-disolución comprende alginato.

23. El método de la reivindicación 17, en el que la segunda cámara contiene una disolución de cloruro de calcio.

24. El método de la reivindicación 17, en el que las aberturas comprenden una entrada achaflanada que mira hacia la primera cámara y una salida que mira hacia la segunda cámara.

25. El método de la reivindicación 24, en el que las aberturas comprenden además un canal entre la entrada y la salida, proporcionando la entrada un área de sección transversal mayor que el canal para el flujo entre la cámara primera y segunda.

26. El método de la reivindicación 24, en el que la salida tiene un área de sección transversal mayor que el canal.