Un dispositivo de cultivo continuo.

Un dispositivo de cultivo que comprende (a) una retícula formada por una matriz de superficies de crecimiento interconectadas separadas a intervalos regulares y (b) unos medios de distribución de fluido a la entrada y a la salida de las superficies de crecimiento,

en donde las superficies de crecimiento interconectadas están separadas a intervalos regulares iguales o mayores que 0,7 mm y menores que 3,0 mm.

Un dispositivo de cultivo continuo La invenciïn presente se refiere a un dispositivo para cultivar cïlulas de mamïferos en una estructura tridimensional para el transplante o la implantaciïn in vivo. Mïs particularmente, la invenciïn presente se refiere a un dispositivo de cultivo continuo para cultivar cïlulas de hueso para implantes dentales o para la reconstrucciïn de huesos.

Existe un interïs creciente por conseguir que crezcan cïlulas en entornos tridimensionales (3D) tales como en una estructura o en una retïcula 3D. El cultivo de cïlulas en retïculas 3D es ïtil en la ingenierïa de los tejidos para la generaciïn de estructuras de tejidos implantables. Dificultades intrïnsecas de los cultivos 3D en retïculas 3D son (i) el sembrado uniforme y eficiente de cïlulas por todos los poros de la retïcula, y (ii) la transferencia de masa limitada a las cïlulas en la parte central de la retïcula.

En las pasadas tres dïcadas se han realizado grandes avances en el campo de la ingenierïa de tejidos pero aïn persiste el problema asociado a la dificultad de cultivar cïlulas en el centro de estructuras profundas o gruesas.

La patente de los EE.UU. 6.194.210 describe un proceso para el virus de la hepatitis A en un cultivo de cïlula microportadora agregada.

La patente de los EE.UU. 6.218.182 describe un mïtodo para cultivar tejidos 3D, en particular tejido de hïgado para usarlo como un dispositivo extracorpïreo de asistencia al hïgado, en un biorreactor en donde las cïlulas son sembradas y provistas de dos flujos de medio, conteniendo cada uno de ellos un lado diferente de las cïlulas.

El documento WO2005/066747 describe un biorreactor que comprende una mitad de entrada y una mitad de salida, en donde dichas mitades estïn unidas de tal manera que el interior hueco de dicho biorreactor forma una cïmara de cultivo, y comprende ademïs al menos una red que comprende una disposiciïn de elementos piramidales que sobresalen desde la cara de la red. Dicha red es un soporte para una o mïs construcciones de cïlulas en la cïmara de cultivo.

El documento de los EE.UU. US2005/276791 describe una retïcula tridimensional que incluye al menos dos capas de polïmero biodegradable que tiene una pluralidad de caracterïsticas estructurales sustancialmente uniformes que tiene geometrïas predeterminadas en donde cada capa de polïmero estï fijada a las otras capas para formar relaciones espaciales predefinidas entre las caracterïsticas estructurales de cada capa. Las retïculas son “similares a pelïculas”.

La patente de los EE.UU. US 2009/0186412 describe una retïcula celular porosa y mïtodos para su producciïn.

Todas las referencias a la tïcnica anterior estïn enfocadas a los problemas que surgen cuando un sistema de cultivo con una alta densidad celular encuentra irregularidades en el flujo.

Los biorreactores conocidos no simulan eficientemente in vivo el mecanismo de nutriciïn en estructuras gruesas o cuando la densidad del cultivo es elevada.

La regulaciïn del flujo, la entrega de nutrientes, gases y la retirada de residuos de los cuerpos de mamïferos es un proceso automatizado que abarca muchas funciones complejas del cuerpo. La sangre tiene un sistema complejo, que soporta la capacidad de transportar grandes cantidades de gases y nutrientes a y desde cïlulas por todo el cuerpo. El flujo estï gobernado por un sistema complejo que altera automïticamente el volumen y la presiïn para redistribuir el flujo de sangre a zonas de alta demanda. El sistema de distribuciïn incluye miles de ramificaciones y cada ramificaciïn puede tener diïmetros internos mïs pequeïos hasta llegar finalmente al nivel dimensional en el que las cïlulas son alimentadas.

El uso de software de Mecïnica de Fluidos Computacional (CFD) permite el anïlisis del flujo dentro de una estructura compleja y de su recipiente. Cuando se identifica una combinaciïn adecuada de caracterïsticas, se pueden estudiar los parïmetros del metabolismo para asegurar que tanto la velocidad de utilizaciïn de materiales como la producciïn de productos residuales permanecen dentro de una zona tïpicamente segura. Un ejemplo es calcular la densidad celular mïxima y la velocidad de consumo de oxïgeno, para asegurar que todas las cïlulas permanecen aerïbicas.

Actualmente hemos encontrado un dispositivo de cultivo continuo que resuelve el problema de cultivar cïlulas en el centro de estructuras profundas o gruesas.

El objetivo de la invenciïn presente es un dispositivo de cultivo continuo que comprende (a) una retïcula formada por una matriz de superficies de crecimiento interconectadas separadas a intervalos regulares y (b) unos medios de distribuciïn de fluido en la entrada y en la salida de las zonas de crecimiento; en donde las superficies de crecimiento interconectadas estïn separadas a intervalos regulares iguales o mayores que 0, 7 mm y mïs pequeïas que 3, 0 mm.

La separaciïn y definiciïn estïn dispuestas para permitir un flujo direccional uniforme a travïs y alrededor de las superficies de crecimiento.

Los medios de distribuciïn de fluido en la entrada y en la salida de las zonas de crecimiento permiten un flujo adecuado para cada superficie de crecimiento. La distribuciïn de fluido es analizada usando la Mecïnica de Fluidos Computacional y el anïlisis de utilizaciïn del metabolito clave para asegurar que las cïlulas no estïn sometidas a condiciones perjudiciales de crecimiento.

De preferencia, los medios de distribuciïn distribuyen el flujo entrante de nutrientes y gases frescos en las superficies de crecimiento. La superficie transversal de los canales del dispositivo de distribuciïn y el nïmero de canales pueden ser ajustados para facilitar la distribuciïn uniforme en las superficies de crecimiento, dependiendo de la forma de las superficies de crecimiento y del nïmero total de cïlulas soportadas por las superficies de crecimiento.

De preferencia, el dispositivo de cultivo incluye una matriz de superficies de crecimiento interconectadas, definida por la interconexiïn de mïltiples fibras o de estructuras tridimensionales, de una manera organizada y repetitiva, que puede incorporar cualquier nïmero de facetas o artefactos superficiales utilizados para fomentar o mejorar la fijaciïn y crecimiento de cïlulas.

Las estructuras tridimensionales que forman la matriz pueden ser cilïndricas, rectangulares, hexagonales o de cualquier otra forma o combinaciïn de formas y las superficies pueden ser lisas o con textura.

En una realizaciïn prïctica preferida de la invenciïn, la retïcula estï formada por una matriz de superficies de crecimiento interconectadas separadas a intervalos regulares alrededor del soporte central.

Los espacios abiertos formados por la interconexiïn de las estructuras, son iguales a o mayores que 0, 7 mm y menores que 3 mm, de preferencia iguales o mayores que 0, 9 mm y menores que 3 mm. La separaciïn en la realizaciïn preferida es mayor que 1, 0 mm, pero puede ser alterada de acuerdo con la necesidad de resistencia fïsica de la retïcula.

En una realizaciïn todavïa mïs preferida de la invenciïn presente, las superficies de crecimiento interconectadas estïn separadas a intervalos regulares iguales a o mayores que 1, 0 mm y menores que 2, 0 mm.

La separaciïn es un aspecto caracterïstico de la invenciïn presente. La variabilidad del parïmetro alrededor del margen anterior permite optimizar el flujo del medio a travïs de la retïcula y, al mismo tiempo, impartir una solidez adecuada a la estructura 3D para todos los dispositivos segïn la invenciïn independientemente de su forma y dimensiïn finales. Las superficies abiertas formadas por la interconexiïn de las superficies de crecimiento crean la estructura caracterizadora organizada del dispositivo de la invenciïn presente que difiere de la estructura porosa del dispositivo conocido de la tïcnica anterior.

La forma de la retïcula es de preferencia cïbica, pero puede tener cualquier otra forma, por ejemplo, cilïndrica o anatïmicamente correcta.

De preferencia, el dispositivo de cultivo incluye un gran nïmero de superficies de crecimiento interconectadas dispuestas uniformemente para crear grandes zonas abiertas que limitan el nïmero mïximo de cïlulas por volumen, facilitando una vascularizaciïn sencilla de las zonas de crecimiento El dispositivo de cultivo puede ser hecho de cualquier material biocompatible.

Materiales biocompatibles son cualquier polïmero orgïnico biocompatible o mezcla de ïstos, asï como mezclas o combinaciones de polïmeros orgïnicos biocompatibles con compuestos biocompatibles orgïnicos o inorgïnicos que no sean polïmeros.

Ejemplos especïficos... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de cultivo que comprende (a) una retïcula formada por una matriz de superficies de crecimiento interconectadas separadas a intervalos regulares y (b) unos medios de distribuciïn de fluido a la entrada y a la salida de las superficies de crecimiento, en donde las superficies de crecimiento interconectadas estïn separadas a intervalos regulares iguales o mayores que 0, 7 mm y menores que 3, 0 mm.

2. Un dispositivo segïn la reivindicaciïn 1, en donde la retïcula estï formada por una matriz de superficies de crecimiento interconectadas separadas a intervalos regulares alrededor de un soporte central.

3. Un dispositivo segïn la reivindicaciïn 1, en donde las superficies de crecimiento interconectadas estïn definidas por la interconexiïn de mïltiples fibras o de estructuras tridimensionales.

4. Un dispositivo segïn cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las superficies de crecimiento interconectadas estïn separadas a intervalos regulares iguales o mayores que 0, 9 mm y menores que 3, 0 mm.

5. Un dispositivo segïn cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las superficies de crecimiento interconectadas estïn separadas a intervalos regulares iguales o mayores que 1, 0 mm y menores que 3, 0 15 mm.

6. Un dispositivo segïn cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las superficies de crecimiento interconectadas estïn separadas a intervalos regulares iguales o mayores que 1, 0 mm y menores que 2, 0 mm.

7. Un dispositivo segïn cualquiera de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo adicionalmente un 20 alojamiento sellado que puede ser desmontado al terminar el periodo de cultivo.

8. Un dispositivo segïn la reivindicaciïn 7, en donde dicho alojamiento sellado asïpticamente comprende una cubierta removible sellada, medios de distribuciïn de entrada, medios de distribuciïn de salida opcionales, y los medios de soporte necesarios requeridos para disponer y fijar las superficies de crecimiento en el dispositivo de cultivo.

9. El uso de un dispositivo de cultivo continuo segïn cualquiera de las reivindicaciones precedentes para cultivar cïlulas de hueso para implantes dentales o para la reconstrucciïn de huesos.