用于细胞处理相关应用的系统和设备的制作方法

专利名称：用于细胞处理相关应用的系统和设备的制作方法
用于细胞处理相关应用的系统和设备
本申请根据美国法典第35篇第119条(e)款要求2010年8月6日提交并且题为“SYSTEM AND APPARATUS FOR CELL TREATMENT”的美国临时申请U.S.S.Ν.61/371，400 的权益，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文。发明领域
本发明涉及用于处理生物材料的方法、系统以及设备，所述生物材料如收获的脂肪组织、脂肪细胞(adipose cell)(脂肪细胞(adipocytes))、干细胞或其它细胞或组织。
背景信息
从身体收获的脂肪组织可以被再引入或自体移植，例如，作为用于美容目的(如某些身体特征的增大)的填充材料。脂肪组织还可以用于某些重建和/或功能程序如面部重建、乳房重建或增大以及声带注射以改善声音功能。可以使用常规吸脂程序或其它技术收获脂肪组织。除脂肪细胞(脂肪细胞(adipocytes))之外，这种收获的脂肪组织通常包括其它试剂，如水或其它液体、游离脂质、血细胞等。
在将脂肪细胞再引入至患者体内之前从收获的脂肪组织去除杂质和/或流体可能有益于移植成功。已经开发了一些程序和系统以便实现脂肪的这种分离或“纯化”。许多程序(包括科尔曼系统(Coleman System)中所使用的)涉及使用离心机以分隔收获的脂肪组织的不同组分并且允许他们被分离。另一个系统，PUREGRAFT系统，在放置于塑料IV袋中的脂肪组织上使用压滚型挤压运动以便实现脂肪细胞从所述脂肪组织的其它组分的一些分离。然后可以使用注射器、插管等将所述“纯化的”脂肪细胞再引入至体内。
机械分隔方法(如离心或压滚方法)可能对脂肪细胞造成损伤并且减少它们的活力，从而导致增加的细胞凋亡和细胞死亡。这类损伤可能由过度力(例如，剪切力)或可在所述纯化/分隔程序期间产生的压力引起。在移植之后死亡的损伤脂肪细胞往往被身体再吸收，从而减少所述移植程序的有效性。
可以通过将脂肪细胞暴露至某些种类的聚合物如泊洛沙姆P188( —种三嵌段共聚物)和/或抗氧化剂如硫辛酸来改善它们的总体活力。因此，提供用于使用这类试剂(可以用作膜稳定剂(MSA)或细胞保护剂以改善所述脂肪细胞的活力)处理所述收获的脂肪组织的脂肪收获/纯化系统对于(例如)脂肪收获和自体脂肪移植程序可以是所希望的。
因此，需要经配置以提供脂肪细胞从所述组织的其它不需要组分的一些隔离同时限制对所述细胞的机械损伤的相对简单、便宜、有效和安全的装置。还期望提供这样一种系统，即不需要离心机或其它大型或昂贵设备并且可以用于手术室或医师办公室中的系统。另外希望的是提供一种用于收获的脂肪组织的处理系统，该系统用合适试剂促进所述脂肪细胞的处理以改善待移植的细胞的活力。
发明概述
本发明的实施方案提供用于处理已经从受试者去除并且可以任选地被移植至相同或不同受试者中的生物细胞或组织的方法、系统以及设备。这种处理可以包括去除杂质(例如，过量液体、游离脂质、血细胞或可能不需要的所述生物材料的其它组分)和/或添加某些试剂至所述生物材料以便实现某些作用(例如，改善所述移植物的活力)以及在所述生物材料移植至受试者之前任选地去除过量的这类试剂。
例如，可以通过将收获的脂肪组织与膜稳定剂(MSA)或细胞保护剂如泊洛沙姆P188或硫辛酸混合来实现改善脂肪细胞和/或在用于移植的脂肪组织(例如，干细胞)中发现的其它细胞的活力。(参见，例如，国际PCT申请号PCT/US2009/005727以及美国专利申请公布号2010/0104542，所述申请的内容以引用的方式整体并入本文)。使用机械力如具有过滤元件的柱塞机构或使用正压或负压，所述设备可以任选地提供脂肪细胞从所述收获的生物材料的不需要组分( 例如，过量液体、血液、游离脂质)的分离。力限制布置可以配备有柱塞以便限制施加至所述脂肪细胞的力/压力的量，从而限制可能被诱发的机械损伤的量。通过提供与所述脂肪组织接触的保留基质(例如，由吸收材料和/或吸附材料组成的基质)还可以从所述脂肪组织去除杂质和/或流体，如肿胀流体或游离脂质。
根据本发明的一些方面，提供设备和系统用于处理并且任选地移植生物材料，例如，将生物材料注射至受试者体内的移植部位中。所述设备通常包括具有至少一个出口的腔室和经配置和布置用于在所述腔室内产生处于或低于预定阈值的正压的压力产生装置。所述正压一般足够引起所述生物材料(如果存在于所述腔室中)通过所述出口排放，并且所述预定阈值一般处于一定压力，高于该压力时所述生物材料在组织移植物从出口排放进入受试者体内移植部位中之后具有相对较低的活力。
根据本发明的一些方面，本文公开的设备和系统提供将生物材料注射至受试者体内的移植部位中的改进的方法。因此，本文提供方法用于将处理的生物材料注射至受试者体内的一个或多个移植部位中。在一些实施方案中，所述方法涉及将生物材料装载至设备的腔室中并且引起所述设备的压力产生装置在所述腔室中产生处于或低于所述预定阈值的正压以便引起所述生物材料通过所述出口排放。一般而言，所述预定阈值是以下压力，高于该压力时所述生物材料在组织移植物从出口排放进入受试者体内移植部位中之后具有相对较低的活力。减少的活力可能因由处理或注射期间施加至所述生物材料(具体地说细胞)上的相对高的流速、压力、注射速率和/或剪切应力引起的组织或细胞损伤而造成。
在本发明的其它方面，提供系统用于处理生物材料。所述系统通常用于在一个位置处理从受试者获得的脂肪组织，通常作为脂肪抽吸物，用于在不同位置自体脂肪转移至所述受试者体内。通常进行所述脂肪处理和转移用于美容或重建目的。所述系统通常包括具有至少一个入口和至少一个出口的腔室，经配置和布置用于通过所述至少一个入口将生物材料转移至所述腔室中并且通过所述至少一个出口将处理的生物材料从所述腔室排放的压力产生装置。至少一种保留基质通常存在于所述腔室中。这种保留基质通常被配置和布置用于接触所述生物材料(当存在于所述腔室中)以使得所述生物材料的组分(例如，流体)被保留在所述保留基质中。为了从所述收获的生物材料去除不需要的组分，除所述保留基质之外，所述系统可以包括多种其它组分。例如，所述系统可以包括过滤器、用于隔离靶抗原(例如，细胞、可溶蛋白、生长因子)的抗原结合区以及用于隔离游离基的抗氧化剂，并且还可以包括用于将添加剂递送至所述生物材料的组分，例如，膜稳定剂。在某些实施方案中，所述系统是包括可以根据需要使用的多个组件(例如，过滤器、末端件、套管、帽、保留基质、腔室)的模块系统。
定义
除非另外说明或从上下文(例如，其中这一数字会超过可能值的100% )另外清楚，“大约(approximately) ”或“约(about) ”,当关于数字使用时一般包括在所述数字的任一方向中5%范围内的数字(大于或小于所述数字)。
“脂肪细胞(adipocyte) ”或“脂肪细胞(adipose cell) ”是指能够合成和/或储存脂肪酸的细胞。所述术语包括具有代表存在于白色脂肪、黄色脂肪和/或棕色脂肪中的细胞的那些的性质的脂肪细胞。通常，脂肪细胞储存呈脂质形式的能量并且响应于激素刺激释放能量储存。形态上，脂肪细胞可以表现为具有移位细胞核和薄胞质区室的肿胀细胞。脂肪细胞可以表达以下基因中的一种或多种:脂联素/Acrp30、FATP4、脂联素球状域(gAdiponectin)/gAcrp30、FATP5、网格蛋白重链 2/CHC22、Glut4、FABP4/A-FABP、瘦素 /OB、FATPKPPAR Y /NR1C3、FATP2或Pref-1/DLK-l/FAl。除非另外指明，术语脂肪细胞包括成脂细胞、成熟脂肪细胞、前脂肪细胞以及成脂干细胞。
如本文所用“脂肪组织”是指包含脂肪细胞或脂肪的组织。通常，脂肪组织包括体脂肪、脂肪库和/或具有脂肪细胞的疏松结缔组织。脂肪组织可以包括白色脂肪、黄色脂肪和/或棕色脂肪。术语脂肪组织还包括组织及通过脂肪抽吸物得到的其组分。所述脂肪组织可以是未经本文描述的方法、设备以及系统处理或通过本文描述的方法、装置以及系统处理。除脂肪细胞之外，脂肪组织可以包含多种再生细胞类型，包括基质细胞、内皮祖细胞、干细胞以及其它前体细胞。术语“脂肪组织(adipose tissue)”可以与“脂肪组织(fattissue) ”互换使用。
“生物相容”是指使用的量对细胞大致上无毒并且在使用的位置对接受者的身体也不会引起或造成显著有害或不良作用(例如，不可接受的免疫或炎症反应)的材料。
如本文所用“脂肪抽吸物”是指包含通过吸脂从受试者去除的脂肪组织和流体的混合物。脂肪抽吸物可以包含在吸脂程序期间使用的肿胀流体。因此，脂肪抽吸物可以包含利多卡因(或其它局部麻醉剂)和/或肾上腺素(或其它相关的激素)。
如本文所用“膜稳定剂(MSA) ”是指使细胞的膜稳定以便防止损伤的试剂。MSA包括密封和/或稳定冻存细胞(例如，解冻后)的膜，并且因此改善解冻后冻存细胞的活力的试剂。MSA还包括在脂肪组织的处理期间(例如，在用于脂肪移植程序的脂肪组织的处理期间)防止对脂肪细胞的损伤的试剂。通常MSA包括与细胞的磷脂双层相互作用的非离子聚合物，例如，非离子聚醚。
如本文所用“干细胞”是指在适当条件下将产生更分化的细胞的任何细胞。术语“干细胞”包括全能干细胞、多能性干细胞、多能干细胞、寡能干细胞以及单能干细胞。术语“干细胞”还包括已经重编程的细胞(例如，成年体细胞)，如，例如，诱导多能干细胞(通常称为iPS细胞或iPSC)。干细胞的非限制性实例包括间充质干细胞、造血干细胞、基质细胞以及脂肪源性干细胞。干细胞还可以以在各种实验室系统中自我更新、再生组织(例如，月旨肪组织)、产生进一步分化的细胞(例如，脂肪细胞)和/或产生集落形成单位的能力为特征。
如本文所用“受试者”是指向其待递送试剂的个体，例如，出于实验、诊断和/或治疗的目的。优选的受试者是 哺乳动物，例如，猪、小鼠、大鼠、狗、猫、灵长类动物或人。在某些实施方案中，所述受试者是人。所述动物可以是处于任何发育阶段的雄性或雌性。在某些实施方案中，所述受试者是实验动物如小鼠或大鼠。在医师或其它医疗服务人员照看下的受试者可以称为“患者”。
附图简述


图1描绘用于收集随后再使用的生物样品(例如，脂肪组织)的设备的非限制性实施方案。
图2描绘具有手动柱塞布置的过滤设备的非限制性实施方案。
图3描绘具有摩擦界面的柱塞布置的非限制性实施方案。
图4描绘用于使生物材料(例如，脂肪细胞或组织)与膜稳定剂接触的设备的非限制性实施方案。
图5描绘用于使生物材料与包含吸收材料的保留基质接触的设备的非限制性实施方案。
图6描绘用于将生物材料移植至受试者体内的设备的非限制性实施方案。
图7描绘用于处理生物材料的设备的非限制性实施方案，所述设备包括两个柱塞布置以改变所述设备的腔室中的有效体积、促进过滤和/或使不同试剂能与所述生物材料混合。
图8A描绘脂肪抽吸物处理系统的非限制性实施方案。
图SB描绘脂肪抽吸物处理系统的非限制性实施方案。
图SC描绘脂肪抽吸物处理腔室的非限制性实施方案。
图8D描绘脂肪抽吸物处理腔室的入口帽的非限制性实施方案。
图SE描绘脂肪抽吸物处理腔室的出口帽的非限制性实施方案。
图8F描绘脂肪抽吸物处理腔室的横截面视图的非限制性实施方案。
图9A描绘多阶段脂肪抽吸物处理系统的非限制性实施方案。
图9B描绘多阶段脂肪抽吸物处理系统的非限制性实施方案。
图9C描绘脂肪抽吸物处理腔室的非限制性实施方案。
图9D描绘带有具有亲脂区域和亲水区域的保留基质的脂肪抽吸物处理腔室的非限制性实施方案。
图1OA描绘用于将生物材料注射至受试者体内的设备的非限制性实施方案。
图1OB描绘用于将生物材料注射至受试者体内的设备的非限制性实施方案。
图1OC描绘用于 将生物材料注射至受试者体内的设备的非限制性实施方案。
图11描绘吸入注射器压力计设置的非限制性实施方案。
图12描绘具有规格16血管导管压力计设置的注射器的非限制性实施方案。
图13描绘吸入注射器压力图表。
图14描绘吸入注射器压力曲线。
图15说明抽吸压力对小叶重量的作用。
图16说明抽吸压力对脂肪组织组织结构的作用。
图17说明抽吸压力对脂肪组织组织结构评分的作用。
图18说明通过导管或注射器注射的脂肪组织的注射压力读数的作用。
图19说明注射压力对小叶重量的作用。
图20说明注射压力对脂肪组织组织结构的作用。
图21说明注射压力对脂肪组织组织结构评分的作用。
本发明的某些实施方案的详述
本发明涉及用于改善生物材料(如收获的脂肪组织、脂肪抽吸物、脂肪细胞、干细胞或其它细胞、组织或生物组分)的质量和/或活力的方法、系统以及设备。通常，所述处理的生物材料用于美容、重建和/或治疗目的的脂肪移植。所述生物材料(例如)可以用于自体脂肪移植程序，即，取自相同受试者的材料后来被转移回来。在一些实施方案中，通过用膜修复/稳定剂等处理和/或去除所述生物材料的不需要组分(如血细胞、游离脂质、过量流体和/或过量MSA)来改善所述生物材料的质量和/或活力。可以使用发明系统或设备处理所述生物材料，其包括用于从所述生物材料去除一种或多种不需要组分(例如，游离脂质、肿胀流体、细胞碎片)的一个或多个阶段。已经发现去除这类组分改善所述生物材料(尤其是用作组织移植物)的质量和/或活力。本发明进一步涉及用于移植所述处理的生物材料(如脂肪组织)的方法、系统以及设备。提供控制在组织移植程序中与处理或注射所述生物材料(例如，脂肪组织)有关的一个或多个条件(例如，压力、速率或剪切应力)和引起改善的移植物质量的方法、系统以及设备。
通过本发明的设备或系统处理的生物材料通常是从受试者得到的脂肪抽吸物或脂肪组织。通常，所述处理的生物材料包括脂肪组织或其组分，包括脂肪细胞、成脂细胞、间充质细胞和/或干细胞。一般而言，所述处理的生物材料是已经从其去除一种或多种不需要的组分的生物材料。可以通过保留在保留基质中、穿过过滤器、通过抗原结合剂结合、通过抗氧化剂清除或其组合来去除所述组分。
用于处理生物材料的设备
本发明的某些方面提供用于处理生物材料的设备。这类设备用于(除别的之外还)处理用于后续再使用的生物组织(例如，脂肪组织)。通常，所述设备是消毒和无菌的，并且适合用于外科程序中。所述设备的腔室和其它组件通常是大致上气封的以避免或减少所述生物材料的污染。本发明设备一般包括用于容纳生物材料的腔室和用于去除不需要试剂的或用于将试剂(例如，MSA)添加至所述生物材料的一个或多个组件。因此，可以通过在所述腔室内的一个或多个阶段进行生物材料的处理。
通常所述腔室具有至少一个入口和至少一个出口。通常，至少一个入口提供用于所述生物材料进入所述腔室的通道并且至少一个出口提供用于处理的生物材料退出所述腔室的通道。压力产生装置还可以包括于所述腔室中或连接至所述腔室。所述压力产生装置通常被配置和布置用于将生物材料通过入口转移至所述腔室中，并且用于将处理的生物材料通过出口从所述腔室排放 。
所述设备可以包括形状是圆柱形的腔室(具有圆形的横截面)，虽然可以使用其它形状。所述腔室在任一末端或两个末端可以配备有螺纹部分或其它联接布置用于将多个组件固定至所述腔室，通常为有助于处理存在于所述腔室内的生物材料的组件。可以使用的其它联接布置包括，例如，压配连接件、夹具等。还可以提供O形环或其它密封布置以在每个腔室末端与末端件(例如，螺纹帽)之间形成防漏和/或耐压密封，所述末端件被配置成可去除地连接至所述腔室末端。任选地，这种末端件可以被永久地固定至所述腔室的末端和/或被配置成固定至其它末端件。在一个配置中，可以提供收集器帽，所述收集器帽允许腔室充当用于生物材料(例如，脂肪抽吸物)的收集导管。
可以以任何尺寸范围提供本发明设备的腔室，取决于在其中待萃取、储存、加工和/或处理的生物材料(例如，脂肪组织)的体积。例如，所述腔室的体积可以从几立方厘米(cc’s)至约lOOOcc’s或更多的范围，取决于待收获和/或处理的生物材料(例如，脂肪组织)的体积。例如，在某些实施方案中，所述腔室的体积是待处理的脂肪组织的体积的约两倍至三倍。这一过量体积允许膜修复剂或细胞保存剂与所述生物材料(例如，脂肪组织)在如本文描述的腔室中的引入和混合。所述腔室可以任选地包括体积标记以指示在其中包含的材料的量。这类标记可以用于测定待添加至所述脂肪组织用于如本文所描述处理或加工的含有MSA、细胞保护剂或其它物质的溶液的适合量。在一些配置中，所述设备包括多个腔室，例如，1、2、3、4或更多个腔室。
所述腔室可以配备有任何纵横比(aspect ratio)，例如，高宽比、长宽比。例如，所述腔室的高度或长度可以是大于、小于所述腔室的宽度或约与所述腔室的宽度相同的尺寸。在不同实施方案中，不同纵横比可以提供某些优势。例如，在某些配置中，宽比高(或长)大的腔室对于所述腔室中待处理的生物组织的具体体积可以容纳更大的过滤元件。在某些配置中，所述腔室可以具有1: 1、2: 1、3: 1、4: 1、5: I或10: I的纵横比(高比宽或长比宽)。所述腔室可以具有0.5cm至lcm、0.5cm至2cm、0.5cm至5cm、Icm至2cm、Icm至5cm、Icm至IOcm或更大范围内的横截面内径。所述腔室可以具有约0.5cm、约1cm、约2cm、约3cm、约4cm、约5cm、约6cm、约7cm、约8cm、约9cm、约IOcm或更大的横截面内径。所述腔室可以具有 Icm 至 5cm、2cm 至 5cm、2cm 至 10cm、5cm 至 10cm、5cm 至 20cm、5cm 至 30cm或更大范围内的长度。所述腔室可以具有约1cm、约2cm、约3cm、约4cm、约5cm、约6cm、约7cm、约8cm、约9cm、约10cm、约15cm、约20cm、约25cm、约30cm或更大的长度。
在某些配置中，当被处理时，生物材料(例如，脂肪组织或其组分，如脂肪细胞(月旨肪细胞(adipocytes)))保持于单个腔室内，并且所述腔室的各端配备有螺纹接口或其它连接布置用于将不同末端件固定至其上 。例如，所述腔室在远端上可以配备有呈不渗透帽形式的末端件以便形成容器。收获的脂肪组织可以被放置于所述腔室中用于使用任何合适技术进一步处理。在某些配置中，包括软管或管的收集帽被固定至所述腔室的近端。所述收集帽与(例如)吸脂软管连通，以使得生物材料(例如，脂肪抽吸物)在收获同时被引导至所述腔室中。减少或消除在多个器皿或容器之间转移所述生物材料的需要减少引发的机械损伤的量、增加所述方法的效率、减少材料的损失和/或减少污染的可能性。
本发明设备的腔室可以被配置成用于离心机中。在某些配置中，通过离心分离分隔的所述腔室中的生物材料的部分(例如，油、下层漂浮物(infranatant))可以容易地从所述腔室去除。末端件(例如，固体帽)可以被固定至腔室的一端或两端，以使得所述腔室可以被放置于离心机中并且自旋以便分离存在于所述腔室中的生物材料的部分。在通过离心分离分隔生物材料的部分之后，含有过滤布置的末端件、保留基质或其它装置可以被固定至具有分隔的组分(如，例如，流体或游离脂质)的腔室的末端。包括压力递送布置(例如，柱塞或气体软管)的末端件可以在它可以被采用处(例如，所述柱塞可以被抑制或所述气体软管可以被加压)固定至所述腔室的另一末端以便驱使所述分隔的部分至所述过滤器、保留基质会其它装置中。
可以提供末端件，其包括被配置成连接至所述腔室的容器和处于所述容器的远端的另外柱塞。所述另外柱塞可以被配置成当所述柱塞被平移时改变所述腔室内的有效体积。所述另外柱塞可以形成为所述腔室的部分，或它可以被提供为可以被固定至所述腔室的末端的可去除的末端件。
过滤器
本发明的设备可以用于使用机械过滤和/或其它方法从放置于所述腔室中的脂肪组织或其它生物材料去除杂质。杂质可以包括，例如，过量流体、游离脂质、血细胞、细胞碎片、细胞外材料以及可以添加至所述生物组织或材料以实现某些作用的过量的某些试剂或溶液。为了有助于去除这类杂质，所述设备通常包括至少一个过滤器。当存在于设备的腔室中时，所述过滤器被配置和布置用于接触所述生物材料，以使得所述生物材料的废物部分通过所述过滤器。所述腔室的至少一个出口一般被配置和布置以允许从所述腔室排放没有通过所述过滤器的生物材料。可以提供多个过滤器以允许过滤阶段中的生物材料。所述设备可以包括I个过滤器、2个过滤器、3个过滤器、4个过滤器、5个过滤器或更多。
通常提供至少一个废物出口管线，所述出口与所述腔室流体连接以使得退出所述过滤器的废物部分(滤液)通过所述废物出口管线排放。在一些情况下，所述废物出口管线被配置和布置以允许通过所述过滤器流进所述腔室中以便有助于所述过滤器的清洁。通过允许逆流，可以去除已经停留于所述过滤器中、导致所述过滤器的阻塞的材料。这样允许不需要拆卸所述腔室而清洁所述过滤器。虽然，在一些情况下，可以通过从所述腔室去除过滤器并且清洗它来清洁所述过滤器。因此，在一些配置中所述过滤器是可去除的并且可替代的。
所述过滤器可以具有多种形状和大小中的任何一种。所述过滤器可以成形为盘、孔环、圆柱、空心圆柱、薄片等。所述过滤器可以具有约Iym至约5mm、约Ιμπι至约1mm、约Iym 100 μm>J 1 μ m 50 μ m>^J 10 μ m 50 μ m>^J 20 μ m 50 μ m>^J 50 μ m至约500 μ m、约100 μ m至约500 μ m或约100 μ m至约Imm的范围内的有效孔径。所述过滤器可以具有约 I P m、约 5 μ m、约 10 μ m、约 20 μ m、约 50 μ m、约 100 μ m、约 250 μ m、约 500 μ m、约1mm、约2.5mm、约5mm或更大的有效孔径。
所述过滤器可以具有贯穿所述过滤器的相对均匀的有效孔径。或者，所述过滤器可以具有位置依赖性的有效孔径。例如，所述过滤器可以在所述腔室中上游位置处具有相对粗糙的有效孔径，并且在所述腔室中下游位置处具有相对精细的有效孔径。因此，所述生物材料中上游相对大的杂质可以通过所述过滤器并且所述生物材料中下游仅相对细小的杂质可以通过所述过滤器。例如，所述过滤器可以在所述腔室中上游位置处具有约50μπι至约100 μ m的范围内的有效孔径，并且在所述腔室中下游位置处具有约I μ m至约50 μ m的范围内的有效孔径。
在脂肪组织是所述生物材料的某些实施方案中，选择所述过滤器特性以当对所述腔室中的脂肪组织施加压力时在所述腔室中保留所述脂肪细胞并且允许液体和较小杂质通过所述过滤器。例如，典型脂肪细胞的大小介于约60微米与约100微米之间。因此，在某些实施方案中，所述过滤器中的孔或通道的有效大小介于约20微米与约50微米之间。当在所述腔室中保留所述脂肪细胞和脂肪组织的球状体时这类孔径允许液体和小杂质(如血细胞)通过所述过滤器并且从所述脂肪组织去除。基于脂肪细胞的相对大小和待去除的具体杂质或试剂还可以使用具有其它有效孔径的过滤器，其中所述孔径优选地小于平均或最小脂肪细胞大小并且大于待去除的杂质的大小。
所述过滤器可以由多种不同生物相容材料中的任何一种或多种组成。例如，所述过滤器可以由陶瓷、玻璃、硅、不锈钢、钴铬合金、钛合金、聚四氟乙烯、聚丙烯以及其它聚合物中的一种或多种组成。所述过滤器还可以涂覆有材料以防止或减少存在于所述生物材料中的组分粘附至所述过滤器，这会导致所述过滤器的阻塞。
通常，所述腔室的至少一个出口被配置和布置成允许所述生物材料的废物部分从所述过滤器退出之后从所述腔室排放。当所述生物材料是脂肪抽吸物时，所述废物包含脂质、血液组分、肿胀流体、单个细胞以及细胞碎片中的至少一种。
还可以提供用吸附材料涂覆或处理的过滤器或试剂以便去除杂质。例如，可以提供亲脂物质以从脂肪组织吸附亲脂性的游离脂质或过量MSA或细胞保护剂(如果使用)。这类吸附剂可以提供于过滤器中。所述吸附材料或试剂可以用于代替如本文描述的吸收材料或除本文描述的吸收材料之外还可以使用所述吸附材料或试剂。可以根据本发明的实施方案使用的示例性吸附剂和/或吸收剂包括，但不限于，水凝胶如多糖(例如，琼脂糖或羧甲基纤维素)、交联PEG、聚乙烯醇或其共聚物、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯和/或其共聚物。
压力产生装置
如本文所公开，一个或多个压力产生装置可以包括于或连接至本发明生物材料处理设备的腔室。压力产生装置通常被配置和布置用于将生物材料通过入口转移至所述腔室中，和/或用于将处理的生物材料通过出口从所述腔室排放。
在一些配置中，压力产生装置是泵。所述泵可以被配置和布置用于将所述生物材料转移至所述腔室中并且通过所述出口排放所述生物材料。在这些配置中，所述设备还通常包括控制器，该控制器被配置和布置用于产生激活所述泵以产生正压的控制信号。所述设备还可以包括压力传感器，该压力传感器与所述腔室流体连接并且包括连接至所述控制器的输入的电输出。所述压力传感器提供电信号至所述控制器，指示所述腔室中的感应压力。所述控制器基于所述感应压力将控制信号传输至所述泵。
在某些配置中，用于腔室的末端件包括充当压力产生装置的手动柱塞机构。所述柱塞机构可以包括固定至活塞体的杆，其中所述活塞体的周长大致上符合所述腔室的内表面，与常规注射器的结构类似。下压所述柱塞增加所述腔室中的压力，并且拔起所述柱塞减少所述腔室中的压力。如果在所述腔室的较低末端提供一个或多个开口，如本文所描述，下压或拔起所述柱塞分别迫使材料从所述腔室出来或将材料推至所述腔室中。来自所述柱塞的压力可以用于在保 留所述生物材料(例如，所述腔室中的较大脂肪细胞或脂肪球)的其它组分时迫使杂质(例如,细胞外流体、蛋白质、脂质、核酸、红血细胞)通过过滤器。
在一些配置中，使用力限制柱塞布置。这种柱塞布置包括经配置成能装进开口中的杆，所述开口至少部分地沿套管的纵轴延伸。活塞体被固定至所述套管的远端，或它可以被形成为所述套管的主要部分。所述杆和套管可以具有圆形横截面形状，或还可以使用其它横截面形状(例如，六边形、八边形、正方形或三角形形状)。当所述杆被部分地插入至所述套管中时可以在所述杆的外表面与所述套管中的内表面之间提供离合器布置，例如，摩擦界面。在操作中，用相对小的力推下所述杆将允许所述杆摩擦地夹紧所述套管的周围部分并且将所述力转移至所述活塞体。这种操作可以类似于常规注射器的操作，其中施加力至所述柱塞的近端引起所述活塞体压至提供于所述腔室中的任何物质上。然而，如果施加至所述杆的力超过预定极限，所述摩擦界面可以被配置成允许所述杆相对于所述套管滑动，以使得所述杆进一步进入所述套管并且没有额外力传输至所述活塞体。以这种方式，限制输送至所述活塞头的力的量-和因此施加至所述腔室(所述柱塞连接至其)中的材料的压力。可以基于所述杆与所述套管之间的摩擦界面的特性和所述活塞体的大小测定这种限制力或压力值。以这种方式，可以在所述柱塞布置中提供简单的力限制“离合器”机构以防止使用所述柱塞施加过度力或压力。通常选择所希望的最大力或压力以便当压下所述柱塞(例如)以迫使一些杂质通过所述腔室的远端处的过滤器时避免或减少对腔室中的脂肪细胞或其它细胞造成损伤的可能性。
在某些配置中，过滤器布置可以固定至所述腔室的远端，任选地具有废物杯。可以提供具有压力调节器的控制压力源，如压缩气体(例如，空气、N2)与所述收集器帽的软管连通。以这种方式，所述压缩气体用于可控制的增加所述腔室内的压力并且促进通过所述过滤器的杂质的排放，而同时避免施加可损伤脂肪细胞的过度压力。在另外实施方案中，所述气体可以包括可以进一步 改善经处理的脂肪细胞的活力的组分，如氧气。
在另外的实施方案中，末端件提供给所述腔室，所述末端件包括被布置成提供穿过所述过滤器/障碍物的渗透梯度的过滤器或障碍物，以使得流体响应渗透压力梯度而不是机械压力或除机械压力之外从所述腔室流至废物杯或反之亦然。
保留基质
通常，所述腔室容纳一种或多种保留基质，所述保留基质(当存在于所述腔室中时)被配置和布置用于接触所述生物材料，以使得所述生物材料的部分被保留在所述保留基质中。保留基质一般由从所述生物材料保留组分的一种或多种材料组成。以这种方式，保留基质提供用于从所述生物材料去除一种或多种不需要的组分的机制。通常，所述腔室的至少一个出口被配置和布置以允许从所述腔室排放没有保留在所述保留基质中的生物材料。
保留基质可以由保留来自所述生物材料的脂质的未脂基质(或疏水基质)组成。取决于所述基质的性质和存在于所述生物材料中的脂质的组成，所述脂质部分的保留可以通过将脂质吸附至所述亲脂基质、将所述脂质部分吸收至所述亲脂基质中或这类保留机制的组合发生。例如，某些脂质可以吸附至所述基质，而某些其他脂质可以被所述基质吸收。可以通过吸附和吸收保留一些脂质。所述脂质可以包括游离脂质、磷脂、固醇、脂溶性维生素、脂肪酸、甘油单酯、甘油二酯、甘油三酯或生物材料(如脂肪组织)中存在或普遍发现的任何其它脂质组分。添加剂组分(例如，过量添加剂)(其可以或不可以是脂质本身)还可以吸附至亲脂基质或被亲脂基质吸收。在一些实例中，所述亲脂基质包括多糖、交联聚乙二醇、聚乙烯醇或其共聚物、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯或其共聚物。
所述保留基质可以由吸收和保留来自所述生物材料的水的亲水基质组成。因此，所述亲水基质可以充当水凝胶。所述亲水基质可以包含无毒渗透材料。所述亲水基质可以包含透明质酸、碳水化合物、明胶、藻酸盐、甲基纤维素或羟甲基纤维素。
所述保留基质的保留特性在所述腔室中可以是位置依赖性的。例如，所述保留基质在所述腔室中上游位置处可以是亲脂性的并且在所述腔室中下游位置处可以是亲水性的。或者，所述保留基质在所述腔室中上游位置处可以是亲水性的并且在所述腔室中下游位置处可以是亲脂性的(例如，疏水的)。以这种方式，保留基质能够保留来自所述生物基质的不同类型的组分。在一些情况下，所述保留基质可以包括相对均匀分布的不同保留区域，例如，均匀分布的亲脂和亲水区域。多种保留基质可以存在于所述腔室内的不同位置中。所述保留基质可以保留所述生物材料的不同组分，包括，例如，H20、脂质、金属、MSA、血细胞。
整个设备或腔室(包括所述保留基质和所述腔室的其他组分)可以是一次性的。在一些情况下，所述腔室和系统被布置和配置成容易地拆卸成一个或多个组件部分。以这种方式，可以容易地清洁所述系统并且清洁之后可以容易地替换或重新组装所述系统的组件。因此，所述保留基质可以是不可容易地去除的所述腔室的主要组件。或者，所述保留基质可以是可容易地去除和替换的。
通过使用保留基质，杂质(包括过量MSA或细胞保护剂(如果使用))可以从所述腔室中的脂肪组织去除。这可以通过(例如)使保留基质的吸收材料和/或吸附材料与所述脂肪组织接触来实现。例如，如所示吸水材料(例如，水凝胶)可以被提供于可以被固定至所述腔室的一端的固定帽中。所述腔室可以然后静置一段时间间隔或轻轻地摇动或搅拌以提供所述脂肪组织与所述吸收材料之间的充分接触。在这种接触发生足够时间例如，长达5分钟、长达I分钟后，可以从所述腔室去除具有吸收材料的固定帽，连同存在于所述吸收材料中的任何吸收的水或其它杂质。在这一方法之后，将有较少杂质与脂肪细胞残留于所述腔室中。
在某些实施方案中，容纳保留基质的外壳可以被固定至所述腔室的一端以形成更大的外壳用于保留所述生物材料的杂质。过滤器可以与所述保留基质一起使用。所述过滤器和保留基质可以任选地被提供为可以固定至彼此和固定至所述腔室的单独末端件，或它们可以被提供为固定至所述腔室的单个末端件。具有杂质(包括任何MSA或细胞保护剂，如果使用)的生物材料可以然后与所述保留基质接触，例如，通过翻转所述腔室/吸收外壳部件。所述保留基质的相对大的表面积提供所述生物材料与所述吸收材料之间的改进的接触以促进杂质的更好吸收。
所述腔室还可以包括一种或多种抗原结合剂用于结合和隔离存在于所述生物材料中的靶抗原。所述抗原结合剂通常固定于固体载体上。在一些配置中，所述抗原结合剂被固定于保留基质上(例如，亲脂基质或亲水基质)。在其它配置中，所述抗结合剂被固定于单独结构(例如，所述腔室的表面)或基质上。所述抗原结合剂可以特异性地结合至细胞表面分子、细胞外基质分子或其它靶标。所述细胞表面分子可以存在于红血细胞、白血细胞、血小板、基质细胞、细菌、病毒或其它靶标上。一般而言，所述抗原结合剂的靶标是所述生物材料的不需要的组分。所述抗原结合剂一般是抗体或其抗原结合片段。
所述腔室还可以包括用于清除所述生物材料中的游离基的一种或多种抗氧化剂。所述抗氧化剂可以被固定于所述腔室中的固体载体上。在一些配置中，所述抗氧化剂被固定于保留基质上(例如，亲脂基质或亲水基质)。在其它配置中，所述抗氧化剂被固定于单独结构(例如，所述腔室的表面)或基质上。在本发明中有用的抗氧化剂的实例包括但不限于，谷胱甘肽、维生素C、维生素E或酶(如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶或过氧化物酶)。
添加剂储库
所述系统还可以包括配置和布置用于容纳添加剂溶液的储库。所述添加剂溶液可以包含膜稳定剂(MSA)、生长因子、抗氧化剂 或本文公开或本领域另外已知的其它合适的添加剂。所述MSA可以是以下形式的三嵌段共聚物:聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇，如泊洛沙姆-P188。所述储库通常被配置和布置成允许在所述生物材料接触所述保留基质之前将所述添加剂溶液从所述储库转移至所述生物材料。然而，所述储库可以被配置和布置成允许在所述腔室中处理的任何阶段将所述添加剂溶液转移至所述生物材料。通常，使用泵或其它类似装置将所述添加剂溶液从所述储库转移至所述腔室。在一些情况下，所述保留基质被配置和布置成通过吸附或吸收来保留过量的所述添加剂溶液的一种或多种组分。可以通过使所述脂肪组织与膜稳定剂(MSA)或细胞保护剂(如，例如，泊洛沙姆P188或硫辛酸)混合来修复或防止对收获的细胞(例如，脂肪细胞等)的损伤(如果存在)。例如在于2009年10月21提交的国际申请号PCT/US2009/005727和美国专利申请公布号2010/0104542中描述可以用于改善细胞的活力的MSA或细胞保护剂。可以以不同方式将所述MSA或细胞保护剂引入至所述腔室中。例如，可以将所述MSA或细胞保护剂提供于溶液中，所述溶液预装载于所述腔室中或被添加至与所述腔室连通的溶液容器中。某些MSA或细胞保护剂还可以(例如)以固体(如粉末)的形式或以液体形式(即，未在溶液中)提供。所述MSA或细胞保护剂优选地是无菌的以避免污染经处理的细胞或组织。在某些实施方案中，在所述腔室的近端上提供帽以利于MSA或细胞保护剂与所述生物材料的混合。可以将所述MSA或细胞保护剂溶液引入至所述腔室中并且通过翻转所述腔室/溶液容器部件使所述MSA或细胞保护剂溶液与其中的生物材料混合，以使得所述MSA或细胞保护剂溶液通过所述过滤器并且进入所述腔室中。或者，柱塞机构可以被固定至所述腔室的近端，以使得所述柱塞可以部分地从所述腔室退出以便使所述MSA或细胞保护剂溶液通过所述过滤器并且进入所述腔室中。还可以使用其它技术来将所述MSA或细胞保护剂溶液引入至所述腔室中。例如，在所述腔室的一端提供的末端件可以被去除，并且特定量的MSA或细胞保护剂溶液可以被倒进所述腔室中。可以以预测量的量提供所述MSA或细胞保护剂溶液。例如，如果P188被用作MSA，它可以以10mg/ml水溶液(例如，PBS溶液或包含所述MSA的其它缓冲溶液)提供，其中使用的溶液的体积与待处理的脂肪组织的体积大致相同。所述腔室中的脂肪组织和MSA或细胞保护剂溶液的混合物可以轻轻地摇动，随后通过翻转、打旋等混合和/或允许静置足够允许所述MSA或细胞保护剂与所述细胞相互作用的持续期。例如，可以允许所述混合物静置约I分钟、约5分钟、约10分钟、约20分钟或更长。可以使用更短的时间持续期。在一些情况下，摇动所述混合物以改善所述生物材料中的细胞与所述MSA或细胞保护剂的混合。在某些实施方案中，在低于正常体温和/或低于环境温度(“室温”)的温度下提供所述MSA、细胞保护剂和/或其它处理/加工物质。或者或此外，在引入所述脂肪组织或其它细胞之前和/或之后冷却含有所述细胞的腔室。这种较冷的温度可以进一步促进被处理的细胞或组织的保存和活力。在所述脂肪组织已经充分混合和/或暴露至所述MSA或细胞保护剂之后，所述MSA或细胞保护剂被任选地从生物材料去除。还可以如本文所描述使用除MSA或细胞保护剂之外或代替MSA或细胞保护剂的其它材料，例如，可以对所述腔室中的所述细胞或其它生物材料产生有益作用的任何物质。这类材料和/或另外的细胞保护剂或MSA可以组合使用或可以根据本文描述的发明设备和技术用于随后处理收获的细胞或组织。搅拌 所述系统可以进一步配备有搅拌装置，当存在于所述腔室中时所述搅拌装置被配置和布置用于搅拌所述生物材料。在一些配置中，在所述腔室中或在进入所述腔室之前搅拌所述生物材料有助于将所述生物材料移进或移出所述腔室，以及使所述生物材料与保留基质、过滤器以及所述腔室的其它组件接触有助于去除所述生物材料的一种或多种不需要的组分。所述搅拌装置可以是与所述生物材料直接或间接接触的内部搅拌或混合机构。所述搅拌装置还可以是外部装置如振荡装置、振动台或适合用于在外部搅拌所述生物材料的其它类似装置。用于处理生物材料的方法本文提供用于处理生物材料的方法。所述方法对于脂肪移植程序是特别有用的。例如，可以使用所述方法处理从受试者获得的脂肪抽吸物并且产生适合用于移植至所述受试者体内用于美容或重建目的的脂肪组织。所述方法，经常用于制备组织移植物，通常涉及获得如本文公开的合适设备；获得生物材料(通常从受试者)；并且引起所述设备的压力产生装置通过所述腔室入口将所述生物材料转移至所述设备的腔室中并且通过所述腔室出口将处理的生物材料从所述腔室排放。在一些配置中，所述压力产生装置不需要将所述生物材料装载至所述装置中。在这些配置中，可以人工地将所述生物材料添加(例如，倾倒)至所述腔室中。在这种配置中的压力产生装置将有助于所述生物材料通过所述设备的一个或多个处理阶段移动并且任选地通过所述出口排放所述处理的生物材料。在某些实施方案中，所述脂肪抽吸物在使用所述设备普通处理之前经受离心分离。在一些情况下，在离心分离之后，从所述脂肪抽吸物去除油层和/或下层漂浮物层。

在所述设备的一些配置中，本文描述的末端件和程序的任何组合可以用于收集、处理和/或加工所述生物材料(例如，脂肪组织)。单个程序还可以以不同顺序进行和/或多于一个，如使用多个具有新鲜吸收材料的吸收帽。使用的方法的类型和数量可以基于不同因素如被处理的脂肪组织的量、所述脂肪细胞的所希望的纯化水平、膜修复或所希望的或所选择的脂肪细胞的其它处理的程度、提取所述细胞或组织的部位、移植的部位等。在已经使用本文描述的各种程序和装置的任何一种处理所述脂肪组织之后，包括针、导管、插管或其它适合开口的末端件可以被固定至所述腔室的远端用于将所述处理的生物材料递送至受试者。所述针、导管、插管或其它适合开口可以用于促进将处理的脂肪组织移植至患者体内的一个或多个具体位置中。例如，柱塞机构可以被固定至所述腔室的近端并且用于使所述处理的和/或加工的脂肪细胞通过所述针、导管、插管或其它适合开口。以这种方式，可以使用单个腔室处理和移植所述收获的脂肪组织，这样可以减少对所述脂肪细胞的损伤的量并且改善它们的整体活力。用于注射、移植或转移生物材料的设备提供设备用于在一定条件下注射、移植或转移生物材料，所述设备与现有设备相比引起用于移植目的改善的生物材料的质量、一致性和活力。所述设备通常包括具有至少一个出口的腔室；和经配置和布置用于在所述腔室内产生处于或低于预定阈值的正压的压力产生装置，所述正压足够引起生物材料(如果存在于所述腔室中)通过所述出口排放。所述设备可以包括经配置和布置用于测量所述腔室内的压力的压力传感器。一般而言，所述预定阈值是以下压力，高于该压力时所述生物材料在组织移植物从出口排放进入受试者体内移植部位中之后具有相对较低的活力。可以将活力的程度与具有所希望的组的活力条件、或表示所希望的组的活力条件的历史值或多个值的对照移植物样品进行比较。可以使用本领域熟知的方法评价活力。例如，可以通过评估移植物保留的程度(例如，按厚度计、按体积计、脂肪细胞含量、细胞活力或炎症参数的其它缺乏)和/或移植之后一次或多次移植时的生长来评价活力。可以通过评估已经接受脂肪移植物的受试者的审美外观来定性地评价移植活力。临床上，还可以使用MRI或3D成像体积测量评价移植物活性。在移植之前可以使用自动细胞计数器测量脂肪活力。同样，可以在移植之后一次或多次进行所述评价。例如，如果进行所述移植以减少或消除一个或多个面部皱纹，那么在所述移植之后减少的保持或一个或多个点处的皱纹及时明显缺失可以指示足够活力。还可以通过其它更定量的方法如通过使用超声波或其它手段来评价移植物的厚度和质量以测定受试者体内移植物随时间的质量。本领域的技术人员将熟悉可以用于评估移植物活力的其它途径。所述预定的阈值可以是约2atm、约3atm、约4atm、约5atm、约6atm或更多。所述预定的阈值可以是在约2atm至约3atm、约3atm至约4atm、约2atm至约5atm、约2atm至约6atm或约4atm至约6atm的范围内。通常所述预定阈值是一种压力，高于该压力所述生物材料从所述出口排放的速率超过预定最大值。例如，所述预定最大值可以是约5cm/秒、约IOcm/秒、约20 cm/秒、约30 cm/秒、约40 cm/秒、约50 cm/秒、约60 cm/秒、约70 cm/秒、约80cm/秒、约90cm/秒、约IOOcm/秒、约150cm/秒、约200cm/秒、约250cm/秒或更大。所述预定最大值可以是在约5cm/秒至约20cm/秒、约IOcm/秒至约50cm/秒、约20cm/秒至约IOOcm/秒、约50cm/秒至约200cm/秒、约50cm/秒至约250cm/秒或更大的范围内。所述预定最大值可以是约265cm/秒。通常保持所述正压以使得从所述出口排放的生物材料的速率在约5cm/秒至约265cm/秒的范围内。在一些配置中，所述出口位于所述腔室的远端处，所述腔室包括处于近端的开口，并且所述压力产生装置是柱塞布置，所述柱塞布置被配置和布置成通过处于所述近端的开口并且可移动地设置于所述腔室中，以使得在所述腔室内所述柱塞布置朝所述远端的位移产生在所述腔室中排放所述材料所必需的正压。在一些布置中，可以通过压下所述柱塞布置(例如，用手)将所述柱塞布置 推进至所述腔室中。还可以使用(例如)联接至所述柱塞布置的电动机自动操作所述柱塞装置以使得所述电动机的旋转引起所述柱塞布置进入或退出所述腔室。可以基于所述腔室中的感应压力自动地控制所述电动机的操作以便确保所述腔室中的压力不会超过预定阈值。在一些配置中，所述柱塞布置包括将杆联接至活塞的力限制离合器布置。所述力限制离合器布置可以包括机械地将所述杆联接至所述活塞的摩擦界面。所述力限制离合器布置可以被配置和布置成将通过朝向所述远端压下所述柱塞布置的杆在所述腔室中产生的最大压力限制于所述预定阈值。所述布置可以包括经配置和布置用于使所述柱塞布置朝向所述远端移动的柱塞位移装置(例如，电动机、压缩空气驱动、真空驱动)。所述柱塞位移装置可以被配置和布置用于以预定速率使所述柱塞布置朝向所述远端移动。所述预定速率可以是当从所述出口排放所述生物材料时在所述腔室中产生处于或低于所述预定阈值的正压的所述柱塞布置的位移的速率。所述设备还可以包括经配置和布置用于产生控制信号的控制器，所述控制信号激活所述柱塞位移装置以便使所述柱塞布置朝向所述远端移动。所述设备还可以包括与所述腔室流体连接并且包括连接至所述控制器的输入的电输出的压力传感器，以使得所述压力传感器提供电信号至所述控制器指示所述腔室中的感应压力，其中所述控制器基于感应压力将控制信号传输至所述柱塞位移装置。在一些配置中，用于注射所述处理的生物材料的压力产生装置是泵。所述泵可以被配置和布置用于将所述生物材料转移至所述腔室中并且通过所述出口排放所述生物材料。在这些配置中，所述设备还通常包括控制器，该控制器被配置和布置用于产生激活所述泵以便产生正压的控制信号。所述设备还可以包括与所述腔室流体连接并且包括连接至所述控制器的输入的电输出的压力传感器，所述压力传感器提供电信号至所述控制器指示所述腔室中的感应压力，其中所述控制器基于感应压力将控制信号传输至所述泵。在一些配置中，所述腔室的输出与插管(例如，钝口插管)或导管流体连接。虽然可以使用任何合适大小，但所述插管或导管通常是规格12、14、15、16、17或18。所述腔室一般被配置和布置成包含Iml至IL的生物材料。然而，可以构造一系列体积大小。在一些配置中，所述腔室被配置和布置成包含Iml至1L、Iml至500ml、Iml至100ml、Iml M 50ml>50ml至100ml>20ml至IOOml或0.5ml至Iml的范围内的体积的生物材料。还提供用于移植处理的生物材料(例如，用于自体脂肪移植的脂肪组织)的方法。通常，所述方法涉及根据本文公开的任何方法获得处理的生物材料；并且将所述处理的生物材料移植至受试者体内。用于注射、移植或转移生物材料的方法可以包括获得本文公开的所述设备中的任何一种；将所述生物材料装载至所述设备的腔室中；并且引起所述设备的压力产生装置在所述腔室内产生处于或低于所述预定阈值的正压以使所述生物材料通过所述出口排放。通常在所述移植期间监测所述腔室中的压力以确保所述压力不会超过所述预定阈值。通常，所述方法涉及根据本文公开的任何方法获得处理的生物材料；并且将所述处理的生物材料移植至受试者体内。对于脂肪转移(移植)程序，所述处理的生物材料一般包括脂肪组织或其一 种或多种组分。在自体脂肪转移程序中，从所述受试者获得所述脂肪组织，通常为脂肪抽吸物；它然后被处理并且在新的位置注射回至所述患者体内。可以通过从所述受试者的腹部、大腿、侧腹区或臀区提取脂肪组织或通过提取包含所述受试者的这种脂肪组织的脂肪抽吸物来获得所述生物材料。对于美容用，所述处理的生物材料通常被移植在所述受试者的鼻唇沟、唇、鼻颧沟(nasojugal region)、颧骨、下巴、额头、下眼睑或上眼睑的皮肤下。虽然主要相对于处理或加工脂肪组织(例如，收获的脂肪)描述本文公开的示例性方法和设备，但它们可以与得益于本文描述的任何示例性处理程序的任何生物材料一起使用。这类程序包括，例如，通过过滤和/或吸收/吸附来去除杂质或某些组分。除本文描述的MSA或细胞保护剂之外，所述生物材料(例如，脂肪组织或其它组织)可以与可在所述生物材料中产生有益或所希望的作用的任何物质结合。还可以在它与所述生物材料结合之后使用本文描述的示例性设备和方法来去除过量物质。试剂盒本文描述的所述设备和系统可以被提供为用于处理收获的脂肪细胞、脂肪抽吸物或其它生物材料的试剂盒。所述试剂盒可以包括可以使一次性使用和/或灭菌的一个或多个腔室。可以如本文所述以不同大小/体积提供这类腔室。可以提供多个末端件，所述末端件可以被固定至所述腔室的末端。这类末端件可以包括收集帽、过滤器、废物杯、帽或配备有吸收或吸附材料或试剂的容器、柱塞机构、针或插管等。可以以不同大小提供这类末端件，所述末端件被配置成固定至不同大小的腔室。还可以提供用于处理或加工所述生物材料的一定量的一种或多种MSA或其它试剂。可以以液体形式(例如，作为纯液体、悬浮液、溶液或乳剂)或作为结晶或粉末状固体或甚至以气态形式提供这类试剂。这类物质可以被提供于配药瓶或容器中，或提供于可以被配置成固定至容纳所述脂肪组织或其它生物材料的腔室的一个或多个容器中。所述物质(例如，MSA或细胞保护剂)可以以预测量的体积提供于这类容器中用于与合适体积的收获的脂肪组织一起使用等。前述仅说明本发明的原理。鉴于本文的教义，所描述的实施方案的各种修改和组合对于本领域的技术人员将是显而易见的。因此，将会理解的是本领域中的技术人员将能够设计出许多技术，虽然本文没有明确地描述，所述技术体现本发明的原理并且因此在本发明的精神和范围内。将通过以下实施例更详细地描述本发明的示例性实施方案。这些实施方案是本文明的示例，本领域的技术人员将会认识到本发明不限于所述示例性的实施方案。本文描述的所有参考文献出于本文描述的目的以引用的方式并入。
实施例实施例1:用于收集用于后续再使用的生物样品(例如，脂肪组织)的设备。图1描绘用于收集用 于后续再使用的生物样品(例如，脂肪组织)的设备。所述设备包括形状为圆柱形的腔室。所述腔室配备有螺纹部分。然而，可以在任一末端或两个末端使用其它联接布置。可以使用的其它联接布置包括，例如，压配连接件、夹具等。还可以提供O形环或其它密封布置以在每个腔室末端与末端件之间形成防漏和/或耐压密封，所述末端件被配置成可去除地连接至其上。任选地，这类末端件可以永久地固定至所述腔室的末端和/或配置成固定至其它末端件。如图1中所示，所述腔室可以任选地包括体积标记以指示在其中包含的材料的量。在这一实施例中，脂肪细胞(脂肪细胞(adipocytes))在被处理时被保持在单个腔室内。所述腔室的每个末端配备有螺纹联接或其它连接布置用于将不同末端件固定至其上。例如，如图1中所示，所述腔室在远端上可以配备有呈不渗透帽形式的末端件以形成容器。收获的脂肪组织可以被放置于所述腔室中用于使用任何合适技术进一步处理。在某些实施方案中，如图1中所示，包括软管或管的收集帽被固定至所述腔室的近端。实施例2:具有手动柱塞布置的过滤设备在另一实施例中，如图2中所示，过滤器可以被固定至图1中描绘的腔室的远端。例如，去除如图1中所示的收集帽(如果使用)，并且将柱塞机构固定至所述腔室的近端。然后翻转所述腔室，以使得所述腔室的远端在上面，并且所述过滤器布置被固定至所述腔室的远端。在某些实施方案中，废物杯被固定至所述腔室，如图2中所示，或者所述过滤器布置和废物杯被提供为单个组件。包括手动柱塞机构的末端件被固定至所述腔室的近端。实施例3:具有摩擦界面的柱塞布置。在图3中示出可以与本发明的某些实施方案一起使用的示例性力限制柱塞布置。这种柱塞布置包括经配置成能装进开口中的杆，所述杆至少部分地沿套管的纵轴延伸。活塞体被固定至所述套管的远端，或它可以被形成为所述套管的主要部分。所述杆和套管可以具有圆形横截面形状，或还可以使用其它横截面形状(例如，六边形、八边形、正方形或三角形形状)。如图3中所示，当所述杆被部分地插入至所述套管中时，可以在所述杆的外表面与所述套管中的内表面之间提供离合器布置，例如，摩擦界面等。在操作中，用相对小的力推下所述杆将允许所述杆摩擦地夹紧所述套管的周围部分并且将所述力传输至所述活塞体。这种操作可以类似于常规注射器的操作，其中施加力至所述柱塞的近端引起所述活塞体压至提供于所述腔室中的任何物质上，例如，如图2中所示。如果施加至所述杆的力超过预定极限，所述摩擦界面可以被配置成允许所述杆相对于所述套管滑动，以使得所述杆进一步进入所述套管并且没有额外力传输至所述活塞体。以这种方式，限制输送至所述活塞头的力的量-和因此施加至所述腔室(所述柱塞连接至其)中的材料的压力。可以基于所述杆与所述套管之间的摩擦界面的特性和所述活塞体的大小测定这种限制力或压力值。以这种方式，可以在所述柱塞布置中提供简单的力限制“离合器”机构以防止使用所述柱塞施加过度力或压力。通常选择所希望的最大力或压力以便当压下所述柱塞(例如)以迫使一些杂质通过所述腔室的远端处的过滤器时避免或减少对腔室中的脂肪细胞或其它细胞造成损伤的可能性。实施例4:用于使生物材料(例如，脂肪细胞或组织)与膜稳定剂接触的设备。可以通过使所述脂肪组织与膜稳定剂(MSA)或细胞保护剂(如，例如，泊洛沙姆P188或硫辛酸)混合来修复或防止对收获的细胞的损伤。可以将所述MSA或细胞保护剂提供于溶液中，所述溶液预装载于所述腔室中或被添加至与所述腔室连通的溶液容器中。某些MSA或细胞保护剂还可以(例如) 以固体(如粉末)的形式或以液体形式提供。在图4中所示的设备中，所述容器的顶部被配置成固定至所述腔室的远端，并且在所述腔室与所述溶液容器之间任选地提供过滤器。所述MSA或细胞保护剂优选地是无菌的以避免污染经处理的细胞或组织。如图4中所示在所述腔室的近端上提供帽。通过翻转图4中所示的腔室/溶液容器部件使所述MSA或细胞保护剂溶液引入至所述腔室中并且与其中的脂肪组织混合，以使得所述MSA或细胞保护剂溶液通过所述过滤器并且进入所述腔室中。或者，如图2中所示，柱塞机构可以被固定至所述腔室的近端。翻转所述腔室/溶液容器部件，并且所述柱塞部分地从所述腔室退出以便使所述MSA或细胞保护剂溶液通过所述过滤器抽出并且进入所述腔室中。实施例5:用于使生物材料与吸收材料接触的设备。可以通过提供与所述脂肪组织接触的吸收和/或吸附材料来从所述腔室中的脂肪组织去除杂质，包括过量MSA或细胞保护剂(如果使用)。例如,如图5中所示,吸水材料可以被提供于可以被固定至所述腔室的一端的固定帽中。所述腔室可以然后静置一段时间间隔或轻轻地摇动或搅拌以提供所述脂肪组织与所述吸收材料之间的充分接触。在这种接触发生足够时间(例如，3秒至5分钟)之后，可以从所述腔室去除具有所述吸收材料的固定帽，连同存在于所述吸收材料中的任何吸收的水或其它杂质。在这一方法之后，将有较少杂质与脂肪细胞残留于所述腔室中。图5中所示的帽可以是细长形式以提供与图2中所示的废物杯类似的吸收外壳。所述吸收外壳的内表面的至少一部分配备有吸收材料。所述吸收外壳可以被固定至所述腔室的远端以形成更大的外壳(例如，与图2中所示的那个类似，有或没有中心过滤器)。或者，过滤器与所述吸收外壳一起使用。所述过滤器元件和吸收外壳任选地被提供为可以固定至彼此和固定至所述腔室的单独末端件，或它们可以被提供为固定至所述腔室的单个末端件。具有杂质(包括任何MSA或细胞保护剂，如果使用)的脂肪材料可以然后与所述吸收材料接触，例如，通过翻转所述腔室/吸收外壳部件。所述吸收外壳的内表面的相对大的面积提供所述脂肪组织与所述吸收材料之间的改进的接触以促进更好地从所述脂肪组织吸收杂质。通过可以提供于所述吸收容器中的更大量的吸收材料，这种配置还有助于吸收更大数量的杂质(例如，液体、大体积的MSA或细胞保护剂溶液)。可以使用如图6或10中描绘的设备将所述处理的脂肪组织注射至受试者体内的移植部位。实施例6:用于处理生物材料的双柱塞设备图7描绘一种设备，所述设备包括双柱塞布置以改变所述设备的腔室中的有效体积、促进过滤和/或使不同试剂能与所述生物材料混合。提供末端件，所述末端件包括被配置成可连接至所述腔室的容器和处于所述容器的远端(即，处于所述容器的末端与被配置成连接至所述腔室或连接至另一末端件的近端相对)的另外柱塞或其它类似布置。所述另外柱塞可以被配置成当所述柱塞被平移时改变所述容器内的有效体积。所述另外柱塞可以形成为所述容器的部分，或它可以被提供为可以被固定至所述腔室的末端的可去除的末端件，与图7中所示的上部末端件/柱塞布置类似。如图7中所示，所述容器还可以包括过滤器或位于所述容器与所述腔室之间的其它限制但可渗透的障碍物。图7中所示的 设备可以用于有助于从所述容器弓I入和/或去除液体或流体至所述腔室或反之亦然。例如，压下部分地位于所述腔室内的第一柱塞而同时退出部分地在所述容器中的第二柱塞。这种“推-拉”操作可以增加所述腔室中的压力并且减少所述容器内的压力。这种压力差用于迫使一定量的流体通过所述过滤器或其它障碍物并且进入所述容器。通过逆转所述柱塞运动的方向，迫使流体或液体从所述容器进入所述腔室。在某些实施方案中，(例如)通过将两个柱塞各自的杆与机械耦合连接使所述两个柱塞的运动联接。在其它实施方案中，压下或退出一个柱塞而允许另一个柱塞自由移动。当将力施加至单个柱塞时这种自由运动适应从所述容器传送至所述腔室中的材料的体积或反之亦然。所述容器还可以包含一定量的MSA、细胞保护剂或待添加至所述腔室中的生物材料的其它流体或液体物质。所述容器可以配备有过滤器或其它可渗透的障碍物，所述障碍物覆盖所述容器的末端的至少一部分，所述容器被配置成固定至所述腔室。可以选择这一过滤器的性质以便当所述容器被固定至所述腔室的末端并且施加力至一个或两个柱塞时防止所述容器中的流体在大气压下渗漏或溢出，但允许所述流体被引入至所述腔室中。可以在用于储存的容器的过滤器端上提供可去除的薄膜或片材。这种薄膜可以进一步防止流体从所述容器渗漏和/或帮助保持所述容器的过滤器和内容物的无菌。这种膜可以在所述容器固定至所述腔室之前剥离或另外去除。还可以提供可以被刺破以便允许所述MSA流进所述生物材料的薄膜。图7中所示的容器最初可以是空的，并且用作任何流体的废物容器，所述流体(例如)通过施加力至如本文所述的一个或两个柱塞通过所述过滤器从所述腔室去除。实施例7:脂肪抽吸物处理系统。
图8A描绘脂肪抽吸物处理系统。这种系统包括用于收集已经从患者获得的脂肪抽吸物的脂肪抽吸物容器。脂肪抽吸物通过所述脂肪抽吸物入口进入所述脂肪抽吸物容器。所述脂肪抽吸物入口配备有用于将所述入口从所述脂肪抽吸物容器流体地分离的入口阀。所述脂肪抽吸物容器还与添加剂端口流体地连接，所述添加剂端口配备有用于将所述添加剂端口从所述脂肪抽吸物容器流体地分离的阀。所述添加剂端口可以用于将多种不同添加剂递送至所述脂肪抽吸物，所述添加剂有助于处理所述脂肪抽吸物或改善所述处理的脂肪组织的活力。可以通过可分离的或不可分离的连接来联接这一系统的任何组件。所述脂肪抽吸物容器还流体地连接至脂肪抽吸物处理腔室。所述处理腔室提供容器，在所述容器内所述脂肪抽吸物的不需要的部分被去除。在所述脂肪抽吸物容器与所述脂肪抽吸物处理腔室之间是压力产生装置。所述压力产生装置从所述脂肪抽吸物容器抽出脂肪抽吸物并且通过止回阀驱使所述脂肪抽吸物进入所述脂肪抽吸物处理腔室。这一配置中的止回阀防止处理的脂肪抽吸物回流至所述脂肪抽吸物容器中。所述脂肪抽吸物处理容器可以包括有用于分离所述脂肪抽吸物的不需要的部分的许多不同组件。在一些配置中所述脂肪抽吸物处理腔室包括用于从所述脂肪抽吸物去除血细胞、细胞碎片、游离脂质、细胞外材料以及其它试剂的过滤器。在一些配置中，为了驱使滤液通过所述过滤器，方便地关闭所述出口阀并且操作所述压力产生装置以在所述脂肪抽吸物处理腔室内产生足以移动滤液通过所述过滤器的正压。所述滤液进入废物腔并且通过废物出口阀退出所述处理腔室并且进入废物容器。因此所述滤液包括所述脂肪抽吸物的各种不需要的部分，包括细胞碎片、细胞外材料以及其它试剂。所述脂肪抽吸物处理腔室还可以包括其它组分，包括(例如)保留基质、固定抗原结合因子或用于从所述脂肪抽吸物去除游离基的抗氧化剂。所述脂肪抽吸物处理系统还可以包括处理的脂肪组织容器，所述容器是用于收集处理所述脂肪抽吸物之后剩下的脂肪组织的容器。所述处理的脂肪组织通常适合用于直接注射至受试者用于美容或重建目的。

图SB描绘脂肪抽吸物处理系统的另一配置。这种配置配备有与所述脂肪抽吸物处理腔室流体地连接的压缩空气入口。所述脂肪抽吸物入口和所述添加剂入口与囊状物流体地连接。因此，脂肪抽吸物和任何添加剂被收集于所述囊状物内。配置所述系统以使得压缩空气围绕所述囊状物以便驱使流体从所述脂肪抽吸物容器出来朝向所述脂肪抽吸物处理腔室。在一些配置中，压缩空气进入所述脂肪抽吸物处理腔室，这时关闭所述脂肪抽吸物入口阀和添加剂端口入口阀以使得流体不会通过入口管线传回。或者，所述入口管线可以配备有防止所述脂肪抽吸物回流至所述入口管线的内联止回阀。图SC描绘示例性脂肪抽吸物处理腔室的横截面。这一脂肪抽吸物处理腔室包括与保留基质流体地连接的入口管线。所述保留基质可以包括，例如，亲水材料和/或亲脂材料。所述保留基质与周围过滤器接触。配置所述过滤器用于允许杂质通过所述过滤器并且进入废物腔。随着脂肪抽吸物通过所述腔室从所述入口朝向所述出口移动，所述脂肪抽吸物的不需要的部分被保留在所述基质中。在一些情况下，为了促进所述脂肪抽吸物的过滤，关闭出口阀使得在所述脂肪抽吸物处理腔室内产生足够正压以允许滤液通过所述过滤器并且进入所述废物腔。经由存在于所述出口帽中的废物出口从所述脂肪抽吸物处理腔室去除所述废物腔中的滤液。
图8D和SE描绘所述入口帽和出口帽的替代视图并且描绘所述脂肪抽吸物处理腔室的入口和出口端口。图8F描绘所述脂肪抽吸物处理腔室的横截面并且说明所述过滤器组件内和周围的所述保留基质的存在，所述过滤器组件本身被废物腔围绕。实施例8:多阶段脂肪抽吸物处理系统。图9A描绘多阶段脂肪抽吸物处理系统的非限制性实施方案。这一系统包括添加剂腔室、保留基质、抗氧化剂/抗原结合腔室和过滤器腔室。进入所述系统的脂肪抽吸物先进入添加剂腔室，所述添加剂腔室与添加剂端口流体地连接，所述添加剂端口用于添加可以改善从所述脂肪抽吸物获得的处理的脂肪组织的活力的组分如膜稳定剂、抗氧化剂以及其它组分。所述添加剂在所述添加剂腔室内接触所述脂肪抽吸物并且过量添加剂退出所述添加剂腔室进入废物腔 。所述系统的第二阶段包括保留基质。所述保留基质可以包括，例如，一种或多种亲水或亲脂材料用于保留来自所述脂肪抽吸物的水和脂质(或其它亲脂分子)。所述系统的第三阶段包括抗氧化剂或抗原结合腔室。在该腔室中，抗氧化剂和/或抗原结合因子被固定至固体载体，并且在抗氧化剂的情况下，隔离来自所述脂肪抽吸物的游离基，并且在所述抗原结合剂的情况下，隔离来自所述脂肪抽吸物的一种或多种靶抗原。所述脂肪抽吸物处理系统的第四阶段包括经配置用于去除所述脂肪抽吸物的一种或多种不需要的部分的过滤器。所述不需要的部分通过所述过滤器并且作为滤液通过过滤器废物端口退出进入废物腔。存在于所述废物腔中的过量添加剂和滤液通过废物出口端口退出所述系统。主要包含适合用于注射至受试者中的脂肪组织的处理的脂肪抽吸物通过出口端口退出所述脂肪抽吸物处理系统，所述出口端口配置有出口阀。处理的脂肪抽吸物可以直接地添加至注射器(如图9A中所描绘)，所述注射器适合用于直接注射至受试者体内。或者，所述处理的脂肪抽吸物可以被存放至容器中用于以后使用或低温保存。图9B描绘多阶段脂肪抽吸物处理系统的替代配置。这一配置包括通过所述脂肪抽吸物处理系统的不同阶段的盘管。盘绕的多孔管可以通过整个系统或可以仅存在于某些阶段(例如，添加剂阶段和过滤阶段)。所述盘管是多孔配置并且允许所述添加剂腔室中的添加剂自由地接触所述脂肪抽吸物。在第二阶段，所述脂肪抽吸物直接灌注至所述保留基质中，其中脂肪抽吸物的某些不需要的部分(例如，水、游离脂质)被保留。类似地，在第三阶段，所述脂肪抽吸物接触促进所述脂肪抽吸物的不需要的部分地进一步去除的固定抗氧化剂和/或固定抗原结合因子。在第四阶段，所述脂肪抽吸物可以自由地接触所述过滤器从而允许滤液通过所述过滤器进入所述废物腔。图9C描绘脂肪抽吸物处理系统，其中进入处理腔室的脂肪抽吸物穿过多个路径。每个路径包含被过滤器围绕的保留基质。通过任一保留基质的脂肪抽吸物将具有保留在所述保留基质中的不需要的部分。所述脂肪抽吸物的部分还将通过所述过滤器。通常，关闭所述脂肪抽吸物处理腔室的出口阀以促进所述脂肪抽吸物内的压力的产生以便驱使滤液通过所述过滤器。通过所述过滤器的滤液进入废物腔并且通过废物出口阀流出所述脂肪抽吸物处理腔室。所述处理的脂肪抽吸物通过所述出口阀退出所述脂肪抽吸物处理腔室并且可以被直接添加至注射器用于注射至受试者体内或可以可替代地存放至容器中用于以后使用或低温保存。
图9D描绘另一多路径脂肪抽吸物处理系统。所述腔室包括两阶段的保留基质，所述保留基质包括上游亲脂部分和下游亲水部分。在所述亲脂部分中，脂质和其它亲脂分子被保留在所述保留基质中。在所述亲水部分中，保留水和其它亲水分子。滤液通过所述过滤器，进入所述废物腔并且通过所述废物出口退出所述系统。所述处理的脂肪抽吸物可以被存放于注射器中用于直接注射至受试者体内或存放至容器中用于以后使用或低温保存。实施例9:用于注射生物材料至受试者体内的设备。图10A-10C描绘用于注射脂肪组织的不同设备。图1OA中的设备配置有腔室和活塞布置。所述腔室被配置用于容纳待注射至受试者体内的脂肪组织。所述设备包括活塞布置，所述活塞布置被配置用于在所述腔室内产生驱使所述组织通过所述出口退出所述装置的压力。这一配置中的活塞布置与充当活塞位移装置的驱动电机联接。所述驱动电机推动驱动抽，所述驱动轴联接在所述活塞布置的轴腔内。所述驱动轴的旋转导致所述活塞布置朝向所述设备的远端的位移进而减少所述腔室中的体积。还可以在相反的方向旋转所述驱动电机以便使所述活塞布置朝向所述设备的近端抽出借此增加所述腔室的体积。所述驱动电机可以通过电池供电(如图1OA中所示)。然而，还可以使用替代电源，包括AC或AC至DC电源。通过电连接至压力传感器的控制器来控制所述驱动电机的操作。所述压力传感器感应所述腔室内的压力，将指示所述腔室内的压力的电信号连通至所述控制器。所述控制器然后操作所述驱动电机以响应所感应的压力。这种设备被配置成确保所述驱动电机以一定速率操作，使得所述腔室内的压力在预定最大值内。通过以这种方式控制所述腔室中的压力，随着所述脂肪组织通过所述出口退出可以控制速率和施加至它的剪切应力以确保所述脂肪组织的充分活力。所述控制器还可以被配置成接收一个或多个使用者输入。例如，用户可以输入设定点压力借此所述控制器将操作所述驱动电机以便保持使用者指定的设定点压力。图1OB描绘配备有机械控制的活塞布置的注射设备。所述活塞布置包括摩擦界面，其中杆通过摩擦界面连接至套管。所述摩擦界面被布置和配置成限制可以通过压下所述杆产生的最大力，并且因此，限制所述腔室内的最大压力。通过以这种方式控制所述腔室中的压力，随着所述脂肪组织通过所述出口退出可以控制速率和施加至它的剪切应力来确保所述脂肪组织的充分活力。图1OC描绘配备有压力传感器和显示器的注射设备。可以通过手工压下所述活塞布置来操作所述设备。所述设备包括具有显示器的压力传感器以使得使用者可以监测所述腔室内产生的压力并且确保所述腔室内产生的压力不会超过预定最大值。如在图1OB中描绘的所述设备中，所述预定最大值是以下压力，高于该压力随着所述脂肪组织退出所述腔室的出口，不需要的速率和剪切应力将被施加至所述脂肪组织。实施例10:自体脂肪移植概述由于低供体部位发病率、低并发症率以及快速恢复时间，近来脂肪移植已经变得更加普遍。在这一研究中，申请人在裸小鼠模型中检查了抽吸和注射压力对人脂肪移植的作用。用标准4mm插管在实 验室中在新鲜脂膜切除术标本上进行肿胀吸脂。吸入压力被设置为-15英寸汞柱(-0.5大气压)或-25英寸汞柱(-0.83大气压)。在1200G下离心分离脂肪抽吸物并且用规格16血管导管将所述脂肪注射至裸小鼠的侧腹中。在1200G下离心分离新鲜手术室脂肪抽吸物并且使用低注射压或高注射压将所述脂肪注射至裸小鼠体内。在4周之后，针对重量和组织结构分析所述脂肪小叶。关于抽吸压力，高与低吸入抽吸压力在重量和组织构造上没有产生明显差异。关于注射压力，在3cc注射器中，以快速率(3-5ml/秒)与较慢速率(0.5-lcc/秒)注射脂肪分别达至Li 2744mm萊柱(3.6Iatm)与549mm萊柱(0.722atm) (p < 0.001)。低注射压力比高注射压力在重量上产生38%改进(p < 0.001)。这还反映在组织结构样品中。总之，在所检查的条件下吸入压力的变化不会影响体内脂肪移植。然而，用高压注射的小叶没有用低压注射的那些进行的一样好。这些数据表明注射压力显著影响脂肪移植物存活。实施例引言:自体脂肪移植已经变得更加普遍。它具有多种美容和重建应用，所述应用的范围从乳房增大至治疗面部侧萎缩。不管它的效用，不可预测的长期结果限制脂肪移植。这样可以使多个程序成为必需并且因此，增加对患者的风险。对于这些不一致的结果一个影响因素是当前正在使用的各种各样的脂肪移植技术。需要用于自体脂肪移植的改进的技术。在这一实例中，申请者已经检查抽吸和注射压力对脂肪移植的作用。可以通过常规机器吸脂或手持式注射器吸脂来进行脂肪移植收获。机器吸脂允许使用者控制吸入压力，所述吸入压力在整个收获程序中保持恒定。在手持式注射器吸脂中，吸入压力取决于使用者。由于所述注射器充满吸脂，真空减少并且使用者必须进一步拉回所述柱塞以便达到相同的吸入压力。申请者检查了当用高或低吸入压力收获时在移植存活中是否存在差异。注射压力可以由多个变量影响。申请者已经认识到注射流速是可以由使用者控制的参数。泊肃叶定律(Poiseuille’s law)指定随着流速增加,存在压力的成比例增加。申请者已经检查了增加流速(和压力)对脂肪移植物存活的作用。

在这一实例中，检查了在小动物模型中抽吸和注射压力在自体脂肪移植中的作用。材料和方法抽吸压力使用压力计(Netech UniMano)来获得使用不同注射器(3ml、IOml、60ml注射器)的吸入压力测量值(图11)。使用废弃的组织IRB方案，从手术室获得新鲜脂膜切除术标本。使用机器吸脂(Byron)和使用-15英寸汞柱(-0.5大气压)或-25英寸汞柱(-0.83大气压)吸入压力的标准4mm插管(Mentor)来进行标准肿胀吸脂。然后在50ml锥形离心管中在1200G下离心分离实验室脂肪抽吸物3分钟。分离所述脂肪层并且使用规格16血管导管使用3ml注射器以缓慢注射将一毫升等分试样注射至裸小鼠的皮下空间中。在4周之后，处死动物并且收获脂肪小叶用于分析。所有动物实验在由经批准的动物方案描述的方案下进行。注射压力在废弃的组织IRB方案下从手术室获得新鲜吸脂并且在50ml锥形离心管中在1200G下离心分离3分钟。使用规格16血管导管在批准的动物方案下使用3ml注射器将一毫升等分试样注射至裸小鼠的皮下空间中。将动物分为慢注射组(0.5-1.0ml/秒)或快注射组(3-5ml/秒)。然后使用压力计获得使用相同血管导管和注射器大小的快和慢注射的压力测量值(图12)。在4周之后，处死动物并且收获脂肪小叶。重量和组织结构在移植之后使用台式秤(Ohaus)对小叶进行称重。它们被固定于10%福尔马林中24小时、进行石蜡包埋处理并且用苏木精和伊红染色。使用光显微镜(Nikon E600)在100倍放大率下获取图片。由3个独立的和不知情的研究者产生组织结构评分并且对各组给出平均值。评分方法基于之前公布的评分，所述评分方法评价健康脂肪、液泡、渗液以及纤维变性。基于以下评分评估每个参数:0 =缺乏、I =最小存在、2 =最小至中度存在、3 =中度存在、4 =中度至大量存在以及5 =大量存在。组合液泡、渗液以及纤维变性的评分来形成总损伤的评分。统计分析将数据表示为平均值+/_标准误差。使用单因素方差分析来比较实验组之间的平均重量。由P <0.05的值界定统计显著性。结果抽吸压力3ml、10ml以及60ml注射器可达到的最大吸入(负)压力分别是-0.81、-0.92以及-0.96大气压(图13和14)。在体内，以-15英寸汞柱(0.5atm)与-25英寸汞柱(0.83atm)吸入的小叶的平均重量分别是0.64+/-0.03克(η = 16)和0.59+/-0.06克(η=16) (ρ = 0.462)。这些不是统计上显著的(图15)。组织学检查显示了类似程度的健康脂肪细胞、液泡、渗液以及纤维变性(图16)。此外，计分这些参数在-15英寸汞柱组(η =4)与-25英寸汞柱组(η = 3)之间产生最小差异(图17)。注射压力在低速率(0.5-1.0ml/秒)与高速率(3_5ml/秒)下通过规格16血管导管注射的脂肪的压力读数分别是0.72和3.61大气压(图18)。在体内，以低速率与高速率注射的小叶分别产生0.58+/-0.02克(η = 32)与0.42+/-0.02克(η = 30)的平均重量(ρ< 0.001)。这表示在缓慢注射的小叶中重量的38%改进(图19)。组织学外观也显示具有更少液泡、渗液以及纤维变性的更健康的脂肪细胞(图20)。这还反映在评分评价中，所述评分评价显示与以快注射的那些(η = 13)相比，在缓慢注射的小叶(η = 17)中健康脂肪细胞评分的显著增加和损伤评分的显著减少(图21)。讨论负(抽吸)压力和正(注射)压力是两个不同的实体。可达到的压力极值在从O (即完全真空或外部空间)至无限(理论上)的范围内。在海平面处或附近，大气压力等于I大气压。注射器中获得的负(或正)压力是所述注射器内部与外部之间的差异。因此如果注射器内部的压力减少至0.75大气压并且外部压力是I大气压(海平面)，则达到的负压是-0.25大气压。由于可达到的绝对最小压力是0，则在海平面可达到的最大负压是-1大气压。这不适用于正压因为不存在理论最大压力。因此，当注射脂肪时压力的变化可以大得多。

第二适用的原理是手持式注射器吸脂主要取决于波义尔定律(Boyle’ s law)，所述定律规定: 压力:X体积I =压力2 X体积2
因此压力变化取决于初始体积与最终体积之间的比例。如果注射器柱塞开始于O标记，则所述初始体积等于所述吸入插管内部的体积(通常小于I毫升)。当用压力计测量吸入压力时这一概念是重要的，因为所述起始体积必须是类似的。在压力计与注射器之间引入任何管子增加所述起始体积足以产生不准确的结果。用不同注射器(图13和14)达到的测量压力遵循这一原理并且实质上仅相对于体积变化而变化。可达到的压力的差异是最小的并且都接近但不超过-1大气压。传统手持式注射器吸脂是通过在IOml注射器中抽出大约Iml至2ml来进行。本文提供的数据显示这大致相当于吸脂机上设定的-15至-20英寸汞柱(图13)。在所述动物模型中，在-15英寸汞柱(典型的手持式注射器吸脂压力)和-25英寸汞柱(典型的机器吸脂压力)下收获脂肪按重量计或按组织结构计都未显示差异(图15、16以及17)。这是临床上相关的，至少因为可以使用高压上机器吸脂而不必担心影响脂肪移植活力。这经常可以是脂肪移植物收获的更容易和更有效的方法。正如前面所提到的，注射压力可以受许多变量(包括流速)影响。以快流速(3-5ml/秒)通过规格16血管导管注射脂肪产生的压力是慢注射(0.5-1.0ml/秒)产生的压力的五倍。在我们的动物模型中，当与以快流速注射的脂肪移植物比较时，缓慢注射的脂肪移植物产生按重量计38%的改进。这些脂肪移植物还在组织结构上看起来更健康，具有更少液泡、纤维变性以及渗液。表I概括了在不同流速和导管大小下的注射速率。表1:通过不同导管的注射速率
权利要求
1.一种设备，其包括 具有至少一个出口的腔室；以及 经配置和布置用于在所述腔室内产生处于或低于预定阈值的正压的压力产生装置，所述正压足够引起生物材料(如果存在于所述腔室中)通过所述出口排放，其中所述预定阈值是以下压力，高于该压力时所述生物材料在组织移植物从所述出口排放进入受试者体内移植部位中之后具有相对较低的活力。
2.如权利要求1所述的设备，其中保持所述正压以使得所述生物材料从所述出口排放的速率高达约265cm/秒。
3.如权利要求1所述的设备，其中保持所述正压以使得所述生物材料从所述出口排放的流速低于3ml/秒。
4.如权利要求1至2中任一项所述的设备,其中所述预定阈值是4atm。
5.如权利要求1至4中任一项所述的设备， 其中所述出口被放置于所述腔室的远端， 其中所述腔室包括在近端处的开口，并且 其中所述压力产生装置是柱塞布置，所述柱塞布置被配置和布置成通过所述开口并且可移动地安置于所述腔室中，以使得所述腔室内所述柱塞布置朝向所述远端的位移产生所述正压。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述柱塞布置包括力限制离合器布置，所述力限制离合器布置被配置和布置成将通过朝向所述远端压下所述柱塞布置的杆在所述腔室中产生的最大压力限制于所述预定阈值，其中所述力限制离合器布置具有机械地将杆联接至活塞的摩擦界面。
7.如权利要求5所述的设 备，进一步包括柱塞位移装置，所述柱塞位移装置被配置和布置用于当将所述生物材料从所述出口排放时以在所述腔室中产生处于或低于所述预定阈值的正压的速率使所述柱塞布置朝向所述远端移动。
8.如权利要求7所述的设备，进一步包括控制器，所述控制器被配置和布置用于产生控制信号，所述信号激活所述柱塞位移装置以便使所述柱塞布置朝向所述远端移动；和压力传感器，所述压力传感器流体连接至所述腔室并且具有连接至所述控制器的输入的电输出，所述压力传感器提供电信号至所述控制器指示所述腔室中的感应压力，其中所述控制器基于所述感应压力将控制信号传输至所述柱塞位移装置。
9.如权利要求1至8中任一项所述的设备，其中所述压力产生装置是泵，所述泵被配置和布置用于将所述生物材料转移至所述腔室中并且通过所述出口排放所述生物材料。
10.如权利要求9所述的设备，进一步包括控制器，所述控制器被配置和布置用于产生控制信号，所述信号激活所述泵以便产生所述正压；和压力传感器，所述压力传感器流体连接至所述腔室并且具有连接至所述控制器的输入的电输出，所述压力传感器提供电信号至所述控制器指示所述腔室中的感应压力，其中所述控制器基于所述感应压力将控制信号传输至所述泵。
11.如权利要求1至10中任一项所述的设备，其中所述输出与插管流体连接，所述插管是规格 14、15、16、17 或 18。
12.如权利要求1至11中任一项所述的设备，其中所述腔室被配置和布置成包含Iml至IL所述生物材料。
13.如权利要求1至12中任一项所述的设备，其中所述生物材料存在于所述腔室中。
14.如权利要求1至13中任一项所述的设备，其中所述生物材料包括脂肪组织或其组分，如脂肪细胞、成脂细胞、间充质细胞或干细胞。
15.一种方法，其包括: 获得如权利要求1至14中任一项所述的设备 将所述生物材料装载至所述设备的腔室中；以及 引起所述压力产生装置在所述腔室内产生处于或低于所述预定阈值的正压以便引起所述生物材料通过所述出口排放。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述生物材料包括脂肪组织并且所述方法进一步包括定位所述出口以使得所述生物材料排放进入受试者的移植部位。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述移植部位在所述受试者的鼻唇沟、唇、鼻颧沟、颧骨、下巴、额头、下眼睑或上眼睑的皮肤下。
18.如权利要求16或17所述的方法，其中从所述受试者获得所述生物材料。
19.如权利要求16或17所述的方法，其中所述生物材料从所述受试者获得并且在装载至所述腔室中之前处理以便至少部分地从所述生物材料去除油、血液、肿胀流体、基质细胞、细胞外材料或细胞碎片。
20.如权利要求30至35中任一项所述的方法，其中通过从所述受试者的腹部、大腿、侧腹区或臀区提取脂肪组织或通过提取包含所述受试者的这种脂肪组织的脂肪抽吸物来获得所述生物材料。
21.如权利要求16至20中任一项所述的方法，其中所述受试者是人、狗、猫、大鼠、小鼠或猪。
22.—种设备,其包括， 具有至少一个入口和至少一个出口的腔室； 压力产生装置，其经配置和布置用于通过所述至少一个入口将生物材料转移至所述腔室中并且通过所述至少一个出口将处理的生物材料从所述腔室排放出来；以及 所述腔室内的至少一种保留基质，其经配置和布置用于接触所述生物材料(当存在于所述腔室中时)，以使得所述生物材料的部分被保留于所述保留基质中。
23.如权利要求 22所述的设备，其中所述至少一种保留基质包括保留所述生物材料的脂质的未脂基质。
24.如权利要求23所述的设备，其中所述脂质被吸附或吸收至所述亲脂基质。
25.如权利要求23至24中任一项所述的设备，其中所述脂质部分包括游离脂质、磷脂、固醇、脂溶性维生素、脂肪酸、甘油单酯、甘油二酯或甘油三酯。
26.如权利要求25所述的设备，其中所述亲脂基质包含多糖、交联聚乙二醇、聚乙烯醇或其共聚物、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯或这类试剂的共聚物。
27.如权利要求22所述的设备，其中所述至少一种保留基质包括亲水基质，所述亲水基质吸收和保留来自所述生物材料的水。
28.如权利要求27所述的设备，其中所述亲水基质包含无毒渗透材料。
29.如权利要求27或28所述的设备，其中所述亲水基质包含透明质酸、碳水化合物、明胶、藻酸盐、甲基纤维素或羟甲基纤维素。
30.如权利要求27或28所述的设备，其中所述亲水基质是水凝胶。
31.如权利要求22至29中任一项所述的设备，其中至少一个出口被配置和布置成允许从所述腔室排放没有保留于所述至少一种保留基质中的生物材料。
32.如权利要求22至31中任一项所述的设备，其中所述保留基质的保留特性在所述腔室中是位置依赖性的。
33.如权利要求32所述的设备，进一步包括所述腔室内的至少一个过滤器，所述过滤器被配置和布置用于接触所述生物材料(当存在于所述腔室中时)，以使得所述生物材料的废物部分通过所述过滤器。
34.如权利要求33所述的设备，进一步包括与所述腔室流体连接的至少一个废物出口管线，使得所述废物部分通过所述废物出口管线排放。
35.如权利要求22至23中任一项所述的设备，其中至少一个出口被配置和布置成允许从所述腔室排放没有保留于所述至少一种保留基质中并且没有通过所述过滤器的生物材料。
36.如权利要求33至35中任一项所述的设备，其中所述过滤器具有20μ m与约50 μ m的范围内的有效孔径。
37.如权利要求33至36中任一项所述的设备，其中所述过滤器具有在所述腔室中位置依赖性的有效孔径。
38.如权利要求33至37中任一项所述的设备，其中所述过滤器由陶瓷、玻璃、硅、不锈钢、钴铬合金、钛合金、聚四氟乙烯、聚丙烯或其它聚合物制成。
39.如权利要求33所述的设备，其中，当所述生物材料是脂肪抽吸物时，所述废物部分包含脂质、血液组分、肿胀流体、单个细胞以及细胞碎片中的至少一种。
40.如权利要求22至39中任一项所述的设备，进一步包括经配置和布置用于容纳添加剂溶液的储库。
41.如权利要求40所述的设备，其中所述添加剂溶液包含膜稳定剂(MSA)、生长因子或抗氧化剂。
42.如权利要求41所述的设备，其中所述MSA是以下形式的三嵌段共聚物:聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇。
43.如权利要求40至42中任一项所述的设备，其中所述储库被配置和布置成允许在所述生物材料接触所述保留基质之前将所述添加剂溶液从所述储库转移至所述生物材料。
44.如权利要求22至43中任一项所述的设备，进一步包括固定至存在于所述腔室中的固体载体的至少一种抗原结合剂用于结合和隔离存在于所述生物材料中的靶抗原。
45.如权利要求22至44中任一项所述的设备，其中至少一种抗原结合剂特异性地结合至红血细胞、血小板、基质细胞或细菌的细胞表面分子。
46.如权利要求44至45中任一项所述的设备，其中所述至少一种抗原结合剂是抗体或其抗原结合片段。
47.如权利要求46所述的设备，进一步包括至少一种抗氧化剂，所述抗氧化剂被固定至固体载体用于从所述生物材料清除游离基。
48.如权利要求4 7所述的设备，其中所述抗氧化剂是谷胱甘肽、维生素C、维生素E或酶。
49.如权利要求14所述的设备，其中所述酶是过氧化氢酶、超氧化物歧化酶或过氧化物酶。
50.如权利要求22至49中任一项所述的设备，进一步包括经配置和布置用于搅拌所述生物材料的搅拌装置。
51.如权利要求22至50中任一项所述的设备，其中所述生物材料是从受试者获得的脂肪抽吸物或脂肪组织。
52.如权利要求22至51中任一项所述的设备，其中所述生物材料存在于所述腔室中。
53.一种方法，其包括: 获得如权利要求22至52中任一项所述的设备； 获得所述生物材料；以及 引起所述设备的压力产生装置通过所述至少一个入口将所述生物材料转移至所述腔室中并且通过所述至少一个出口将处理的生物材料从所述腔室排放出来。
54.—种方法,其包括: 获得根据权利要求53所述的方法的处理的生物材料， 其中所述处理的生物材料包含脂肪组织；以及 将所述处理的生物材料移植至受试者体内。
55.如权利要求54所述的方法，其中所述处理的生物材料被移植在所述受试者的鼻唇沟、唇、鼻颧沟、颧骨、下巴、额头、 下眼睑或上眼睑的皮肤下。
56.如权利要求54或55所述的方法，其中从所述受试者获得所述生物材料。
57.如权利要求53至56中任一项所述的方法，其中所述受试者是人、狗、猫、大鼠、小鼠或猪。
58.一种用于处理用于移植的生物材料的设备，其包括:具有至少一个开放末端的腔室；以及 多个末端件，其中至少一个末端件被配置成可移动地固定至所述至少一个开放末端；以及 其中所述腔室被配置成容纳所述生物材料；以及 其中所述多个末端件包括过滤器、被配置成将所述生物材料引入所述腔室中的布置、柱塞布置、针布置或吸收材料或吸附材料。
59.如权利要求58所述的设备，其中所述生物材料包含脂肪组织。
60.如权利要求58或59中任一项所述的设备，进一步包括提供于所述开放末端上被配置成将所述至少一个末端件固定至所述腔室的螺纹布置或闭锁机构中的至少一个。
61.如权利要求58-60中任一项所述的设备,其中所述末端件的至少一个包括柱塞布置，所述柱塞布置被配置成当压下所述柱塞时增加施加至所述腔室中的材料的压力。
62.如权利要求61所述的设备，其中所述柱塞布置包括杆、活塞体以及力限制离合器布置。
63.如权利要求58-60中任一项所述设备，其中所述末端件的至少一个包括导管，所述导管被配置成联接至压缩气体源以增加所述腔室内部的压力。
64.如权利要求58-63中任一项所述的设备，其中所述末端件的至少一个包括具有介于约20微米与约50微米之间的有效孔径的过滤器。
65.如权利要求63或64中任一项所述的设备，其进一步包括被配置成固定至所述过滤器用于收集滤液的容器。
66.如权利要求65所述的设备，其中所述容器包括被配置成改变所述容器的有效体积的第二柱塞布置。
67.如权利要求58-66中任一项所述的设备,其中所述末端件的至少一个包括吸收材料，所述吸收材料被配置成当使所述吸收材料与所述生物材料接触时从所述生物材料吸收至少一种物质。
68.如权利要求58-67中任一项所述的设备，其进一步包括被配置成将特定量的膜稳定剂或细胞保护剂中的 至少一种引入至所述腔室中的末端件。
69.如权利要求58-68中任一项所述的设备，其中所述末端件的至少一个包括被配置成当所述腔室中的压力增加时将所述生物材料的一部分引入至解剖结构的针布置。
70.一种试剂盒，其包括如权利要求1至69中任一项所述的设备和用于使用所述设备的书面说明。
全文摘要
本发明涉及用于改善生物材料如收获的脂肪细胞、干细胞或其它细胞或生物组分的质量和活力的系统和设备，方式是用膜修复/稳定剂等处理所述生物材料和/或机械去除组分如杂质和/或过量处理剂。本发明还涉及用于移植组织如脂肪组织的系统和设备。
文档编号A61M5/48GK103153376SQ201180048452
公开日2013年6月12日 申请日期2011年8月5日 优先权日2010年8月6日
发明者威廉姆·G·小奥斯汀 申请人:通用医院公司以麻省总医院名义经营