用于混合生物標(biāo)本和添加劑的混合系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)混合系統(tǒng)，并且更具體地涉及能夠安全、平穩(wěn)、均勻、高效地混合生物標(biāo)本的系統(tǒng)(特別是在加入例如二甲亞砜(DMS0)或其他生物添加劑的有機(jī)硫化合物期間)，所述生物標(biāo)本是包含在靈活收集的冷藏在儲存袋或轉(zhuǎn)移袋中的例如全血、胎盤血/臍帶血、骨髓、分離產(chǎn)物或基質(zhì)血管組分(SVF)。在整個(gè)過程中，自動(dòng)化系統(tǒng)將生物標(biāo)本維持在穩(wěn)定的溫度。
[0002]這一步驟有可能在醫(yī)院環(huán)境中以及醫(yī)療或者生物實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。血液或生物標(biāo)本操作的典型的類型是:準(zhǔn)備長期儲存、在長期儲存后融化、移植之前的準(zhǔn)備、細(xì)胞培養(yǎng)擴(kuò)張、脂肪組織操作或其他相似的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0003]在移植手術(shù)或者再生藥物細(xì)胞治療中，干細(xì)胞的作用正快速上升。在移植手術(shù)的技術(shù)領(lǐng)域，當(dāng)前的治療策略需要將幾乎所有的自體移植和許多同種異體移植祖細(xì)胞冷藏保存。冷藏保存過程對于所有類型的干細(xì)胞收集都非常重要，并且多年以來，冷凍和融化技術(shù)已經(jīng)被證明是有效的，并且被證明具有長期儲存高存活率的生物細(xì)胞的能力。
[0004]冷藏保存過程
[0005]冷藏過程包括在機(jī)械冷凍庫中的約-196°C的液態(tài)氮或氣態(tài)氮中儲存生物流體。冷凍速率是受控的，并且濃縮干細(xì)胞被以1_2°C /分鐘的速度被冷凍降溫。
[0006]為了降溫并將濃縮干細(xì)胞儲存在上述溫度下，必須要向生物標(biāo)本中添加例如二甲亞砜(DMS0)的有機(jī)硫化合物。在低溫生物學(xué)中，二甲亞砜被用于保存器官、組織和細(xì)胞懸液，能夠防止對活細(xì)胞造成冷凍損傷。二甲亞砜阻止了細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的冰晶的形成，并且因此阻止了細(xì)胞死亡。
[0007]如果沒有冷凍保護(hù)添加劑，則超過90 %的冷凍細(xì)胞將失去活性。通常25 %的二甲亞砜在低溫儲藏之前被添加到造血干細(xì)胞中。
[0008]在類似臍帶血庫或者醫(yī)院環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中進(jìn)行自體析離收集后，需要在液態(tài)氮或者氣態(tài)氮中長期儲存之前添加冷凍保護(hù)劑。通常，在10-15分鐘期間無菌冷凍二甲亞砜被添加到血袋中。雖然生物標(biāo)本應(yīng)該被保存在恒定的溫度下，但是二甲亞砜必須要逐漸添加，以保護(hù)細(xì)胞免受由于高濃度二甲亞砜造成的損傷滲透壓力，并且阻止?jié)饪s的二甲亞砜溶液與細(xì)胞溶液混合時(shí)發(fā)生的發(fā)熱反應(yīng)。另外，重要的是要在添加期間確保二甲亞砜或者生物添加劑與血袋或者生物標(biāo)本均勻混合，以確保低溫儲藏中的有效保護(hù)效果。
[0009]外部需要進(jìn)行冷藏儲存準(zhǔn)備，許多應(yīng)用需要將添加劑與生物標(biāo)本混合。例如，在細(xì)胞治療或者研究室中，常常細(xì)胞濃縮產(chǎn)物需要與培養(yǎng)基溶液混合以使細(xì)胞增殖，或者用例如氯化鈉(NaCl)溶液或者乳酸林格液的洗滌緩沖液漂洗或稀釋濃縮的細(xì)胞產(chǎn)物。在這一步驟中，需要在受控的穩(wěn)定溫度下確保適當(dāng)漸進(jìn)地、平穩(wěn)地和均勻地混合。
[0010]另一種可能的應(yīng)用是融解冷藏保存的標(biāo)本。如今，大多數(shù)異體臍帶血單元和自體析離單元的融解使用標(biāo)準(zhǔn)水浴技術(shù)，該標(biāo)準(zhǔn)水浴技術(shù)包括放置在37°c的水下，從液態(tài)氮或氣態(tài)氮中提取出血袋。在這種方法中，水是向血袋進(jìn)行熱量傳遞的載體，并且因此具有微生物污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此使用干式回火系統(tǒng)融解標(biāo)本的可重復(fù)系統(tǒng)保持恒定的37°C或者預(yù)設(shè)溫度以確保高效的融解是被期望的，靠這種方式血袋能夠在整個(gè)處理期間平穩(wěn)地混合。
[0011]因此，微生物污染的風(fēng)險(xiǎn)被減小，并且在水中進(jìn)行血袋的機(jī)械攪動(dòng)過程中，產(chǎn)品不會(huì)受到操作員變化的影響。
[0012]在基質(zhì)血管組分存放的領(lǐng)域中，用于從患者身上提取脂肪組織、水解和處理脂肪直到基質(zhì)血管組分與間質(zhì)干細(xì)胞集中在一起并為儲存做好準(zhǔn)備的許多步驟都是必須的。在這些步驟中，脂肪組織被用類似于乳酸林格液洗滌液或者氯化鈉溶液的洗滌緩沖溶液漂洗，并且脂肪必須在37°C的恒溫下用膠原酶水解。因此，提供一種能夠設(shè)定恒定溫度的自動(dòng)化系統(tǒng)以將添加劑栗入脂肪組織，以確保與生物標(biāo)本均勻地和平穩(wěn)地混合是被期望的。
[0013]目前，混合步驟仍然非常依賴操作員，并且提供一種自動(dòng)化系統(tǒng)以確保安全、有效和均勻地混合存在廣泛的需求，特別是當(dāng)向血液產(chǎn)物或者其他類型的生物標(biāo)本中添加生物添加劑時(shí)。
[0014]當(dāng)前用于生物標(biāo)本的最常見的混合技術(shù)是振動(dòng)技術(shù)或者機(jī)械手移動(dòng)與生物標(biāo)本相互作用。
[0015]來自B1safe S.A.公司的Coolmix?是一種允許制備用于低溫儲藏的干細(xì)胞的自動(dòng)化混合裝置。系統(tǒng)借助機(jī)械手的上移和下移為中介來使用混合機(jī)構(gòu)，因此當(dāng)血袋的表面被金屬手臂擠壓時(shí)，漩渦運(yùn)動(dòng)得以產(chǎn)生。
[0016]已知的系統(tǒng)受到系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生細(xì)胞或者操縱產(chǎn)物的快速移動(dòng)或者高重力加速度的限制，并且存在細(xì)胞或者操縱產(chǎn)物的機(jī)械摩擦或者粗糙振動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，并且裝置的標(biāo)準(zhǔn)化是困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]正如權(quán)利要求中所做陳述，本發(fā)明提出了一種用于保證包含血液或者生物溶液的收集、冷藏、儲存或轉(zhuǎn)移袋的安全、平穩(wěn)、均勻并且高效的混合的改良的自動(dòng)化系統(tǒng)，特別是在注入類似二甲亞砜(DMS0)或者其他生物添加劑的有機(jī)硫化合物時(shí)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的主要方面，提出了一種用于在受控的溫度下混合包含在收集、冷藏、儲存或轉(zhuǎn)移袋中的生物標(biāo)本的裝置，所述裝置包括:
[0019]a)用于支承包含待混合生物標(biāo)本的儲存袋的支架；
[0020]b)用于使得支架上的儲存袋中的標(biāo)本發(fā)生移位以混合標(biāo)本的構(gòu)件；以及
[0021]c)用于在混合期間將標(biāo)本保持在受控溫度下的溫度控制構(gòu)件。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的裝置的特征在于，用于使標(biāo)本移位的構(gòu)件包括至少一個(gè)膨脹/收縮的袋(下文稱為“氣囊”)，當(dāng)充氣袋接觸儲存袋的一部分的表面時(shí)，逐漸地?cái)D壓儲存袋，并且將所包含的標(biāo)本移位到儲存袋的另一部分中。
[0023]本發(fā)明的另外方面在權(quán)利要求中提出。
[0024]本發(fā)明還涉及能夠平穩(wěn)地和均勻地混合一個(gè)小袋或者大袋，或者同時(shí)混合兩個(gè)袋或者多個(gè)袋的整體混合設(shè)備和儀器。
[0025]本發(fā)明提出了由與血液生物標(biāo)本袋接觸的一個(gè)或者多個(gè)氣動(dòng)的氣囊組成的混合系統(tǒng)?；诳諝獾臍饽乙阅承╊l率膨脹和收縮，并且具有依賴于待混合的兩種產(chǎn)物的血袋類型、體積、和敏感性的定制輪廓。這一動(dòng)作使得以分散的作用力在限定的表面上擠壓生物標(biāo)本。
[0026]本發(fā)明向醫(yī)院環(huán)境、醫(yī)學(xué)和生物實(shí)驗(yàn)室提供了一種能夠平穩(wěn)地混合標(biāo)本的自動(dòng)化系統(tǒng)，并且與現(xiàn)有的振蕩器方式相比保證了細(xì)胞或者操作產(chǎn)物沒有快速的移動(dòng)和較高的重力加速度。本發(fā)明中所使用的技術(shù)是將平穩(wěn)壓力施加在預(yù)設(shè)表面上，所述預(yù)設(shè)表面較大，使得產(chǎn)生有效的渦流效應(yīng)，保證了標(biāo)本的均勻混合。
[0027]由膨脹氣囊施加的擠壓作用保證了沿表面區(qū)域的分散作用力，使得生物標(biāo)本平穩(wěn)和均勻地混合，細(xì)胞或者操作產(chǎn)物發(fā)生機(jī)械摩擦或者粗糙振蕩的風(fēng)險(xiǎn)較小。
[0028]還有，本發(fā)明的裝置能容納用于操作的多種尺寸的袋。本發(fā)明覆蓋了大范圍的不同尺寸的血袋或者生物袋，無論是根據(jù)所需操作的具體袋尺寸設(shè)計(jì)氣動(dòng)氣囊，或者是整合一組氣囊以覆蓋大范圍的袋尺寸。氣動(dòng)氣囊還能夠以定制輪廓膨脹和收縮，用于適應(yīng)具體的血袋尺寸。
[0029]基于空氣的氣囊的制造技術(shù)對比復(fù)雜的振蕩機(jī)構(gòu)或者機(jī)械移動(dòng)機(jī)構(gòu)還是價(jià)格低廉的技術(shù)。對于氣囊，類似于熱塑性聚氨酯或者聚氯乙烯(PVC)的彈性體是通常使用的，并且通過常規(guī)的熱塑方法制造。
[0030]一個(gè)袋
[0031]以包含20ml生物標(biāo)本的冷藏袋為例，參照W0 2009/138966 (生物安全公司)，通過用壓縮空氣對具有堅(jiān)固的硅薄膜的氣囊進(jìn)行加壓和減壓，混合移動(dòng)得以進(jìn)行。
[0032]混合袋的功能是用于提供傳遞到待混合袋的縱向推拉移動(dòng)。通過擠壓延伸表面上的分散作用力，窄通道得以形成，所述窄通道使得形成了較好的渦流效應(yīng)，保證了有效和均勻地混合。設(shè)計(jì)的雙分隔袋具有連接較小和較大分隔區(qū)的窄通道。這種窄通道也產(chǎn)生了預(yù)期的渦流效應(yīng)。
[0033]電動(dòng)閥門和氣動(dòng)栗驅(qū)動(dòng)的氣動(dòng)系統(tǒng)供給空氣。通過這種做法，能夠控制氣囊的膨脹和收縮的速率和移動(dòng)速度，從而保證了生物標(biāo)本的最優(yōu)混合。
[0034]裝置的主體通常具有鋁盤，冷凍儲藏包或者其他類型的袋被放置在所述鋁盤上。生物包由包含空氣混合袋的蓋板進(jìn)行機(jī)械地限制。
[0035]形成裝置的支架的鋁盤被固定在一組帕爾帖元件的頂部，所述帕爾帖元件的尺寸設(shè)定成向裝置提供足夠的冷卻或加熱能力。
[0036]還設(shè)置圍繞帕爾帖元件的隔熱件。熱量然后通過熱交換裝置和空氣流動(dòng)冷卻系統(tǒng)與裝置的其余部分進(jìn)行交換。
[0037]多個(gè)袋
[0038]系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成能夠同時(shí)混合兩個(gè)或者多個(gè)耐低溫袋。多個(gè)氣動(dòng)氣囊根據(jù)市場需求能夠同步地或者異步地膨脹或收縮。為了控制氣動(dòng)系統(tǒng)，具有多個(gè)電動(dòng)閥的中央氣動(dòng)栗被用于分別控制每個(gè)氣囊。
[0039]大袋
[0040]系統(tǒng)還能夠混合大的收集袋:冷凍、儲存或者轉(zhuǎn)移袋?；旌弦苿?dòng)通過兩個(gè)或者多個(gè)氣動(dòng)氣囊進(jìn)行保證。如果兩個(gè)縱向的氣囊被用于推拉，它們可以被放置在生物標(biāo)本的每一偵k通過在某一時(shí)刻緩慢地?cái)D壓一側(cè)表面，并且通過交換兩側(cè)，液體會(huì)從袋的一側(cè)流向另一側(cè)。因此，在整個(gè)混合過程期間，生物標(biāo)本能與添加劑均勻地混合。
[0041]可選擇的擠壓唇緣能用于保證產(chǎn)生用于更