Способ получения матрикса ткани человека и животных с целью их использования в качестве трансплантатов, автоматизированный способ обработки биологической ткани, резервуар для этих способов, входящий в комплект

Группа изобретений относится к медицине. Способ получения матрикса ткани для аллотрансплантатов или ксенотрансплантатов автоматизированным образом внутри одного «классифицированного» реакционного резервуара, согласно которому после сбора биологической ткани классифицируют ткань, нарезают ткань, обрабатывают ткань и упаковывают полученный матрикс ткани. Для обработки ткани повторяют цикл следующих этапов: до окончания обработки помещают ткань в обрабатывающий раствор, обрабатывают ткань в указанном растворе с перемешиванием, извлекают ткань из обрабатывающего раствора, опоражнивают реакционный резервуар. Все этапы всех циклов обработки осуществляют внутри одного реакционного резервуара путем замены обрабатывающего раствора в реакционном резервуаре между двумя циклами. Автоматизированный способ обработки биологической ткани для получения матрикса ткани для аллотрансплантатов или ксенотрансплантатов в вышеуказанном способе содержит цикл этапов, на которых помещают ткань в обрабатывающий раствор, обрабатывают ткань в указанном растворе с перемешиванием, извлекают ткань из обрабатывающего раствора, опоражнивают реакционный резервуар, повторяют указанные этапы до окончания обработки. Все этапы всех циклов осуществляют автоматизированным образом в «классифицированной» камере и внутри одного реакционного резервуара путем замены обрабатывающего раствора в реакционном резервуаре между двумя циклами. Реакционный резервуар для использования в вышеуказанных способах содержит контейнер, выполненный с возможностью размещения обрабатывающего раствора для биологической ткани и в котором размещены приемник для биологической ткани и средства перемешивания. Приемник выполнен съемным. Комплект компонентов разового использования для сопровождения биологической ткани на этапах, через которые ткань должна пройти перед получением матрикса ткани, содержит лоток, на котором размещены вышеуказанный реакционный резервуар, приемное гнездо для ткани, подлежащей обработке. Изобретения обеспечивают повышение эффективности автоматизированной обработки ткани путем повышения производительности, возможность обрабатывать индивидуально каждую ткань и уменьшение количества резервуаров для обработки. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящая заявка относится к области изготовления тканей человека и животных с целью их использования в качестве трансплантатов (аллотрансплантатов или ксенотрансплантатов).

Аплотрансплантат подразумевает, что в качестве реципиента и донора выступает человек. Аутотрансплантат предусматривает участие одного и того же человека. Ксенотрансплантат предусматривает, что в качестве донора выступает животное, а в качестве реципиента - человек.

Уровень техники

Растущее число нарушений опорно-двигательной системы требует лечения путем замены или реконструкции костной ткани, в области стоматологии (челюстно-лицевой реконструкции зубным имплантатом), а также в онкологии (после иссечения опухолей костной ткани) или в ортопедической хирургии (после перелома или для срастания позвонков).

В настоящее время костное восстановление выполняют посредством аутотрансплантата, обычно пунктированием кости на уровне подвздошного гребня пациента, который нуждается в лечении. Однако, такая пункция не только болезненна, но и необратима. Фактически тазовая кость не восстанавливается, и таким образом количество располагаемой костной ткани ограниченно. Также аутотрансплантация требует двойного хирургического вмешательства для одного и того же пациента, что также существенно влияет на послеоперационное восстановление.

Другой подход - это использование заменителей костной ткани, которые являются широко доступными и недорогими, например, керамические, коралловые или стеклянные протезы. К сожалению, из-за неудовлетворительного регулирования на рынке этих материалов, множество проблем, связанных с надежностью, совместимостью материала и даже токсичностью, приводят к появлению множества послеоперационных проблем, при этом медицинские работники все сильнее теряют доверие к данным заменителям.

Также практикуется аллотрансплантация. На практике, от человека забирают костную ткань, например, при установке эндопротеза тазобедренного сустава удаляют головку бедренной кости. Данная ткань содержит костный матрикс, а также клетки донора. Чтобы исключить риск отторжения или воспалительную реакцию во время трансплантации, необходимо ткань обработать, чтобы очистить ее от всех «генетических» следов донора, т.е. убрать из ткани следы клеток, крови или жира. Способ очистки или «децеллюляризации» костной ткани, чтобы получить обесклетченный костный матрикс, описан в публикациях «Biomaterials. 2002 Jul;23(14):2979-88» и «Eur Cell Mater. 2001 Jan 10; 1:52-8; discussion 58 by Dufrane et al».

Основными этапами, составляющими данный способ очистки являются:

- центрифугирование ткани, взятой от донора, чтобы удалить из нее кровь и жир;

- нарезка ткани, обычно на кубики различного размера;

- обработка в одном или нескольких растворах, чтобы удалить из ткани следы клеток, и инактивировать вирусы и/или бактерии.

После очистки следующим этапом является сушка вымораживанием или лиофилизация, чтобы получить стабильный деминерализованый костный матрикс, после чего следует упаковка.

Хотя аллотрансплантация в настоящее время является самым надежным способом реконструкции костной ткани, доступ пациента к данной технологии сильно ограничен самим способом и стоимостью получения децеллюляризованного костного матрикса. Был разработан автоматизированный способ выполнения указанных этапов в стерильной камере определенной категории - «классифицированной» (англ. classified) камере. Данный способ описан в международной заявке 2018122039. Данный способ получения матрикса для аллотрансплантации или ксенотрансплантации содержит после сбора биологической ткани этапы, на которых:

- производят классификацию ткани;

- возможно производят нарезку ткани;

- подвергают ткань обработке; и

- упаковывают полученный матрикс ткани,

при этом все указанные этапы выполняют автоматизированным способом внутри одного «классифицированного» реакционного резервуара. Основные преимущества данного способа заключаются в том, что обеспечивается прослеживаемость партий в отношении происхождения ткани, в частности за счет исключения возможных ошибок человека, и значительного сокращения стоимости получения матрикса ткани.

Если этапы классификации ткани, нарезки и упаковки являются довольно короткими, т.е. длятся всего несколько минут, то этап обработки ткани может длиться несколько часов, и поэтому, вероятно будет ограничивать производительность автоматизированного осуществления способа.

В самом деле, обработка ткани включает в себя перемешивание ткани в нескольких последовательных ваннах. Поэтому, как только ткань оказывается порезанной на фрагменты, указанные фрагменты необходимо поместить в ванну, перемешивать в ванне в течение определенного времени, извлечь ткань из ванны и поместить в следующую ванну, скова перемешивать определенное время, и так далее, пока обработка не будет закончена. Число последовательных ванн может варьировать в зависимости от природы ткани. Более того, каждая ткань может обрабатываться индивидуально, чтобы избежать взаимного загрязнения.

Тогда, чтобы поддерживать высокую скорость обработки ткани, необходимо одновременно вести обработку в нескольких линиях (даже в большом числе линий), каждая из которых содержит ряд резервуаров, содержащих растворы, в которые необходимо последовательно погружать фрагменты ткани. Это предполагает, что необходимо располагать большим числом резервуаров для обработки. В частности, если мы рассчитываем, что указанные резервуары следует менять между партиями ткани, то внутрь классифицированной камеры необходимо поместить большой запас указанных резервуаров. Такой способ работы не является ни экологичным, ни дешевым.

Такие проблемы получения матрикса не ограничены костной тканью, но также встречаются и в случае других биологических тканей, которые используются в аллотрансплантации, например, ткани кожи, сухожилий, мочевого пузыря или жировой ткани. Такие же проблемы также встречаются при проведении клеточной терапии или во время обработки клеток, полученных из тканей.

В целях увеличения эффективности автоматизированной обработки ткани был разработан способ и средства поддержки, которые решают упомянутые выше проблемы.

Раскрытие изобретения

В этих целях в настоящем изобретении предложен автоматизированный способ обработки биологической ткани для получения матрикса ткани для аллотрансплантации или ксенотрансплантации. Цикл этапов способа следующий:

a) помещают ткань в обрабатывающий раствор,

b) обрабатывают ткань в указанном растворе с перемешиванием,

c) извлекают ткань из обрабатывающего раствора,

d) опоражнивают реакционный резервуар, повторяют указанные этапы до окончания обработки,

при этом способ отличается тем, что все этапы всех циклов осуществляют автоматизировано в «классифицированной» камере, и внутри одного реакционного резервуара путем замены обрабатывающего раствора между двумя следующими друг за другом циклами.

Термин «биологическая ткань» также относится к фрагментам биологических тканей, т.е. к биологической ткани, которая уже прошла этап нарезки. Соответствующий настоящему изобретению способ осуществляют в «классифицированной» камере при стерильных условиях, которые удовлетворяют особым стандартам.

Для реализации соответствующего изобретению способа также предложен реакционный резервуар, который содержит:

- контейнер, который выполнен с возможностью размещения обрабатывающего раствора для биологической ткани, и в который помещены

- приемник для биологической ткани и

- средства перемешивания,

при этом реакционный резервуар отличается тем, что приемник выполнен съемным.

Преимуществом является то, что средства перемешивания связаны с приемником, что дает возможность изготовлять только один элемент, выполняющий две функции: перемешивания и поддержания биологической ткани.

Таким образом, биологическая ткань на своем приемнике может быть введена в реакционный резервуар, содержащий обрабатывающий раствор, чтобы был выполнен этап а) способа, соответствующего настоящему изобретению; средства перемешиванию позволяют выполнить этап Ь) обработки с перемешиванием; поскольку приемник является съемным, это дает возможность извлечь биологическую ткань из раствора в соответствии с этапом с); раствор из резервуара может быть слит в соответствии с этапом d), а сама последовательность этапов (цикл) может быть повторена. Один реакционный резервуар позволяет выполнить все этапы обработки. Это позволяет сократить объем обрабатывающей камеры. Таким образом в классифицированной камере одновременно можно обрабатывать большое число партий тканей, и таким образом уменьшить затор потоков, вызываемый сравнительно большой продолжительностью обработки по сравнению с другими этапами подачи ткани, резки, упаковки и т.п.

Съемный приемник устроен так, чтобы его можно было по меньшей мере частично погружать в жидкости, т.е. приемник перфорирован так, чтобы действовать в качестве опоры для биологической ткани, давая возможность погружать ткань в обрабатывающий раствор на этапе а), и давать стекать раствору, когда приемник извлекают из контейнера на этапе с).

Поскольку каждая партия ткани содержится в одном и том же резервуаре на протяжении всей обработки, то гарантируется ее прослеживаемость наряду с отсутствием взаимного загрязнения партий.

Преимущество заключается в том, что отвечающий изобретению способ обработки может быть осуществлен более конкретно в рамках способа получения матрикса ткани для аллоплантатов и ксеноплантатов, автоматизированным образом внутри одной «классифицированного» реакционного резервуара, в соответствии с чем после сбора биологической ткани:

- ткань классифицируют,

- ткань нарезают

- ткань обрабатывают, и

- полученный матрикс ткани упаковывают,

причем для обработки ткани повторяют цикл следующих этапов до окончания обработки:

a) помещают ткань в обрабатывающий раствор,

b) обрабатывают ткань в указанном растворе с перемешиванием,

c) извлекают ткань из обрабатывающего раствора,

d) опоражнивают реакционный резервуар,

при этом все этапы всех циклов обработки осуществляют внутри одного реакционного резервуара путем замены обрабатывающего раствора в реакционном резервуаре между двумя циклами.

Для осуществления указанного способа, соответствующий изобретению реакционный резервуар включают в комплект, содержащий лоток, на котором размещены:

- реакционный резервуар, соответствующий настоящему изобретению, и

- приемное гнездо для ткани, которая подлежит обработке.

Комплект может также содержать:

- наконечники для захвата биологической ткани, предназначенные для установки на автомат для резки ткани и/или

- наконечники для захвата биологической ткани, предназначенные для установки на автомат для перемещения ткани.

Термин «автомат» относится к автоматизированным средствам, таким как робот или робот-манипулятор.

Предпочтительно, чтобы приемное гнездо для обрабатываемой ткани содержало средства фиксации ткани в определенном положении. Это позволяет сразу, начиная с загрузки ткани в классифицированный реакционный резервуар камеру, задать ткани такое положение, чтобы она оптимально поддерживалась автоматами, выполняющими различные этапы способа получения матрикса ткани.

Наконечники для захвата биологической ткани, предназначенные для установки на автомат для резки ткани, должны быть способны удерживать ткань на своем месте на этапе резки, который может предусматривать использование водяной струи высокого давления.

Таким образом любой комплект соответствует партии ткани, подлежащей обработке. Комплект сопровождает данную ткань, начиная от ее загрузки в камеру и до финальной упаковки, при этом элементы комплекта используются, а затем возможно выводятся после использования. Таким образом предпочтительно, чтобы такой комплект был одноразовым.

Комплект может также содержать контейнер (-ы) окончательной упаковки, в который (-е) будет упакован матрикс ткани, возможно в виде фрагментов.

Раствор для обработки ткани может представлять собой раствор химической обработки или раствор биологической обработки. Специалистам в данной области известны типы растворов, которые должны использоваться в зависимости от ткани, которая подлежит обработке.

Обработка может быть химической, при которой биологическая ткань подвергается действию химических веществ или реагентов, например, перемешиванию ткани в растворе, содержащем антибактериальное вещество, органическом растворе или растворе, рН которого отрегулирован на кислотность или щелочность путем добавления ионных соединений.

Биологическая обработка касается применения биологических средств к рассматриваемой ткани, например, белков или факторов роста, инициирующих дифференциацию клеток.

Биологическую ткань можно подвергать нескольким последовательным способам обработки с разными целями, например, для обезжиривания или для инактивации бактерий, вирусов или прионов.

Следует подчеркнуть, что автоматизированный способ обработки биологической ткани, способ получения матрикса ткани, реакционный резервуар и комплект связаны одной и той же идеей изобретения, которая заключается в уменьшении объема оборудования внутри камеры, и сокращении пространства-времени, требуемых для обработки, чтобы позволить технологической линии получения матрикса ткани работать непрерывно несмотря на то, что этапы имеют весьма разную длительность.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет легче понять, если обратиться к последующему описанию нескольких вариантов его осуществления и к прилагаемым чертежам, среди которых:

фиг. 1 схематически изображает стерильную камеру для осуществления изобретения;

фиг. 2 в аксонометрии изображает содержимое стерильной камеры для осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению;

фиг. 3 схематически изображает способ, соответствующий настоящему изобретению;

фиг. 4 и 5 в аксонометрии изображают соответствующий изобретению реакционный резервуар в двух разных положениях;

фиг. 6 в аксонометрии изображает соответствующий изобретению комплект;

фиг. 7 в аксонометрии изображает фиксирующий наконечник, входящий в состав комплекта фиг. 6;

фиг. 8 в аксонометрии изображает другой фиксирующий наконечник, входящий в состав комплекта фиг. 6.

Осуществление изобретения

Фиг. 1 и 2 иллюстрируют способ и реакционный резервуар, раскрытые в международной заявке 2018122039; внутри реакционного резервуара 2 - группу 13 автоматов 313, 323, 333, и 343, взаимодействующих друг с другом, и организованных, чтобы обеспечить реализацию этапов способа. Группа 13 автоматов в предпочтительном варианте управляется компьютерной системой 14, инструкции которой может давать оператор посредством пульта 15 управления, в данном случае - компьютера.

Реакционный резервуар 2 содержит шлюз 3 для загрузки и классификации биологических тканей, взятых у донора, и шлюз 9 для выгрузки упакованного матрикса ткани, при этом каждый шлюз расположен с одной стороны стерильной реакционного резервуара. В данном случае предусмотрено пять аппаратов, размещенных рядом друг с другом между двумя указанными шлюзами: центрифуга 16, режущий аппарат 17, аппарат 18 химической обработки, расположенный под вытяжным колпаком 22, лиофилизатор 20 и упаковочный аппарат 21, спереди от которых соответственно расположены автоматы, которыми в данном случае являются роботы-манипуляторы 313, 323, 333 и 343. Все вышеописанные элементы размещены на полу 25, под которым предусмотрено пространство 26.

Выше были рассмотрены элементы реакционного резервуара 2. Соединение элементов между ними для осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, будет далее рассмотрено подробно для ткани, которая может представлять собой, например, головку бедренной кости, взятую у донора, во время установки эндопротеза тазобедренного сустава. Для того чтобы исходную головку бедренной кости использовать для получения костного матрикса с целью использования матрикса для костной реконструкции у другого пациента, ткань должна подвергнуться ряду преобразований в контролируемой стерильной среде.

После открывания наружной створки шлюза 3, оператор кладет подлежащую обработке биологическую ткань в соответствующий контейнер в шлюзе. Течение воздуха внутри шлюза таково, что никакое внешнее загрязнение не может проникнуть в шлюз до момента, когда закроют наружную створку.

Автоматизированный способ для получения матрикса начинается с открыванием внутренней створки (которая ведет в реакционный резервуар 2) шлюза 3. Робот-манипулятор 313 захватывает контейнер, содержащий биологическую ткань, в шлюзе 3, и помещает его в полость центрифуги 16.

Центрифугирование отделяет костный матрикс от нежелательных остатков, таких как мозговое вещество, кровь или жировые остатки.

Головку бедренной кости, которая таким образом очищена, затем забирает робот-манипулятор 323 режущего аппарата, который перемещает головку в режущий аппарат 17, выполненный с возможностью получения фрагментов кости заданного размера.

В данном случае выполняется неабразивная резка струей воды высокого давления, чтобы, с одной стороны, обеспечить очень точную и чистую резку без увеличения температуры, которая могла бы повреждать ткани, а, с другой стороны не допускать взаимного загрязнения партий.

На практике робот-манипулятор 323, который на своем месте удерживает подлежащую резке биологическую ткань, обладает возможностью движения одновременно вдоль нескольких осей и положений, и перемещает ткань, которая должна быть нарезана под струей, в любом заданном направлении. Поскольку шарнирная рука манипулятора может двигаться вдоль нескольких осей, оказывается возможным получение при резке любой геометрии, что позволяет оптимизировать способ резки, чтобы ограничить потери, и в конце способа обеспечить более высокий выход матрикса.

Фрагменты матрикса собирает робот-манипулятор 333 и помещает в аппарат 18 обработки, где фрагменты будут подвергнуты нескольким последовательным операциям погружения в обрабатывающие растворы и перемешиванию, возможно с добавлением одной или более операций промывки. Ниже данный этап обработки будет рассмотрен более подробно.

Робот-манипулятор 333 собирает фрагменты обработанной биологической ткани один за другим, чтобы поместить каждый из них в упаковочный контейнер, к примеру типа предварительно закупоренной трубки, т.е. трубки, на которую уже установлены крышки, но без герметичного укупоривания, и затем помещает каждую трубку в лиофилизатор 20. В конце сушки вымораживанием, перед открыванием лиофилизатора трубки герметично укупоривают, например, с использованием пластины, которая давит на крышки с целью укупоривания трубок. Таким образом, каждая трубка содержит фрагмент матрикса, который готов для использования в качестве имплантата.

Затем робот-манипулятор 343 завершает упаковку трубок, например, путем нанесения на трубки этикеток, которые содержат всю информацию необходимую для прослеживаемости партии, и затем помещает снаряженные трубки с матриксом в шлюз 9 для выгрузки, чтобы трубки мог забрать оператор.

Действия, выполняемые в данном случае посредством роботов-манипуляторов 333 и 343, могли бы выполняться одним роботом, или же могли бы быть добавлены другие роботы манипуляторы. Здесь важно отметить, что точное определение различных задач, выполняемых роботами-манипуляторами, является очень свободным, и может быть рассмотрена любая другая адекватная схема с большим или меньшим числом роботов-манипуляторов.

Лиофилизация позволяет высушивать матрикс ткани до тех пор, пока он не будет содержать, например, менее 5% влаги. При этом в упаковочном аппарате 21 упаковка матрикса может производиться в вакууме или в защитной атмосфере. Это обеспечивает оптимальную стабильность костного матрикса, которая позволяет хранить матрикс при комнатной температуре в течение нескольких месяцев. Можно включить этап нанесения этикеток на упаковки, чтобы обеспечить прослеживаемость изготовленных партий. Упакованный матрикс может затем быть извлечен из реакционного резервуара 2 через шлюз 9 для выгрузки, подобный шлюзу 3 для загрузки. Реакционный резервуар 2 может быть сконфигурирован даже так, чтобы был только один шлюз для загрузки и выгрузки.

Пульт 15 команд и управления содержит компьютерную систему 14, в которую введена программа способа изготовления упакованного матрикса. Компьютерная система 14 управляет группой 13 автоматов в реакционном резервуаре 2. Некоторые параметры возможно придется вводить оператору, например, природу ткани, может ли автомат справиться с обработкой нескольких типов ткани, продолжительности химической обработки или процент влаги, который требуется иметь в упакованном матриксе.

Таким образом, вышеописанный способ изготовления обеспечивает загрузку в реакционный резервуар «исходной» биологической ткани, и выгрузку на выходе биологической ткани, которая очищена от загрязнений и готова для использования в качестве трансплантата. В данном способе имеется только один этап классификации, когда ткань 1 поступает в реакционный резервуар 2. Неразрывность классификации обеспечивается ограниченным и контролируемым пространством реакционного резервуара, из которой ткань не выходит до окончания изготовления матрикса. Поскольку вмешательство оператора в способ исключено, то пока идет выполнение способа, исключены и ошибки при манипуляциях с тканью, гарантируется прослеживаемость, а требования, относящиеся к пространству и манипуляциям, сведены к абсолютному минимуму.

Тем не менее, этап обработки является продолжительным по сравнению с другими операциями, каким должна подвергаться биологическая ткань. Таким образом этот этап должен быть оптимизирован и встроен в общий способ изготовления матрикса, так чтобы не ограничивать эффективность последнего и оптимизировать время работы каждого элемента/устройства, которые содержатся в камере.

Согласно фиг. 3, этапами способа получения матрикса 10 ткани являются: центрифугирование 4 ткани 1, резка 5 ткани, обработка 6, сушка вымораживанием (лиофилизация) 7 и упаковка 8, причем все операции выполняются в стерильной камере 2, оснащенной шлюзом 3 для загрузки ткани и шлюзом 9 для выгрузки матрикса.

Этап 6 обработки содержит несколько подэтапов. На этапе 6а ткань, порезанную на фрагменты, помещают в обрабатывающий раствор внутри реакционного резервуара, а затем на этапе 6b фрагменты ткани обрабатывают в указанном растворе, т.е. ткань перемешивают в течение заданного времени в обрабатывающем растворе. Затем на этапе 6 с ткань извлекают из обрабатывающего раствора, и на этапе 6d из реакционного резервуара сливают раствор, который в нем содержался.

Последовательность (цикл) этапов 6a-6d повторяют до окончания обработки, т.е. в тот же самый реакционный резервуар, который использовался в первом цикле, заливают новый обрабатывающий раствор того же состава или другого состава, помещают в раствор фрагменты ткани, перемешивают в течение требуемого времени, и затем извлекают из раствора.

Когда все циклы необходимые для обработки будут завершены, фрагменты ткани могут быть затем подвергнуты лиофилизации и упакованы.

Таким образом, следует понимать, что партию биологической ткани обрабатывают в резервуаре, который называется «реакционный резервуар». Данный реакционный резервуар изготовлен так, что он может поочередно вмещать в себя разные обрабатывающие растворы, которые в общем являются химическими обрабатывающими растворами. В системе нет множества резервуаров, в каждом из которых содержался бы свой тип раствора, и в которые последовательно производилось погружение ткани. За счет этого экономится значительное пространство в стерильной камере.

Это также позволяет одновременно начать обработку нескольких партий ткани, одну за другой, в ограниченном числе резервуаров, которые необходимо содержать в зоне обработки в стерильной камере.

Например, как только будет закончена резка первой партии, фрагменты ткани помещают в первый реакционный резервуар, и будет начато выполнение этапов 6a-6d нескольких последовательных циклов обработки в нескольких обрабатывающих растворах, которые поочередно заливают в первый реакционный резервуар. В это время вторая партия ткани может быть нарезана на фрагменты, которые затем помещают во второй реакционный резервуар, и во втором реакционном резервуаре может быть также начато выполнение этапов 6a-6d последовательных циклов обработки. Таким образом, может быть инициирована последовательная и одновременная обработка нескольких партий ткани, т.е. в том же самом пространстве, но со смещением во времени. Как только обработка первой партии ткани будет завершена, фрагменты ткани первой партии передают на этап лиофилизации, освобождая тем самым пространство для начала обработки новой партии в ее реакционном резервуаре. В идеальном случае число партий, которые могут быть обработаны в пространстве стерильной камеры, которое выделено для обработки, регулируется в соответствии со временем, которое требуется для обработки, по сравнению со временем, которое требуется для других этапов, например, резки или лиофилизации. Таким образом, оборудование, установленное в стерильной камере, может работать идеальным образом - непрерывно.

Чтобы выполнять такую обработку, реакционный резервуар должен обладать определенными важными характеристиками. Резервуар должен главным образом позволять заливать в него обрабатывающий раствор, погружать в раствор фрагменты ткани, перемешивать фрагменты в растворе, затем извлекать фрагменты ткани из раствора, и сливать раствор, опорожняя резервуар. Согласно фиг.4 и 5, такой реакционный резервуар 40 содержит контейнер 41, который в данном случае цилиндрический, и приемник 42 биологической ткани. В данном случае приемник 42 содержит перфорированное круглое основание 43, диаметр которого немного меньше диаметра контейнера 41. Основание 43 размещено на конце стержня 44, при этом другой конец стержня содержит выпуклую головку 45. В середине стержня находятся три радиально ориентированных лопасти 46, образующих между собой угол 120°. Приемник 42 является элементом отдельным от контейнера 41, но форма приемника позволяет вставлять его в контейнер. Когда приемник 42 вставлен в контейнер 41, из контейнера выступает только часть стержня 44 и соединительная гайка 45.

На практике, для рассматриваемой обработки и при использовании камеры фиг.2, после сбора фрагментов нарезанной ткани робот-манипулятор 333 складывает фрагменты на основание 43 реакционного резервуара 40, т.е. когда приемник вставлен в контейнер, или когда он извлечен из контейнера, или когда он излечен частично. На этом этапе реакционный резервуар может уже присутствовать в зоне 18 обработки, или же он может быть введен в зону обработки, только когда фрагменты ткани уже будут положены на приемник 42.

Первый обрабатывающий раствор заливают в контейнер 41, либо когда приемник 42, поддерживающий ткань, уже введен в контейнер, или, что предпочтительно, перед вводом приемника в контейнер. В последнем случае приемник 42, поддерживающий ткань, затем погружают в обрабатывающий раствор, содержащийся в контейнере 41, давая возможность и ткани погрузиться в указанный раствор.

Приемник 42 затем вращают, используя соединительную гайку 45. Тогда стержень 42, основание 43 и лопасти 46 приводятся во вращательное движение, при этом лопасти 46 на своих концах оснащены лезвиями, что позволяет обеспечить однородность обрабатывающего раствора.

Соединительная гайка 45 дает возможность роботу-манипулятору зоны 18 обработки захватывать приемник 42, чтобы сообщать ему вращательное движение необходимое для перемешивания. Указанная гайка также позволяет тому же самому или другому роботу сообщать приемнику 42 вертикальное движение, чтобы вводить приемник 42 в контейнер 41 или выводить из контейнера.

После достаточного перемешивания ткани в растворе робот-манипулятор поднимает приемник 42 из контейнера 41. Перфорированная конструкция основания 43 позволяет подсушить фрагменты ткани. Затем из контейнера 41 обрабатывающий раствор может быть слит.Указанный раствор может быть слит путем наклона или поворота контейнера 41, или он может быть удален путем отсоса при помощи автоматических средств, предусмотренных в зоне обработки, или даже на дне контейнера может быть предусмотрен сливной клапан, который может быть включен автоматическими средствами, предусмотренными в зоне обработки.

Если предусматривается другая очередность этапов обработки, то контейнер 41 может быть промыт, если это нужно перед вводом другого обрабатывающего раствора, чтобы исключить нежелательные реакции.

С другой стороны, возможно, чтобы цикл этапов обработки представлял собой цикл с промывкой. В этом случае в контейнер 41 заливают промывочный раствор, при этом приемник 42, поддерживающий фрагменты ткани, снова вводят в контейнер 41 и начинают перемешивание, которое проводят определенное время, прежде чем снова извлечь приемник 42 из контейнера 41 и слить из контейнера промывочный раствор. Затем может быть начат новый цикл обработки в другом обрабатывающем растворе.

Если обработка завершена, то тогда робот-манипулятор 333 забирает подсушенные фрагменты ткани для лиофилизации. Реакционный резервуар 40 может затем быть выведен из способа или отставлен для утилизации. Таким образом, реакционный резервуар используют только один раз для одной партии ткани. Это сделано для того, чтобы избежать смешения тканей из различных партий и/или передачи загрязнений из одной партии в другую.

Может быть рассмотрена возможность организации зоны 18 обработки в виде карусели, в которой реакционные резервуары поступающих партий движутся постепенно «по замкнутой цепи», где могут быть выполнены различные этапы следующих друг за другом циклов, при этом партия ткани в своем реакционном резервуаре проходит по контуру обработки, причем в такую замкнутую цепь/контур можно непрерывно помещать новые реакционные резервуары, содержащие подлежащие обработке новые партии ткани.

Удобно то, что реакционный резервуар 40 может быть частью комплекта, содержащего компоненты разового использования, предназначенные для сопровождения биологической ткани на этапах, через которые ткань должна пройти перед получением матрикса ткани. Комплект главным образом позволяет упростить загрузку биологической ткани через шлюз 3, улучшая прослеживаемость и исключая взаимное загрязнение между партиями ткани.

Согласно фиг. 6, комплект 60 содержит лоток 61, на котором размещены приемное гнездо 62 для ткани, реакционный резервуар 63, две пары наконечников 64 и 65 для захвата биологической ткани. В данном случае реакционный резервуар 63 соответствует реакционному резервуару, изображенному на фиг. 4 и фиг. 5.

В данном случае приемное гнездо 62 выполнено с тремя шипами 66, предназначенными для фиксации головки бедренной кости в положении определенным образом для помещения головки в стерильную камеру. Таким образом, головку бедренной кости оптимально располагают для ее взятия первым роботом-манипулятором.

В зависимости от природы ткани, из которой должен быть получен матрикс ткани, приемное гнездо 62 может быть устроено по-другому и любым подходящим образом.

Приемное гнездо 62 может быть устроено так, чтобы его можно было вводить непосредственно в центрифугу. Например, робот-манипулятор берет лоток 61 комплекта 60, забирает приемное гнездо 62, содержащее биологическую ткань, помещает приемное гнездо в центрифугу, извлекает приемное гнездо из центрифуги в конце центрифугирования, и помещает приемное гнездо обратно на лоток 61 перед взятием комплекта 60 на следующий этап. Например, комплект помещают на промежуточную полку, ожидая пока лоток не будет взят следующим роботом-манипулятором или пока робот режущего аппарата не возьмет ткань с лотка.

Предпочтительно приемное гнездо устраивают так, чтобы отделить ткань от жидкостей, которые выводятся при центрифугировании. Приемное гнездо может содержать, например, сетку, которая поддерживает ткань и отделяет ткань от дна приемного гнезда, так чтобы жидкости, которые при центрифугировании выводятся из ткани, собирались на дне и не вступали в контакт с тканями.

Робот-манипулятор режущего аппарата перед захватом биологической ткани, которой в данном случае является головка бедренной кости, будет оснащен фиксирующими наконечниками, в данном случае парой наконечников 65, которые специально приспособлены, чтобы подвергать биологическую ткань действию водяной струи высокого давления. Без таких наконечников под давлением биологическая ткань может быть отпущена. Очевидно, что конструкция или материал, используемый для таких наконечников, будут различаться в зависимости от того, является ткань кожной или костной, мягкой тканью или твердой тканью. Наконечники могут содержать, например, штыри для удержания ткани во время резки или канавки, как показано на фиг. 7. Таким образом, указанные наконечники содержат средства захвата биологической ткани.

В зависимости от используемого робота-манипулятора может быть предусмотрено более двух наконечников.

В конце резки наконечники снимают с робота-манипулятора, чтобы выбросить или кладут обратно на лоток 61 комплекта 60, или даже отставляют в сторону для возвращения в способ. Фиксирующие наконечники, приспособленные для установки на робот-манипулятор / режущий автомат таким образом являются предметами разового пользования, подобно перчаткам. Этим предотвращается взаимное загрязнение различных партий ткани. Эта черта особенно интересна в сочетании с резкой посредством водяной струи высокого давления, что также исключает возможность взаимного загрязнения, которое неизбежно, когда используют режущие системы на основе лезвий или средств нарезания на полосы, в которых замена режущих компонентов между двумя партиями невозможна.

Затем выполняют этап обработки с использованием реакционного резервуара 63, который был подробно рассмотрен выше.

Другая пара фиксирующих наконечников 64 предназначена для робота (-ов) -манипулятора (-ов) / автомата (-ов), которые забирают фрагменты ткани главным образом для их перемещения сразу после нарезки или после обработки.

Данные фиксирующие наконечники для перемещения имеют конструкцию, которая отличается от пары, предназначенной для этапа нарезки, и может выглядеть, например, подобно наконечнику, изображенному на фиг.8. Одни и те же фиксирующие наконечники могут быть использованы в одном или более роботах-манипуляторах для захвата одной и той же партии биологической ткани. Как и в случае этапа нарезки это исключает взаимное загрязнение партий.

В данном случае фиксирующие наконечники описаны как часть комплекта. В зависимости от конфигурации камеры наконечники можно запасать внутри камеры, независимо от комплекта, и брать из этого запаса по мере необходимости. В других конструкциях может быть предусмотрена очистка и/или дезинфекция наконечников между партиями внутри камеры.

Если требуется, то может быть предусмотрена возможность последовательной обработки тканей различных типов внутри стерильной камеры. В этом случае каждую ткань помещают в комплект, содержащий определенные элементы (приемник, наконечники, реакционный резервуар), подходящие для обработки конкретной ткани. Поскольку комплект следует за тканью по этапам получения матрикса, с включением в комплект элементов, которые специфичны для конкретной ткани, то не было бы необходимости в изменениях внутреннего оборудования стерильной камеры для последовательной обработки тканей различных типов. Таким образом, все, что остается это ввести в компьютер параметры, управляющие этапами, выполняемыми внутри камеры.

В предпочтительном случае элементы комплекта маркируются идентификатором сопровождения партии ткани, подлежащей обработке, например, в виде числа, штрих-кода, или QR-кода. Комплект мог бы также содержать другие элементы, такие как упаковку завершенных фрагментов матрикса ткани.

Лоток 61 комплекта в предпочтительном варианте имеет форму, подходящую для поддержания лотка оборудованием внутри стерильной камеры и/или для временного складирования в камере на стеллаже или полке.

В предпочтительном случае комплект является предметом одноразового пользования, который выбрасывают и/или обеззараживают после использования для возвращения в оборот.

Хотя настоящее изобретение было описано на примере костного матрикса, получаемого из головки бедренной кости, оно может относиться и к другим биологическим тканям, например тканям из других костных источников или к мягким тканям подобным широкой фасции.

1. Способ получения матрикса ткани для аллотрансплантатов или ксенотрансплантатов автоматизированным образом внутри одного «классифицированного» реакционного резервуара, согласно которому после сбора биологической ткани:

- классифицируют ткань,

- нарезают (4) ткань,

- обрабатывают (6) ткань и

- упаковывают (8) полученный матрикс ткани,

причем для обработки ткани повторяют цикл следующих этапов до окончания обработки:

a) помещают (6a) ткань в обрабатывающий раствор,

b) обрабатывают ткань в указанном растворе с перемешиванием (6b),

c) извлекают (6c) ткань из обрабатывающего раствора,

d) опоражнивают (6d) реакционный резервуар,

при этом все этапы всех циклов обработки осуществляют внутри одного реакционного резервуара (40) путем замены обрабатывающего раствора в реакционном резервуаре (40) между двумя циклами.

2. Автоматизированный способ обработки биологической ткани для получения матрикса ткани для аллотрансплантатов или ксенотрансплантатов в способе по п. 1, содержащий цикл этапов, на которых:

a) помещают (6a) ткань в обрабатывающий раствор,

b) обрабатывают ткань в указанном растворе с перемешиванием (6b),

c) извлекают (6c) ткань из обрабатывающего раствора,

d) опоражнивают (6d) реакционный резервуар,

повторяют указанные этапы до окончания обработки,

отличающийся тем, что все этапы всех циклов осуществляют автоматизированным образом в «классифицированной» камере (2) и внутри одного реакционного резервуара (40) путем замены обрабатывающего раствора в реакционном резервуаре между двумя циклами.

3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы:

- центрифугирования (4) биологической ткани и/или

- лиофилизации (7) матрикса ткани перед упаковыванием.

4. Реакционный резервуар (40) для использования в способе по п. 1 или 2, содержащий:

- контейнер (41), выполненный с возможностью размещения обрабатывающего раствора для биологической ткани и в котором размещены:

- приемник (42) для биологической ткани и

- средства (46) перемешивания,

отличающийся тем, что приемник выполнен съемным.

5. Реакционный резервуар (40) по п. 4, в котором съемный приемник содержит перфорированное несущее основание (43) для биологической ткани.

6. Реакционный резервуар (40) по п. 4 или 5, в котором средства (46) перемешивания присоединены к приемнику (42).

7. Реакционный резервуар (40) по п. 6, в котором средства (46) перемешивания содержат по меньшей мере одну лопасть (46), которая установлена радиально на стержне (44), один конец которого содержит перфорированное несущее основание (43) для биологической ткани.

8. Реакционный резервуар (40) по п. 7, в котором контейнер (41) выполнен с возможностью размещения по меньшей мере части стержня (44), на котором установлены лопасть (46) и основание (43).

9. Комплект (60) компонентов разового использования для сопровождения биологической ткани на этапах, через которые ткань должна пройти перед получением матрикса ткани, содержащий лоток (61), на котором размещены:

- реакционный резервуар (40), охарактеризованный в любом из пп. 4-8, и

- приемное гнездо (62) для ткани, подлежащей обработке.

10. Комплект (60) по п. 9, дополнительно содержащий наконечники (65) для захвата биологической ткани, выполненные с возможностью установки на автомат для резки ткани, и/или наконечники (64) для захвата биологической ткани, выполненные с возможностью установки на автомат для перемещения ткани.

11. Комплект (60) по п. 9 или 10, в котором приемное гнездо (62) для обрабатываемой ткани содержит средства (66) фиксации ткани в определенном положении.

12. Комплект (60) по любому из пп. 9-11, в котором приемное гнездо (62) выполнено с возможностью отделения ткани от жидкостей, которые выводятся при центрифугировании.

13. Комплект (60) по любому из пп. 9-12, в котором наконечники (65) для захвата биологической ткани, предназначенные для установки на автомат резки ткани, содержат средства зажатия биологической ткани.