用于声学过程的颗粒制造技术

公开了以各种配置使用的由各种材料制成的微粒和纳米颗粒。所述颗粒可以是具有脂质涂层的全氟碳液滴。所述颗粒可用于声学单元选择过程。所述液滴是高声学响应性的并且可以通过声场针对流体流被保留。这种颗粒可用于系统的分开、隔离、区分、修饰或过滤。修饰或过滤。修饰或过滤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于声学过程的颗粒

技术介绍

[0001]声泳至少部分是指使用声学例如声驻波或声行波分离材料。当颗粒和流体的可以被声学影响的参数存在差异时，包括驻波或行波在内的声波可以对流体中的颗粒施加力，所述参数包括密度和/或可压缩性，也称为声学对比因子(acoustic contrast factor)。驻波中的压力分布包含驻波波节处压力幅度局部减小和驻波波腹处压力幅度局部增加的区域。例如，取决于它们的密度和可压缩性，颗粒可以被驱动到驻波的波节或波腹。一般来说，声驻波的频率越高，可以操纵的颗粒越小。
[0002]在微观尺度，例如具有微米量级的结构尺寸，传统声泳系统使用宽度尺寸为一半或四分之一波长的声室，其在几兆赫的频率下厚度通常小于一毫米，并以非常低的流速(例如μL/min)运行。这种系统不可扩展，因为它们受益于极低的雷诺数、层流操作和最小的流体动力学优化。
[0003]在宏观尺度上，平面声驻波已用于分离过程。然而，单个平面波倾向于捕获颗粒或二次流体(secondary fluid)，从而通过关闭或去除平面驻波来实现与一次流体(primary fluid)的分离。由于能量耗散到与产生平面波和平面波能量本身有关的流体中，平面波还倾向于加热波在其中传播的介质。平面驻波的去除可能会阻碍连续操作。此外，用于产生声学平面驻波的功率量倾向于通过浪费能量来加热一次流体，这可能对正在加工的材料不利。
[0004]细胞选择/分离已经通过提供对靶细胞或细胞材料具有亲和力的功能化珠实现。所述珠具有允许它们与通常含有其它细胞或细胞材料的流体分离的特性。一种方法使用具有铁磁特性的珠，使得用磁场将它们分离。
[0005]在生命科学研究和治疗中，寻求对细胞进行操作以用于这种分开或分离的目的。例如，嵌合抗原受体(CAR)T细胞被开发用于治疗某些类型的癌症。已经开发了CAR T细胞疗法，其中使用基于磁力、电力、重力、微流体等的各种技术从细胞群中分离修饰的细胞。在一些应用中，感兴趣的细胞(在阳性选择中)与被功能化而具有对特定细胞的亲和力的颗粒例如珠连接。细胞
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珠复合物暴露于可以影响珠的力下。例如，细胞
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磁性颗粒复合物可以暴露于磁力，所述磁力可以影响磁性颗粒以允许复合物与和细胞
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磁性颗粒复合物混合的其它材料分离。在细胞阳性选择的情况下，细胞
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磁性颗粒复合物或靶材料可以被磁力保留，而其它非靶材料不保留。在细胞阴性选择的情况下，靶细胞以外的其它材料与珠结合，从而靶细胞不被磁力保留，因此可以与其它材料分离。
[0006]使用力的方式分离细胞材料的目的是获得高纯度并增加所需细胞的回收率。现有技术具有挑战，因为这些方法很难或不能实际地扩大规模。此外，一些技术已知会对细胞的健康产生不利影响。例如，一种技术使用磁珠将所需细胞与其它材料(通常是其它类型的细胞)分离。在这种方法中，细胞和细胞
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磁珠复合物的混合物通过直径小于1mm的非常窄的柱/通道，柱中的珠暴露于强磁场。由于通道的尺寸相对小，自由流动的细胞会暴露于非常高的剪切流体力，这可能对细胞的健康是破坏的和损害的。由于暴露于强磁场而保持在柱壁上的细胞
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珠复合物由于通常垂直于柱中流动方向的高磁力而经受甚至更高的剪切应
力。这种方法的另一个缺点是流速受到严格限制，这增加了处理时间并限制了该技术的放大能力。此外，一种这样的技术使用纳米大小的磁珠，它可能被细胞内化，这对于细胞疗法治疗可能是个问题。
[0007]专利技术概述
[0008]在本文的各种实例中，公开了用于声学响应颗粒的材料和方法，这些颗粒可以连接到细胞材料并受声场影响。公开了用于制造所述颗粒的材料和方法，包括功能化所述颗粒以连接特定的细胞类型或细胞材料。如本文所用，术语“颗粒”通常可与术语“珠”和/或“液滴”互换使用。所述颗粒被置于在声泳装置内，并且使用超声换能器来产生声场，该声场可以根据需要阻挡、集中、捕获、移动和/或一般地操纵所述颗粒。
[0009]如本文所讨论的，微米或纳米范围的颗粒用声场来操纵，该声场可以通过超声波产生，包括行波和/或驻波。声场影响颗粒以实现阻挡、捕获、集中、转运和/或声场可以施加在颗粒上的任何其它类型的操纵。通过流体动力学和粒子物理学可以增强声场对颗粒的影响。例如，使用声场将颗粒集中在某个区域可以产生边界状况，在所述边界状况形成压力差。这种压力差可以增强由声场产生的集中或分离效果。
[0010]本文讨论的颗粒可用于细胞分离。例如，这些颗粒可用于分离T细胞或嵌合抗原受体(CAR)T细胞以用于CAR T细胞治疗应用。所述颗粒还可用于其它类型的细胞和基因治疗应用，例如遗传修饰的CD34+细胞治疗。
[0011]在一些实施方案中，珠由具有脂质涂层的全氟碳液滴组成。通过制备脂质化合物、将全氟碳与脂质化合物混合并搅动该组合来制造珠。在一些实例中，使用该组合的离心来进行搅动以获得珠。通过功能化珠以具有可以将珠与还带有其它细胞或细胞材料的流体中的所需细胞结合的亲和力或连接，珠可用于细胞选择方法。珠
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细胞复合物暴露于声场以操纵所述复合物，例如将复合物保留在特定区域中。
[0012]颗粒可以被构造成包括液体核心；和包裹液体核心的脂质壳。液体核心中的液体可以由全氟碳组成。全氟碳可以是全氟戊烷、全氟己烷、全氟辛烷、全氟辛基溴、全氟二氯辛烷或全氟萘烷。
[0013]脂质壳可由二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、1,2
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棕榈酰
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磷脂酸(DPPA)、脂质
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聚乙二醇缀合物或脂质与白蛋白的复合物形成。脂质壳可以用例如链霉抗生物素蛋白、生物素、抗生物素蛋白、脱硫生物素、适体、寡核苷酸和/或抗体(在本文中统称为接头)部分或全部官能化。脂质壳可以完全或部分包裹液体核心。
[0014]已知为声学液滴汽化(ADV)的方法可用于使用声波产生这种颗粒的液体核心从液体到气体的相移。液体的蒸气压是温度的函数，不一定基于液体化学。任何具有接近或低于体温的正常沸点的液体都可以用于这些方法。全氟碳因其低毒性和高对比因子而可用于这些方法。
[0015]间隔物可以置于颗粒和接头之间。间隔物可以是聚乙二醇(PEG)分子。当材料与颗粒表面上的官能化分子结合时，PEG分子可允许来自颗粒的较少电荷干扰。
[0016]在一些示例实施方案中，提供了使用声波进行细胞分离所用的声学响应珠/颗粒/液滴。颗粒可以具有由全氟碳例如正全氟己烷/正全氟戊烷/正全氟庚烷/全氟辛基溴或这些全氟碳的组合组成的液体核心。液体核心全部或部分用脂质化合物包封。可以为脂质化合物提供可以靶向细胞、抗体、病毒或适体的接头或配体。这些脂质化合物可以由如下一或
多种组成：PEG 40硬脂酸酯、二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、1,2
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棕榈酰
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磷脂酸(DPPA)、1,2
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二棕榈酰
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sn
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甘油...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造颗粒的方法，包括：制备脂质化合物；将全氟碳与所述液体化合物组合；和搅动所述组合。2.权利要求1的方法，进一步包括通过离心、超声、均质化或机械搅动中的一种或多种来搅动所述组合。3.权利要求1的方法，进一步包括搅动所述组合以获得预定的颗粒大小分布。4.权利要求3的方法，其中所述颗粒大小分布在约400nm至约300微米的范围。5.权利要求1的方法，进一步包括基于每种脂质的特性将不同脂质按顺序组合以制备所述脂质化合物。6.权利要求5的方法，进一步包括：用脂质溶剂制备溶液；加热所述溶液；和按溶解度的顺序将不同脂质加入所述溶液中。7.权利要求1的方法，其中所述脂质化合物包含DPPA、DPPC、DSPC、PEG40硬脂酸酯、DSPE
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mPEG(2000)、DSPE
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PEG(2000)
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生物素、DSPE
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PEG
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5000
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生物素、DSPE
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PEG(2000)
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脱硫生物素、PBS缓冲液、甘油、丙二醇或DSPE
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PEG(2000)
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马来酰亚胺中的一种或多种。8.权利要求1的方法，其中所述全氟碳是全氟戊烷、全氟己烷、全氟辛烷、全氟辛基溴、全氟二氯辛烷或全氟萘烷中的一种或多种。9.权利要求1的方法，进一步包括用接头使所述颗粒官能化。10.权利要求9的方法，其中所述接头是可逆的。11.权利要求9的方法，其中所述接头包含抗生物素蛋白、中性抗生物素蛋白、链霉抗生物素蛋白、Captavidin、生物素、脱硫生物素、抗体、适体或寡聚体中的一种或多种。12.权利要求1的方法，进一步包括给所...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：弗洛设计声能学公司，
类型：发明
国别省市：