Brevet FR3151223A1 — publié le 20250124

L’invention concerne un dispositif de filtration (1) d’objets cellulaires mesoscopiques en suspension (OCMS) comportant un corps (2) comprenant au moins un premier port (5) et un deuxième port (6) et une membrane filtrante (3) s’étendant selon un plan P dans le corps (2) définissant ainsi deux compartiments et apte à empêcher le passages des OCMS d’un compartiment à l’autre, le premier port (5) étant destiné à l’injection et au soutirage des OCMS baignés dans une solution de trempage et/ou une solution de rinçage et le deuxième port (6) étant destiné au soutirage et à l’injection de la solution de trempage et/ou de la solution de rinçage. Selon l’invention, l’injection dans le premier port (5) se fait selon une direction D non sensiblement parallèle au plan P de la membrane filtrante (3). Figure pour l’abrégé : Fig.1 Dispositif de filtration d’objets cellulaires mesoscopiques en suspension La présente invention concerne le domaine technique des dispositifs de filtration d’objets cellulaires mesoscopiques en suspension. Les objets cellulaires mesoscopiques en suspension, ci-après nommés OCMS, comprennent un ensemble d’objets dont la dimension varie entre 5µm et 5mm, qui sont en suspension et qui comprennent au moins une cellule eucaryote, encapsulée ou non. Par exemple, les OCSM comprennent des cellules humaine en suspension, des microtissus, des sphéroïdes, agrégats cellulaires, « embryoid bodies », encapsulés ou non. Dans le domaine ci-dessus, il est connu des modules de filtration d’OCMS comprenant un corps comportant une membrane filtrante destinée à retenir les OCMS mais par exemple apte à laisser passer la solution dans laquelle les OCMS baignent. Plusieurs techniques de filtrations existent, en particulier la filtration frontale, où les OCMS sont injectés de manière normale au plan de la membrane filtrante. Cette technique peut provoquer l’accumulation et la compaction des OCMS sur la membrane qui peut empêcher la bonne filtration des OCMS, les endommager et boucher le filtre. Une autre technique de filtration est la filtration tangentielle, où les OCMS en solution sont injectés à travers un tube poreux à la solution mais pas aux OCMS, dans lequel la solution est soutirée à travers la paroi du tube, tandis que les OCMS traversent le tube. Cette technique de filtration tangentielle permet de minimiser le risque d’accumulation et de compaction. L’inconvénient de cette technique est qu’elle repose sur des filtres complexes à fabriquer et qu’elle ne permette que difficilement un rinçage complet des OCMS. En effet, il reste toujours une proportion résiduelle de solution de trempage après rinçage due au fait que les OCMS ne sont pas confinés dans un compartiment et il faut de multiples étapes de rinçage pour atteindre la concentration en solution de rinçage souhaitée. Une autre technique de filtration est notamment la filtration par centrifugation qui n’utilise pas de membrane mais la différence de densité des OCMS par rapport à la solution de trempage/rinçage pour séparer OCMS et solution. Cette technique nécessite des équipements lourds (centrifugeuse), couteuse et complexe à mettre en place. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. L’invention concerne donc un dispositif de filtration d’objets cellulaires mesoscopiques en suspension (OCMS) comportant un corps comprenant au moins un premier port et un deuxième port et une membrane filtrante s’étendant selon un plan P dans le corps définissant ainsi deux compartiments et apte à empêcher le passages des OCMS d’un compartiment à l’autre, le premier port étant destiné à l’injection et au soutirage des OCMS baignés dans une solution de trempage et/ou une solution de rinçage et le deuxième port étant destiné au soutirage et à l’injection de la solution de trempage et/ou de la solution de rinçage. Selon l’invention, l’injection dans le premier port se fait selon une direction D non sensiblement orhtogonale au plan P de la membrane filtrante. Avantageusement, l’injection dans le premier est une tangentielle confinée des OCMS et permet ainsi de ne pas créer d’accumulation ni d’endommagement des OCMS. Un flux tangentiel ou un tourbillon dans le dispositif de filtration réduit les dommages causés aux OCMS en maintenant les OCMS en mouvement. Selon une caractéristique de l’invention, la direction D est parallèle au plan P. Selon une forme de réalisation de l’invention, le corps comprend une enveloppe intérieure avec des bords ayant une forme arrondie et la section utile de la membrane filtrante a la forme d’un cercle ou d’une ellipse. La mise en œuvre de bords arrondis permet de réduire les recoins à l’intérieur du corps du dispositif limitant ainsi l’accumulation des OCMS dans les recoins et permettant d’éviter la perte d’OCMS coincés dans le dispositif lors des phases de récupération des OCMS. Cela permet aussi de limiter le volume mort et donc le volume nécessaire pour rincer les OCMS. Selon une autre forme de réalisation de l’invention, le corps comporte une forme torique et la section utile de la membrane filtrante a la forme d’un cercle ou d’une ellipse. Avantageusement, la forme torique permet d’augmenter l’effet de tourbillon pour les OCMS tout en réduisant fortement le volume mort à l’intérieur du corps limitant ainsi le volume nécessaire pour rincer les OCMS. Selon une caractéristique de l’invention, toute section perpendiculaire au plan P du compartiment destiné à recevoir les OCMS a une surface strictement inférieure à la surface utile de la membrane filtrante. Selon une autre caractéristique de l’invention, toute section perpendiculaire au plan P du compartiment destiné à recevoir les OCMS a une surface deux fois, cinq fois et de préférence dix fois inférieure à la surface utile de la membrane filtrante. L’injection tangentielle associée à une telle différence de dimension permet d’injecter les OCMS avec un certain débit, favorisant le tourbillon, tout en permettant la concentration d’un certain nombre d’OCMS à l’intérieur du corps du dispositif de filtration et de minimiser le volume mort. Selon une caractéristique de l’invention, l’injection dans le deuxième port se fait également selon une direction non orthogonale, et préférentiellement parallèle, au plan P de la membrane filtrante. La deuxième injection tangentielle permet de favoriser les flux en tourbillon à l’intérieur du corps du dispositif de filtration. Selon encore une autre caractéristique de l’invention, la solution de trempage est une solution permettant la culture cellulaire. Les OCSM sont ainsi maintenus dans un milieu favorable et ne sont pas dégradés. Selon une caractéristique de l’invention, la solution de trempage contient des ions parmi la liste suivante : calcium, fer, barium, strontium, cuivre, plomb, aluminium, magnésium, préférentiellement calcium, fer, barium. L’ajout de tels ions a un intérêt fort pour la bonne tenue des OCMS. Selon une autre caractéristique de l’invention, la membrane filtrante comprend un microtissu recouvert d’une membrane fibrée. La mise en œuvre d’une telle membrane filtrante permet de garder un contrôle sur le type d’OCMS à filtrer. Selon une forme de réalisation de l’invention, la membrane filtrante est apte à laisser passer d’autres OCMS d’un type différent contenu dans la solution de trempage. Cette caractéristique permet notamment un filtrage d’un certain type d’OCMS. L’invention concerne également un procédé d’accumulation d’OCMS comprenant les étapes suivantes : - Injection d’OCMS baignés dans la solution de trempage dans un premier port d’un dispositif de filtration d’OCMS selon l’invention, filtration des OCMS par la membrane filtrante et récupération d’une partie de la solution de trempage par le deuxième port, - Injection de la solution de trempage dans le deuxième port et récupération des OCMS accumulés par le premier port. Selon une forme de réalisation de l’invention, le procédé d’accumulation d’OCMS se fait en continue. Les OCMS peuvent ainsi être collectés aussi vite qu’ils sont produits minimisant ainsi le temps de séjour dans la solution de trempage. L’invention concerne également un procédé de nettoyage d’OCMS comprenant les étapes suivantes : - Injection d’OCMS baignés dans une solution de trempage dans un premier port d’un dispositif de filtration d’OCMS selon l’invention, filtration des OCMS par la membrane filtrante et récupération de la solution de trempage et de la solution de rinçage par le deuxième port, - Injection d’une solution de rinçage dans le premier port donné destinée à remplacer la solution de trempage et récupération des deux solutions et de rinçage par le deuxième port. Avantageusement, le flux tangentiel réduit les dommages causés aux OCMS en minimisant le contact avec la membrane filtrante pendant le procédé de nettoyage. Selon une caractéristique de l’invention, le procédé de nettoyage comprend en outre une étape d’injection de la solution de rinçage dans le deuxième port et récupération des OCMS nettoyés par le premier port. L’invention porte aussi sur un système d’encapsulation de cellules, le système comportant au moins deux conteneurs, l’un des conteneurs comportant une solution de cellules et l’autre des conteneurs comportant une solution apte à gélifier, un dispositif d’encapsulation comprenant une puce fluidique comportant des entrées principale et secondaire étant chacune reliée à l’un des conteneurs via un distributeur et apte à former un jet concentrique à partir des solutions fournies par les distributeurs, le dispositif d’encapsulation étant agencé de sorte que le jet se fractionne, en sortie du dispositif d’encapsulation, en gouttes dont la couche extérieure est la solution apte à gélifier et le cœur la solution de cellules, un bain de gélification agencé en aval du dispositif d’encapsulation pour collecter les gouttes formées par le dispositif d’encapsulation et agencé pour provoquer une gélification de la couche extérieure de chaque goutte lors de son immersion dans le bain, et un dispositif de filtration selon l’invention. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où : est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un dispositif de filtration selon l’invention, est une vue schématique d’un exemple de réalisation selon l’invention, est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un dispositif de filtration selon l’invention, est une vue en demi-coupe de la selon le plan de coupe AA, est une vue en demi-coupe d’une autre exemple de réalisation de l’invention, et est une vue schématique d’un exemple de réalisation avec deux dispositifs de filtration selon l’invention. Il est à noter que sur ces figures les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références. L’invention vise à filtrer des d’objets cellulaires mesoscopiques en suspension, dits OCMS. A ces fins, l’invention désignée par la référence 1 dans son ensemble et illustrée à la concerne un dispositif de filtration comprenant un corps 2 comportant une membrane filtrante 3 qui s’étend dans le corps 2 selon un plan P. Selon l’invention, le corps 2 du dispositif de filtration 1 comprend une enveloppe intérieure 4 comportant des bords arrondies. Selon une forme de réalisation de l’invention notamment illustrée aux figures 2 et 5, l’enveloppe intérieure 4 a la forme d’un burger, c’est-à-dire une forme cylindrique avec une surface de bord supérieure arrondie et une surface de bord inférieure arrondie. Selon la forme de réalisation illustrée aux figures 3 et 4, l’enveloppe intérieure 3 du corps 2 a la forme d’un donut, c’est-à-dire une forme torique. Selon la forme de réalisation illustrée à la , le dispositif de filtration 1 est symétrique par rapport à la membrane filtrante 3. D’autres formes de réalisation non symétriques illustrées aux figures 3, 4 et 5 sont également compatibles avec l’invention. Par exemple, la partie destinée à recevoir des OCMS peut comprendre des dimensions volumiques plus importantes que la partie de l’autre côté de la membrane filtrante 3 ou inversement. La membrane filtrante 3 s’étend selon un plan P dans le corps 2 du dispositif de filtration 1. La membrane filtrante 3 s’étend à jusqu’aux bords de l’enveloppe intérieure 4 du corps 2 du dispositif de filtration 1. Selon les formes de réalisation illustrées, la section utile de la membrane filtrante 3 a la forme d’un cercle. Selon d’autres formes de réalisation non illustrées, la section utile de la membrane filtrante 3 a la forme d’une ellipse. Afin de retenir les OCMS, la membrane filtrante 3 comprend une membrane fibrée apte à empêcher le passage des OCMS. La membrane filtrante 3 est donc adaptée selon le type d’OCMS mis en œuvre. Les objets cellulaires mesoscopiques en suspension (OCMS) désignent des cellules uniques ou microtissus, mais également des cellules encapsulées dans des microcompartiments d’alginate. Les OCMS baignent dans une solution de trempage. Avantageusement, la solution de trempage permet la culture cellulaire. Par exemple, les OCMS sont des cellules encapsulées dans des microcompartiments d’alginate et la solution de trempage contient du Chlorure de Calcium CaCl2. Selon une forme de réalisation de l’invention, la membrane filtrante 3 comprend un microtissu recouvert d’une membrane fibrée. La membrane fibrée contient un matériau de type textile à maille large (mesh), nylon, ou encore PET. D’autres matériaux filtrants les OCMS sont utilisés dans le cadre de l’invention. Selon une forme de réalisation de l’invention, la membrane filtrante 3 est apte à filtrer au moins un type d’OCSM et est également apte à laisser passer un autre type d’OCMS. Le maillage peut ainsi être adapté selon les dimensions des OCMS à filtrer. Le corps 2 du dispositif de filtration 1 comprend un premier port 5 destiné à une injection tangentielle des OCSM baignés dans une solution de trempage. Le premier port 5 comprend à ses fins une forme cylindrique qui s’étend sensiblement selon une direction D appartenant à un plan P’ parallèle au plan P de la membrane filtrante 3 tel qui l’apparait à la . Le deuxième port 6 est situé dans la deuxième partie du corps 2, de l’autre côté de la membrane filtrante 3. Selon la forme de réalisation illustrée aux figures 1 et 2, le deuxième port 6 ne permet pas une injection tangentielle dans le corps 2 du dispositif de filtration 1. Selon la forme de réalisation notamment illustrée aux figures 3, 4 et 5 deuxième port 6 est également apte à une injection tangentielle dans le corps 2 du dispositif de filtration 1. Selon la forme de réalisation illustrée à la , le premier port 5 comprend une entrée 7 et un canal d’injection 8. Le canal d’injection 8 permet une injection tangentielle dans l’enveloppe intérieure 4 du corps 2 du dispositif de filtration 1. Selon d’autres formes de réalisation non illustrées, le corps 2 du dispositif de filtration 1 comprend plus de deux ports d’entrée et sortie permettant ainsi l’injection de différents types de solution ou d’OCMS de chaque côté de la membrane filtrante 3. Le dispositif de filtration 1 selon l‘invention est utilisé pour différentes fonctions. Le dispositif de filtration 1 est notamment utilisé pour divers procédés tels que l’accumulation d’OCSM et le nettoyage d’OCMS. Une première utilisation du dispositif de filtration 1 porte sur un procédé d’accumulation d’OCMS. Une première étape du procédé d’accumulation d’OCMS consiste en l’injection d’OCMS baignés dans la solution de trempage dans le premier port 5 du dispositif de filtration 1 d’OCMS selon l’invention. L’injection se fait selon un débit Q1 pendant un temps T1. Par exemple, le débit Q1 vaut 130mL/mn et le temps T1 vaut 45 s. Les OCMS sont arrêtés par la membrane filtrante 3. Une partie de la solution de trempage est évacuée par le deuxième port 6 du dispositif de filtration 1. Une deuxième étape du procédé d’accumulation d’OCMS consiste en une inversion du flux. Pour se faire, l’injection de la solution de trempage précédemment évacuée se fait dans le deuxième port 6. Les OCMS accumulés dans le dispositif de filtration 1 lors de la première étape du procédé d’accumulation d’OCMS sont alors récupérées par le premier port 5. Un tel procédé d’accumulation d’OCMS utilisant le dispositif de filtration 1 selon l’invention peut avantageusement être en continue en répétant les deux étapes décrites. Une deuxième utilisation du dispositif de filtration 1 selon l’invention concerne un procédé de nettoyage d’OCMS. Une première étape du procédé de nettoyage d’OCMS consiste en l’injection d’OCMS baignés dans une solution de trempage dans le premier port 5 du dispositif de filtration 1 selon un débit Q2, et la filtration des OCMS par la membrane filtrante 3 et la récupération d’une partie de la solution de trempage par le deuxième port 6 pendant un temps T2. Par exemple, le débit Q2 vaut 260 mL/mn et le temps T2 vaut 15 s. Une deuxième étape du procédé de nettoyage d’OCMS consiste en l’injection d’une solution de rinçage dans le premier port 5 selon un débit Q3 pendant un temps T3 donné, la solution de rinçage remplaçant alors la solution de trempage et récupération de la solution de trempage mélangé à la solution de rinçage puis de la solution de rinçage seule par le deuxième port 6. Par exemple, le débit Q3 vaut 250 ml/mn et le temps T3 vaut 20 s. Une troisième étape consiste en l’inversion du flux avec l’injection dans le deuxième port 6 de la solution de rinçage selon un débit Q4 et de la récupération des OCMS nettoyés par le premier port 5 pendant un temps T4. Par exemple, le débit Q4 vaut 250 mL/mn et le temps T4 vaut 10 s. Un tel procédé de nettoyage d’OCMS utilisant le dispositif de filtration 1 selon l’invention peut avantageusement être en continue en répétant les trois étapes décrites. La illustre la mise en œuvre des deux procédés décrits ci-dessus en série. Un premier dispositif de filtration 1 est utilisé pour un procédé d’accumulation d’OCMS et un deuxième dispositif de filtration est utilisé pour un procédé de nettoyage des OCMS. Deux dispositifs de filtration 1 interviennent pour accumuler les OCMS produites et les transférer, et pour laver les OCMS avec une solution de rinçage et pour récolter les OCMS dans un système fermé à usage unique. Pour se faire une valve de débit 10 est interposée entre les deux premiers ports respectifs des deux dispositifs de filtration 1. Et les étapes décrites ci-dessus peuvent avoir lieu en continue. Le premier port 5 d’un premier dispositif de filtration 1 est relié au premier port 5 d’un deuxième dispositif de filtration 1 afin de pouvoir injecter directement des OCSM accumulés par le premier dispositif de filtration 1 et de les nettoyer grâce au deuxième dispositif de filtration 1. D’autres formes d’architecture peuvent être mises en forme selon l’utilisation de l’invention. Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l’invention dans le cadre des revendications annexées. Dispositif de filtration (1) d’objets cellulaires mesoscopiques en suspension (OCMS) comportant un corps (2) comprenant au moins un premier port (5) et un deuxième port (6) et une membrane filtrante (3) s’étendant selon un plan P dans le corps (2) définissant ainsi deux compartiments et apte à empêcher le passages des OCMS d’un compartiment à l’autre, le premier port (5) étant destiné à l’injection et au soutirage des OCMS baignés dans une solution de trempage et/ou une solution de rinçage et le deuxième port (6) étant destiné au soutirage et à l’injection de la solution de trempage et/ou de la solution de rinçage, caractérisé en ce que l’injection dans le premier port (5) se fait selon une direction D non sensiblement orthogonale au plan P de la membrane filtrante (3). Dispositif de filtration (1) selon la revendication précédente dans lequel la direction D est parallèle au plan P. Dispositif de filtration (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le corps (2) comprend une enveloppe intérieure avec des bords ayant une forme arrondie et la section utile de la membrane filtrante (3) a la forme d’un cercle ou d’une ellipse. Dispositif de filtration (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel toute section perpendiculaire au plan P du compartiment destiné à recevoir les OCMS a une surface strictement inférieure à la surface utile de la membrane filtrante (3). Dispositif de filtration (1) selon la revendication précédente dans lequel toute section perpendiculaire au plan P du compartiment destiné à recevoir les OCMS a une surface deux fois, cinq fois et de préférence dix fois inférieure à la surface utile de la membrane filtrante. Dispositif de filtration (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le corps (2) comporte une forme torique et la section utile de la membrane filtrante (3) a la forme d’un cercle ou d’une ellipse. Dispositif de filtration (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’injection dans le deuxième port (6) se fait également selon une direction non orthogonale, et préférentiellement parallèle, au plan P de la membrane filtrante (3). Dispositif de filtration (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel la solution de trempage est une solution permettant la culture cellulaire. Dispositif de filtration (1) selon la revendication précédente dans lequel la solution de trempage contient des ions parmi la liste suivante : calcium, fer, barium, strontium, cuivre, plomb, aluminium, magnésium, préférentiellement calcium, fer, barium. Dispositif de filtration (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel la membrane filtrante (3) comprend un microtissu recouvert d’une membrane fibrée. Dispositif de filtration (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel la membrane filtrante (3) est apte à laisser passer d’autres OCMS d’un type différent contenu dans la solution de trempage. Procédé d’accumulation d’OCMS comprenant les étapes suivantes : - Injection d’OCMS baignés dans la solution de trempage dans un premier port (5) d’un dispositif de filtration (1) selon l’une des revendications 1 à 11, filtration des OCMS par la membrane filtrante (3) et récupération d’une partie de la solution de trempage par le deuxième port (6), - Injection de la solution de trempage dans le deuxième port (6) et récupération des OCMS accumulés par le premier port (5). Procédé de nettoyage d’OCMS comprenant les étapes suivantes : - Injection d’OCMS baignés dans une solution de trempage dans un premier port (5) d’un dispositif de filtration (1) selon l’une des revendications 1 à 11, filtration des OCMS par la membrane filtrante (3) et récupération de la solution de trempage et de la solution de rinçage par le deuxième port (6), - Injection d’une solution de rinçage dans le premier port (5) donné destinée à remplacer la solution de trempage et récupération des deux solutions et de rinçage par le deuxième port (6). Procédé de nettoyage d’OCMS selon la revendication précédente comprenant en outre une étape d’injection de la solution de rinçage dans le deuxième port (6) et récupération des OCMS nettoyés par le premier port (5). Système d’encapsulation de cellules, le système comportant au moins : - deux conteneurs, l’un des conteneurs comportant une solution de cellules et l’autre des conteneurs comportant une solution apte à gélifier, - un dispositif d’encapsulation comprenant une puce fluidique comportant des entrées principale et secondaire étant chacune reliée à l’un des conteneurs via un distributeur et apte à former un jet concentrique à partir des solutions fournies par les distributeurs, le dispositif d’encapsulation étant agencé de sorte que le jet se fractionne, en sortie du dispositif d’encapsulation, en gouttes dont la couche extérieure est la solution apte à gélifier et le cœur la solution de cellules, - un bain de gélification agencé en aval du dispositif d’encapsulation pour collecter les gouttes formées par le dispositif d’encapsulation et agencé pour provoquer une gélification de la couche extérieure de chaque goutte lors de son immersion dans le bain, et - un dispositif de filtration (1) selon l’une des revendications 1 à 11.