PL B1. System mikroprzepływowy do hodowli trójwymiarowych struktur komórkowych i badania cytotoksyczności związków chemicznych

Podobne dokumenty
PL B1. POLITECHNIKA WARSZAWSKA, Warszawa, PL BUP 11/09

PL B1. POLITECHNIKA WARSZAWSKA, Warszawa, PL BUP 25/06

PL B1. POLITECHNIKA WARSZAWSKA, Warszawa, PL BUP 06/14

PL B1. INSTYTUT MASZYN PRZEPŁYWOWYCH PAN, Gdańsk, PL JASIŃSKI MARIUSZ, Wągrowiec, PL GOCH MARCIN, Braniewo, PL MIZERACZYK JERZY, Rotmanka, PL

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 01/14. TOMASZ KLEPKA, Lublin, PL JAROSŁAW LATALSKI, Lublin, PL

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 26/16. ZBIGNIEW PATER, Turka, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL PAULINA PATER, Turka, PL

(62) Numer zgłoszenia, z którego nastąpiło wydzielenie:

PL B1. KISPOL Spółka z o.o.,tarnów,pl BUP 26/03. Krzysztof Godek,Tarnów,PL WUP 02/08. Klar Mirosław, Kancelaria Patentowa

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 02/14. PIOTR OSIŃSKI, Wrocław, PL WUP 10/16. rzecz. pat.

PL B1. Siłownik hydrauliczny z układem blokującym swobodne przemieszczenie elementu roboczego siłownika. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 26/14. TOMASZ KLEPKA, Lublin, PL WUP 12/16. rzecz. pat.

PL B1. POLITECHNIKA KOSZALIŃSKA, Koszalin, PL BUP 25/05. KATARZYNA MARIA PANASIUK, Ustka, PL

A61B 5/0492 ( ) A61B

PL B1. Uszczelnienie nadbandażowe stopnia przepływowej maszyny wirnikowej, zwłaszcza z bandażem płaskim. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL

PL B1. PRZEDSIĘBIORSTWO CIMAT SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Bydgoszcz, PL BUP 04/16

501 B1 (120OPIS PATENTOWY (19) PL (11) B1 (1 3 ) A47B 87/00. (54) Moduł płytowy do budowy mebli, zwłaszcza laboratoryjnych

PL B1. GALISZ WOJCIECH OBRÓBKA I MONTAŻ URZĄDZEŃ DO CELÓW SPORTOWYCH, Jastrzębie Zdrój, PL BUP 08/11

PL B1. KROPIŃSKI RYSZARD, Przeźmierowo, PL BUP 21/10. RYSZARD KROPIŃSKI, Przeźmierowo, PL WUP 03/13

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 23/12

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 20/13. TOMASZ BULZAK, Zastów Karczmiski, PL WUP 03/15

(73) Uprawniony z patentu: (72) Twórcy wynalazku:

PL B1. Sposób i układ do modyfikacji widma sygnału ultraszerokopasmowego radia impulsowego. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL

PL B1. SOLGAZ SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Dzierżoniów, PL BUP 22/04. STANISŁAW SZYLING, Dzierżoniów, PL

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 15/17

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 19/15

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 26/16

PL B1. PĘKACKI PAWEŁ, Skarżysko-Kamienna, PL BUP 02/06. PAWEŁ PĘKACKI, Skarżysko-Kamienna, PL

PL B1. ŚLĄSKIE ZAKŁADY ARMATURY PRZEMYSŁOWEJ ARMAK SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Sosnowiec, PL

PL B1. RZADKOSZ KAZIMIERZ, Gliczarów Górny, PL BUP 06/12. KAZIMIERZ RZADKOSZ, Gliczarów Górny, PL

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 04/18

PL B1. GULAK JAN, Kielce, PL BUP 13/07. JAN GULAK, Kielce, PL WUP 12/10. rzecz. pat. Fietko-Basa Sylwia

PL B1. WOJSKOWY INSTYTUT MEDYCYNY LOTNICZEJ, Warszawa, PL BUP 23/13

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1 F16K 1/18 ( ) Fabryka ARMATURY HAWLE Sp. z o.o., Koziegłowy, PL BUP 25/07. Artur Kubicki, Poznań, PL

PL B1. Politechnika Warszawska,Warszawa,PL BUP 25/03. Mateusz Turkowski,Warszawa,PL Tadeusz Strzałkowski,Warszawa,PL

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/US04/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 17/16

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 06/14

PL B1. WIJAS PAWEŁ, Kielce, PL BUP 26/06. PAWEŁ WIJAS, Kielce, PL WUP 09/12. rzecz. pat. Wit Flis RZECZPOSPOLITA POLSKA

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 20/13. JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL ZBIGNIEW PATER, Turka, PL

PL B1. INSTYTUT TECHNIKI GÓRNICZEJ KOMAG, Gliwice, PL BUP 06/16

PL B1. BULGA ZBIGNIEW PRZEDSIĘBIORSTWO BUDOWY PIECÓW, AUTOMATYKI I OCHRONY ŚRODOWISKA SZKŁO-PIEC, Kraków, PL

PL B1. Sposób kształtowania plastycznego uzębień wewnętrznych kół zębatych metodą walcowania poprzecznego. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 13/17

PL B1. Sposób i narzędzia do wywijania końca rury z jednoczesnym prasowaniem obwiedniowym. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

(13) B1 PL B1 (19) PL (11)

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

(12) OPIS PATENTOWY. (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/DE96/02405

PL B1. POLITECHNIKA WARSZAWSKA, Warszawa, PL BUP 10/09

PL B1. Sposób transportu i urządzenie transportujące ładunek w wodzie, zwłaszcza z dużych głębokości

PL B1. R&D PROJECT SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Łódź, PL BUP 26/12

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 26/16. ZBIGNIEW PATER, Turka, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL PAULINA PATER, Turka, PL

PL B1. INSTYTUT METALURGII I INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ IM. ALEKSANDRA KRUPKOWSKIEGO POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Kraków, PL

PL B1. LESZCZYŃSKA FABRYKA POMP SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Leszno, PL BUP 05/14

PL B1. RAK ROMAN ROZTOCZE ZAKŁAD USŁUGOWO PRODUKCYJNY, Tomaszów Lubelski, PL BUP 02/18. KRZYSZTOF RACZKIEWICZ, Tomaszów Lubelski, PL

PL B1. PACK PLUS Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa,wadowice,pl BUP 07/

PL B1. AKU SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Tczew, PL BUP 25/11

PL B1. Sposób lutowania beztopnikowego miedzi ze stalami lutami twardymi zawierającymi fosfor. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 16/13. JAROSŁAW BARTNICKI, Lublin, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL

PL B1. DYNAXO SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Popowo, PL BUP 01/11. STANISŁAW SZYLING, Dzierżoniów, PL

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 08/13

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 24/18. GRZEGORZ SAMOŁYK, Turka, PL WUP 03/19. rzecz. pat.

PL B1. Sposób kątowego wyciskania liniowych wyrobów z materiału plastycznego, zwłaszcza metalu

PL B1. Sposób przepychania obrotowego z regulowanym rozstawem osi stopniowanych odkuwek osiowosymetrycznych. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

RZECZPOSPOLITAPOLSKA(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

PL B1. FABRYKA KOTŁÓW SEFAKO SPÓŁKA AKCYJNA, Sędziszów, PL

J CD CD. N "f"'" Sposób i filtr do usuwania amoniaku z powietrza. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 23/09

(12) OPIS PATENTOWY. (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego , PCT/NO98/00100

PL B1. HIKISZ BARTOSZ, Łódź, PL BUP 05/07. BARTOSZ HIKISZ, Łódź, PL WUP 01/16. rzecz. pat.

EGZEMPLARZ ARCHIWALNY

PL B1. POLIGRAFIA JANUSZ NOWAK SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Poznań, PL BUP 11/13. MIKOŁAJ NOWAK, Lusowo, PL

PL B1. Głowica pomiarowa do badania charakterystyk tribologicznych i szczelności ślizgowych uszczelnień czołowych

PL B1. Sposób zasilania silników wysokoprężnych mieszanką paliwa gazowego z olejem napędowym. KARŁYK ROMUALD, Tarnowo Podgórne, PL

PL B1. POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice, PL BUP 20/07. JAN HEHLMANN, Kędzierzyn-Koźle, PL MACIEJ JODKOWSKI, Zabrze, PL

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 20/12

PL B1. RADOŃ STANISŁAW, Sandomierz, PL BUP 14/18. STANISŁAW RADOŃ, Sandomierz, PL WUP 01/19. rzecz. pat.

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 25/09. ANDRZEJ KOLONKO, Wrocław, PL ANNA KOLONKO, Wrocław, PL

PL B1. Sposób walcowania poprzecznego dwoma walcami wyrobów typu kula metodą wgłębną. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 10/15

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 24/18. GRZEGORZ SAMOŁYK, Turka, PL WUP 03/19. rzecz. pat.

PL B1. BLANKENSTEIN STANISŁAW, Pszczyna, PL BUP 18/05. STANISŁAW BLANKENSTEIN, Pszczyna, PL WUP 11/11

PL B1. INSTYTUT MECHANIKI GÓROTWORU POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Kraków, PL BUP 21/08. PAWEŁ LIGĘZA, Kraków, PL

(13) B1 PL B1. (21) Numer zgłoszenia: (51) IntCl6: B65D5/18 865D 5/3P. (57) 1. Pudełko składane w kształcie prostopadłościanu

PL B1. SUROWIEC BOGDAN, Bolszewo, PL BUP 18/13. BOGDAN SUROWIEC, Bolszewo, PL WUP 04/16 RZECZPOSPOLITA POLSKA

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 03/14. ZBIGNIEW PATER, Turka, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

PL B1. Urządzenie do badania nieciągłości struktury detali ferromagnetycznych na małej przestrzeni badawczej. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

PL B1. CIEŚLICKI BOGUSŁAW, Gdańsk, PL KOWALSKI RADOSŁAW, Gdańsk, PL BUP 19/10

PL B1. AIC SPÓŁKA AKCYJNA, Gdynia, PL BUP 01/16. TOMASZ SIEMIEŃCZUK, Gdańsk, PL WUP 10/17. rzecz. pat.

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 17/16

PL B1. POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA, Kielce, PL BUP 07/19. PAWEŁ ZMARZŁY, Brzeziny, PL WUP 08/19. rzecz. pat.

PL B1. Rama maszyny rolniczej oraz obcinacz naci, zwłaszcza obcinacz szczypioru z taką ramą

PL B1. Odbieralnik gazu w komorze koksowniczej i sposób regulacji ciśnienia w komorze koksowniczej

(19) PL (11) (13) B1 (12) OPIS PATENTOWY PL B1 E03F 3/04

PL B1. Układ do przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe metodą kompensacji wagowej

PL B1. INSTYTUT ZOOTECHNIKI PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY, Kraków, PL BUP 09/16

PL B1. SKRZETUSKI RAFAŁ, Niemodlin, PL SKRZETUSKI ZBIGNIEW, Niemodlin, PL SKRZETUSKI BARTOSZ, Niemodlin, PL

PL B3. BORCZYK MONIKA, Bielsko-Biała, PL BUP 13/09. MONIKA BORCZYK, Bielsko-Biała, PL WUP 12/13 RZECZPOSPOLITA POLSKA

PL B1. POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice, PL BUP 20/10

Transkrypt:

PL 219695 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 219695 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 399357 (22) Data zgłoszenia: 29.05.2012 (51) Int.Cl. G01N 31/00 (2006.01) C12M 3/00 (2006.01) G01N 21/63 (2006.01) C12M 1/34 (2006.01) (54) System mikroprzepływowy do hodowli trójwymiarowych struktur komórkowych i badania cytotoksyczności związków chemicznych (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA WARSZAWSKA, Warszawa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: 09.12.2013 BUP 25/13 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.06.2015 WUP 06/15 (72) Twórca(y) wynalazku: KARINA ZIÓŁKOWSKA, Ostrowiec Świętokrzyski, PL RADOSŁAW KWAPISZEWSKI, Radom, PL ZBIGNIEW BRZÓZKA, Warszawa, PL ARTUR DYBKO, Warszawa, PL MICHAŁ CHUDY, Żyrardów, PL KAMIL ŻUKOWSKI, Reszel, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Joanna Bocheńska

2 PL 219 695 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest system mikroprzepływowy do hodowli trójwymiarowych struktur komórkowych i badania cytotoksyczności związków chemicznych. Hodowle komórkowe in vitro są popularnym narzędziem dla badań podstawowych oraz testów toksykologicznych czy farmakologicznych. Szczególne znaczenie dla wdrażania nowych leków mają systemy HTS (High Throughput Screening) umożliwiające szybką i powtarzalną analizę wielu próbek jednocześnie. Większość rozwiązań dążących do automatyzacji oznaczeń bazuje na wykorzystaniu płytek wielodołkowych (96-cio, 384-ro lub 1536-cio dołkowych), co wiąże się z rozbudowanym zapleczem aparaturowym. Poszukuje się wysokosprawnych metod umożliwiających otrzymywanie wyników pozwalających przewidzieć działanie związku na żywy organizm. Metody takie doprowadziłyby do zmniejszenia liczby zwierząt wykorzystywanych w badaniach. Modelem komórkowym najczęściej wykorzystywanym w systemach HTS jest monowarstwa komórek adherentnych. Jest to model wygodny w użyciu i stosunkowo prosty do analizy, jednak niewystarczający z punktu widzenia poszukiwania metod alternatywnych do testów na zwierzętach. Komórki wyizolowane z organizmu i hodowane w postaci monowarstwy na dnie naczynia hodowlanego tracą funkcje specyficzne dla danej tkanki. Otoczenie komórek w środowiskach in vivo oraz in vitro jest rozbieżne ze względu na brak bezpośrednich połączeń międzykomórkowych, różnice w topologii macierzy międzykomórkowej oraz brak sygnalingu parakrynnego i endokrynnego. W efekcie obserwuje znaczące rozbieżności w fizjologii komórek in vitro i in vivo od budowy cytoszkieletu po zmiany w ekspresji genów. Znany jest z publikacji Ziółkowska K. i in., marzec 2010, Sensors and Actuators B: Chemical, 145(1), 533 542 mikroukład do hodowli komórkowej. W szklanej płytce znajduje się macierz mikrokomór hodowlanych w układzie liniowym, przeznaczonych do prowadzenia hodowli komórek. Mikrokanały, korzystnie meandryczne, utworzone w płytce polimerowej, tworzą generator gradientu stężeń, zawierający dwa kanały wlotowe służące do wprowadzenia dwóch stężeń badanych substancji i kanały wylotowe połączone z mikrokomorami hodowlanymi i łączące mikrokomory hodowlane ze sobą wzdłuż mikroukładu. Od strony dwóch kanałów wlotowych znajdują się trzy mikrokanały, każdy następny etap generatora gradientu stężeń utworzony przez mikrokanały zawiera o jeden mikrokanał więcej. W ostatnim etapie generatora stężeń utworzonym przez mikrokanały znajduje się taka ilość mikrokanałów, która odpowiada ilości linii mikrokomór hodowlanych. W trakcie przepływu substancji przez generator gradientu stężeń następuje wymieszanie badanych substancji i tworzenie różnych stężeń. Pozwala to na otrzymanie macierzy mikrokomór z tyloma stężeniami badanej substancji w jednym kroku ile jest linii mikrokomór hodowlanych. Ponadto mikrosystem zawiera wywiercony w płytce polimerowej otwór do wprowadzenia komórek do mikroukładu oraz pożywek hodowlanych. Mikrokomory mają płaskie dno i uzyskane w nich hodowle komórkowe mają postać monowarstwy. Wyniki najnowszych badań na temat różnic między środowiskami in vivo a in vitro są przesłanką do poszukiwania nowych modeli in vitro. Obiecujące jest stosowanie w badaniach trójwymiarowych struktur komórkowych sferoidów. Komórki adherentne hodowane w naczyniach o odpowiednim, hydrofobowym charakterze powierzchni, zamiast monowarstwy tworzą kuliste agregaty zwane sferoidami. Trójwymiarowa struktura, obecność macierzy międzykomórkowej, przestrzenne połączenia międzykomórkowe oraz warstwowa budowa tkanki powodująca opory dyfuzyjne sprawiają, że steroidy są modelem in vitro znacznie przybliżającym warunki in vivo. Jest to model szczególnie atrakcyjny dla badań nad nowotworami, gdyż wykazano, że sferoidy zbudowane z komórek nowotworowych wykazują szereg cech identycznych z guzami in vivo. Jednak brak wygodnych i powtarzalnych metod hodowli sferoidów w znacznym stopniu ogranicza ich szerokie wykorzystanie w badaniach. Istnieje potrzeba poszukiwania nowych metod, pozwalających na włączenie sferoidów do badań nad lekami przeciwnowotworowymi. Dotychczas opisano w literaturze kilka rozwiązań dotyczących hodowli sferoidów w układach mikroprzepływowych, jednak żadne z nich nie było kompatybilne z metodami analizy instrumentalnej. W ogromnej większości są to układy wymagające wieloetapowego wytwarzania, skomplikowanej obsługi oraz żmudnych metod detekcji (manualna obróbka obrazu mikroskopowego). Układy mikroprzepływowe do hodowli sferoidów złożone są z dwóch polimerowych płytek z których jedna, lub obie zawierają mikrostrukturę. Układy takie zawierają matrycę komór hodowlanych odpowiadających wielkościom pojedynczych sferoidów (poniżej 200 µm), z doprowadzeniem medium do każdej komory w postaci pojedynczego, wąskiego mikrokanału. Takie rozwiązanie powoduje wysokie wartości stresu

PL 219 695 B1 3 hydrodynamicznego działającego na pojedynczy sferoid. W przypadku układów zawierających mikrostrukturę w obu warstwach polimeru, precyzja dopasowania wzorów znacznie wpływa na funkcjonalność, a im dokładniejsze dopasowanie jest konieczne, tym koszt urządzenia wyższy. Ze względów technologicznych komory hodowlane są odseparowane od siebie i położone na dość znacznej powierzchni, dlatego też żadne z opisanych w literaturze rozwiązań nie było kompatybilne z metodami analizy instrumentalnej (czytnikami płytek wielodołkowych). Znane jest również rozwiązanie zawierające wiele nisz hodowlanych w jednej mikrokomorze, jednak są to nisze małe, mieszczące do kilkunastu komórek, co nie w pełni odzwierciedla warunki in vivo. Jako alternatywa, opublikowany został system kompatybilny z czytnikami płytek wielodołkowych wykorzystujący hodowlę sferoidów w wiszącej kropli, jednak ten sposób hodowli w znaczący sposób ogranicza możliwość wymiany medium hodowlanego (dostarczanie związków pokarmowych, odprowadzanie produktów metabolizmu), przez co zgodność otrzymanych wyników może być poddana w wątpliwość. System mikroprzepływowy do hodowli trójwymiarowych struktur komórkowych i badania cytotoksyczności związków chemicznych składa się z modułu mikroprzepływowego oraz płytki pozycjonującej, przy czym moduł mikroprzepływowy składa się z dwóch warstw wykonanych z poli- (dimetylosiloksanu) (PDMS) warstwy górnej z wykonanymi portami wlotowymi i portem wylotowym i warstwy dolnej. W warstwie dolnej wykonana jest część hodowlana oraz system mikrokanałów doprowadzających medium hodowlane/roztwór badanego związku. W części hodowlanej znajdują się mikrokomory a w każdej mikrokomorze znajdują się półsferyczne mikrodołki hodowlane. Mikrokomory ułożone są w serie a ilość serii odpowiada ilości wylotów generatora gradientu stężeń mikrokanałów. Korzystnie mikrokomory mają średnice 3 mm i głębokość 50 µm i ułożone są w matrycę 4x4: cztery serie po cztery mikrokomory. Korzystnie w każdej mikrokomorze znajduje się dwadzieścia półsferyczych mikrodołków hodowlanych o średnicach 200 µm i głębokościach 150 µm. Wielkość mikrokomór oraz ich wzajemne położenie są identyczne z wielkością i położeniem grupy dołków standardowej płytki 384-dołkowej natomiast płytka pozycjonująca moduł mikroprzepływowy w spektrofluorymetrycznym czytniku płytek wielodołkowych posiada wgłębienia pozycjonujące ściśle dopasowane do kształtu modułu mikroprzepływowego i ma wymiary zewnętrzne zgodne ze standardową płytką 384-dołkową. Medium oraz badane związki doprowadzane są do mikrokomór systemem mikrokanałów tworzących generator gradientu stężeń. Za pomocą dwóch portów wlotowych doprowadzane są dwa roztwory o różnych stężeniach, które mieszane są w precyzyjny sposób w systemie mikrokanałów, dzięki czemu w czterech kanałach wylotowych znajdują się roztwory o ściśle zdefiniowanych stężeniach pośrednich. Do każdej z serii czterech mikrokomór doprowadzony jest roztwór związku o innym stężeniu, dzięki czemu możliwe jest badanie działania różnych stężeń związku w jednym eksperymencie. Porty wlotowe i wylotowe służą do montażu wężyków doprowadzających płyny. Drugim elementem systemu będącego przedmiotem wynalazku jest płytka pozycjonująca moduł mikroprzepływowy w spektrofluorymetrycznym czytniku płytek wielodołkowych. Mikrokomory hodowlane modułu mikroprzepływowego położone są w miejscach odpowiadających położeniu dołków standardowej płytki 384-dołkowej, do której przystosowanych jest większość urządzeń sczytujących. Moduł mikroprzepływowy ma precyzyjnie określone wymiary, kształt i pozycję mikrokomór względem brzegu. Wgłębienia pozycjonujące w płytce pozycjonującej są ściśle dopasowane do kształtu modułu mikroprzepływowego. Ich położenie i wymiary zostały wytworzone z dużą dokładnością za pomocą techniki mikrofrezowania w materiale polimerowym. Płytka pozycjonująca ma wymiary zgodne ze standardową płytką wielodołkową. Montaż modułu mikroprzepływowego we wgłębieniu pozycjonującym prowadzi do uzyskania pozycji mikrokomór analogicznej z pozycją dołków w płytce 384-dołkowej. Materiał, z którego wykonany jest moduł mikroprzepływowy (PDMS) promuje agregację komórek i tworzenie sferoidów. W przypadku wyjątkowo wymagających typów komórek, dopuszcza się chemiczną modyfikację powierzchni PDMS. Wielkość mikrodołków jest dobrana tak, aby zapewnić formowanie pojedynczych sferoidów komórek ludzkich w każdym dołku. Komórki wprowadzone do mikrodołka opadają na półsferyczne dno i agregują w centralnym jego miejscu, co prowadzi do otrzymania pojedynczych sferoidów w każdym mikrodołku. Wielkością otrzymanych sferoidów można sterować poprzez dobór odpowiedniej gęstości zawiesiny komórkowej. Ponadto moduł umożliwia wymywanie komórek niezagregowanych w mikrodołkach, co zapewnia precyzyjną kontrolę ilości i umiejscowienia materiału biologicznego. Stosunkowo duża średnica mikrokomór powoduje redukcję prędkości liniowej płynu przepływającego w części hodowlanej, co wpływa bezpośrednio na obniżenie stresu hydrodynamicznego działającego na komórki. Dzięki temu możliwa jest wielotygodniowa hodowla stabilnych sferoidów.

4 PL 219 695 B1 System będący przedmiotem wynalazku jest rozwiązaniem spełniającym wymagania stawiane nowoczesnym modelom in vitro: zapewnia wzrost komórek w postaci struktur trójwymiarowych (sferoidów), umożliwia ścisłą kontrolę nad warunkami hodowli, obserwację pojedynczych sferoidów oraz system detekcji kompatybilny z układami HTS. System będący przedmiotem wynalazku może służyć do monitorowania wzrostu sferoidów. Jest to cecha unikatowa proponowanego systemu, gdyż brak jest obecnie instrumentalnych metod przystosowanych do monitorowania wzrostu trójwymiarowych struktur komórkowych. Do określania aktywności metabolicznej hodowanych komórek może posłużyć np. odczynnik alamarblue, który jest fluorescencyjnym wskaźnikiem zmian potencjału utleniająco-redukującego medium hodowlanego. Aktywność metaboliczna komórek prowadzi do redukcji odczynnika, a w efekcie do powstania fluorescencyjnego produktu reakcji. Moduł mikroprzepływowy zawierający hodowlę komórkową należy wypełnić roztworem odczynnika i po okresie inkubacji umieścić w płytce pozycjonującej, a następnie w spektrofluorymetrycznym czytniku płytek wielodołkowych. Sygnał intensywności fluorescencji pochodzący z każdej mikrokomory jest wprostproporcjonalny do ilości oraz stopnia proliferacji komórek w sferoidach zawartych w mikrodołkach danej mikrokomory. Przepływowy charakter systemu umożliwia wymycie odczynnika wskaźnikowego i dalsze prowadzenie hodowli. W trakcie wielotygodniowej hodowli sferoidów w module mikroprzepływowym, istnieje możliwość wielokrotnego powtórzenia opisanego wyżej doświadczenia. System będący przedmiotem wynalazku może posłużyć również do oceny aktywności leków przeciwnowotworowych. W tym celu w module mikroprzepływowym prowadzi się hodowlę komórek nowotworowych w postaci sferoidów. W odpowiednio dobranym momencie hodowli (sugeruje się by była to faza logarytmicznego wzrostu komórek) podaje się lek w taki sposób, że jednym portem wlotowym wprowadzane jest medium hodowlane, natomiast drugim roztwór leku w medium hodowlanym o stężeniu C MAX. Po przeprowadzeniu strumieni przez generator gradientu stężeń, do poszczególnych serii mikrokomór wprowadzane są roztwory o kolejnych stężeniach: o C MAX (czyste medium hodowlane kontrola), 0,33 C MAX, 0,67 C MAX oraz C MAX. Po określonym czasie inkubacji z lekiem przeprowadza się test żywotności komórek analogicznie do sposobu opisanego powyżej. Możliwe jest również wykorzystanie innych testów żywotności opartych na detekcji spektrofluorymetrycznej. Przepływowy charakter systemu umożliwia wymycie leku oraz odczynnika wskaźnikowego i dalsze prowadzenie hodowli. W trakcie wielotygodniowej hodowli sferoidów w module mikroprzepływowym, istnieje możliwość wprowadzania powtórnych dawek leku, jak również powtarzanie testów żywotności. Prowadzi to do unikatowej możliwości testowania powtórzonych dawek leku w warunkach in vitro, jak również określania cytotoksyczności opóźnionej. Przedmiot wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia rzut ukośny modułu mikroprzepływowego do hodowli pojedynczych sferoidów z zachowaniem proporcji rzeczywistych, Fig. 2 przedstawia schematyczny przekrój przez układ mikroprzepływowy w proporcjach nierzeczywistych, Fig. 3 przedstawia rzut ukośny przykładu płytki pozycjonującej moduł mikroprzepływowy w czytniku płytek wielodołkowych, Fig. 4 przedstawia przykładowe pozycjonowania modułów mikroprzepływowych w czytniku płytek wielodołkowych (linią przerywaną zaznaczono pola, w których zachodzi detekcja za pomocą czytnika płytek 384-dołkowych). P r z y k ł a d 1. Moduł mikroprzepływowy 10 do hodowli trójwymiarowych struktur komórkowych składa się z części hodowlanej 2a oraz systemu mikrokanałów 4 doprowadzających medium hodowlane/roztwór badanego związku. Elementy modułu wytworzone są z poli(dimetylosiloksanu) (PDMS). Moduł mikroprzepływowy 10 składa się z dwóch warstw: warstwy dolnej 8 zawierającej wklęsły, trójwymiarowy wzór mikrostruktury oraz warstwy uszczelniającej 7 zawierającej otwory wlotowe 5 i wylotowe 6. Część hodowlana 2a jest skonstruowana tak, aby zapewnić wielodniową hodowlę trójwymiarowych agregatów komórkowych. W części hodowlanej 2a znajdują się mikrokomory 2 średnicy 3 mm i głębokości 50 µm ułożone w matrycę 4x4: cztery serie po cztery mikrokomory. W każdej mikrokomorze 2 znajduje się dwadzieścia półsferyczych mikrodołków hodowlanych 1 o średnicach 200 µm i głębokościach 150 µm. W sumie układ zawiera 320 mikrodołków 1 (po 20 w każdej mikrokomorze) do hodowli pojedynczych sferoidów. Wielkość mikrokomór 2 oraz ich wzajemne położenie są identyczne z wielkością i położeniem grupy 16 (4x4) dołków standardowej płytki 384-dołkowej. Medium oraz badane związki doprowadzane są do mikrokomór 2 systemem mikrokonałów 4 tworzących generator gradientu stężeń. Na końcu każdego mikrokanału znajduje się kanał wylotowy 3 łączący mikrokanały 4 z mikrokomorami 2. Za pomocą dwóch portów wlotowych 5 doprowadzane są dwa roztwory o różnych stężeniach, które mieszane są w precyzyjny sposób w mikrokanałach 4, dzięki

PL 219 695 B1 5 czemu w czterech kanałach wylotowych 3 znajdują się roztwory o ściśle zdefiniowanych stężeniach pośrednich. Do każdej z serii czterech mikrokomór 2 doprowadzony jest roztwór związku o innym stężeniu, dzięki czemu możliwe jest badanie działania różnych stężeń związku w jednym eksperymencie. Porty wlotowe 5 i wylotowe 6 służą do montażu wężyków doprowadzających płyny. Materiał, z którego wykonany jest układ (PDMS) promuje agregację komórek i tworzenie sferoidów. W przypadku wyjątkowo wymagających typów komórek, dopuszcza się chemiczną modyfikację powierzchni PDMS. Wielkość mikrodołków 1 jest dobrana tak, aby zapewnić formowanie pojedynczych sferoidów komórek ludzkich w każdym dołku. Komórki wprowadzone do mikrodołka 1 opadają na półsferyczne dno i agregują w centralnym jego miejscu, co prowadzi do otrzymania pojedynczych sferoidów 9 w każdym mikrodołku 1. Wielkością otrzymanych sferoidów można sterować poprzez dobór odpowiedniej gęstości zawiesiny komórkowej. Ponadto wynalazek umożliwia wymywanie komórek niezagregowanych w mikrodołkach 1, co zapewnia precyzyjną kontrolę ilości umiejscowienia materiału biologicznego. Stosunkowo duża średnica mikrokomór 2 powoduje redukcję prędkości liniowej płynu przepływającego w części hodowlanej, co wpływa bezpośrednio na obniżenie stresu hydrodynamicznego działającego na komórki. Dzięki temu możliwa jest wielotygodniowa hodowla stabilnych sferoidów. Istotnym elementem systemu będącego przedmiotem wynalazku jest sposób pozycjonowania modułu mikroprzepływowego w spektrofluorymetrycznym czytniku płytek wielodołkowych. Urządzenia kompatybilne z czytnikami płytek wielodołkowych wpisują się w powszechne dążenia do opracowywania systemów HTS (High Throughput Screening). Mikrokomory hodowlane 2 modułu mikroprzepływowego 10 położone są w miejscach odpowiadających położeniu dołków standardowej płytki 384-dołkowej, do której przystosowanych jest większość urządzeń sczytujących. Moduł mikroprzepływowy 10 ma precyzyjnie określone wymiary, kształt i pozycję mikrokomór 2 względem brzegu. Wgłębienia pozycjonujące 11a i 11b wykonane w płytce pozycjonującej 11 są ściśle dopasowane do kształtu modułu mikroprzepływowego 10. Ich położenie i wymiary zostały wytworzone z dużą dokładnością za pomocą techniki mikrofrezowania w materiale polimerowym. Płytka pozycjonująca 11 ma wymiary zgodne ze standardową płytką wielodołkową. Montaż modułu mikroprzepływowego 10 we wgłębieniu pozycjonującym 11a prowadzi do uzyskania pozycji mikrokomór 4 analogicznej z pozycją dołków w płytce 384-dołkowej. Użytkowanie modułu rozpoczyna się od sterylizacji poprzez ekspozycję na promieniowanie UV oraz przepływ 70% wodnego roztworu alkoholu etylowego. Tak przygotowany system wypełnia się medium hodowlanym, a następnie zawiesiną ludzkich komórek określonego typu (lub mieszaniną komórek różnych typów w celu stworzenia kokultury lub multikultury). Uszczelniony moduł umieszcza się w inkubatorze CO 2 do hodowli komórkowych. Poli(dimetylosiloksan), z którego zbudowany jest moduł, zapewnia wymianę gazową z atmosferą inkubatora, dzięki czemu możliwa jest efektywna hodowla. Ze względu na hydrofobowy charakter powierzchni poli(dimetylosiloksanu) uniemożliwiona jest adhezja komórek i w ciągu pierwszych kilkunastu godzin hodowli następuje agregacja komórek w mikrodołkach, a następnie tworzenie sferoidów. Przepływ medium zastosowany po 24 godzinach od wprowadzenia komórek, wymywa niezagregowane komórki z wężyków i mikrokanałów, pozostawiając trójwymiarowe agregaty jedynie w mikrodołkach hodowlanych. Hodowlę sferoidów prowadzi się przy okresowej wymianie medium w układzie. Reżim wymiany medium oraz jego skład należy dobrać stosownie do typu hodowanych komórek. System będący przedmiotem wynalazku może służyć do monitorowania wzrostu sferoidów. Do określania aktywności metabolicznej hodowanych komórek może posłużyć np. odczynnik alamarblue, który jest fluorescencyjnym wskaźnikiem zmian potencjału utleniająco-redukującego medium hodowlanego. Aktywność metaboliczna komórek prowadzi do redukcji odczynnika, a w efekcie do powstania fluorescencyjnego produktu reakcji. Moduł mikroprzepływowy zawierający hodowlę komórkową należy wypełnić roztworem odczynnika i po okresie inkubacji umieścić w płytce pozycjonującej, a następnie w spektrofluorymetrycznym czytniku płytek wielodołkowych. Sygnał intensywności fluorescencji pochodzący z każdej mikrokomory jest wprostproporcjonalny do ilości oraz stopnia proliferacji komórek w sferoidach zawartych w mikrodołkach danej mikrokomory. Przepływowy charakter systemu umożliwia wymycie odczynnika wskaźnikowego i dalsze prowadzenie hodowli. W trakcie wielotygodniowej hodowli sferoidów w module mikroprzepływowym, istnieje możliwość wielokrotnego powtórzenia opisanego wyżej doświadczenia. P r z y k ł a d 2. System będący przedmiotem wynalazku może posłużyć również do oceny aktywności leków przeciwnowotworowych. W tym celu w module mikroprzepływowym prowadzi się ho-

6 PL 219 695 B1 dowlę komórek nowotworowych w postaci sferoidów. W odpowiednio dobranym momencie hodowli (sugeruje się by była to faza logarytmicznego wzrostu komórek) podaje się lek w taki sposób, że jednym portem wlotowym wprowadzane jest medium hodowlane, natomiast drugim roztwór leku w medium hodowlanym o stężeniu C MAX. Po przeprowadzeniu strumieni przez generator gradientu stężeń, do poszczególnych serii mikrokomór wprowadzane są roztwory o kolejnych stężeniach: 0 C MAX (czyste medium hodowlane kontrola), 0,33 C MAX, 0,67 C MAX oraz C MAX. Po określonym czasie inkubacji z lekiem przeprowadza się test żywotności komórek analogicznie do sposobu opisanego w przykładzie 1. Możliwe jest również wykorzystanie innych testów żywotności opartych na detekcji spektrofluorymetrycznej. Przepływowy charakter systemu umożliwia wymycie leku oraz odczynnika wskaźnikowego i dalsze prowadzenie hodowli. W trakcie wielotygodniowej hodowli sferoidów w module mikroprzepływowym, istnieje możliwość wprowadzania powtórnych dawek leku, jak również powtarzanie testów żywotności. Prowadzi to do unikatowej możliwości testowania powtórzonych dawek leku w warunkach in vitro, jak również określania cytotoksyczności opóźnionej. Zastrzeżenia patentowe 1. System mikroprzepływowy do hodowli trójwymiarowych struktur komórkowych i badania cytotoksyczności związków chemicznych, zawierający moduł mikroprzepływowy (10) składający się z dwóch warstw wykonanych z poli(dimetylosiloksanu) (PDMS) warstwy górnej (7) z wykonanymi portami wlotowymi (5) i portem wylotowym (6) i warstwy dolnej (8), w której wykonana jest część hodowlana (2a) oraz system mikrokanałów (4) doprowadzających medium hodowlane/roztwór badanego związku, przy czym mikrokomory (2) ułożone są w serie a ilość serii odpowiada ilości wylotów mikrokanałów (3), znamienny tym, że w części hodowlanej (2a) w każdej mikrokomorze (2) znajdują się półsferyczne mikrodołki hodowlane (1) a ponadto posiada płytkę pozycjonującą (11) moduł mikroprzepływowy (10) w spektrofluorymetrycznym czytniku płytek wielodołkowych posiadającą wgłębienia pozycjonujące (11a) i (11b) ściśle dopasowane do kształtu modułu mikroprzepływowego (10) i płytka ta ma wymiary zgodne ze standardową płytką 384-dołkową a równocześnie wielkość mikrokomór (2) oraz ich wzajemne położenie są identyczne z wielkością i położeniem grupy dołków standardowej płytki 384-dołkowej. 2. System według zastrz. 1, znamienny tym, że mikrokomory (2) mają średnice 3 mm i głębokość 50 µm. 3. System według zastrz. 1, znamienny tym, że mikrokomory (2) ułożone są w matrycę 4x4: cztery serie po cztery mikrokomory. 4. System według zastrz. 1, znamienny tym, że w każdej mikrokomorze (2) znajduje się dwadzieścia półsferyczych mikrodołków hodowlanych (1). 5. System według zastrz. 1, znamienny tym, że półsferyczne mikrodołki hodowlane (1) mają średnice 200 µm i głębokość 150 µm.

PL 219 695 B1 7 Rysunki

8 PL 219 695 B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)