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专利名称:用于增加脂肪脉管组分的方法及装置的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种用于从哺乳动物脂肪分离富含脉管脂肪组织的方法和设备。在本申请的一个示例中,该组织可以源于通过脂肪抽吸获得的脂肪组织。
背景技术:
脂肪细胞是主要构成脂肪组织的细胞,其专门用于将能量存储为脂肪。存在两种类型的脂肪组织,白脂肪组织(WAT)和棕色脂肪组织(BAT),它们也分别被称为白色脂肪和棕色脂肪,并且包括两种类型的脂肪细胞。在组织学中,脂肪组织或体脂肪或者就是脂肪是由脂肪细胞构成的疏松结缔组织。脂肪组织源于成脂肪细胞。它的主要作用是以脂肪的形式存储能量,尽管它还缓冲和隔离身体。人类或大多数动物的肥胖或超重不是依据体重,而是依据体脂肪的量。脂肪组织还通过生产激素(例如瘦素、抵抗素和细胞因子TNFa)充当重要的内分泌器官。脂肪组织的形成看来似乎受脂肪基因控制。瑞士博物学家ConradGessner在1551年首次识别出脂肪组织。脂肪抽吸,也称作脂肪整形(“脂肪塑形”)、脂肪雕塑抽吸切除(liposculpturesuctionlipectomy)或简称抽脂术(“抽吸辅助的脂肪去除”)是从人体上的多个不同部位去除脂肪的美容外科手术。可应用的区域可以从腹部、大腿、屁股到颈部、手臂的背面和其他地方。自体脂肪转移是指通过吸脂来取出脂肪,对其进行处理并且将其移回到原宿主,
主要用于面部美容和美容化妆,或者皮肤/组织/伤口/伤疤缺陷矫正或再生之目的。自体干细胞移植是取出干细胞,并且/或者对其进行处理,并且/或者存储,然后将其交还给同一个人的过程。生长介质或培养基为设计成维持微生物或细胞、或者像小立碗藓这样的小型植物的生长的液体或凝胶体。存在各种各样的、用于不同类型细胞生长的介质。主要有两种类型的生长介质用于细胞培养的介质,其使用从植物或动物中获取的特定细胞类型;以及用于微生物培养的介质,其被用于微生物(例如细菌或酵母)的生长。最常见的用于微生物的生长介质是营养肉汤和琼脂板;有时,微生物和细胞的培养生长需要专门的介质。一些生物体(称为在合成培养基上不易生长的生物体)因营养需求复杂而需要专门的环境。例如,病毒是专性的细胞内寄生物,需要由活细胞构成的生长介质。已经发现,脂肪来源干细胞(ADSC)表现出多能(pluripotential)能力和再生能力,并且具有很多治疗方面的期望。然而,更多的最新研究建议,从与其自然基体的接触中取出的细胞可表现出瘤的特性或者异常的分化。另外,动物模型中被隔离出的ADSC清楚表明,细胞粘附力的损失和增大的新陈代谢能力忽略了很多种不同的基体的使用,从而阻止ADSC从原始注射部位的运动。安全的用于引导
ADSC的去除和隔离的替换方案非常必要和关键。ADSC的解剖位置位于脉管周围的脂肪空间内。因此,微脉管系统中的脂肪丰富的
5组分的ADSC浓度将更高。通过直接的酶降解或机械分离的方式隔离ADSC的过程已由他人提出,并且需要劳动密集的ADSC获取方法。从脂肪抽吸物(lipoaspirate)的脂肪中隔离ADSC的示例在6777231号美国专利中示出。然而,这种从自然基体和组织中分离ADSC的方法不仅仅不方便、费时、费钱,而且还存在潜在危险,因为在分离过程中遭到严重操纵时,物理分离的细胞可能表现出类似瘤的特性。此外,用于在6777231号专利中详细描述的方法的仪器昂贵难以购买和维护。因此,需要一种用于从脂肪抽吸物中分离脂肪组织的脂肪丰富的组分,同时不用苛刻的化学或酶处理或者潜在危险的细胞标记的替换方法。能够从脂肪抽吸物中分离脂肪组织的脂肪丰富的组分,同时不用严厉的化学或酶处理或者潜在危险的细胞标记的替换方式的发展呈现了脂肪抽吸领域中的巨大进步,并且满足了医学专业上的长期需求。
发明内容
本发明是一种增加脂肪组织的脉管组分的方法,其包括以下步骤将脂肪组织分解成小块;清洗这些块以去除血液、肿胀液和离脱的ADSC;将清洗过的块放入容器中;处理容器,使得油、脉管丰富的脂肪、脉管不足的脂肪和水相分层;脉管不足的脂肪为纯黄色;脉管丰富的脂肪为橙色;将容器附连到检测设备中的检测腔上,使得管子内的材料
(即,上述所有的层)依次被推出管子;向容器施压;移除并且丢弃水相;收集脉管丰富的脂肪;利用检测设备检测脉管不足的脂肪层何时到达检测腔;以及停止向容器施压。优选地,所述块小到足以通过脂肪抽吸套管。优选地,容器为注射器。或者,容器是下端具有锥形配件的管子。优选地,锥形配件为Luer-Lok。优选地,通过施加离心力来进行处理。压力能够通过机械手段或加压气体来施加。最后,收集到的脉管丰富的脂肪能够被转移到任何哺乳动物宿主中。脂肪能够利用任何合适的能量形式来分解,所述能量形式包括激光、声波和射电波长。更具体地,脂肪能够利用任何合适的方法来分解,所述方法包括碎石术、递能去除术(hyfrecation)、乳化去除术(phacoemulsification)、声波处理、旋转刀片、系列过滤以及强制筛滤。或者,脂肪能够借助任何合适的化学手段来分解,所述化学手段包括胶原酶和高渗介质。清洗能够借助包括盐水、组织培养基和磷酸盐缓冲溶液的材料来完成。合适的组织培养基包括GMEM、RPMI、Eagle,s,Fischer's、DMEM、lscove,s,McCoy's、L-15、DME-F1和Ham’sF12或其等同物。清洗步骤还可以包括使用其孔隙尺寸允许ADSC的单个细胞通过的过滤器。可以给容器添加无毒的梯度(gradient)以改善层的分离。这些无毒的梯度可以是组织培养基
(如上所述的)、Histopaque1077、蜡、凡士林、Percoll和CsCl或其等同物。检测设备可以是分光光度计、色度计或血氧计。因此,检测设备能够通过颜色或选定的电磁辐射波长检测脉管不足的脂肪层何时到达检测腔。本发明还涉及一种用于检测脉管丰富的脂肪层何时已经通过容纳包括脉管丰富的脂肪层和脉管不足的脂肪层的材料的容器的设备,包括用于向所述容器中的所述材料施压的装置;用于容纳被推出所述容器的材料的检测腔;设在所述检测腔一侧的光源,其输出具有选定波长的光;所述检测腔对于所述选定波长是半透明或透明的;检测所述光的、与所述检测腔相对设置的光电检测器;连接到所述光电检测器的控制电子器件;以及连接到所述电子器件的指示器。所述指示器可以是杠杆、音频警报、伺服机构(后者在检测到容器中的材料已经吸收预定波长的光时停止材料在容器中的前进)或光。选定的波长可以对应于脉管不足的脂肪的纯黄色(约570nm),或者血红蛋白中的铁的吸收波长,或者脉管丰富的脂肪的纯橙色(约590nm),或者氧合血红蛋白的吸收波长(600-750nm),或者去氧血红蛋白的吸收波长(850-1000nm)。光源和光电检测器可以被设置在收集管的同一侧(反射光谱法)或者收集管的相对侧(透射光谱法)。该设备可以是一次性的或可消毒的。容器可以是注射器或者具有锥形配件(Luer-Lok)的容器。用于施压的装置可以是活塞,在这种情况下,本发明还可以包括连接到所述控制电子器件的电机;由所述电机启动且设置成推进活塞的用于施压的第二装置;并且控制电子器件另外被编程成当检测腔中的材料在选定波长上吸收时关闭电机。用于施压的装置可以是加压气体,在这种情况下,本发明还可以包括连接到控制电子器件和用于施压的所述装置的电磁阀,并且该控制电子器件被另外编程成当管子中的材料在选定波长上吸收时启动电磁阀。通过参见附图和优选实施例的描述能够认识和理解本发明的其他目的和目标。
图1是在经清洗的脂肪组织已经被转移到注射器并且经离心处理以分离油、脂肪、脉管丰富的脂肪和水相之后的本发明的优选实施例的附图,与注射器底部相连的是颜色检测设备,其能够区分纯黄色脂肪和脉管丰富的黄色脂肪,注意到,指示器处于PUSH位置;图2是在脉管丰富的脂肪层已从顶部注射器转移到新的位于下方的治疗用注射器之后的本发明的优选实施例的附图,注意到,指示器现在检测脉管不足的组分,并且已切换至stop位置,脉管不足的组分和油相被留在原始的顶部注射器中;图3为更详细地示出了检测器的工作和使优选实施例自动化的方法的示意图4为示出了本发明的替换实施例和使该实施例自动化的方法的示意图;图5是说明反射光谱法的简图。
具体实施例方式虽然在本文中是参考针对特定应用的说明性实施例对本发明进行描述的,但是应当理解本发明不限于此。本领域技术人员在领会本文中给出的教导后将认识到落在本申请范围内的其他修改、应用和实施例,以及本发明具有重要使用价值的其他领域。在阅读此文档时要用到下列词汇。自身移植物被移植到从中将其移除的个体的身体上的新位置的组织或器官。自身脂肪转移参见脂肪转移。其与脂肪转移相同,但是更具体地表明脂肪来自同一个人,因此出于缩写的目的使用自体或
“自身”的。这是在美容、重建外科手术领域中常用的命名原则。无脉管的与血管无关或不由血管供应的。套管用于插入身体以抽出流体或引入药物的金属管。亚铁血红素从血红蛋白中获得的深红色、含铁的血色素,C34H32N404!^e。递能去除术一种通过向组织递送能量进行切除或烧灼的方法。下澄液脂肪抽吸容器内的脂肪抽吸流体的液体下相,其与更有浮力的、密度更小的上清液(上相)相反,其中所述上清液通常含有脂肪和油。脂肪抽吸物在进行脂肪抽吸过程中被吸出的脂肪、肿胀液、血和浆液的组合体。脂肪抽吸借助小创口和真空抽吸从皮肤下方的局部区域以外科的方式抽出过剩的脂肪。脂肪转移从身体的一个区域获取脂肪,并且将其转移到另一区域以用于美容、再生或重建外科手术目的的过程。碎石术借助碎石机粉碎肾结石或胆结石。碎石机用于利用超声波使肾结石分裂的设备。显微移植物通常只能够在高倍放大或生化测定或血细胞计数下可见的较小移植物。切碎切成更小的块。经切碎的已经被切成更小块的。瘤动物或植物中的组织异常生长。瘤可能是良性或恶性的。也称作肿瘤。瘤的属于瘤的或与瘤相关的或者具有瘤的特性的。脉管周围的属于血管周围组织的、与血管周围组织相关的、出现在血管周围组织上的、或者是血管周围组织。乳化去除术通过先用超声振荡将感染的晶状体液化,然后通过抽吸将
其提移除来移除白内障。多能的具有成为多能性的潜能。多能性的在发展潜力方面不固定具有发展可塑性。声波处理借助声波能量分散、分裂或灭活诸如病毒的生物材料的过程。分光光度计的属于分光分度计或光谱仪的或者与之有关的。
分光光度计用于在光谱部分之间作光度比较的仪器。组织培养基防止细胞脱水或溶解的平衡盐溶液。它们有时还含有额外的营养物以确保长时间的细胞生存性。异种移植物从一个种类的成员中获取并且被移植给另一种类的成员的移植物。熟悉美容外科的人们知道,脂肪组织通常可以通过脂肪抽吸获得,并且可以在湿润(具有肿胀液)或干燥(无肿胀液)情况下进行。还可以通过精细的外科解剖切割脂肪组织。在本发明中,所获得的脂肪组织然后通过机械或化学方式被分裂,从而将组织分解成小块优选足够小以便能够轻易地穿过脂肪抽吸套管。可以借助任何合适形式的能量或装置实施分裂操作,例如(但不限于)激光、碎石术、递能去除术、乳化去除术、声波处理、射电波长、旋转刀片、系列过滤和强制筛滤。在外科手术期间,经切碎的脂肪组织连同肿胀液
(如果使用的话)被收集到脂肪抽吸罐中。然后利用盐水或一些组织培养基(例如lscove介质、Eagle介质、GMEM、RPMI,Fischer’s、DMEM、McCoy’s、DME_Fl或Ham’sF12)清洗脂肪组织以移除血液和肿胀液。清洗步骤还将洗掉与其自然基体和脂肪组织明显分离的离脱的ADSC。还可以使用具有允许ADSC尺寸的单细胞通过的任何适当孔隙尺寸的过滤器来进一步清洗和净化切碎的脂肪组织。经清理的脂肪未受到任何另外的酶的、化学的或机械的分解。然后将脂肪放到容器内,并且对其进行处理以分离油、脂肪和水相。容器优选为注射器,但是任何具有底部连接器的容器(例如具有Luer-Lok连接器的试管)均可以使用。处理优选在离心机中进行,但是替换方案是让脂肪沉淀以便不同成分在重力作用下沉淀分层。很多种已经进入商业生产阶段的离心机均可以使用。已证实满足要求的一种离心机是Hettich型EBA20式2002-01。还可以添加各种无毒的梯度以进一步将脂肪相分离成脉管丰富的(朝向靠近水相的底部)与脉管不足的(朝向靠近油部的顶部)。然后轻轻地将容器提出离心机,并且将其附连到贯穿比色或分光光度读取器的管道。向容器施压,移离并丢弃水相,接着脉管丰富的相进入分立的收集注射器或容器。一旦检测到纯黄色(脉管不足的)脂肪层,检测器指示停止施压,并且不再向注射器施压。装填有脉管丰富的组分的新注射器准备好用于立即对任意哺乳动物宿主进行脂肪移植。该脉管丰富的组分可以在注射之前利用额外的药品或化学疗法进行处置,以用于改善移植、增长、细胞分化、伤口愈合、美容和美观的目的。图
1是本发明在理想配置下的概念图,其中经清洗的脂肪组织被转移到注射器1中,并且被离心以分离油3、脂肪4、脉管丰富的脂肪5和水相6。水相6的形成原因是哺乳动物组织含有水,并且在脂肪抽吸程序和清洗步骤中会加入水。连接到注射器基底的是分光光度计7,其能够区分纯黄色脂肪4和脉管丰富的脂肪5。很多合适的分光光度计均可使用。很多分光光度计由HachofLoveland公司制造。一种合适的仪器是HachDR2700,其可能需要改进以容纳图3中示出的管子11。指示器8表明注射器1的活塞2可以被推动。图2是在脉管丰富的脂肪层5从顶部的注射器1转移到位于下方的新的治疗用注射器12时的最后步骤中的本发明的概念图。注意到,分光光度计7现在检测脉管不足的组分4,指示器8正在告知用户不要再推动上部注射器活塞2。脉管不足的脂肪4和油相3留
9在原始的顶部注射器1内,并且可以被丢弃。图3是详细示出分光光度计7的工作的示意图。检测器7包括光源9和光电检测器10,其包括合适的控制电子器件并且连接到指示器8。光源9发射具有一个或多个选定波长的光14,光14通过管子11,管子11含有一些从注射器1中推出的材料。波长可以利用棱镜或衍射格栅来调节。或者,可以使用发射特定波长的