KR101809301B1

KR101809301B1 - 세포 처리 시스템 및 장치

Info

Publication number: KR101809301B1
Application number: KR1020137005630A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 지. 제이알. 오스텐
Original assignee: 더 제너럴 하스피털 코포레이션 두잉 비즈니스 애즈 매사츄세츠 제너럴 하스피털
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2018-01-18
Also published as: US20130158515A1; KR20140023247A; BR112013002859A2; JP6072684B2; US10184110B2; WO2012019103A3; CN108504539B; EP3530741A1; WO2012019103A8; EP2601299A2; CN108504539A; EP2601299A4; BR112013002859B1; EP3530741B1; CN103153376A; JP2013538081A; EP2601299B1; CN103153376B; WO2012019103A2

Abstract

본 발명은 막 수복/안정화제 등으로 상기 생물학적 물질을 처리하고/하거나 불순물 및/또는 초과 처리제와 같은 성분을 기계적으로 제거하는 것에 의하여 수확된 지방 세포, 줄기 세포, 또는 다른 세포 또는 생물학적 성분과 같은 생물학적 물질의 품질과 생존 능력을 개선시키는 시스템과 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 지방 조직과 같은 조직을 이식하기 위한 시스템 및 장치에 관한 것이다.

Description

세포 처리 시스템 및 장치{SYSTEM AND APPARATUS FOR CELL TREATMENT}

관련 출원

본 출원은, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조 문헌으로 병합된, 미국 가출원 제61/371,400호(출원일: 2010년 8월 6일, 발명의 명칭: "SYSTEM AND APPARATUS FOR CELL TREATMENT")의 35 U.S.C. §119(e) 하의 이익을 청구한다.

발명의 기술 분야

본 발명은 수확된 지방 조직(adipose tissue), 지방 세포(adipose cell)(adipocyte), 줄기 세포, 또는 다른 세포 또는 조직과 같은 생물학적 물질을 처리하는 방법, 시스템 및 장치에 관한 것이다.

몸에서 수확된 지방 조직은 예를 들어, 특정 신체 기능의 확대와 같은 미용 목적을 위한 필러 물질로 재주입되거나 자가 조직으로(autologously) 이식될 수 있다. 지방 조직은 또한 안면 재건, 유방 재건 또는 확대, 및 음성 기능을 개선하기 위해 성대(vocal cord) 주입과 같은 특정 재건 및/또는 기능 절차에 사용될 수 있다. 지방 조직은 종래의 지방 흡입술 절차(liposuction procedures) 또는 다른 기술을 사용하여 수확될 수 있다. 이러한 수확된 지방 조직은 종종 지방 세포(adipocytes) 외에도, 물 또는 다른 액체, 자유 지질, 혈액 세포 등과 같은 다른 제제를 포함한다.

환자의 몸에 지방 세포를 재주입하기 전에 수확된 지방 조직으로부터 불순물 및/또는 유체를 제거하는 것은 이식 성공에 유리할 수 있다. 여러 절차와 시스템이 지방의 이러한 분리 또는 "정화"를 달성하기 위해 개발되었다. 많은 절차(콜맨 시스템(Coleman System)에 사용되는 것을 포함하여)는 수확된 지방 조직의 다른 성분을 격리하고 이 성분을 분리할 수 있도록 하는 원심 분리기의 사용을 포함한다. 다른 시스템, PUREGRAFT 시스템은 지방 조직의 다른 성분으로부터 지방 세포의 일부 분리를 달성하기 위해 플라스틱 IV 백에 배치된 지방 조직에 스퀴지 유형 스퀴징 모션(squeegee-type squeezing motion)을 사용한다. "정화된" 지방 세포는 주사기, 캐뉼러(cannula) 등을 사용하여 몸에 다시 주입될 수 있다.

원심 분리기 또는 시퀴지 공정과 같은 기계적 분리 공정은 지방 세포에 손상을 입히고, 그 생존 능력을 감소시켜, 아폽토시스(apoptosis)의 증가와 세포의 사망을 초래할 수 있다. 이러한 손상은 정제/분리 절차 동안 발생할 수 있는 과도한 힘(예를 들어, 전단력) 또는 압력으로부터 발생할 수 있다. 이식 후 사망하는 손상된 지방 세포는 몸에 의해 재흡수되어 이식 절차의 효과를 감소시키는 경향이 있다.

지방 세포의 전체 생존 능력은 폴록사머(Poloxamer) P188, 트라이블록 공중합체 및/또는 리포산(lipoic acid)과 같은 항산화제와 같은 특정 부류의 중합체에 지방 세포를 노출시키는 것에 의해 개선될 수 있다. 따라서, 지방 세포의 생존 능력을 향상시키기 위해, 막 안정화제(membrane stabilization agent: MSA) 또는 세포 보호제로서의 역할을 할 수 있는 이러한 제제를 사용하여 수확된 지방 조직을 처리하는 지방 수확/정화 시스템은 예를 들어, 지방 수확 및 자가 지방 이식 절차에 바람직할 수 있다.

따라서, 세포에 기계적 손상을 제한하면서 조직의 다른 원치 않는 성분으로부터 지방 세포의 일부 격리를 제공하도록 구성된 상대적으로 간단하고 저렴하며, 효과적이고 안전한 디바이스에 대한 요구가 존재한다. 또한 원심 분리기 또는 다른 크거나 고가의 장비를 요구하지 않고 수술실이나 의사의 사무실에서 사용될 수 있는 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 나아가, 이식될 세포의 생존 능력을 개선하기 위해 적절한 제제로 지방 세포의 처리를 용이하게 하는 수확된 지방 조직을 위한 처리 시스템을 제공하는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 실시예는, 개체로부터 제거되고 동일하거나 상이한 개체에 선택적으로 이식될 수 있는 생물학적 세포 또는 조직을 처리하기 위한 방법, 시스템 및 장치를 제공한다. 이러한 처리는 불순물, 예를 들어, 초과 액체, 자유 지질, 혈액 세포, 또는 바람직하지 않을 수 있는 생물학적 물질의 다른 성분을 제거하고/하거나 (예를 들어, 이식(graft, 이식물)의 생존 능력을 개선시키는) 특정 효과를 달성하기 위해 생물학적 물질에 특정 제제를 추가하고, 선택적으로 개체에 생물학적 물질을 이식하기 전에 이 제제의 초과분을 선택적으로 제거하는 것을 포함할 수 있다.

예를 들어, 지방 세포 및/또는 이식을 위한 지방 조직에서 발견되는 다른 세포(예를 들어, 줄기 세포)의 생존 능력을 향상하는 것은 폴록사머 P188 또는 리포산과 같은 막 안정화제(MSA) 또는 세포 보호제와 수확된 지방 조직을 혼합하는 것에 의해 달성될 수 있다. (예를 들어, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조문헌으로 완전히 병합된, 국제 PCT 출원 제PCT/US2009/005727호 및 미국 특허 출원 공개 제2010/0104542호 참조). 이 장치는 필터 요소를 가지는 플런저 기구(plunger mechanism)와 같은 기계적 힘을 사용하거나, 양 또는 음의 압력을 사용하여 수확된 생물학적 물질의 원치 않는 성분(예를 들어, 초과 유체, 혈액, 자유 지질)으로부터 지방 세포를 선택적으로 분리할 수 있다. 힘 제한 배열(force-limiting arrangement)은 지방 세포에 작용하는 힘/압력의 양을 제한하여 유도될 수 있는 기계적 손상의 양을 제한하기 위해 플런저를 구비할 수 있다. 팽창 유체(tumescent fluid) 또는 자유 지질과 같은 불순물 및/또는 유체가 또한 지방 조직과 접촉하는 보유 매트릭스(retention matrix)(예를 들어, 흡수성 물질 및/또는 흡착성 물질로 구성된 매트릭스)를 제공하는 것에 의해 지방 조직으로부터 제거될 수 있다.

본 발명의 일부 측면에 따르면, 장치 및 시스템은 생물학적 물질을 처리하고 이를 선택적으로 이식하기 위해, 예를 들어 생물학적 물질을 개체 내 이식 위치(graft site)에 주입하기 위해 제공된다. 이 장치는 일반적으로 적어도 하나의 출구를 구비하는 챔버, 및 상기 챔버 내에서 미리 결정된 임계값이나 또는 그 아래에 있는 양(positive)의 압력을 생성하도록 구성되고 배열된 압력 생성 디바이스를 포함한다. 양의 압력은 일반적으로 상기 챔버 내에 존재하는 경우, 상기 생물학적 물질이 상기 출구를 통해 배출될 수 있을 만큼 충분히 높은 압력이며, 상기 미리 결정된 임계값은 일반적으로 이를 초과시 상기 생물학적 물질이 상기 출구로부터 개체 내 이식 위치로 배출된 후에 조직 이식(tissue graft, 조직 이식물)으로서 상대적으로 낮은 생존 능력을 가지는 압력이다.

본 발명의 일부 측면에 따르면, 본 명세서에 개시된 장치 및 시스템은 생물학적 물질을 개체 내 이식 위치에 주입하기 위한 개선된 방법을 제공한다. 따라서, 방법은 처리된 생물학적 물질을 개체 내 하나 이상의 이식 위치에 주입하기 위해 제공된다. 일부 실시형태에서, 본 방법은 장치의 챔버에 생물학적인 물질을 반입(load)하는 단계와, 상기 챔버 내에서 생물학적 물질이 출구를 통해 배출될 수 있게 하는 미리 결정된 임계값이나 그 아래에 있는 양의 압력을 장치의 압력 발생 디바이스가 생성하는 단계를 포함한다. 일반적으로, 이 미리 결정된 임계값은 이를 초과시 생물학적 물질이 출구로부터 개체 내 이식 위치에 배출된 후에 조직 이식으로서 상대적으로 낮은 생존 능력을 가지는 압력이다. 감소된 생존 능력은 처리 또는 주입 동안, 생물학적 물질, 특히 세포에 부과된 상대적으로 높은 흐름률(flow rate), 압력, 주입 속도 및/또는 전단 응력에 의해 야기된 조직 또는 세포의 손상으로부터 발생될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에서, 시스템이 생물학적 물질을 처리하기 위해 제공된다. 이 시스템은 일반적으로 하나의 위치에 있는 개체로부터 일반적으로 지방 적출물(lipoaspirate)로서 획득된 지방 조직을 처리하여 다른 위치에 있는 개체에 자가 지방 이송(transfer)을 위해 사용된다. 지방 처리 및 이송은 일반적으로 미용이나 재건 목적으로 수행된다. 시스템은 일반적으로 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구를 구비하는 챔버, 적어도 하나의 입구를 통해 챔버에 생물학적 물질을 이송하고 처리된 생물학적 물질을 챔버로부터 적어도 하나의 출구를 통해 배출하도록 구성되고 배열된 압력 생성 디바이스를 포함한다. 적어도 하나의 보유 매트릭스는 일반적으로 챔버 내에 존재한다. 이 보유 매트릭스는 일반적으로 생물학적 물질의 성분(예를 들어, 유체)이 보유 매트릭스에 보유되도록, 챔버에 존재할 때 생물학적 물질과 접촉하도록 구성되고 배열된다. 시스템은 수확된 생물학적 물질로부터 원치 않는 성분을 제거하기 위하여 보유 매트릭스 외에 다양한 다른 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 필터, 타깃 항원(target antigen)(예를 들어, 세포, 수용성 단백질, 성장 인자)을 격리하기 위한 항원 결합 영역, 및 자유 라디칼(free radicals)을 격리하기 위한 항산화제를 포함할 수 있으며, 또한 생물학적 물질에 첨가제, 예를 들어 막 안정화제를 전달하기 위한 성분을 더 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 시스템은 필요에 따라 사용될 수 있는 다수의 성분(예를 들어, 필터, 단부 부품(endpieces), 캐뉼러, 캡, 보유 매트릭스, 챔버)을 포함하는 모듈식 시스템이다.

정의

수치와 관련하여 사용될 때 "거의" 또는 "약"은 달리 언급되지 않는다면 또는 문맥상 명백하지(예를 들어 이 수치는 가능한 값의 100%를 초과할 수 있는 경우) 않는다면, 수치에서 양쪽(그 수치보다 더 큰 쪽이나 더 작은 쪽)으로 5% 범위 내에 있는 수치를 일반적으로 포함한다.

"지방 세포"(adipocyte 또는 adipose cell)는 지방산을 합성 및/또는 저장할 수 있는 세포를 지칭한다. 이 용어는 백색 지방, 황색 지방 및/또는 갈색 지방에 존재하는 세포의 것을 나타내는 특성을 가지는 지방 세포를 포함한다. 일반적으로, 지방 세포는 지질의 형태로 에너지를 저장하며, 호르몬 자극에 응답하여 저장된 에너지를 방출한다. 형태학적으로(morphologically), 지방 세포는 치환된 핵 및 얇은 세포질 구획을 구비하는 비대한 세포로 나타날 수 있다. 지방 세포는 다음 유전자, 즉, Adiponectin/Acrp30, FATP4, gAdiponectin/gAcrp30, FATP5, Clathrin 헤비 체인 2/CHC22, Glut4, FABP4/A-FABP, Leptin/OB, FATP1, PPAR gamma/NRlC3, FATP2 또는 Pref-1/DLK-1/FAl 중 하나 이상을 표현할 수 있다. 달리 명시하지 않는 한, 이 지방 세포라는 용어는 지방모세포(lipoblasts), 성숙 지방 세포, 지방 전구세포(pre-adipocyte) 및 지방형성(adipogenic) 줄기 세포를 포함한다.

본 명세서에 사용된 "지방 조직"은 지방 세포 또는 지방을 포함하는 조직을 지칭한다. 일반적으로, 지방 조직은 신체 지방, 지방 저장 및/또는 지방 세포와 느슨하게 결합된 조직을 포함한다. 지방 조직은 백색 지방, 황색 지방 및/또는 갈색 지방을 포함할 수 있다. 지방 조직이라는 용어는 지방 적출물에 의해 획득된 조직 및 그 성분을 더 포함한다. 지방 조직은 여기에 설명된 방법, 장치, 시스템에 의해 처리되지 않은 것이거나 또는 처리된 것일 수 있다. 지방 세포 외에, 지방 조직은 기질 세포(stromal cell), 내피 전구체(endothelial progenitor), 줄기 세포 및 다른 전구체 세포를 포함하는 다수의 재생 세포 유형을 포함할 수 있다. 용어 "지방 조직(adipose tissue)"은 "지방 조직(fat tissue)"과 교환가능하게 사용될 수 있다

"생체 호환성(Biocompatible)"은 사용되는 양에서 세포에 실질적으로 비독성이고, 예를 들어, 사용되는 위치에서 수용자의 몸에 상당히 해로운 또는 부적당한 효과, 예를 들어 허용되지 않는 면역 또는 염증 반응을 초래하거나 발생시키지 않는 물질을 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 "지방 적출물(lipoaspirate)"은 지방 흡입술에 의해 개체로부터 제거된 지방 조직과 유체를 포함하는 혼합물을 지칭한다. 지방 적출물은 지방 흡입술 절차 동안 사용된 팽창 유체를 포함할 수 있다. 따라서, 지방 적출물은 리도카인(lidocaine) (또는 다른 국소 마취제) 및/또는 에피네프린(또는 다른 관련 호르몬)을 포함할 수 있다.

본 명세서에 사용된 "막 안정화제(MSA)"는 손상(injury)을 방지하기 위해 세포의 막을 안정화시키는 제제를 지칭한다. MSA는 동결 보존된 세포(cryopreserved cells)의 막을 밀봉하고/하거나 안정화하고, 예를 들어, 후 해동하고, 결과적으로, 동결 보존된 세포의 해동 후의 생존 능력을 향상시키는 제제를 포함한다. MSA는 또한 지방 조직을 처리하는 동안, 예를 들어 지방 이식 절차를 위해 지방 조직을 처리하는 동안 지방 세포에 손상을 방지하는 제제를 포함한다. 일반적으로 MSA는 세포의 인지질 이중층과 상호 작용하는 비 이온 중합체, 예를 들어, 비 이온 폴리에테르(non-ionic polyether)를 포함한다.

본 명세서에 사용된 "줄기 세포(stem cell)"는 적절한 조건에서 보다 분화된 세포를 생성할 수 있는 임의의 세포를 지칭한다. "줄기 세포"라는 용어는 전능성(totipotent), 다능성, 다중성(multipotent), 소능성(oligopotent) 및 단능성(unipotent) 줄기 세포를 포함한다. "줄기 세포"라는 용어는 또한 예를 들어, 유도된 다능성 줄기 세포 (일반적으로 iPS 세포 또는 iPSC로 칭함)와 같은 재프로그래밍된 세포(예를 들어, 성인 체세포)를 더 포함한다. 줄기 세포의 비 제한적인 예로는 예를 들어 중간엽 줄기 세포(mesenchymal stem cell), 조혈 줄기 세포(hematopoietic stem cell), 기질 세포 및 지방 유래 줄기 세포를 포함한다. 줄기 세포는 또한 여러 실험실 시스템에서 자가 갱신을 하거나, 조직(예를 들어, 지방 조직)을 재생하거나, 더 분화된 세포(예를 들어, 지방 세포)를 생성하거나 및/또는 콜로니 형성 단위를 생산하는 능력을 특징으로 할 수 있다.

본 명세서에 사용된 "개체(subject)"는 예를 들어 실험, 진단 및/또는 치료 목적을 위해 제제를 전달하기 위한 개인을 지칭한다. 선호되는 개체는 포유류, 예를 들어, 돼지, 마우스, 쥐, 개, 고양이, 영장류 또는 사람이다. 특정 실시형태에서, 개체는 사람이다. 동물은 발달 단계에 있는 수컷 또는 암컷일 수 있다. 특정 실시형태에서, 개체는 마우스 또는 쥐와 같은 실험 동물이다. 의사 또는 다른 헬쓰 캐어 제공자의 보호를 받는 개체는 "환자"라고 지칭될 수 있다.

도 1은 차후 재사용을 위해 생물학적 샘플, 예를 들어, 지방 조직을 수집하기 위한 장치의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 2는 손으로 동작되는 플런저 배열을 구비하는 필터 장치의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 3은 마찰 인터페이스(frictional interface)를 구비하는 플런저 배열의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 4는 막 안정화제를 통해 생물학적 물질(예를 들어, 지방 세포 또는 조직)과 접촉하기 위한 장치의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 5는 흡수성 물질을 포함하는 보유 매트릭스를 통해 생물학적 물질과 접촉하기 위한 장치의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 6은 생물학적 물질을 개체에 이식하기 위한 장치의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 7은 생물학적 물질의 여과를 용이하게 하고/하거나 생물학적 물질과 상이한 제제의 혼합을 가능하게 하기 위해 장치의 챔버 내 유효 볼륨을 변경하기 위해 2개의 플런저 배열을 포함하는 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 8a는 지방 적출물 처리 시스템의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 8b는 지방 적출물 처리 시스템의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 8c는 지방 적출물 처리 챔버의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 8d는 지방 적출물 처리 챔버의 입구 캡의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 8e는 지방 적출물 처리 챔버의 출구 캡의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 8f는 지방 적출물 처리 챔버의 단면도의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 9a는 다단계 지방 적출물 처리 시스템의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 9b는 다단계 지방 적출물 처리 시스템의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 9c는 지방 적출물 처리 챔버의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 9d는 친지질 영역 및 친수성 영역을 구비하는 보유 매트릭스를 가지는 지방 적출물 처리 챔버의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 10a는 생물학적 물질을 개체에 주입하기 위한 장치의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 10b는 생물학적 물질을 개체에 주입하기 위한 장치의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 10c는 생물학적 물질을 개체에 주입하기 위한 장치의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 11은 흡입 주사기 압력계 설정의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 12는 16 게이지 혈관카테터(angiocatheter) 압력계 설정을 가지는 주입 주사기의 비 제한적인 실시형태를 도시한 도면;
도 13은 흡입 주사기 압력 차트를 도시한 도면;
도 14는 흡입 주사기 압력 곡선을 도시한 도면;
도 15는 소엽 중량(lobule weights)에 대한 흡인 압력(aspiration pressure)의 효과를 도시한 도면;
도 16은 지방 조직의 조직구조(histology)에 대한 흡인 압력의 효과를 도시한 도면;
도 17은 지방 조직의 조직구조 스코어에 대한 흡인 압력의 효과를 도시한 도면;
도 18은 카테터 또는 주사기를 통해 주입된 지방 조직으로부터 주입 압력 판독값의 효과를 도시한 도면;
도 19는 소엽 중량에 대한 주입 압력의 효과를 도시한 도면;
도 20은 지방 조직의 조직구조에 대한 주입 압력의 효과를 도시한 도면;
도 21은 지방 조직의 조직구조 스코어에 대한 주입 압력의 효과를 도시하는 도면.

본 발명은 수확된 지방 조직, 지방 적출물, 지방 세포, 줄기 세포, 또는 다른 세포, 조직, 또는 생물학적 성분과 같은 생물학적 물질의 품질 및/또는 생존 능력을 개선하기 위한 방법, 시스템 및 장치에 관한 것이다. 일반적으로, 처리된 생물학적 물질은 미용, 재건 및/또는 치료 목적을 위해 지방 이식을 하는데 사용된다. 생물학적 물질은 예를 들어, 자가 지방 이송 절차에, 즉 물질이 취해진 개체와 동일한 개체로 나중에 다시 이송되는 절차에 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 생물학적 물질의 품질 및/또는 생존 능력은 막-수복(membrane-repairing)/안정화제 등으로 생물학적 물질을 처리하고/하거나 혈액 세포, 자유 지질, 초과 유체 및/또는 초과 MSA와 같은 생물학적 물질의 원치 않는 성분을 제거하는 것에 의해 개선된다. 생물학적 물질은 생물학적 물질로부터 하나 이상의 원치 않은 성분(예를 들어, 자유 지질, 팽창 유체, 세포 파편(cell debris))을 제거하기 위하여 하나 이상의 단계(stage)를 포함하는 본 발명의 시스템 또는 장치를 사용하여 처리될 수 있다. 이러한 성분을 제거하는 것은 특히 조직 이식으로 사용하기 위한 생물학적 물질의 품질 및/또는 생존 능력을 개선시킨다는 것이 발견되었다. 본 발명은 또한 지방 조직과 같은 처리된 생물학적 물질을 이식하기 위한 방법, 시스템 및 장치에 관한 것이다. 조직 이식 절차에서 생물학적 물질(예를 들어, 지방 조직)의 처리 또는 주입과 연관된 하나 이상의 조건(예를 들어, 압력, 속도 또는 전단 응력)을 제어하여 개선된 이식 품질을 생성하는 방법, 시스템 및 장치가 제공된다.

본 발명의 장치 또는 시스템에 의해 처리된 생물학적 물질은 종종 개체로부터 획득된 지방 적출물 또는 지방 조직이다. 일반적으로, 처리된 생물학적 물질은 지방 세포, 지방형성 세포, 중간엽 세포 및/또는 줄기 세포를 포함하는 지방 조직이나 그 성분을 포함한다. 일반적으로, 처리된 생물학적 물질은 하나 이상의 원치 않은 성분이 제거된 생물학적 물질이다. 성분은 보유 매트릭스에 보유되거나, 필터를 통과하거나, 항원 결합제에 의해 결합되거나, 항산화제에 의해 제거되거나, 또는 이들의 조합에 의해 제거될 수 있다.

생물학적 물질을 처리하기 위한 장치

생물학적 물질을 처리하기 위한 장치는 본 발명의 특정 측면에서 제공된다. 이러한 장치는 차후 재사용을 위해 특히 생물학적 조직(예를 들어, 지방 조직)을 처리하는데 유용하다. 일반적으로, 장치는 살균 및 무균이며 수술 절차에서 사용하기에 적합하다. 장치의 챔버 및 다른 성분은 종종 실질적으로 생물학적 물질의 오염을 피하거나 최소화하기 위해 밀폐되게 밀봉된다. 본 발명의 장치는 일반적으로 원치 않는 제제를 제거하거나 제제((예를 들어, MSA)를 생물학적 물질에 추가하기 위해 생물학적 물질과 하나 이상의 성분을 수용하기 위한 챔버를 포함한다. 따라서, 생물학적 물질의 처리는 챔버 내에서 하나 이상의 단계를 통해 발생할 수 있다.

종종 챔버는 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구를 구비한다. 일반적으로, 적어도 하나의 입구는 생물학적 물질이 챔버에 들어가는 통로를 제공하며, 적어도 하나의 출구는 처리된 생물학적 물질이 챔버에서 빠져나가는 통로를 제공한다. 또한 이 챔버에는 압력 생성 디바이스가 포함되거나 연결될 수 있다. 압력 생성 디바이스는 일반적으로 생물학적 물질을 입구를 통해 챔버에 이송하고, 처리된 생물학적 물질을 챔버로부터 출구를 통해 배출하도록 구성되고 배열된다.

이 장치는 (원형 단면을 갖는) 형상의 원통형인 챔버를 포함할 수 있으나, 다른 형태가 사용될 수도 있다. 챔버는 일반적으로 챔버에 여러 성분, 즉 챔버 내에 존재하는 생물학적 물질의 처리를 용이하게 하는 성분을 고정하기 위해 하나 또는 양 단부에 나사산 형성된 부분이나 다른 연결 배열을 구비할 수 있다. 사용될 수 있는 다른 연결 배열은 예를 들어, 억지 끼워맞춤 커넥터, 클램프 등을 포함한다. O-링 또는 다른 밀봉 배열이 또한 각 챔버 단부에 제거가능하게 부착되도록 구성된 단부 부품(예를 들어, 나사산 형성된 캡)과 각 챔버 단부 사이에 누출 방지 및/또는 내압 밀봉(pressure-resistant seal)을 형성하도록 제공될 수 있다. 선택적으로, 이러한 단부 부품은 영구적으로 챔버의 단부에 고정될 수 있고 및/또는 다른 단부 부품에 고정되도록 구성될 수 있다. 일 구성에서, 수집기 캡(collector cap)은 챔버가 생물학적 물질(예를 들어, 지방 적출물)을 위한 수집 용기로 기능하도록 제공될 수 있다.

본 발명의 장치의 챔버는 내부에서 추출, 저장, 가공 및/또는 처리될 생물학적 물질(예를 들어, 지방 조직)의 볼륨에 따라 임의의 크기 범위로 제공될 수 있다. 예를 들어, 챔버의 볼륨은 수확되거나 및/또는 처리될 생물학적 물질(예를 들어, 지방 조직)의 볼륨에 따라 수 ㎤(cc) 내지 약 1000cc 이상의 범위에 이를 수 있다. 예를 들어, 특정 실시형태에서, 챔버의 볼륨은 처리될 지방 조직의 볼륨의 약 2배 내지 3배이다. 이 초과 볼륨은 본 명세서에 설명된 바와 같이 챔버에 있는 생물학적 물질(예를 들어, 지방 조직)과 막 수복 또는 세포 보존제의 주입과 혼합을 가능하게 한다. 챔버는 선택적으로 내부에 포함된 물질의 양을 표시하기 위해 볼륨 표시(volumetric markings)를 포함할 수 있다. 이러한 표시는 본 명세서에 설명된 바와 같이, 처리 또는 가공을 위해 지방 조직에 추가될 MSA, 세포 보호제, 또는 다른 물질을 포함하는 용액의 적절한 양을 결정하는 데 사용될 수 있다. 일부 구성에서 장치는 다수의 챔버, 예를 들어, 1개, 2개, 3개, 4개 이상의 챔버를 포함한다.

챔버는 임의의 종횡비, 예를 들어, 높이 대 폭 비율, 길이 대 폭 비율을 구비할 수 있다. 예를 들어, 챔버의 높이 또는 길이는 챔버의 폭보다 더 크거나, 더 작거나, 또는 이와 동일한 크기일 수 있다. 상이한 종횡비는 상이한 실시형태에서 특정 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 특정 구성에서, 높이(길이)보다 더 넓은 챔버는 챔버에서 처리될 생물학적 조직의 특정 볼륨에 대해 더 큰 필터 요소를 수용할 수 있다. 특정 구성에서, 챔버는 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1 또는 10:1의 종횡비(높이 대 폭 또는 길이 대 폭)를 구비할 수 있다. 챔버는 0.5cm 내지 1cm, 0.5cm 내지 2cm, 0.5cm 내지 5cm, 1cm 내지 2cm, 1cm 내지 5cm, 1cm 내지 10cm 이상의 범위에서 단면 내부 직경을 구비할 수 있다. 챔버는 약 0.5cm, 약 1cm, 약 2cm, 약 3cm, 약 4cm, 약 5cm, 약 6cm, 약 7cm, 약 8cm, 약 9cm, 약 10cm 이상의 단면 내부 직경을 구비할 수 있다. 챔버는 1cm 내지 5cm, 2cm 내지 5cm, 2cm 내지 10cm, 5cm 내지 10cm, 5cm 내지 20cm, 5cm 내지 30cm 이상의 범위의 길이를 구비할 수 있다. 챔버는 약 1cm, 약 2cm, 약 3cm, 약 4cm, 약 5cm, 약 6cm, 약 7cm, 약 8cm, 약 9cm, 약 10cm, 약 15cm, 약 20cm, 약 25cm, 약 30cm 이상의 길이를 구비할 수 있다.

특정 구성에서, 생물학적 물질(예를 들어, 지방 세포(adipocyte)와 같은 지방 조직 또는 그 성분)은 처리되는 동안 단일 챔버 내에서 유지되고, 챔버의 각 단부는 이에 여러 단부 부품을 고정하기 위해 나사산이 형성된 연결부 또는 다른 부착 배열을 구비한다. 예를 들어, 챔버는 용기를 형성하기 위해 말단 단부에 불투과성의 캡 형태의 단부 부품을 구비할 수 있다. 수확된 지방 조직은 임의의 적절한 기술을 사용하여 추가 처리를 위해 챔버에 배치될 수 있다. 특정 구성에서, 호스 또는 튜브를 포함하는 수집 캡이 챔버의 근접 단부에 부착된다. 수집 캡은 수확되는 동안 생물학적 물질(예를 들어, 지방 적출물)이 챔버로 향할 수 있도록 예를 들어, 지방 흡입 호스와 연통한다. 다수의 용기 또는 용기들 사이에 생물학적 물질을 이송할 필요성을 줄이거나 제거하는 것은 초래되는 기계적 손상의 양을 감소시키고 처리의 효율성을 증가시키며 물질의 손실을 감소시키고 및/또는 오염의 가능성을 감소시킨다.

본 발명의 장치의 챔버는 원심 분리기에 사용되도록 구성될 수 있다. 특정 구성에서, 원심 분리에 의해 격리된 챔버 내 생물학적 물질(예를 들어, 오일, 하층수액(infranatant))의 분획(fraction)이 챔버로부터 용이하게 제거될 수 있다. 단부 부품(예를 들어, 고체 캡)은 챔버가 원심 분리기에 배치되고 챔버에 존재하는 생물학적 물질의 분획을 분리하기 위해 회전될 수 있도록 챔버의 일 단부 또는 양 단부에 부착될 수 있다. 원심 분리에 의해 생물학적 물질의 분획을 격리한 후, 필터 배열, 보유 매트릭스 또는 다른 디바이스를 포함하는 단부 부품은 예를 들어, 유체 또는 자유 지질과 같은 격리된 성분을 갖는 챔버의 단부에 부착될 수 있다. 압력 전달 배열(예를 들어, 플런저 또는 가스 호스)을 포함하는 단부 부품은 챔버의 다른 단부에 부착될 수 있고, 여기서 이 단부 부품은 격리된 분획을 필터, 보유 매트릭스 또는 다른 디바이스로 구동(예를 들어, 플런저가 눌려지거나 또는 가스 호스가 가압될 수 있다)하는데 사용될 수 있다.

단부 부품은 챔버에 부착가능하도록 구성된 용기와, 이 용기의 말단 단부에 있는 추가적인 플런저를 구비하는 것으로 제공될 수 있다. 추가적인 플런저는 이 플런저가 병진이동되는 챔버 내에서 유효 볼륨을 변경하도록 구성될 수 있다. 추가적인 플런저는 챔버의 일부로 형성될 수 있거나, 또는 이것은 챔버의 일 단부에 부착될 수 있는 제거가능한 단부 부품으로 제공될 수 있다.

필터

본 발명의 장치는 기계적 여과 및/또는 다른 공정을 사용하여 챔버에 배치된 지방 조직 또는 다른 생물학적 물질로부터 불순물을 제거하는데 사용될 수 있다. 불순물은 예를 들어, 초과 유체, 자유 지질, 혈액 세포, 세포 파편, 세포외 물질, 및 특정 효과를 달성하기 위해 생물학적 조직 또는 물질에 추가될 수 있는 특정 제제 또는 용액의 초과 양을 포함할 수 있다. 이러한 불순물을 용이하게 제거하기 위해 장치는 일반적으로 적어도 하나의 필터를 포함한다. 필터는 생물학적 물질의 폐기물 분획이 필터를 통과되도록, 장치의 챔버에 존재할 때 생물학적 물질과 접촉하도록 구성되고 배열된다. 챔버의 적어도 하나의 출구는 일반적으로 필터를 통과하지 않은 생물학적 물질이 챔버로부터 배출되는 것을 허용하도록 구성되고 배열된다. 다수의 필터가 단계에서 생물학적 물질을 여과하도록 제공될 수 있다. 장치는 1개의 필터, 2개의 필터, 3개의 필터, 4개의 필터, 5개 이상의 필터를 포함할 수 있다.

종종 적어도 하나의 폐기물 출구 라인이 필터를 빠져나간 폐기물 분획(여과물)이 폐기물 출구 라인을 통해 배출되도록 챔버와 유체적으로 연결되게(fluidically connected) 제공된다. 일부 경우에는 폐기물 출구 라인은 필터의 청소(cleaning)를 용이하게 하기 위해 필터를 통해 챔버로 흐르는 것을 허용하도록 구성되고 배열된다. 역방향 흐름을 허용하는 것에 의해 필터에 축적되어 필터의 막힘을 야기하는 물질이 제거될 수 있다. 이것은 챔버의 해체 없이 필터를 청소하는 것을 가능하게 한다. 하지만, 일부 경우에, 필터는 챔버로부터 제거되고 이를 세척하는 것에 의해 청소될 수 있다. 따라서, 일부 구성에서 필터는 제거가능하고 교체가능하다.

필터는 다양한 형상과 크기 중 어느 것을 구비할 수 있다. 이 필터는 디스크, 환형 링, 실린더, 중공 실린더, 시트 등으로 형성될 수 있다. 이 필터는 약 1㎛ 내지 약 5㎜, 약 1㎛ 내지 약 1㎜, 약 1㎛ 내지 약 100㎛, 약 1㎛ 내지 약 50㎛, 약 10㎛ 내지 약 50㎛, 약 20㎛ 내지 약 50㎛, 약 50㎛ 내지 약 500㎛, 약 100㎛ 내지 약 500㎛ 또는 약 100㎛ 내지 약 1㎜ 범위의 유효 기공(pore) 크기를 구비할 수 있다. 이 필터는 약 1㎛, 약 5㎛, 약 10㎛, 약 20㎛, 약 50㎛, 약 100㎛, 약 250㎛, 약 500㎛, 약 1㎜, 약 2.5㎜, 약 5㎜ 이상의 범위의 유효 기공 크기를 구비할 수 있다.

필터는 이 필터 전체에 걸쳐 상대적으로 균일한 유효 기공 크기를 구비할 수 있다. 대안적으로, 이 필터는 위치에 따라 좌우되는 유효 기공 크기를 구비할 수 있다. 예를 들어, 필터는 챔버의 상류 위치에서 상대적으로 굵은(coarse) 유효 기공 크기와, 챔버의 하류 위치에서 상대적으로 미세한(fine) 유효 기공 크기를 구비할 수 있다. 따라서, 상류에서는 생물학적 물질에 있는 상대적으로 큰 불순물이 필터를 통과할 수 있고, 하류에서는 생물학적 물질에 있는 상대적으로 미세한 불순물만이 이 필터를 통과할 수 있다. 예를 들어, 필터는 챔버의 상류 위치에서는 약 50㎛ 내지 약 100㎛ 범위의 유효 기공 크기를 구비할 수 있으며, 챔버의 하류 위치에서는 약 1㎛ 내지 약 50㎛ 범위의 유효 기공 크기를 구비할 수 있다.

지방 조직이 생물학적 물질인 특정 실시형태에서, 필터 특성은 챔버에 지방 세포를 보유하고 압력이 챔버 내 지방 조직에 적용될 때 액체와 더 작은 불순물이 필터를 통과할 수 있도록 선택된다. 예를 들어, 일반적인 지방 세포의 크기는 약 60 내지 약 100미크론 사이에 있다. 따라서, 특정 실시형태에서, 필터의 기공이나 통로의 유효 크기는 약 20미크론 내지 약 50미크론 사이에 있다. 이러한 기공 크기는 챔버의 지방 조직의 지방 세포와 소구체(globules)를 보유하면서 혈액 세포와 같은 액체와 작은 불순물이 필터를 통과하여 지방 조직으로부터 제거될 수 있게 한다. 다른 유효 기공 크기를 갖는 필터는 또한 제거될 지방 세포와 특정 불순물이나 제제의 상대적 크기에 기초하여 사용될 수 있는데, 여기서 기공 크기는 바람직하게는 제거될 불순물의 크기보다 더 크고 또 평균 또는 최소 지방 세포 크기보다 더 작다.

필터는 상이한 생체 호환성인 여러 물질 중 어느 하나 이상의 것으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 필터는 세라믹, 유리, 실리콘, 스테인레스 강, 코발트-크롬 합금, 티타늄 합금, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리프로필렌 및 다른 중합체 중 하나 이상의 것으로 구성될 수 있다. 필터는 또한 필터의 막힘을 초래할 수 있는, 생물학적 물질에 존재하는 성분이 필터에 들러붙는 것을 방지하거나 최소화하도록 물질로 코팅될 수 있다.

일반적으로, 챔버의 적어도 하나의 출구는 필터로부터 빠져나간 후 생물학적 물질이 폐기물 분획이 챔버로부터 배출되는 것을 허용하도록 구성되고 배열된다. 생물학적 물질이 지방 적출물일 때, 폐기물은 지질, 혈액 성분, 팽창 유체, 개별 세포 및 세포 파편 중 적어도 하나를 포함한다.

흡착성 물질로 코팅되거나 처리된 필터 또는 제제는 또한 불순물을 제거하기 위해 제공될 수 있다. 예를 들어, 친지질 물질은 지방 조직으로부터, 사용되는 경우, 자유 지질, 또는 초과 MSA 또는 친지질인 세포 보호제를 흡착하기 위해 제공될 수 있다. 이러한 흡착제는 필터에 제공될 수 있다. 흡착성 물질 또는 제제는 본 명세서에 설명된 바와 같이 흡수성 물질에 추가하여 또는 그 대신에 사용될 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따라 사용될 수 있는 예시적인 흡착제 및/또는 흡수제는 다당류(예를 들어, 아가로스 또는 카복시메틸셀룰로스), 가교 PEG, 폴리비닐 알코올 또는 공중합체, 폴리아크릴아마이드, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리아크릴레이트 및/또는 그 공중합체와 같은 하이드로겔을 포함하나 이로 제한되지 않는다.

압력 생성 디바이스

본 명세서에 개시된 바와 같이, 하나 이상의 압력 생성 디바이스가 본 발명의 생물학적 물질 처리 장치의 챔버에 포함되거나 이에 연결될 수 있다. 압력 생성 디바이스는 일반적으로 입구를 통해 챔버로 생물학적 물질을 이송하고/하거나 출구를 통해 챔버로부터 처리된 생물학적 물질을 배출하도록 구성되고 배열된다.

일부 구성에서, 압력 생성 디바이스는 펌프이다. 펌프는 챔버로 생물학적 물질을 이송하고 출구를 통해 생물학적 물질을 배출하도록 구성되고 배열될 수 있다. 장치는 이들 구성에서 일반적으로도 양의 압력을 생성하기 위해 펌프를 작동시키는 제어 신호를 생성하도록 구성되고 배열된 제어기를 더 포함한다. 장치는 또한 챔버에 유체적으로 연결되고 제어기의 입력에 연결된 전기 출력을 포함하는 압력 센서를 더 포함할 수 있다. 압력 센서는 챔버 내 센싱된 압력을 나타내는 전기 신호를 제어기에 제공한다. 제어기는 센싱된 압력에 기초하여 펌프에 제어 신호를 전송한다.

특정 구성에서, 챔버를 위한 단부 부품은 압력 생성 디바이스로 기능하는 손으로 동작되는 플런저 기구를 포함한다. 플런저 기구는 종래의 주사기의 구조와 유사한, 피스톤 바디의 주변이 실질적으로 챔버의 내부면에 순응하도록 피스톤 바디에 부착된 로드를 포함할 수 있다. 플런저를 아래로 내리 누르면 챔버의 압력이 증가되고, 플런저를 위로 잡아 당기면 챔버의 압력이 감소된다. 본 명세서에 설명된 바와 같이 하나 이상의 개구가 챔버의 하부 단부에 제공된 경우 플런저를 내리 누르거나 위로 잡아 당기면 챔버로부터 물질을 나가게 하거나 챔버로 물질이 들어가게 할 수 있다. 플런저의 압력은 생물학적 물질의 다른 성분(예를 들어, 챔버에 더 큰 지방 세포 또는 지방 소구체)을 보유하면서 필터를 통해 불순물(예를 들어, 세포외 유체, 단백질, 지질, 핵산, 적혈구)이 빠져 나가게 하는데 사용될 수 있다.

일부 구성에서, 힘 제한 플런저 배열이 사용된다. 이 플런저 배열은 슬리브의 길이방향 축을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 개구에 맞도록 구성된 로드(rod)를 포함한다. 피스톤 바디는 슬리브의 말단 단부에 부착되거나, 또는 슬리브의 일체형 부분으로 형성될 수 있다. 로드 및 슬리브는 원형 단면 형상을 구비할 수 있거나 또는 다른 단면 형상(예들 들어, 육각형, 팔각형, 정사각형 또는 삼각형 형상)이 사용될 수 있다. 클러치 배열, 예를 들어, 마찰 인터페이스가 로드가 슬리브에 부분적으로 삽입될 때 로드의 외부면과 슬리브의 내부면 사이에 제공될 수 있다. 동작 시, 상대적으로 작은 힘으로 로드를 아래로 내리 누르면 로드는 슬리브의 주변 부분을 마찰있게 파지하게 되고 힘을 피스톤 바디에 힘을 전달하게 된다. 이 동작은 플런저의 근접 단부에 힘을 가하는 경우 피스톤 바디가 챔버에 제공된 임의의 물질에 압력을 가하는 종래의 주사기의 것과 유사할 수 있다. 그러나, 로드에 작용된 힘이 미리 결정된 제한값을 초과하는 경우에는 마찰 인터페이스는 로드가 슬리브에 대해 미끄러지도록 구성되어 로드가 슬리브 안으로 더 들어가도 추가적인 힘이 피스톤 바디에 전달되지 않게 구성될 수 있다. 이런 방식으로, 피스톤 헤드에 전달되는 힘의 양과 이에 따라 플런저가 부착된 챔버 내 물질에 작용되는 압력이 제한된다. 이 제한 힘 또는 압력 값은 로드 및 슬리브와 피스톤 바디의 크기 사이의 마찰 인터페이스의 특성에 기초하여 결정될 수 있다. 이런 방식으로, 간단한 힘 제한 "클러치" 기구가 플런저를 사용하여 과도한 힘 또는 압력의 작용을 방지하기 위해 플런저 배열에 제공될 수 있다. 일반적으로 예를 들어 챔버의 말단 단부에서 필터를 통해 일부 불순물을 빠져나가게 하기 위해 플런저가 아래로 내리 눌려질 때 챔버 내 지방 세포 또는 다른 세포에 손상을 야기할 가능성을 피하거나 감소시킬 수 있도록 원하는 최대 힘 또는 압력이 선택된다.

특정 구성에서, 필터 배열은 선택적으로 폐기물 컵을 구비하는, 챔버의 말단 단부에 부착될 수 있다. 압력 조절기를 구비하는, 가압된 가스(예를 들어, 공기, N₂)와 같은 제어된 압력 소스가 수집기 캡의 호스와 연통하게 제공될 수 있다. 이런 방식으로, 가압된 가스는 지방 세포를 손상시킬 수 있는 과도한 압력의 작용을 회피하면서 챔버 내의 압력을 제어 가능하게 증가시키고 필터를 통해 불순물이 배출되는 것을 용이하게 하는데 사용된다. 추가의 실시형태에서, 가스는 처리되는 지방 세포의 생존 능력을 더 향상시킬 수 있는 산소와 같은 성분을 포함할 수 있다.

또 다른 실시형태에서, 챔버에는 기계적 압력 대신에 또는 기계적 압력에 추가하여 삼투압 구배(osmotic pressure gradient)에 응답하여 유체가 챔버로부터 폐기물 컵으로 흐르거나 또는 그 역으로 흐르도록 필터/장벽에 걸쳐 삼투압 구배를 제공하도록 배열된 필터 또는 장벽을 포함하는 단부 부품이 제공된다.

보유 매트릭스

일반적으로, 챔버는 생물학적 물질의 분획이 보유 매트릭스에 보유되도록 챔버에 존재할 때 생물학적 물질과 접촉하도록 구성되고 배열된 하나 이상의 보유 매트릭스를 수용한다. 보유 매트릭스는 일반적으로 생물학적 물질로부터 성분을 보유하는 하나 이상의 물질로 구성된다. 이런 방식으로, 보유 매트릭스는 생물학적 물질로부터 하나 이상의 원치 않은 성분을 제거하기 위한 기구를 제공한다. 일반적으로, 챔버의 적어도 하나의 출구는 보유 매트릭스에 보유되지 않는 생물학적 물질이 챔버로부터 배출되도록 구성되고 배열된다.

보유 매트릭스는 생물학적 물질로부터 지질을 보유하는 친지질 매트릭스(또는 소수성 매트릭스)로 구성될 수 있다. 지질 분획의 보유는 생물학적 물질에 존재하는 지질의 조성과 매트릭스의 특성에 따라 친지질 매트릭스로 지질의 흡착, 친지질 매트릭스로 지질 분획의 흡수, 또는 이 보유 기구의 조합을 통해 발생할 수 있다. 예를 들어, 특정 지질은 매트릭스에 흡착될 수 있는 반면; 다른 특정 지질은 매트릭스에 의해 흡수될 수 있다. 일부 지질은 흡착 및 흡수 모두에 의해 보유될 수 있다. 지질은 자유 지질, 인지질, 스테롤, 지용성 비타민, 지방산, 모노글라이세라이드, 다이글라이세라이드, 트라이글라이세라이드, 또는 지방 조직과 같은 생물학적 물질에서 존재하거나 또는 일반적으로 발견되는 임의의 다른 지질 성분을 포함할 수 있다. (지질 그 자체일 수도 있고 그 자체가 아닐 수도 있는) 추가적인 성분(예를 들어, 초과 첨가제)이 또한 친지질 매트릭스에 흡착되거나 친지절 매트릭스에 의해 흡수될 수도 있다. 일부 예에서, 친지질 매트릭스는 다당류, 가교 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리비닐 알코올 또는 그 공중합체, 폴리아크릴아마이드, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리아크릴레이트, 또는 그 공중합체를 포함한다.

보유 매트릭스는 생물학적 물질로부터 물을 흡수하고 보유하는 친수성 매트릭스로 구성될 수 있다. 따라서, 친수성 매트릭스는 하이드로겔로 기능할 수 있다. 친수성 매트릭스는 비 독성 삼투 물질을 포함할 수 있다. 친수성 매트릭스는 히알루론산, 탄수화물, 젤라틴, 알지네이트, 메틸셀룰로스, 하이드록시메틸 셀룰로스를 포함할 수 있다.

보유 매트릭스의 보유 특성은 챔버 내 위치에 따라 좌우될 수 있다. 예를 들어, 보유 매트릭스는 챔버 내 상류 위치에서 친지질성이고 챔버 내 하류 위치에서는 친수성일 수 있다. 대안적으로, 보유 매트릭스는 챔버 내 상류 위치에서는 친수성이고 챔버 내 하류 위치에서는 친지질성(예를 들어, 소수성)일 수 있다. 이런 방식으로, 보유 매트릭스는 생물학적 매트릭스로부터 상이한 유형의 성분을 보유할 수 있다. 일부 경우에, 보유 매트릭스는 상이한 보유 영역의 상대적으로 균일한 분배, 예를 들어, 친지질성 및 친수성 영역의 균일한 분배를 포함할 수 있다. 다수의 보유 매트릭스가 챔버 내 상이한 위치에 존재할 수 있다. 보유 매트릭스는 예를 들어, H₂O, 지질, 금속, MSA, 혈액 세포를 포함하는 상이한 성분의 생물학적 물질을 보유할 수 있다.

전체 장치 또는 챔버는 챔버의 보유 매트릭스 및 다른 성분을 포함하여 일회용일 수 있다. 일부 경우에, 챔버 및 시스템은 하나 이상의 성분 부분으로 용이하게 분해되도록 배열되고 구성될 수 있다. 이런 방식으로, 시스템은 용이하게 청소될 수 있으며 시스템의 성분은 용이하게 교체되거나 청소 후에 재조립될 수 있다. 따라서, 보유 매트릭스는 쉽게 제거되지 않는 챔버의 일체형 성분일 수 있다. 대안적으로, 보유 매트릭스는 쉽게 제거가능하고 교체가능할 수 있다.

보유 매트릭스의 사용을 통해, 사용되는 경우 초과 MSA 또는 세포 보호제를 포함하는 불순물이 챔버 내 지방 조직으로부터 제거될 수 있다. 이것은 예를 들어, 지방 조직과 보유 매트릭스의 흡수성 물질 및/또는 흡착성 물질과 접촉하는 것에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 물 흡수성 물질(예를 들어, 하이드로겔)은 도시된 바와 같이 챔버의 일 단부에 부착될 수 있는 보유 캡에 제공될 수 있다. 챔버는 일정 시간 간격 동안 놓여 있거나 또는 지방 조직과 흡수성 물질 사이의 충분한 접촉을 제공하도록 부드럽게 흔들리거나 교반될 수 있다. 이러한 접촉이 충분한 시간, 예를 들어, 최대 5분, 최대 1분 동안 발생한 후에, 흡수성 물질을 가지는 보유 캡은 흡수성 물질에 존재하는 흡수된 물 또는 다른 불순물과 함께 챔버로부터 제거될 수 있다. 이 공정 후에 챔버 내 지방 세포에 남아있는 불순물은 더 적어질 것이다.

특정 실시형태에서, 보유 매트릭스를 수용하는 인클로저(enclosure)는 생물학적 물질의 불순물을 보유하기 위해 더 큰 인클로저를 형성하도록 챔버의 일 단부에 부착될 수 있다. 필터는 보유 매트릭스와 함께 사용될 수 있다. 필터 및 보유 매트릭스는 서로 그리고 챔버에 부착될 수 있는 별개의 단부 부품으로 선택적으로 제공될 수 있거나, 또는 이들은 챔버에 부착된 단일 단부 부품으로 제공될 수 있다. (사용되는 경우 임의의 MSA 또는 세포 보호제를 포함하는) 불순물을 가지는 생물학적 물질은 예를 들어, 챔버/흡수성 인클로저 조립체를 반전시키는 것에 의해 보유 매트릭스와 접촉될 수 있다. 보유 매트릭스의 상대적으로 큰 표면적은 불순물을 더 잘 흡수하게 하기 위하여 흡수성 물질과 생물학적 물질 사이에 개선된 접촉을 제공한다.

챔버는 생물학적 물질에 존재하는 타깃 항원과 결합하고 이를 격리하기 위해 하나 이상의 항원 결합제를 더 포함할 수 있다. 항원 결합제는 일반적으로 고체 지지부에 고정된다. 일부 구성에서, 항원 결합제는 보유 매트릭스(예를 들어, 친지질 매트릭스 또는 친수성 매트릭스)에 고정된다. 다른 구성에서, 항 결합제가 별개의 구조부(예를 들어, 챔버의 표면) 또는 매트릭스에 고정된다. 항원 결합제는 세포 표면 분자, 세포외 매트릭스 분자, 또는 다른 타깃에 특이적으로 결합할 수 있다. 세포 표면 분자는 적혈구, 백혈구, 혈소판, 소구체 세포, 박테리아, 바이러스, 또는 다른 타깃에 존재할 수 있다. 일반적으로, 항원 결합제의 타깃은 생물학적 물질의 원치 않는 성분이다. 항원 결합제는 일반적으로 항체, 또는 그 항원 결합 단편(fragment)이다.

챔버는 또한 생물학적 물질에 자유 라디칼을 제거하기 위한 하나 이상의 항산화제를 더 포함할 수 있다. 항산화제는 챔버 내 고체 지지부에 고정될 수 있다. 일부 구성에서, 항산화제는 보유 매트릭스(예를 들어, 친지질 매트릭스 또는 친수성 매트릭스)에 고정된다. 다른 구성에서, 항산화제는 별개의 구조부(예를 들어, 챔버의 표면) 또는 매트릭스에 고정된다. 본 발명에서 사용가능한 항산화제의 예로는 글루타티온(glutathione), 비타민 C, 비타민 E, 또는 카탈라제와 같은 효소, 초과산화물 디스뮤타제(superoxide dismutase) 또는 페록시다제(peroxidase)를 포함하나 이들로 제한되지 않는다.

첨가제 저장소

시스템은 또한 첨가제 용액을 수용하도록 구성되고 배열된 저장소를 더 포함할 수 있다. 첨가제 용액은 막 안정화제(MSA), 성장 인자, 항산화제, 또는 본 명세서에 개시된 또는 이 기술 분야에서 알려진 다른 적절한 첨가제를 포함할 수 있다. MSA는 폴록사머-P188과 같은 폴리에틸렌 글라이콜-폴리프로필렌 글라이콜-폴리에틸렌 글라이콜 형태의 트라이블록 공중합체일 수 있다. 저장소는 일반적으로 생물학적 물질이 보유 매트릭스와 접촉하기 전에 저장소로부터 생물학적 물질로 첨가제 용액을 이송하도록 구성되고 배열된다. 그러나, 저장소는 챔버 내 임의의 처리 단계에서 생물학적 물질로 첨가제 용액을 이송하도록 구성되고 배열될 수 있다. 일반적으로, 첨가제 용액은 펌프 또는 다른 유사한 디바이스를 사용하여 저장소로부터 챔버로 이송된다. 일부 경우에, 보유 매트릭스는 흡착 또는 흡수에 의하여 첨가제 용액의 하나 이상의 성분의 초과분을 보유하도록 구성되고 배열된다.

수확된 세포(예를 들어, 지방 세포 등)에의 손상은, 존재하는 경우, 예를 들어, 폴록사머 P188, 또는 리포산과 같은 막 안정화제(MSA) 또는 세포 보호제와 지방 조직을 혼합하는 것에 의해 수복되거나 또는 방지될 수 있다. 세포의 생존 능력을 개선하는 데 사용될 수 있는 MSA 또는 세포 보호제는 예를 들어, 2009년 10월 21일 출원된 국제 출원 제PCT/US2009/005727호 및 미국 특허 출원 공개 제2010/0104542호에 설명되어 있다. MSA 또는 세포 보호제는 여러 방식으로 챔버 내에 주입될 수 있다. 예를 들어, MSA 또는 세포 보호제는 챔버에 미리 반입되거나 챔버와 연통하는 용액 용기에 추가된 용액에 제공될 수 있다. 특정 MSA 또는 세포 보호제는 또한 예를 들어, 분말과 같은 고체 형태 또는 액체 형태(즉, 용액이 아닌)로도 제공될 수 있다. MSA 또는 세포 보호제는 처리되는 세포 또는 조직의 오염을 피하기 위하여 바람직하게는 살균된다.

특정 실시형태에서, 캡은 생물학적 물질과 MSA 또는 세포 보호제의 혼합을 촉진하기 위해 챔버의 근접 단부에 제공된다. MSA 또는 세포 보호제 용액은 MSA 또는 세포 보호제 용액이 필터를 통해 챔버로 전달되도록 챔버 내로 주입되고 챔버/용액 용기 조립체를 반전시키는 것에 의해 내부에 있는 생물학적 물질과 혼합될 수 있다. 대안적으로, 플런저 기구가 필터를 통해 챔버로 MSA 또는 세포 보호제 용액을 인출하도록 플런저가 챔버로부터 부분적으로 인출될 수 있도록 챔버의 근접 단부에 부착될 수 있다. 다른 기술은 또한 챔버에 MSA 또는 세포 보호제 용액을 주입하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 챔버의 일 단부에 제공된 단부 부품은 제거될 수 있고, MSA 또는 세포 보호제 용액의 특정 양이 챔버에 주입될 수 있다.

MSA 또는 세포 보호제 용액은 미리 측정된 양으로 제공될 수 있다. 예를 들어, P188이 MSA로 사용되는 경우, 이것은 10mg/㎖ 수용액(예를 들어, PBS 용액 또는 MSA를 포함하는 다른 버퍼 용액)에 제공될 수 있고 사용되는 용액의 볼륨은 처리되는 지방 조직의 볼륨과 거의 동일하다. 챔버에서 지방 조직 및 MSA 또는 세포 보호제 용액의 혼합물은 부드럽게 흔들리거나 이후 반전시키는 것이나 소용돌이 등에 의해 혼합이 일어날 수 있고 및/또는 MSA 또는 세포 보호제가 세포와 상호 작용하기에 충분한 기간 동안 놓여 있을 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 약 1분, 약 5분, 약 10분, 약 20분 이상 동안 놓여 있을 수 있다. 더 짧은 시간 기간이 사용될 수도 있다. 일부 경우에, 이 혼합물은 생물학적 물질에 있는 세포와 MSA 또는 세포 보호제의 혼합을 개선시키기 위해 흔들린다.

특정 실시형태에서, MSA, 세포 보호제, 및/또는 다른 처리/가공 물질이 보통 체온 아래 및/또는 주위 온도("실내 온도") 아래의 온도에서 제공된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 세포를 포함하는 챔버는 지방 조직 또는 다른 세포의 주입 전 및/또는 후에 냉각된다. 이러한 냉각기의 온도는 처리되는 세포 또는 조직의 보존 및 생존 능력을 더 촉진할 수 있다.

지방 조직이 충분히 혼합되고 및/또는 MSA 또는 세포 보호제에 노출된 후, MSA 또는 세포 보호제는 선택적으로 생물학적 물질로부터 제거된다. MSA 또는 세포 보호제, 예를 들어, 챔버 내 세포 또는 다른 생물학적 물질에 대한 유리한 효과를 생성할 수 있는 임의의 물질에 더하여 또는 그 대신에 다른 물질이 본 명세서에 설명된 바와 같이 더 사용될 수 있다. 이러한 물질 및/또는 추가적인 세포 보호제 또는 MSA는 조합으로 사용될 수 있고 또는 본 명세서에 설명된 본 발명의 장치와 기술에 따라 수확된 세포 또는 조직을 순차적으로 처리하도록 사용될 수 있다.

교반

시스템은 챔버에 존재하는 동안 생물학적 물질을 교반하도록 구성되고 배열된 교반 디바이스를 더 구비할 수 있다. 일부 구성에서, 챔버에 들어가기 전에 또는 챔버 내에 있는 생물학적 물질의 교반은 보유 매트릭스, 필터 및 챔버의 다른 성분과 생물학적 물질의 접촉과, 챔버 내로 및 챔버 밖으로 생물학적 물질의 이동을 용이하게 하여 생물학적 물질의 하나 이상을 원치 않는 성분의 제거를 촉진한다. 교반 디바이스는 생물학적 물질과 직접 또는 간접 접촉하는 내부 교반 또는 혼합 기구일 수 있다. 교반 디바이스는 또한 진동 디바이스, 쉐이커 테이블, 또는 생물학적 물질을 외부에서 교반하기에 적합한 다른 유사한 디바이스와 같은 외부 디바이스일 수 있다.

생물학적 물질을 처리하기 위한 방법

생물학적 물질을 처리하기 위한 방법이 여기에 제공된다. 본 방법은 지방 이식 절차에 특히 유용하다. 예를 들어, 개체로부터 획득된 지방 적출물은 본 방법을 사용하여 처리될 수 있고 미용 또는 재건을 위해 개체에 이식하기에 적합한 지방 조직을 생산할 수 있다. 종종 조직 이식을 준비하는데 사용되는 본 방법은 일반적으로 본 명세서에 개시된 바와 같은 적절한 장치를 획득하는 단계; (일반적으로 개체로부터) 생물학적 물질을 획득하는 단계; 및 장치의 압력 생성 디바이스가 생물학적 물질을 챔버 입구를 통해 장치의 챔버로 이송하고 처리된 생물학적 물질을 챔버 출구를 통해 챔버로부터 배출하는 단계를 수반한다. 일부 구성에서, 압력 생성 디바이스는 이 디바이스에 생물학적 물질을 반입하는데 필요치 않다. 이러한 구성에서, 생물학적 물질은 수동으로 챔버 내로 추가(예를 들어, 주입)될 수 있다. 이 구성에서 생성 압력 디바이스는 장치의 하나 이상의 처리 단계를 통해 생물학적 물질의 이동을 촉진하고 선택적으로 출구를 통해 처리된 생물학적 물질을 배출한다.

특정 실시형태에서, 지방 적출물은 장치를 사용하여 통상적인 처리를 하기 전에 원심 분리를 거친다. 일부 경우에, 원심 분리를 한 후, 오일 층 및/또는 하층수액 층이 지방 적출물로부터 제거된다.

장치의 일부 구성에서, 본 명세서에 설명된 단부 부품과 절차의 조합은 생물학적 물질(예를 들어, 지방 조직)을 수집하고, 처리하고/하거나 가공하는 데 사용될 수 있다. 개별 절차는 또한 상이한 순서로 및/또는 신선한 흡수성 물질을 갖는 하나를 초과하는, 예를 들어 복수의 흡수성 캡을 사용하여 수행될 수 있다. 사용하는 처리의 유형과 개수는 처리되는 지방 조직의 양, 지방 세포의 원하는 정화 수준, 원하거나 또는 선택된 지방 세포의 막 수복 또는 다른 처리의 크기, 세포나 조직이 추출된 위치, 이식 위치 등과 같은 여러 인자에 기초할 수 있다.

지방 조직이 본 명세서에 설명된 여러 절차와 디바이스 중 어느 것을 사용하여 처리된 후에, 바늘(needle), 카테터, 캐뉼러, 또는 다른 적절한 개구를 포함하는 단부 부품은 처리된 생물학적 물질을 개체에 전달하기 위해 챔버의 말단 단부에 부착될 수 있다. 바늘, 카테터, 캐뉼러, 또는 다른 적절한 개구는 환자의 몸에 있는 하나 이상의 특정 위치에 처리된 지방 조직의 이식을 용이하게 하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 플런저 기구는 챔버의 근접 단부에 부착되고, 바늘, 카테터, 캐뉼러, 또는 다른 적절한 개구를 통해 처리된 및/또는 가공된 지방 세포를 빠져 나가게 하는데 사용될 수 있다. 이런 방식으로, 수확된 지방 조직은 하나의 챔버를 사용하여 처리되고 이식될 수 있으며 이는 지방 세포에의 손상의 양을 감소시키고 그 전체 생존 능력을 개선시킬 수 있다.

생물학적 물질을 주입, 이식 또는 이송하기 위한 장치

장치는 종래의 장치에 비해 이식 목적을 위해 생물학적 물질의 개선된 품질, 일관성 및 생존 능력을 초래하는 조건 하에서 생물학적 물질을 주입, 이식 또는 이송하도록 제공된다. 장치는 일반적으로 적어도 하나의 출구를 갖는 챔버; 및 상내 챔버 내에서 미리 결정된 임계값에 있거나 또는 그 아래에 있는 양(positive)의 압력을 생성하도록 구성되고 배열된 압력 생성 디바이스를 포함하며, 상기 양의 압력은 생물학적 물질이 만약 챔버 내에 존재하는 경우, 출구를 통해 배출되도록 하기에 충분한 압력이다. 장치는 챔버 내 압력을 측정하도록 구성되고 배열된 압력 센서를 포함할 수 있다.

일반적으로, 미리 결정된 임계값은 이를 초과시 생물학적 물질이 출구로부터 개체 내 이식 위치로 배출된 후에 조직 이식으로서 상대적으로 낮은 생존 능력을 가지는 압력이다. 생존 능력의 크기는 생존 조건의 원하는 집합, 또는 생존 조건의 원하는 집합을 나타내는 역사적 값 또는 값들을 가지는 대조 이식 샘플(control graft sample)과 비교될 수 있다. 생존 능력은 이 기술 분야에서 잘 알려진 방법을 사용하여 평가될 수 있다. 예를 들어, 생존 능력은 이식 후 한번 이상 이식에 따른 이식 보유(예를 들어, 두께에 의해, 볼륨, 지방 세포 함량, 세포 생존 능력, 또는 다른 염증 파라미터의 부재에 의해) 및/또는 성장의 크기를 평가하는 것에 의해 평가될 수 있다. 이식 생존 능력은 지방 이식을 받은 개체의 미적 외관을 평가하는 것에 의해 질적으로 평가될 수 있다. 임상적으로, 이식 생존 능력은 또한 MRI, 또는 3D 이미징 볼륨 측정을 사용하여 평가될 수 있다. 지방을 이식하기 전에 생존 능력은 자동화된 세포 카운터를 사용하여 측정될 수 있다. 다시, 평가는 이식 후 한번 이상 수행될 수 있다. 예를 들어, 이식이 하나 이상의 얼굴 주름을 감소시키거나 제거하도록 이루어진 경우, 이식 후 한번 이상의 시점에 이 주름의 감소 또는 외관상 부재를 유지하는 것은 충분한 생존 능력을 나타내는 것일 수 있다. 이식의 두께와 품질은 또한 개체에 시간에 따라 이식의 품질을 결정하기 위해 초음파 또는 다른 수단을 사용하여 다른 많은 정량적 방법에 의해 평가될 수 있다. 숙련된 기술자라면 이식 생존 능력을 평가하는데 사용될 수 있는 다른 접근법을 잘 알고 있을 것이다.

미리 결정된 임계값은 약 2기압, 약 3기압, 약 4기압, 약 5기압, 약 6기압 이상일 수 있다. 미리 결정된 임계값은 약 2기압 내지 약 3기압, 약 3기압 내지 약 4기압, 약 2기압 내지 약 5기압, 약 2기압 내지 약 6기압 또는 약 4기압 내지 약 6기압 범위일 수 있다. 종종 미리 결정된 임계값은 그 초과시 출구로부터 배출되는 생물학적 물질의 속도가 미리 결정된 최대값을 초과하는 압력이다. 예를 들어, 미리 결정된 최대값은 약 5㎝/sec, 약 10㎝/sec, 약 20㎝/sec, 약 30㎝/sec, 약 40㎝/sec, 약 50㎝/sec, 약 60㎝/sec, 약 70㎝/sec, 약 80㎝/sec, 약 90㎝/sec, 약 100㎝/sec, 약 150㎝/sec, 약 200㎝/sec, 약 250㎝/sec 이상일 수 있다. 미리 결정된 최대값은 약 5㎝/sec 내지 약 20㎝/sec, 약 10㎝/sec 내지 약 50㎝/sec, 약 20㎝/sec 내지 약 100㎝/sec, 약 50㎝/sec 내지 약 200㎝/sec, 약 50㎝/sec 내지 약 250㎝/sec 이상 범위일 수 있다. 미리 결정된 최대값은 약 265㎝/sec일 수 있다. 양의 압력은 종종 출구로부터 배출되는 생물학적 물질의 속도가 약 5㎝/sec 내지 약 265㎝/sec 범위에 있도록 유지된다.

일부 구성에서, 출구는 챔버의 말단 단부에 위치되고, 챔버는 근접 단부에 개구를 포함하고, 압력 생성 디바이스는 근접 단부에 있는 개구를 통해 통과하여 챔버 내에서 이동가능하도록 배치되도록 구성되고 배열된 플런저 배열이며, 이로 챔버 내에서 플런저 배열이 말단 단부 쪽으로 변위되면 챔버 내 물질을 배출하는데 필요한 양의 압력을 생성할 수 있다. 플런저 배열은 일부 구성에서, 플런저 배열을 (예를 들어, 손으로) 누르는 것에 의해 챔버로 진입될 수 있다. 플런저 배열은 또한 예를 들어, 모터가 회전하면 플런저 배열이 챔버 안으로 또는 밖으로 진행하도록 플런저 배열에 연결된 전기 모터를 사용하여 자동으로 작동될 수 있다. 모터의 동작은 챔버 내 압력이 미리 결정된 임계값을 초과하지 않는 것을 보장하기 위해 챔버 내 센싱된 압력에 따라 자동으로 제어될 수 있다.

일부 구성에서, 플런저 배열은 로드를 피스톤에 연결하는 힘 제한 클러치 배열을 포함한다. 힘 제한 클러치 배열은 기계적으로 로드를 피스톤에 연결하는 마찰 인터페이스를 포함할 수 있다. 힘 제한 클러치 배열은 플런저 배열의 로드를 말단 단부 쪽으로 누르는 것에 의해 챔버에 생성된 최대 압력을 미리 결정된 임계값까지 제한하도록 구성되고 배열될 수 있다.

이 배열은 말단 단부 쪽으로 플런저 배열을 변위시키도록 구성되고 배열된 플런저 변위 디바이스(예를 들어, 전기 모터, 압축 공기 드라이브, 진공 드라이브)를 포함할 수 있다. 플런저 변위 디바이스는 미리 정해진 속도로 말단 단부 쪽으로 플런저 배열을 변위시키도록 구성되고 배열될 수 있다. 미리 결정된 속도는 출구로부터 생물학적 물질을 배출하는 동안 챔버 내에서 미리 결정된 임계값에 있거나 그 아래에 있는 양의 압력을 초래하는 플런저 배열의 변위 속도일 수 있다. 장치는 또한 말단 단부 쪽으로 플런저 배열을 변위시키도록 플런저 변위 디바이스를 작동시키는 제어 신호를 생성하도록 구성되고 배열된 제어기를 더 포함할 수 있다. 장치는 또한 마찰적으로 챔버에 연결되어 제어기의 입력에 연결된 전기 출력을 포함하는 압력 센서를 더 포함할 수 있으며 이에 압력 센서는 챔버 내 센싱된 압력을 나타내는 제어 신호를 제어기에 제공하고 상기 제어기는 센싱된 압력에 기초하여 플런저 변위 디바이스에 제어 신호를 전송한다.

일부 구성에서, 처리된 생물학적 물질을 주입하기 위한 압력 생성 디바이스는 펌프이다. 펌프는 챔버로 생물학적 물질을 이송하고 출구를 통해 생물학적 물질을 배출하도록 구성되고 배열될 수 있다. 장치는 이러한 구성에서, 일반적으로 양의 압력을 생성하도록 펌프를 작동시키는 제어 신호를 생성하도록 구성되고 배열된 제어기를 더 포함한다. 장치는 또한 유체적으로 챔버에 연결되어 제어기의 입력에 연결된 전기 출력을 포함하는 압력 센서를 더 포함할 수 있으며, 압력 센서는 챔버 내 센싱된 압력을 나타내는 제어 신호를 제어기에 제공하고, 제어기는 센싱된 압력에 기초하여 펌프에 제어 신호를 전송한다.

일부 구성에서, 챔버의 출력은 유체적으로 캐뉼러(예를 들어, 무딘 캐뉼러) 또는 카테터와 연결된다. 임의의 적절한 크기가 사용될 수 있지만, 캐뉼러 또는 카테터는 일반적으로 12, 14, 15, 16, 17 또는 18 게이지이다.

챔버는 일반적으로 1㎖ 내지 1ℓ의 생물학적 물질을 포함하도록 구성되고 배열된다. 그러나, 볼륨 크기의 범위가 설정될 수 있다. 일부 구성에서, 챔버는 1㎖ 내지 1ℓ, 1㎖ 내지 500㎖, 1㎖ 내지 100㎖, 1㎖ 내지 50㎖, 50㎖ 내지 100㎖, 20㎖ 내지 100㎖ 또는 0.5㎖ 내지 1㎖ 범위의 생물학적 물질의 볼륨을 포함하도록 구성되고 배열된다.

처리된 생물학적 물질, 예를 들어, 자가 지방 이식을 위한 지방 조직을 이식하기 위한 방법이 더 제공된다. 일반적으로, 본 방법은 본 명세서에 개시된 방법들 중 어느 것에 따라 처리된 생물학적 물질을 획득하는 단계; 및 처리된 생물학적 물질을 개체에 이식하는 단계를 포함한다. 생물학적 물질을 주입, 이식 또는 이송하는 방법은 본 명세서에 개시된 장치 중 어느 것을 획득하는 단계; 장치의 챔버에 생물학적 물질을 반입하는 단계; 및 장치의 압력 발생 디바이스가 출구를 통해 생물학적 물질이 배출되도록 챔버 내에서 미리결정된 임계값에 있거나 그 아래에 있는 양의 압력을 생성하는 단계를 포함한다. 종종 챔버의 압력은 압력이 미리 결정된 임계값을 초과하지 않는 것을 보장하도록 이식 동안 모니터링된다.

일반적으로, 본 방법은 본 명세서에 개시된 방법 중 어느 것에 따라 처리된 생물학적 물질을 획득하는 단계; 및 처리된 생물학적 물질을 개체에 이식하는 단계를 포함한다. 지방 이송(이식) 절차에서, 처리된 생물학적 물질은 일반적으로 지방 조직 또는 그 하나 이상의 성분을 포함한다. 자가 지방 이송 절차에서 지방 조직은 일반적으로 개체로부터 지방 적출물로 획득되고; 이것은 이후 처리되고 환자의 새로운 위치에 다시 주입된다. 생물학적 물질은 개체의 복부, 허벅지, 옆구리 영역, 또는 둔부 영역으로부터 지방 조직을 추출하는 것에 의해 또는 개체의 지방 조직을 포함하는 지방 적출물을 추출하는 것에 의해 획득될 수 있다. 미용 목적을 위해 처리된 생물학적 물질은 종종 개체의 팔자 주름, 입술, 코광대자리(nasojugal) 영역, 뺨(malar), 턱, 이마, 아랫눈꺼풀 또는 윗눈꺼풀의 피부 아래에 이식된다.

본 명세서에 개시된 예시적인 방법 및 장치는 지방 조직(예를 들어, 수확된 지방)을 처리 또는 가공하는 것에 대하여 대부분 설명되었지만, 이들 방법과 장치는 본 명세서에 개시된 예시적인 처리 절차 중 어느 것으로부터 유익을 얻는 임의의 생물학적 물질과도 사용될 수 있다. 이러한 절차는 예를 들어, 여과 및/또는 흡수/흡착에 의한 불순물 또는 특정 성분의 제거를 포함한다. 생물학적 물질(예를 들어, 지방 조직 또는 다른 조직)이 본 명세서에 설명된 MSA 또는 세포 보호제에 추가하여, 생물학적 물질에 유익한 또는 바람직한 효과를 생성할 수 있는 임의의 물질과 결합될 수 있다. 초과 물질이 또한 본 명세서에 설명된 예시적인 장치 및 방법을 사용하여 생물학적 물질과 이와 결합된 후 제거될 수 있다.

키트

본 명세서에 설명된 장치 및 시스템은 수확된 지방 조직, 지방 적출물 또는 다른 생물학적 물질을 처리하기 위한 키트로 제공될 수 있다. 이 키트는 일회용 및/또는 살균할 수 있는 하나 이상의 챔버를 포함할 수 있다. 이러한 챔버는 본 명세서에 설명된 바와 같이 여러 크기/볼륨으로 제공될 수 있다. 여러 단부 부품이 챔버의 단부에 부착될 수 있게 제공될 수 있다. 이러한 단부 부품은 수집 캡, 필터, 폐기물 컵, 캡, 또는 흡수성 또는 흡착성 물질 또는 제제, 플런저 기구, 바늘 또는 캐뉼러 등을 구비하는 용기를 포함할 수 있다. 이 단부 부품은 상이한 크기의 챔버에 부착되도록 구성된 상이한 크기로 제공될 수 있다. 생물학적 물질을 처리하거나 가공하기 위한 하나 이상의 MSA 또는 다른 제제의 양이 또한 제공될 수 있다. 이러한 제제는 액체 형태로, 예를 들어 순수 액체, 현탁액, 용액 또는 유화제, 또는 결정 또는 분말 고체로, 또는 심지어 기체 형태로 제공될 수 있다. 이러한 물질(들)은 지방 조직 또는 다른 생물학적 물질을 보유하는 챔버에 부착되도록 구성될 수 있는 분배 병이나 용기에 제공되거나, 또는 하나 이상의 용기에 제공될 수 있다. 이 물질(예를 들어, MSA 또는 세포 보호제)은 수확된 지방 조직 등의 적절한 볼륨과 사용하기 위해 미리 측정된 볼륨의 이러한 용기에 제공될 수 있다. 한 실시양태에서, 본 발명에 따른 키트는 본 발명의 장치 및 상기 장치를 사용하기 위한 기록된 설명서를 포함한다.

전술된 것은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 설명된 실시형태의 다양한 변형 및 조합은 본 명세서에 있는 개시 내용에 비춰 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다. 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 명시적으로 본 명세서에 설명되지 않았지만, 본 발명의 원리를 구현하고 발명의 사상 및 범위 내에 있는 수 많은 기술을 고안할 수 있을 것이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 예시적인 실시형태는 다음 예제에서 보다 상세히 설명될 것이다. 이들 실시형태는 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 인식할 수 있는, 이 예시적인 실시형태로 제한되지 않는 본 발명의 예시이다.

본 명세서에 설명된 모든 언급은 본 명세서에 설명된 목적을 위하여 참조로 포함된다.

실시예

실시예 1: 차후 재사용을 위해, 생물학적 샘플, 예를 들어, 지방 조직을 수집하기 위한 장치.

도 1은 차후 재사용을 위해, 생물학적 샘플, 예를 들어, 지방 조직을 수집하기 위한 장치를 도시한다. 이 장치는 원통형 형상의 챔버를 포함한다. 이 챔버는 나사산이 형성된 부분을 구비한다. 그러나, 다른 연결 배열이 일 단부 또는 양 단부에 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 다른 연결 배열은 예를 들어, 억지 끼워맞춤 커넥터, 클램프 등을 포함한다. O-링 또는 다른 밀봉 배열이 각 챔버 단부 및 이에 제거가능하게 부착되도록 구성된 단부 부품 사이에 누출 방지(leakproof) 및/또는 내압 밀봉을 형성하도록 더 제공될 수 있다. 선택적으로, 이러한 단부 부품은 영구적으로 챔버의 단부에 부착될 수 있고 및/또는 다른 단부 부품에 부착되도록 구성될 수 있다. 챔버는 선택적으로 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 포함된 물질의 양을 표시하기 위한 볼륨 표시를 포함할 수 있다. 이 예에서, 지방 세포(adipocyte)는 처리되는 동안 단일 챔버 내에 유지된다. 챔버의 각 단부는 여러 단부 부품을 고정하기 위해 나사산이 형성된 연결부 또는 다른 부착 배열을 구비한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 챔버는 용기를 형성하기 위해 말단 단부에 불투과성 캡 형태의 단부 부품을 구비할 수 있다. 수확된 지방 조직은 임의의 적절한 기술을 사용하여 추가적인 처리를 위해 챔버 내에 배치될 수 있다. 특정 실시형태에서, 호스 또는 튜브를 포함하는 수집 캡이 도 1에 도시된 바와 같이 챔버의 근접 단부에 부착된다.

실시예 2: 수동 플런저 배열을 구비하는 필터 장치.

또 다른 예에서, 도 2에 도시된 필터는 도 1에 도시된 챔버의 말단 단부에 부착될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 수집 캡은, 만약 사용되는 경우, 제거되고, 플런저 기구가 챔버의 근접 단부에 부착된다. 챔버는 이후 챔버의 말단 단부가 위에 있도록 반전되며, 필터 배열은 챔버의 말단 단부에 부착된다. 특정 실시형태에서, 폐기물 컵은 도 2에 도시된 바와 같이 챔버에 부착되거나, 또는 필터 배열 및 폐기물 컵은 단일 성분으로 제공된다. 손으로 작동되는 플런저 기구를 포함하는 단부 부품은 챔버의 근접 단부에 부착된다.

실시예 3: 마찰 인터페이스를 구비하는 플런저 배열.

본 발명의 특정 실시형태에서 사용될 수 있는 예시적인 힘 제한 플런저 배열이 도 3에 도시된다. 이 플런저 배열은 슬리브의 길이 방향 축을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 개구에 끼워맞춰지도록 구성된 로드를 포함한다. 피스톤 바디는 슬리브의 말단 단부에 부착되거나, 또는 이것은 슬리브의 일체형 부분으로 형성될 수 있다. 로드 및 슬리브는 원형 단면 형상을 구비할 수 있거나, 또는 다른 단면 형상(예를 들어, 육각형, 팔각형, 정사각형 또는 삼각형 형상)이 사용될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 로드가 슬리브에 부분적으로 삽입될 때 클러치 배열, 예를 들어, 마찰 인터페이스 등이 로드의 외부면과 슬리브의 내부면 사이에 제공될 수 있다. 동작 시, 상대적으로 작은 힘으로 로드를 내리 누르는 것에 의해 로드는 슬리브의 주변 부분을 마찰적으로 파지하고 힘을 피스톤 바디에 전달할 수 있다. 이 동작은 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 플런저의 근접 단부에 힘을 작용하는 것이 피스톤 바디로 하여금 챔버에 제공된 임의의 물질을 누르게 하는 종래의 주사기의 것과 유사할 수 있다.

로드에 작용하는 힘이 미리 결정된 제한을 초과하는 경우에는, 마찰 인터페이스는 로드가 슬리브 안으로 더 들어가고 추가적인 힘이 피스톤 바디에 전달되지 않도록 로드가 슬리브에 대해 미끄러질 수 있도록 구성될 수 있다. 이런 방식으로, 피스톤 헤드에 전달되는 힘의 양과 이에 따라 플런저가 부착된 챔버 내 물질에 작용하는 힘이 제한된다. 이 제한 힘 또는 압력 값은 로드 및 슬리브 및 피스톤 바디의 크기 사이의 마찰 인터페이스의 특성에 따라 결정될 수 있다. 이런 방식으로, 간단한 힘 제한 "클러치" 기구가 플런저를 사용하여 과도한 힘 또는 압력이 작용하지 않게 하기 위해 플런저 배열에 제공될 수 있다. 일반적으로 챔버의 말단 단부에서 필터를 통해 예를 들어 일부 불순물이 빠져나가기 위해 플런저가 아래로 내리 눌릴 때 챔버 내 지방 세포 또는 다른 세포에 손상을 발생시킬 가능성을 피하거나 줄일 수 있도록 원하는 최대 힘 또는 압력이 선택된다.

실시예 4: 막 안정화제를 통해 생물학적 물질(예를 들어, 지방 세포 또는 조직)과 접촉하기 위한 장치.

수확된 세포에의 손상은 예를 들어, 폴록사머 P188 또는 리포산과 같은 막 안정화제(MSA) 또는 세포 보호제와 지방 조직을 혼합하는 것에 의해 수복 또는 방지될 수 있다. MSA 또는 세포 보호제는 챔버에 미리 반입되거나 챔버와 연통하는 용액 용기에 추가된 용액에 제공될 수 있다. 특정 MSA 또는 세포 보호제는 또한 예를 들어, 분말과 같은 고체 형태 또는 액체 형태로 제공될 수 있다. 도 4에 도시된 장치에서, 용기의 상부는 챔버의 말단 단부에 부착되도록 구성되며, 필터는 선택적으로 챔버 및 용액 용기 사이에 제공된다. MSA 또는 세포 보호제는 바람직하게는 처리되는 세포 또는 조직의 오염을 피하기 위해 살균될 수 있다.

캡은 도 4에 도시된 바와 같이 챔버의 근접 단부에 제공된다. MSA 또는 세포 보호제 용액은 챔버 내로 주입되고 이후 도 4에 도시된 챔버/용액 용기 조립체를 반전시키는 것에 의해 내부에서 지방 조직과 혼합되어, 이로 MSA 또는 세포 보호제 용액이 필터를 통해 챔버로 전달된다. 대안적으로, 플런저 기구는 도 2에 도시된 바와 같이 챔버의 근접 단부에 부착될 수 있다. 챔버/용액 용기 조립체가 반전되고, 플런저는 부분적으로 챔버로부터 인출되어 필터를 통해 챔버에 MSA 또는 세포 보호제 용액을 인출한다.

실시예 5: 흡수성 물질을 통해 생물학적 물질을 접촉하기 위한 장치.

만약 사용되는 경우 초과 MSA 또는 세포 보호제를 포함하는 불순물은, 지방 조직과 접촉하는 흡수성 및/또는 흡착성 물질을 제공하는 것에 의해 챔버 내 지방 조직으로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 물 흡수성 물질은 도 5에 도시된 바와 같이 챔버의 일 단부에 부착될 수 있는 보유 캡에 제공될 수 있다. 챔버는 일정 시간 간격 동안 놓여 있거나 또는 지방 조직과 흡수성 물질 사이에 충분한 접촉을 제공하기 위해 부드럽게 흔들리거나 또는 교반될 수 있다. 이 접촉이 충분한 시간(예를 들어, 3초 내지 5분) 동안 일어난 후에, 흡수성 물질을 구비하는 보유 캡은 흡수성 물질에 존재하는 임의의 흡수된 물이나 다른 불순물과 함께 챔버로부터 제거될 수 있다. 이 과정 후에 챔버에 있는 지방 세포에 남아있는 불순물은 더 적어질 것이다.

도 5에 도시된 캡은 도 2에 도시된 폐기물 컵과 유사한 흡수성 인클로저를 제공하도록 가늘고 긴 장형 형태일 수 있다. 흡수성 인클로저의 내부 면의 적어도 일부는 흡수성 물질을 구비한다. 흡수성 인클로저는 (예를 들어, 중심 필터를 가지거나 없이 도 2에 도시된 것과 유사한) 더 큰 인클로저를 형성하기 위해 챔버의 말단 단부에 부착될 수 있다. 대안적으로, 필터는 흡수성 인클로저와 함께 사용된다. 필터 요소와 흡수성 인클로저는 선택적으로 서로에 그리고 챔버에 부착될 수 있는 별개의 단부 부품으로 제공되거나, 또는 이들은 챔버에 부착된 단일 단부 부품으로 제공된다. 불순물(사용되는 경우 임의의 MSA 또는 세포 보호제를 포함하는)을 구비하는 지방 물질은 예를 들어, 챔버/흡수성 인클로저 조립체를 반전시키는 것에 의해 흡수성 물질과 접촉된다. 흡수성 인클로저의 내부면의 상대적으로 큰 영역은 지방 조직으로부터 불순물의 흡수를 더 촉진하기 위하여 지방 조직과 흡수성 물질 사이에 개선된 접촉을 제공한다. 이 구성은 또한 흡수성 용기에 제공될 수 있는 흡수성 물질의 더 많은 양만큼 불순물의 더 많은 양(예를 들어, 유체, MSA 또는 세포 보호제 용액의 많은 볼륨)을 더 잘 흡수하게 한다. 처리된 지방 조직은 도 6 또는 도 10에 도시된 바와 같은 장치를 사용하여 개체의 이식 위치에 주입될 수 있다.

실시예 6: 생물학적 물질을 처리하기 위한 이중 플런저 장치

도 7은 생물학적 물질의 여과를 촉진하고/하거나 이 생물학적 물질과 상이한 제제의 혼합을 가능하게 하기 위하여 장치의 챔버 내 유효 볼륨을 변경하기 위해 이중 플런저 배열을 구비하는 장치를 도시한다. 챔버에 부착가능하도록 구성된 용기와, (즉, 챔버에 또는 다른 단부 부품에 부착되도록 구성된 근접 단부와 마주보는 용기의 단부에) 이 용기의 말단 단부에 추가적인 플런저 또는 다른 유사한 배열을 포함하는 단부 부품이 제공된다. 추가적인 플런저는 플런저가 병진이동될 때 용기의 유효 볼륨을 변경하도록 구성될 수 있다. 추가적인 플런저는 용기의 일부로 형성되거나 또는 이것은 도 7에 도시된 상부 단부 부품/플런저 배열과 유사한, 챔버의 단부에 부착될 수 있는 제거가능한 단부 부품으로 제공될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 용기는 또한 용기와 챔버 사이에 위치된 필터 또는 다른 제한하는, 그러나 투과성인 장벽을 더 포함할 수 있다.

도 7에 도시된 장치는 용기로부터 챔버로 또는 그 역으로 액체 또는 유체의 주입 및/또는 제거를 용이하게 하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 챔버 내에 부분적으로 위치된 제1플런저가 내리 눌리는 동안, 용기 내에 부분적으로 위치된 제2플런저는 동시에 인출된다. 이러한 "푸시-풀" 동작은 챔버 내 압력을 증가시키고 용기 내의 압력을 줄일 수 있다. 이 압력 차이는 유체의 일정 양이 필터 또는 다른 장벽을 통해 용기 내로 통과하게 하는 데 사용된다. 플런저 움직임의 방향을 역전시키는 것에 의해, 유체 또는 액체는 용기로부터 챔버로 전달되게 된다. 특정 실시형태에서, 2개의 플런저의 동작은 예를 들어, 기계적 연결부와 각 로드를 연결하는 것에 의해 연결된다. 다른 실시형태에서, 하나의 플런저가 내리 눌려지거나 인출되는 동안, 다른 플런저는 자유롭게 이동하는 것이 허용된다. 이 자유로운 동작은 힘이 단일 플런저에 작용될 때 용기로부터 챔버로 전달되거나 그 역으로 전달되는 물질의 볼륨을 수용한다.

용기는 챔버 내 생물학적 물질에 추가되는 MSA, 세포 보호제, 또는 다른 유체 또는 액체 물질의 일정 양을 더 포함할 수 있다. 용기는 챔버에 부착되도록 구성된 용기의 단부의 적어도 일부를 커버하는 필터 또는 다른 투과성 장벽을 구비할 수 있다. 이 필터의 특성은, 대기압 하에서 용기 내 유체의 누출이나 유출을 방지하게 하지만, 용기가 챔버의 단부에 부착되어 힘이 하나 또는 두 개의 플런저에 작용할 때 유체가 챔버 내로 주입되는 것을 허용하도록 선택될 수 있다.

제거가능한 필름이나 시트가 저장을 위해 용기의 필터 단부 위에 제공될 수 있다. 이러한 필름은 용기로부터 유체의 누출을 더 방지할 수 있고 및/또는 필터의 살균과 용기의 내용물을 유지하는 것을 도와준다. 이러한 필름은 챔버에 용기를 고정하기 직전에 벗겨지거나 또는 제거될 수 있다. MSA가 생물학적 물질로 흐르게 하도록 천공될 수 있는 필름이 또한 제공될 수 있다.

도 7에 도시된 용기는 처음에 비어 있으며, 본 명세서에 설명된 바와 같이 예를 들어 하나 또는 두 개의 플런저에 힘을 작용하는 것에 의해 필터를 통해 챔버로부터 제거되는 임의의 유체를 위한 폐기물 용기로서 사용된다.

실시예 7: 지방 적출물 처리 시스템.

도 8a는 지방 적출물 처리 시스템을 도시한다. 이 시스템은 환자로부터 획득된 지방 적출물을 수집하기 위한 지방 적출물 용기를 포함한다. 지방 적출물은 지방 적출물 입구를 통해 지방 적출물 용기에 들어간다. 지방 적출물 입구는 지방 적출물 용기로부터 입구를 유체적으로 분리하기 위한 입구 밸브를 구비한다. 지방 적출물 용기는 지방 적출물 용기로부터 추가적인 포트를 유체적으로 분리하기 위한 밸브를 구비하는 추가적인 포트와 유체적으로 더 연결된다. 추가적인 포트는 지방 적출물의 처리에 도움이 되거나 또는 처리된 지방 조직의 생존 능력을 개선시키는, 지방 적출물에 여러 상이한 첨가제를 전달하는데 사용될 수 있다. 이 시스템의 성분 중 어느 것은 분리 또는 비 분리 연결을 통해 연결될 수 있다.

지방 적출물 용기는 지방 적출물 처리 챔버에 유체적으로 더 연결된다. 처리 챔버는 지방 적출물의 원치 않는 부분이 제거되는 용기를 제공한다. 지방 적출물 용기와 지방 적출물 처리 챔버 사이에는 압력 생성 디바이스가 있다. 압력 생성 디바이스는 지방 적출물 용기로부터 지방 적출물을 인출하여 체크 밸브를 통해 지방 적출물 처리 챔버 내로 지방 적출물을 밀어낸다. 이 구성에서 체크 밸브는 처리된 지방 적출물이 지방 적출물 용기로 역류하는 것을 방지한다.

지방 적출물 처리 용기는 지방 적출물의 원치 않는 부분을 격리하는 데 유용한 다수의 상이한 성분을 포함할 수 있다. 일부 구성에서 지방 적출물 처리 챔버는 지방 적출물로부터 혈액 세포, 세포 파편, 자유 지질, 세포외 물질 및 다른 제제를 제거하기 위한 필터를 포함한다. 일부 구성에서, 필터를 통해 여과물을 유도하기 위해, 출구 밸브를 닫고 필터를 통해 여과물을 이동하시키기에 충분한 양(positive)의 압력을 지방 적출물 처리 챔버 내에 생성하도록 압력 생성 디바이스를 동작시키는 것이 편리하다. 여과물은 폐기물 공동으로 전달되고, 폐기물 출구 밸브를 통해 폐기물 용기로 처리 챔버를 빠져나간다. 여과물은 따라서 세포 파편, 세포외 물질 및 다른 제제를 포함하는, 지방 적출물의 여러 원치 않는 부분을 포함한다.

지방 적출물 처리 챔버는 지방 적출물로부터 자유 라디칼을 제거하기 위한 예를 들어, 보유 매트릭스, 고정된 항원 결합 인자, 또는 항산화제를 포함하는 다른 성분을 더 포함할 수 있다.

지방 적출물 처리 시스템은 지방 적출물을 처리한 후 남아있는 지방 조직을 수집하는 데 사용되는 용기인 처리된 지방 조직 용기를 더 포함한다. 처리된 지방 조직은 종종 미용이나 재건 목적으로 개체에 직접 주입하기에 적합하다.

도 8b는 지방 적출물 처리 시스템의 다른 구성을 도시한다. 이 구성은 지방 적출물 처리 챔버와 유체적으로 연결된 압축 공기 입구를 구비한다. 지방 적출물 입구 및 첨가제 입구는 공기주머니(bladder)와 유체적으로 연결된다. 따라서, 지방 적출물 및 첨가제는 공기주머니 내에 수집된다. 이 시스템은 압축된 공기가 지방 적출물 처리 용기 쪽으로 지방 적출물 용기 밖으로 유체를 구동하도록 공기주머니를 둘러싸도록 구성된다. 일부 구성에서, 압축 공기는 액체가 입구 라인을 통해 다시 통과하지 못하게 폐쇄된 지방 적출물 입구 밸브 및 첨가제 포트 입구 밸브를 구비하는 지방 적출물 처리 챔버에 들어간다. 대안적으로, 입구 라인은 입구 라인으로 지방 적출물의 역류를 방지하는 인라인 체크 밸브를 구비할 수 있다.

도 8c는 예시적인 지방 적출물 처리 챔버의 단면을 도시한다. 이 지방 적출물 처리 챔버는 보유 매트릭스와 유체적으로 연결된 입구 라인을 포함한다. 보유 매트릭스는 예를 들어, 친수성 물질 및/또는 친지질 물질을 포함할 수 있다. 보유 매트릭스는 주변 필터와 접촉한다. 필터는 불순물이 필터를 통해 폐기물 공동으로 통과할 수 있도록 구성된다. 입구로부터 출구 쪽으로 챔버를 통해 지방 적출물이 이동할 때, 지방 적출물의 원치 않는 부분이 매트릭스에 보유된다. 일부 경우에, 지방 적출물의 여과를 촉진하기 위해, 출구 밸브는 폐쇄되어 필터를 통해 폐기물 공동으로 여과물을 통과시키기에 충분한 양(positive)의 압력이 지방 적출물 처리 챔버 내에서 생성된다. 폐기물 공동의 여과물은 출구 캡에 존재하는 폐기물 출구에 의해 지방 적출물 처리 챔버로부터 제거된다.

도 8d 및 도 8e는 입구 캡 및 출구 캡의 대안적인 전망을 도시하고 지방 적출물 처리 챔버의 입구와 출구 포트를 도시한다.

도 8f는 지방 적출물 처리 챔버의 단면을 도시하고 폐기물 공동으로 둘러싸인 필터 성분 내에 있고 이 필터 성분으로 둘러싸인 보유 매트릭스의 존재를 도시한다.

실시예 8: 다단계 지방 적출물 처리 시스템.

도 9a는 다단계 지방 적출물 처리 시스템의 비 제한적인 실시형태를 도시한다. 이 시스템은 첨가제 챔버, 보유 매트릭스, 항산화제/항원 결합 챔버 및 필터 챔버를 포함한다. 시스템에 들어가는 지방 적출물은 첨가제 챔버에 제일 먼저 전달되고, 이 첨가제 챔버는 막 안정화제, 항산화제 및 지방 적출물로부터 획득된 처리된 지방 조직의 생존 능력을 개선시킬 수 있는 다른 성분과 같은 성분을 추가하기 위한 첨가제 포트와 유체적으로 연결된다. 첨가제는 첨가제 챔버 내 지방 적출물과 접촉하고, 초과 첨가제는 폐기물 공동으로 첨가제 챔버를 빠져나간다. 시스템의 제2단계는 보유 매트릭스를 포함한다. 보유 매트릭스는 지방 적출물로부터 물과 지질(또는 다른 친지질 분자)을 보유하기 위해 예를 들어, 하나 이상의 친수성 또는 친지질 물질을 포함할 수 있다. 시스템의 제3단계는 항산화제 또는 항원 결합 챔버를 포함한다. 이 챔버에서 항산화제 및/또는 항원 결합 인자는 고체 지지부에 고정되며, 항산화제의 경우, 지방 적출물로부터 자유 라디칼을 격리하고, 항원 결합제의 경우, 지방 적출물로부터 하나 이상의 타깃 항원을 격리한다. 지방 적출물 처리 시스템의 제4단계는 지방 적출물 중 하나 이상의 원치 않는 부분을 제거하도록 구성된 필터를 포함한다. 원치 않는 부분은 필터를 통해 전달되고 폐기물 공동으로 필터 폐기물 포트를 통해 여과물로서 빠져나간다.

폐기물 공동에 존재하는 초과 첨가제 및 여과물은 폐기물 출구 포트를 통해 시스템을 빠져나간다. 기본적으로 개체에 주입하기에 적합한 지방 조직을 포함하는 처리된 지방 적출물은 출구 밸브를 가지게 구성된 출구 포트를 통해 지방 적출물 처리 시스템을 빠져나간다. 처리된 지방 적출물은 개체에 직접 주입하기에 적합한 주사기(도 9a에 도시)에 직접 추가될 수 있다. 대안적으로, 처리된 지방 적출물은 차후 사용 또는 동결 보존을 위해 용기에 보관될 수 있다.

도 9b는 다단계 지방 적출물 처리 시스템의 대안적인 구성을 도시한다. 이 구성은 지방 적출물 처리 시스템의 여러 단계를 통과하는 코일형 튜브(coiled tube)를 포함한다. 코일형 다공성 튜브(들)는 전체 시스템을 통과하거나 또는 특정 단계(예를 들어, 첨가제 단계 및 필터 단계)에만 존재할 수도 있다. 코일형 튜브는 다공성 구조이고 첨가제 챔버의 첨가제가 지방 적출물과 자유롭게 접촉할 수 있게 한다. 제2단계에서, 지방 적출물은 지방 적출물의 특정 원치 않는 부분(예를 들어, 물, 자유 지질)이 보유된 보유 매트릭스로 직접 관류(perfuse)된다. 유사하게, 제3단계에서, 지방 적출물은 지방 적출물의 원치 않는 부분의 추가적인 제거를 용이하게 하는 고정된 항산화제 및/또는 고정된 항원 결합 인자와 접촉한다. 제4단계에서, 지방 적출물은 필터와 자유로이 접촉하여 여과물이 필터를 통해 폐기물 공동으로 통과할 수 있게 한다.

도 9c는 처리 챔버에 들어간 지방 적출물이 다수의 경로로 아래로 진행하는 지방 적출물 처리 시스템을 도시한다. 각 경로는 필터에 의해 둘러싸인 보유 매트릭스를 포함한다. 보유 매트릭스를 통과한 지방 적출물은 보유 매트릭스 내에 보유된 원치 않는 부분을 구비할 수 있다. 지방 적출물의 일부가 또한 이 필터를 통과할 수 있다. 일반적으로, 지방 적출물 처리 챔버의 출구 밸브는 필터를 통해 여과물을 유도하기 위해 지방 적출물 내에 압력의 생성을 촉진하기 위해 폐쇄된다. 필터를 통과한 여과물은 폐기물 공동으로 들어가고 폐기물 출구 밸브를 통해 지방 적출물 처리 챔버 밖으로 전달된다. 처리된 지방 적출물은 출구 밸브를 통해 지방 적출물 처리 챔버를 빠져나가고, 개체에 주입하기 위해 주사기에 직접 추가될 수 있거나 또는 대안적으로 차후 사용이나 동결 보존을 위해 용기에 보관될 수 있다.

도 9d는 다른 다중 경로의 지방 적출물 처리 시스템을 도시한다. 챔버는 상류 친지질 부분과 하류 친수성 부분을 포함하는 2단계 보유 매트릭스를 포함한다. 친지질 부분에서, 지질 및 다른 친지질 분자는 보유 매트릭스에 보유된다. 친수성 부분에서는, 물과 다른 친수성 분자가 보유된다. 여과물은 필터를 통과하고 폐기물 공동으로 들어가고 폐기물 출구를 통해 시스템을 빠져나간다. 처리된 지방 적출물은 개체에 직접 주입하기 위해 주사기에 보관되거나 차후 사용이나 동결 보존을 위해 용기에 보관될 수 있다.

실시예 9: 개체에 생물학적 물질을 주입하기 위한 장치.

도 10a 내지 도 10c는 지방 조직을 주입하기 위한 여러 장치를 도시한다. 도 10a의 장치는 챔버와 피스톤 배열로 구성된다. 챔버는 개체에 주입될 지방 조직을 수용하도록 구성된다. 장치는 출구를 통해 장치 밖으로 조직을 구동하는 압력을 챔버 내에 생성하도록 구성된 피스톤 배열을 포함한다. 이 구성에서 피스톤 배열은 피스톤 변위 디바이스로 기능하는 구동 모터와 연결된다. 구동 모터는 피스톤 배열의 샤프트 공동 내에 연결된 구동 샤프트를 회전시킨다. 구동 샤프트가 회전하면 피스톤 배열이 장치의 말단 단부 쪽으로 변위되어 이에 의해 챔버 내 볼륨을 감소시킨다. 구동 모터는 또한 피스톤 배열을 장치의 근접 단부 쪽으로 끌어당기도록 반대 방향으로 회전될 수도 있으며 이에 의해 챔버의 볼륨을 증가시킬 수도 있다.

구동 모터는 (도 10a에 도시된 바와 같이) 배터리에 의해 구동될 수 있다. 그러나, AC 또는 AC-DC 전력 공급 장치를 포함하는 대안적인 전력 소스가 사용될 수 있다. 구동 모터의 동작은 압력 센서에 전기적으로 연결된 제어기에 의해 제어된다. 압력 센서는 챔버 내 압력을 센싱하고, 이 챔버 내 압력을 나타내는 전기 신호를 제어기에 전달한다. 제어기는 이후 센싱된 압력에 응답하여 구동 모터를 동작시킨다. 이 장치는 구동 모터가 챔버 내 압력이 미리 결정된 최대값 내에 있도록 하는 속도로 동작하는 것을 보장하도록 구성된다. 이런 방식으로 챔버 내 압력을 제어하는 것에 의해 지방 조직이 출구를 빠져나갈 때 지방 조직에 부여되는 속도와 전단 응력이 지방 조직에 적절한 생존 능력을 보장하도록 제어될 수 있다. 제어기는 하나 이상의 사용자 입력을 수신하도록 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 설정 압력을 입력할 수 있고 이에 의해 제어기는 사용자가 지정한 설정 압력을 유지하도록 구동 모터를 동작시킬 수 있다.

도 10b는 기계적으로 제어되는 피스톤 배열을 구비하는 주입 장치를 도시한다. 이 피스톤 배열은 로드가 마찰 인터페이스를 통해 슬리브에 연결되는 마찰 인터페이스를 포함한다. 마찰 인터페이스는 로드를 내리 누르는 것에 의해 생성될 수 있는 최대힘을 제한하여, 챔버 내 최대 압력을 제한하도록 배열되고 구성될 수 있다. 이런 방식으로 챔버 내 압력을 제어하는 것에 의해 지방 조직이 출구를 빠져나갈 때 지방 조직에 부여되는 속도와 전단 응력이 지방 조직의 적절한 생존 능력을 보장하도록 제어될 수 있다.

도 10 c는 압력 센서 및 디스플레이를 구비하는 주입 장치를 도시한다. 장치는 손으로 피스톤 배열을 누르는 것에 의해 동작될 수 있다. 장치는 사용자가 챔버 내에서 생성된 압력을 모니터링하고 챔버 내에서 생성된 압력이 미리 결정된 최대값을 초과하지 않는 것을 보장하도록 디스플레이를 구비하는 압력 센서를 포함한다. 미리 결정된 최대값은 도 10b에 도시된 장치에서와 같이, 이를 초과시 지방 조직이 챔버의 출구를 빠져나갈 때 지방 조직에 원치 않는 속도와 전단 응력이 부여될 수 있는 압력이다.

실시예 10: 자가 지방 이식

개요

지방 이식은 최근 낮은 도너 위치 발병률(donor site morbidity), 낮은 합병증 발병률, 및 빠른 회복 시간으로 인해 점점 더 유행되고 있다. 본 연구에서 출원인은 누드 마우스 모델(nude mouse model)에서 사람의 지방 이식에 대한 흡인과 주입 압력의 역할을 조사하였다. 팽창 지방 흡입이 표준 4㎜ 캐뉼러로 신선한 지방층절제(panniculectomy) 샘플에 대해 실험실에서 수행되었다. 흡입 압력은 -15인치 Hg(-0.5기압) 또는 -25인치 Hg(-0.83기압)로 설정되었다. 지방 적출물은 1200G에 원심 분리되었고 지방은 16 게이지 혈관카테터로 누드 마우스의 옆구리에 주입되었다. 신선한 수술실 지방 적출물은 1200G에서 원심 분리되었고 지방은 낮거나 높은 주입 압력을 사용하여 누드 마우스에 주입되었다. 4주 후, 지방 소엽이 중량과 조직구조에 대해 분석되었다. 흡인 압력에 대하여, 높은 대 낮은 흡입 압력은 중량과 조직구조에서 분명한 차이를 보이지 않았다. 주입 압력에 대하여, 3cc 주사기로, 빠른 속도(3 내지 5㎖/sec) 대 느린 속도(0.5 내지 1cc/sec)로 지방을 주입하는 것은 2744 ㎜Hg (3.61기압) 대 549 ㎜Hg(0.722기압), 각각 (p < 0.001)의 압력을 달성하였다. 낮은 주입 압력은 높은 주입 압력보다 중량이 38% 개선되었다(p < 0.001). 이것은 또한 조직구조 샘플에 반영되었다. 결론적으로, 흡입 압력의 변화는 검사 조건 하에서 생체 내 지방 이식에 영향을 미치지 않았다. 그러나, 높은 압력으로 주입된 소엽은 낮은 압력으로 주입된 것만큼 잘 수행되지 않았다. 이러한 데이터는 주입 압력이 지방 이식의 생존 능력에 크게 영향을 미친다는 것을 의미한다.

실시예에의 도입:

자가 지방 이식은 점점 더 유행되고 있다. 이것은 유방 확대로부터 얼굴 반위축(facial hemiatrophy)의 치료에 이르는 다양한 미용 및 재건 응용에 적용된다. 그 실용성에도 불구하고, 지방 이식은 예측할 수 없는 장기적인 결과에 의해 제한된다. 이것은 다수의 절차를 필요로 하고, 그 결과, 환자에 위험을 증가시킬 수 있다. 이러한 비일관적인 결과에 대한 하나의 기여 인자는 오늘날 사용되고 있는 지방 이식 기술의 다양성에 있다. 자가 지방 이식을 위해 개선된 기술이 필요하다. 이 예에서, 출원인은 지방 이식에 대해 흡인 및 주입 압력의 영향을 조사하였다.

지방 이식 수확은 종래의 기계 지방 흡입술 또는 휴대용 주사기 지방 흡입술에 의해 수행될 수 있다. 기계 지방 흡입술은 사용자가 수확 과정 전체에 걸쳐 일정하게 유지되는 흡입 압력을 제어할 수 있게 한다. 휴대용 주사기 지방 흡입술에서, 흡입 압력은 사용자에 따라 좌우된다. 주사기가 지방 흡입으로 채워짐에 따라 진공이 감소되고 사용자는 동일한 흡입 압력을 달성하도록 다시 더 플런저를 잡아 당겨야 한다. 출원인은 높거나 낮은 흡입 압력으로 수확 때 이식 생존 능력에 차이가 있는지를 조사하였다.

주입 압력은 다수의 변수에 의해 영향을 받을 수 있다. 출원인은 주입 흐름률이 사용자에 의해 제어될 수 있는 파라미터라는 것을 인식하였다. 포아죄유(Poiseuille)의 법칙은 흐름률이 증가할 때 압력이 비례하여 증가한다는 것을 나타낸다. 출원인은 지방 이식의 생존 능력에 대해 증가된 흐름률(및 압력)의 영향을 조사하였다.

이 예에서, 작은 동물 모델에 자가 지방 이식 시 흡인 및 주입 압력의 역할이 조사되었다.

물질 및 방법

흡인 압력

여러 주사기(3㎖, 10㎖, 60㎖ 주사기)를 사용하여 흡입 압력 측정값이 압력계(Netech UniMano)(도 11)를 사용하여 획득되었다. 폐기된 조직 IRB 프로토콜을 사용하여, 신선한 지방층절제 샘플이 수술실에서 획득되었다. 표준 팽창 지방 흡입이 흡입 압력 -15인치 Hg(-0.5기압) 또는 -25인치 Hg(-0.83기압)를 사용하여 기계 지방 흡입(Byron)과 표준 4㎜ 캐뉼러(Mentor)를 사용하여 수행되었다. 실험실 지방 적출물은 이후 50㎖ 원추형 원심 분리기 튜브에서 3분 동안 1200G로 원심 분리되었다. 지방 층은 분리되었고 1㎜ 부분 샘플(aliquots)이 느린 주입으로 3㎖ 주사기를 사용하여 16 게이지 혈관카테터를 사용하여 누드 마우스의 피하 공간에 주입되었다. 4주 후, 동물이 희생되었으며, 지방 소엽이 분석을 위해 수확되었다. 모든 동물 실험은 승인된 동물 프로토콜에 의해 설명된 프로토콜 하에서 수행되었다.

주입 압력

신선한 지방 흡입은 폐기된 조직 IRB 프로토콜 하에서 수술실에서 획득되었고 50㎖ 원추형 원심 분리기 튜브에서 3분 동안 1200G에서 원심 분리되었다. 3㎖ 주사기를 사용하여 1㎖ 부분 샘플이 승인된 동물 프로토콜에 따라 16 게이지 혈관카테터를 사용하여 누드 마우스의 피하 공간에 주입되었다. 동물은 느린 주입 그룹(0.5 내지 1.0㎖/sec) 또는 빠른 주입 그룹(3 내지 5㎖/sec)으로 희생되었다. 동일한 혈관카테터와 주사기 크기를 사용하여 빠른 주입과 느린 주입의 압력 측정값은 압력계(도 12)를 사용하여 획득되었다. 4주 후, 동물이 희생되었으며, 지방 소엽이 수확되었다.

중량 및 조직구조

소엽이 체외 배양(explant) 후 벤치탑 스케일(benchtop scale)(Ohaus)을 사용하여 중량 측정되었다. 이들은 24시간 동안 10% 포르말린으로 고정되고, 파라핀 매립을 위해 처리되고, 헤마톡시린(hematoxylin) 및 에오신(eosin)으로 착색되었다. 사진은 광 현미경(Nikon E600)을 사용하여 l00× 배율에서 촬영되었다. 조직구조 스코어(점수)는 3개의 독립적인 블라인드 조사자에 의해 생성되었고 각 그룹에 대해 평균되었다. 스코어 산정 방법은 건강한 지방, 액포(vacuoles), 침윤물(infiltrate) 및 섬유증(fibrosis)을 평가하는 이전에 발행된 스케일에 기초한다. 각 파라미터는 다음 스케일에 따라 평가되었다: 0 = 부재(absence), 1 = 최소의 존재, 2 = 최소 내지 보통의 존재, 3 = 보통의 존재, 4 = 보통 내지 광범위한 존재 및 5 = 광범위한 존재. 액포, 침윤물 및 섬유증에 대한 스코어는 총 손상에 대한 스코어를 형성하도록 결합되었다.

통계 분석

데이터는 평균 +/- 표준 오류로 표현된다. 분산의 한 인자 분석은 실험 그룹 간에 평균 중량을 비교하는 데 사용되었다. 통계의 중요성은 p < 0.05의 값에 의해 한정되었다.

결과

흡인 압력

3㎖, 10㎖ 및 60㎖ 주사기의 최대 달성가능한 흡입 (음) 압력은 각각 -0.81, -0.92, -0.96기압(도 13 및 도 14)이었다. 생체 내에서 -15인치 Hg(0.5기압) 대 -25인치 Hg(0.83기압)로 흡입된 소엽의 평균 중량은 0.64 +/- 0.03그램(n = 16) 및 0.59 +/- 0.06그램(n = 16), 각각 (p = 0.462)이었다. 이는 통계적으로 의미가 없었다(도 15). 조직구조 검사는 건강한 지방 세포, 액포, 침윤물 및 섬유증의 유사한 정도를 보여주었다(도 16). 또한, 이들 파라미터를 스코어 매기는 것은 -15인치 Hg 그룹(n = 4)과 -25인치 Hg 그룹(n = 3) 사이의 최소의 차이를 보여주었다(도 17).

주입 압력

느린 속도(0.5 내지 1.0㎖/sec) 대 빠른 속도(3 내지 5㎖/sec)로 16 게이지 혈관카테터를 통해 주입된 지방의 압력 판독값은 각각 0.72기압과 3.61기압이었다(도 18). 생체 내에서 느린 대 빠른 흐름률로 주입된 소엽은 0.58 +/- 0.02그램(n = 32) 대 0.42 +/- 0.02그램(n = 30), 각각 (p < 0.001)의 평균 중량을 산출하였다. 이것은 천천히 주입된 소엽의 중량이 38% 개선된 것을 나타내었다(도 19). 조직구조 외양은 또한 더 적은 액포, 침윤물 및 섬유증을 가지는 더 건강한 지방 세포를 보여 주었다(도 20). 이것은 또한 스코어 산정 평가에 반영되었으며 이는 건강한 지방 세포 스코어가 크게 증가한 것뿐만 아니라 천천히(n = 17) 주입된 소엽 대 빠른 주입(n = 13)을 가진 것에서 손상 스코어에 상당한 감소를 보여주었다(도 21).

논의

음 (흡인) 압력과 양 (주입) 압력은 2개의 별개의 실체(entity)이다. 달성가능한 압력의 극단은 0(즉, 완전한 진공 또는 외부 공간) 내지 무한대(이론적인) 범위에 이른다. 해수면에서 또는 그 근처에서, 기압은 1기압과 동일하다. 주사기에서 획득된 음(또는 양)의 압력은 주사기 내부 및 외부 사이의 차이이다. 그러므로, 주사기 내부의 압력이 0.75기압으로 감소되고 외부의 압력이 1기압(해수면)이라면, 달성된 음의 압력은 -0.25기압이다. 달성가능한 절대 최소 압력은 제로이기 때문에 해수면에서 달성가능한 최대 음의 압력은 -1기압이다. 이것은 이론적으로 최대 압력은 없기 때문에 양의 압력에는 적용되지 않는다. 그러므로, 지방을 주입할 때, 압력의 변화는 훨씬 더 클 수 있다.

두 번째 적용 원칙은 휴대용 주사기 지방 흡입이 다음과 같은 보일(Boyle)의 법칙에 주로 의존한다는 것이다:

압력₁ × 볼륨₁ = 압력₂ × 볼륨₂

따라서, 압력 변화는 초기 볼륨과 최종 볼륨 사이의 비율에 따라 좌우된다. 주사기 플런저가 제로 표시에서 시작한다면, 초기 볼륨은 (종종 1㎖ 미만인) 흡입 캐뉼러 내부의 볼륨과 동일하다. 시작 볼륨이 유사해야 하기 때문에 압력계로 흡입 압력을 측정할 때 이 개념은 중요하다. 압력계와 주사기 사이에 튜브를 도입하는 것은 부정확한 결과를 양산할 만큼 충분히 시작 볼륨을 증가시킨다. 여러 주사기로 달성된 측정된 압력(도 13 및 도 14)은 이 원칙을 따랐고 볼륨 변화에 대해서만 본질적으로 변화되었다. 달성가능한 압력의 차이는 최소값이었고 -1기압에 모두 접근하였으나 이를 초과하지는 않았다.

전통적인 휴대용 주사기 지방 흡입은 10㎖의 주사기에서 거의 1 내지 2㎖를 인출하는 것에 의해 수행된다. 여기에 제공된 데이터는 이것이 지방 흡입 기계에 설정된 -15 내지 -20인치 Hg와 대략 균등하다는 것을 보여준다(도 13).

동물 모델에서, -15인치 Hg, 일반적인 휴대용 주사기 지방 흡입 압력, 및 -25인치 Hg, 일반적인 기계 지방 흡입 압력에서 지방을 수확하면, 중량이나 조직구조에서 차이를 보이지 않았다(도 15, 도 16 및 도 17). 이것은 적어도 높은 압력에서 기계 지방 흡입이 지방 이식 생존 능력에 영향을 미칠 염려 없이 사용될 수 있기 때문에 임상적으로 관련된다. 이것은 종종 보다 용이하고 보다 편리한 지방 이식 수확 방법이 될 수 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 주입 압력은 흐름률을 포함하는 많은 변수에 의해 영향을 받을 수 있다. 빠른 흐름률(3 내지 5㎖/sec)에서 16 게이지 혈관카테터를 통해 지방을 주입하는 것은 느린 주입(0.5 내지 1.0㎖/sec)의 것보다 5배의 압력을 생성하였다. 우리의 동물 모델에서, 느리게 주입된 지방 이식은 빠른 흐름률로 주입된 것에 비해 중량이 38% 개선된 것을 양산하였다. 이러한 지방 이식은 또한 더 적은 액포, 섬유증 및 침윤물을 가지고 조직구조에서 더 건강한 것으로 보였다. 표 1은 상이한 흐름률과 카테터 크기에서 주입 속도를 약술한다.

이론에 구애됨이 없이, 흡인 압력이 없는 동안 주입 압력이 지방 이식의 생존 능력에 영향을 미치는 것을 관찰하는데 기여하는 가능한 인자는, 압력이 지방 세포에 직접적인 외상 효과를 제공하여 궁극적으로 세포의 죽음과 이식 재흡수를 야기한다는 것이다. 이것은 달성된 최대 음의 압력은 -1기압인데 반해, 최대로 달성가능한 주입 압력은 훨씬 더 큰 것에 의해 설명될 수 있다. 우리의 실험에서, 빠른 주입의 평균 압력은 3.61기압이었다. 따라서, 흡입/흡인시보다 주입 동안 지방 이식에 훨씬 더 큰 압력을 적용하는 것이 가능하다. 주입 압력을 최소화하여, 최종 속도와 전단 응력을 최소화하는 것에 의해, 지방 이식에 대한 외상이 최소화될 수 있어 이에 의해 지방 이식의 생존 능력을 개선시킬 수 있다.

결론

흡입/흡인 압력의 변화는 검사 조건 하에서 생체 내 지방 이식에 영향을 미치지 않았다. 그러나, 낮은 압력으로 주입된 소엽은 중량이 38% 개선된 것을 양산하였으며 조직구조에서 개선된 외관을 제공했다. 이러한 데이터는 주입 압력이 지방 이식의 생존 능력에 크게 영향을 미친다는 것을 의미한다.

따라서 본 발명의 적어도 하나의 실시형태의 여러 측면을 기술하였으나, 여러 변경, 변형 및 개선이 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 용이하게 발생될 수 있을 것으로 이해된다. 이러한 변경, 변형 및 개선은 본 개시 내용의 일부인 것으로 의도되며 본 발명의 사상과 범위 내에서 있는 것으로 의도된다. 따라서, 전술된 설명 및 도면은 예시를 위한 것이며, 본 발명은 이하 청구범위에 의해 상세하게 기술된다.

본 명세서에 제공된 본 발명의 특정 실시형태는 이식을 위해 생존가능한 지방 세포의 샘플을 획득하도록 지방 조직의 처리 및 정화 측면에서 주로 설명되어 있다. 그러나, 이들 실시형태는 다른 조직이나 세포(예를 들어, 줄기 세포)와 같은 다른 생물학적 물질을 처리하거나 가공하는 데에도 사용될 수 있다.

청구항의 구성 요소를 수식하는 청구항에 있는 "제1", "제2", "제3" 등과 같은 통상적인 용어의 사용은 그 자체가 방법 동작이 수행되는 다른 것 또는 시간적인 순서에 비해 하나의 청구항 구성 요소의 우선 순위, 선행 또는 순서를 나타내는 것이 아니라 단지 청구항의 구성 요소 사이를 구별하기 위하여 특정 명칭을 가지는 하나의 청구항 구성 요소를 이와 동일한 명칭(그러나, 통상적인 용어의 사용을 위해)을 가지는 다른 요소와 구별하기 위한 표지로 사용된 것이다.

Claims

적어도 하나의 출구를 구비하는 챔버,
상기 챔버 내의 막 안정화제(membrane stabilization agent: MSA),
상기 챔버 내에서 압력을 인가하도록 구성되고 배열된 압력 생성 디바이스, 및
상기 챔버 내에 있는 적어도 하나의 보유 매트릭스이며, 생물학적 물질이 상기 챔버에 존재하는 경우에 상기 생물학적 물질과 접촉하도록 구성되고 배열되어 상기 생물학적 물질의 분획이 보유 매트릭스에 보유되도록 하는, 적어도 하나의 보유 매트릭스
를 포함하는, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보유 매트릭스가 상기 생물학적 물질의 지질을 보유하는 친지질 매트릭스를 포함하는 것인 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제2항에 있어서, 상기 지질이 상기 친지질 매트릭스에 흡착되거나 흡수되는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제2항에 있어서, 상기 지질이 자유 지질, 인지질, 스테롤, 지용성 비타민, 지방산, 모노글라이세라이드, 다이글라이세라이드, 트라이글라이세라이드, 또는 이것들의 조합물을 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제4항에 있어서, 상기 친지질 매트릭스가 다당류, 가교 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리비닐 알코올 또는 그의 공중합체, 폴리아크릴아마이드, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리아크릴레이트, 또는 이것들의 공중합체를 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보유 매트릭스가 상기 생물학적 물질로부터의 물을 흡수 및 보유하는 친수성 매트릭스를 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제6항에 있어서, 상기 친수성 매트릭스가 비 독성 삼투 물질(non-toxic osomotic material)을 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제6항에 있어서, 상기 친수성 매트릭스가 히알루론산, 탄수화물, 젤라틴, 알지네이트, 메틸 셀룰로스, 하이드록시메틸 셀룰로스, 또는 이것들의 조합물을 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제6항에 있어서, 상기 친수성 매트릭스가 하이드로겔인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 출구가, 상기 적어도 하나의 보유 매트릭스에 보유되지 않은 생물학적 물질이 상기 챔버로부터 배출되는 것을 허용하도록 구성되고 배열된 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 보유 매트릭스의 보유 특성이 상기 챔버 내 위치에 따라 좌우되는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제11항에 있어서, 생물학적 물질이 상기 챔버에 존재하는 경우에 상기 생물학적 물질과 접촉하도록 구성되고 배열된 적어도 하나의 필터를 상기 챔버 내에 더 포함하여 상기 생물학적 물질의 폐기물 분획이 상기 필터를 통과하도록 하는, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제12항에 있어서, 적어도 하나의 폐기물 출구 라인을 더 포함하며, 상기 폐기물 출구 라인은 상기 챔버와 유체적으로 연결(fluidically connected)되어 상기 폐기물 분획이 상기 폐기물 출구 라인을 통해 배출되도록 하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 출구가, 상기 적어도 하나의 보유 매트릭스에 보유되지 않고 상기 필터를 통과하지 않은 생물학적 물질이 상기 챔버로부터 배출되는 것을 허용하도록 구성되고 배열된 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제12항에 있어서, 상기 필터가 상기 챔버 내 위치에 따라 좌우되는 유효 기공 크기를 구비하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 MSA가 폴리에틸렌 글라이콜-폴리프로필렌 글라이콜-폴리에틸렌 글라이콜 형태의 트라이블록 공중합체인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 생물학적 물질에 존재하는 타깃 항원과 결합하고 격리(sequestering)시키기 위해, 상기 챔버에 존재하는 고체 지지부에 고정된 적어도 하나의 항원 결합제를 더 포함하는, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 생물학적 물질을 교반하도록 구성되고 배열된 교반 장치를 더 포함하는, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 생물학적 물질이 개체로부터 획득된 지방 적출물(lipoaspirate) 또는 지방 조직인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 생물학적 물질이 상기 챔버에 존재하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 보유 매트릭스가, 보유 매트릭스 내에 물, 지질, 금속, 막 안정화제, 및 혈액 세포 중 적어도 하나를 보유하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 보유 매트릭스가, 상기 생물학적 물질로부터의 지질을 보유하는 친지질 매트릭스, 및 상기 생물학적 물질로부터의 물을 보유하는 친수성 매트릭스를 둘다 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제22항에 있어서, 상기 친수성 매트릭스가, 상기 챔버 내에서 친지질 매트릭스로부터 하류에 위치된 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 폐기물 출구, 및 상기 폐기물 출구와 상기 보유 매트릭스 사이에 배치된 필터를 더 포함하는, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
적어도 하나의 출구를 구비하는 챔버,
상기 챔버 내에 존재하는 생물학적 물질, 및
상기 챔버 내에서 미리 결정된 임계값에 있거나 또는 그 아래에 있는 양(positive)의 압력을 생성하도록 구성되고 배열된 압력 생성 디바이스
를 포함하며,
상기 양의 압력은, 상기 생물학적 물질이 상기 출구를 통해 배출되게 하기에 충분하고, 상기 미리 결정된 임계값은, 이보다 높은 압력에서는 상기 생물학적 물질이 상기 출구로부터 개체 내 이식 위치로 배출된 후 조직 이식물(tissue graft)로서 상대적으로 낮은 생존 능력을 갖는 압력인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제25항에 있어서, 상기 양의 압력이, 상기 생물학적 물질이 상기 출구로부터 배출되는 속도가 최대 265 ㎝/sec이도록 유지되는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제25항에 있어서, 상기 양의 압력이, 상기 생물학적 물질이 상기 출구로부터 배출되는 흐름률(flow rate)이 3 ㎖/sec 미만이도록 유지되는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제25항에 있어서, 상기 미리 결정된 임계값이 4 기압인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제25항에 있어서,
상기 출구가 상기 챔버의 말단 단부에 위치되고,
상기 챔버가 근접 단부에 개구를 포함하며,
상기 압력 생성 디바이스가 상기 개구를 통과하여 상기 챔버 내에 이동가능하게 배치되도록 구성되고 배열된 플런저(plunger) 배열이어서, 상기 챔버 내 상기 플런저 배열을 상기 말단 단부 쪽으로 변위시키면 양의 압력을 생성하는 것인,
생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제29항에 있어서, 상기 플런저 배열이, 상기 플런저 배열의 로드를 상기 말단 단부 쪽으로 누르는 것에 의해 상기 챔버 내에서 발생되는 최대 압력을 상기 미리 결정된 임계값으로 제한하도록 구성되고 배열된 힘 제한 클러치 배열을 포함하고, 상기 힘 제한 클러치 배열은 로드를 피스톤에 기계적으로 연결하는 마찰 인터페이스를 구비하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제29항에 있어서, 플런저 변위 디바이스를 더 포함하며, 상기 플런저 변위 디바이스는 상기 출구로부터 상기 생물학적 물질을 배출하는 동안 상기 챔버 내에서 상기 미리 결정된 임계값에 있거나 또는 그 아래에 있는 양의 압력을 초래하는 율(rate)로 상기 플런저 배열을 상기 말단 단부 쪽으로 변위시키도록 구성되고 배열된 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제31항에 있어서,
상기 플런저 배열을 상기 말단 단부 쪽으로 변위시키도록 상기 플런저 변위 디바이스를 작동시키는 제어 신호를 생성하도록 구성되고 배열된 제어기, 및
상기 챔버에 유체적으로 연결되고 상기 제어기의 입력에 연결된 전기 출력을 구비하는 압력 센서
를 더 포함하고, 상기 압력 센서는 상기 챔버 내에서 센싱된 압력을 나타내는 전기 신호를 상기 제어기에 제공하며, 상기 제어기는 상기 센싱된 압력에 기초하여 상기 플런저 변위 디바이스에 제어 신호를 전송하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제25항에 있어서, 상기 압력 생성 디바이스가, 상기 생물학적 물질을 상기 챔버 내로 이송하고 상기 출구를 통해 상기 생물학적 물질을 배출하도록 구성되고 배열된 펌프인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제33항에 있어서,
상기 양의 압력을 생성하도록 상기 펌프를 작동시키는 제어 신호를 생성하도록 구성되고 배열된 제어기, 및
상기 챔버에 유체적으로 연결되고 상기 제어기의 입력에 연결된 전기 출력을 구비하는 압력 센서
를 더 포함하고, 상기 압력 센서는 상기 챔버 내에서 센싱된 압력을 나타내는 전기 신호를 상기 제어기에 제공하고, 상기 제어기는 상기 센싱된 압력에 기초하여 상기 펌프에 제어 신호를 전송하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제25항에 있어서, 상기 생물학적 물질이 지방 조직 또는 그의 성분을 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제25항 내지 제35항 중 어느 한 항의 장치를 획득하는 단계,
상기 장치의 챔버 내에 생물학적 물질을 반입하는 단계, 및
상기 압력 생성 디바이스가, 상기 챔버 내에서 상기 생물학적 물질이 상기 출구를 통해 배출되도록 하는 미리 결정된 임계값에 있거나 또는 그 아래에 있는 양의 압력을 생성하는 단계
를 포함하는, 생물학적 물질을 처리하기 위한 방법.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항의 장치를 획득하는 단계,
상기 생물학적 물질을 획득하는 단계, 및
상기 장치의 압력 생성 디바이스가, 상기 생물학적 물질을 적어도 하나의 입구를 통해 상기 챔버 내로 이송하고 상기 처리된 생물학적 물질을 상기 적어도 하나의 출구를 통해 상기 챔버로부터 배출하도록 하는 단계
를 포함하는, 생물학적 물질을 처리하기 위한 방법.
제1항 내지 제35항 중 어느 한 항의 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치 및 상기 장치를 사용하기 위한 기록된 설명서를 포함하는 키트.
입구 및 제1 출구를 구비하는 챔버,
상기 챔버 내에 있는 보유 매트릭스이며, 생물학적 물질이 상기 챔버에 존재하는 경우에 상기 생물학적 물질과 접촉하도록 구성되고 배열되어 상기 생물학적 물질의 분획이 보유 매트릭스에 보유되도록 하고, 상기 생물학적 물질의 지질을 보유하는 친지질 매트릭스 및 상기 생물학적 물질로부터의 물을 흡수 및 보유하는 친수성 매트릭스 중 적어도 하나를 포함하는 보유 매트릭스, 및
상기 챔버 내에 있는 필터이며, 생물학적 물질이 상기 챔버에 존재하는 경우에 상기 생물학적 물질과 접촉하도록 구성되고 배열되어 상기 생물학적 물질의 폐기물 분획이 상기 필터를 통과하도록 하는 필터
를 포함하고, 여기서 상기 제1 출구가, 상기 적어도 하나의 보유 매트릭스에 보유되지 않고 상기 필터를 통과하지 않은 생물학적 물질이 상기 챔버로부터 배출되는 것을 허용하도록 구성되고 배열된 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제39항에 있어서, 상기 보유 매트릭스가 하이드로겔을 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제39항에 있어서, 상기 보유 매트릭스가, 친지질 매트릭스 및 친수성 매트릭스를 둘다 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제41항에 있어서, 상기 친수성 매트릭스가 상기 챔버 내에서 하류에 위치하고 상기 친지질 매트릭스가 상기 챔버 내에서 상류에 위치하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제39항에 있어서, 제2 폐기물 출구를 더 포함하며, 상기 제2 폐기물 출구는 상기 챔버와 유체적으로 연결되어 상기 폐기물 분획이 상기 제2 폐기물 출구를 통해 배출되도록 하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제43항에 있어서, 상기 필터가, 제2 폐기물 출구과 보유 매트릭스 사이에 배치된 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제39항에 있어서, 상기 제1 출구가, 상기 보유 매트릭스에 보유되지 않고 상기 필터를 통과하지 않은 생물학적 물질이 상기 챔버로부터 배출되는 것을 허용하도록 구성되고 배열된 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제39항에 있어서, 챔버 내에 막 안정화제 (MSA)를 더 포함하는, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제39항에 있어서, 상기 챔버 내에서 압력을 제어하는 압력 생성 디바이스를 더 포함하는, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제39항에 있어서, 상기 생물학적 물질이 상기 챔버에 존재하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제48항에 있어서, 상기 생물학적 물질이 지방 조직 또는 그의 성분을 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제48항에 있어서, 생물학적 물질이 지방 적출물인 경우, 상기 폐기물 분획은 지질, 혈액 성분, 팽창 유체(tumescent fluid), 단일 세포 및 세포 파편 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
말단 단부에 위치된 적어도 하나의 출구 및 근접 단부의 개구를 구비하는 챔버,
상기 챔버 내에 있는 보유 매트릭스이며, 생물학적 물질이 상기 챔버에 존재하는 경우에 상기 생물학적 물질과 접촉하도록 구성되고 배열되어 상기 생물학적 물질의 분획이 보유 매트릭스에 보유되도록 하는 보유 매트릭스,
상기 챔버 내에 있는 필터이며, 생물학적 물질이 상기 챔버에 존재하는 경우에 상기 생물학적 물질과 접촉하도록 구성되고 배열되어 상기 생물학적 물질의 폐기물 분획이 상기 필터를 통과하도록 하는 필터, 및
상기 개구를 통과하여 상기 챔버 내에 이동가능하게 배치되고, 상기 챔버 내에서 압력을 제어하는 플런저
를 포함하는, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제51항에 있어서, 상기 보유 매트릭스가 하이드로겔을 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제51항에 있어서, 상기 보유 매트릭스가, 상기 생물학적 물질의 지질을 보유하는 친지질 매트릭스 및 상기 생물학적 물질로부터의 물을 보유하는 친수성 매트릭스 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제53항에 있어서, 상기 보유 매트릭스가, 친지질 매트릭스 및 친수성 매트릭스를 둘다 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제54항에 있어서, 상기 친수성 매트릭스가, 상기 챔버 내에서 친지질 매트릭스로부터 하류에 위치된 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제51항에 있어서, 챔버 내에 막 안정화제 (MSA)를 더 포함하는, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제51항에 있어서, 상기 생물학적 물질이 상기 챔버에 존재하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제57항에 있어서, 상기 생물학적 물질이 지방 조직 또는 그의 성분을 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제57항에 있어서, 생물학적 물질이 지방 적출물인 경우, 상기 폐기물 분획은 지질, 혈액 성분, 팽창 유체, 단일 세포 및 세포 파편 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제51항에 있어서, 상기 적어도 하나의 출구가, 상기 보유 매트릭스에 보유되지 않고 상기 필터를 통과하지 않은 생물학적 물질이 상기 챔버로부터 배출되는 것을 허용하도록 구성되고 배열된 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
제35항, 제49항 및 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생물학적 물질이 지방 세포(adipocyte), 지방형성 세포(adipogenic cell), 중간엽 세포, 줄기 세포, 또는 이것들의 조합물을 포함하는 것인, 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치.
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