專利名稱：可植入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及可^V醫(yī)療裝置，具體地涉及含活細胞的可植 入醫(yī)療裝置。
背景技術(shù)：
氧對于包括有氧代謝的許多生理和代謝過程來說是必需的。氧缺乏常導(dǎo)致細胞損傷或死亡。氧在創(chuàng)傷愈合包括由成纖維細胞形成膠原、 血管新生和多形核細胞功能方面發(fā)揮著重要作用。在常規(guī)治療技術(shù)無 效的情況下，有時^f吏用高壓氧療法用于創(chuàng)傷愈「合。有些疾病是由于一種或多種物質(zhì)比如激素的分泌不足引起的。例如，由以下細胞分泌的激素分泌不足可引起疾病胰島細胞、肝細胞、 曱狀腺細胞、甲狀旁腺細胞、神經(jīng)細胞、卵巢細胞、腎上腺細胞、腎 皮質(zhì)細胞、血管內(nèi)皮細胞、胸JJ^J^卵巢細胞和睪丸細胞。這些疾 病包括糖尿病、帕金森氏病、阿爾茨海默氏病、低血壓和高血壓、甲 狀腺功能不足以及各種肝病。例如激素胰島素是由胰島的p細胞產(chǎn)生 的。在正常個體中，胰島素釋放受調(diào)控，從而將血糖水平維持在70-110 亳克每分升。對糖尿病患者，胰島素或者根本不產(chǎn)生(I型糖尿病)， 或者機體細胞不能對所產(chǎn)生胰島素作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)(II型糖尿病)。 因此血糖水平升高。由激素分泌不足引起的疾病通常通過施用激素治療。不過，盡管 在理解和治療很多這些疾病方面取得了進步，但使用外源激素精確地 調(diào)節(jié)代謝經(jīng)常是不可能的。例如糖尿病患者需要爭天測量幾次血糖水 平以及隨后注射適量的胰島素以將胰島素和葡萄糖水平調(diào)整至可接受 的范圍之內(nèi)。由于一些原因，包括免疫系統(tǒng)對移植器官的排斥，器官移植在今 天對大多數(shù)這些疾病來說并不是可行的治療方式。分離的細胞可被植 入體內(nèi)，并聯(lián)合對患者或細胞進行處理以防止排斥，例如通過包封所 述細胞，或通過向患者應(yīng)用免疫抑制劑或輻射。Vardi等的PCT公開WO 01/50983以及其在國家階段、被轉(zhuǎn)讓給 本申請受讓人的美國專利申請10/466,069，在此引入作為參考，其描 述了包含容納功能細胞和IU^生器之腔室的可^裝置，所述IU1生 器用于給所述功能細胞供氧。在一個實施方案中，所述氧發(fā)生器包含 光合細胞，當(dāng)光照時其可將二氧化碳轉(zhuǎn)化成氧。在另一個實施方案中， 所述氧發(fā)生器包含通過電解產(chǎn)生氧的電極。在此引入作為參考的Colton等人的美國專利6，368，592描述了通 過使用將水電解成氫和氧的氧發(fā)生器產(chǎn)生氧而體外或體內(nèi)給細胞供氧 的技術(shù)。該氧發(fā)生器可用于向容納于M體內(nèi)之包封腔室中的細胞供 氧，比如用半透屏障層所圍繞的免疫隔離(immunoisolation)腔室， 所述半透屏障層允許被選擇的組分1和離開所述腔室。生物活性分 子可與所述細胞一起存在。在此引入作為參考的Giampapa的美國專利5,443,508描述了可植 入生物劑遞送系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括適于皮下植入皮膚真皮之下的容器 (pod )。所述容器包括多孔表面并具有至少一個與所述多孔表面以流 體連通的內(nèi)部腔室。該系統(tǒng)包括適于可拆卸地固定于所述腔室的拱頂。 所述拱頂包括內(nèi)部腔室，每個均與容器內(nèi)部以流體連通。在^之前， 所述腔室被負載以生物活性劑，比如激素、酶、生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑、自 由基清除劑、或遺傳改變的細胞培養(yǎng)物。時控釋放的微泵將所述試劑 泵入所述容器的內(nèi)部腔室，通過多孔表面?zhèn)魅肷L因子刺激的毛細基 質(zhì)內(nèi)，隨后l該對象的血流。在內(nèi)容物^或在醫(yī)學(xué)要求改變藥物 時，可將該容器取出、重裝填并再固定到所述拱頂，或可通過向拱頂 內(nèi)注射而經(jīng)皮原位再注入。所述容器表面可以用一種或多種血管生長 因子或相關(guān)生物分子處理。在此引入作為參考的Yang等的美國專利5，614，378描述了用于 封閉生態(tài)生命支持系統(tǒng)中產(chǎn)氧的光生物反應(yīng)器系統(tǒng)。其中描述了該光 生物反應(yīng)器系統(tǒng)可用于在人工肺中將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧。在此引入作為參考的Clark， Jr.的美國專利4，721，677描述了可植 入生物傳感器和感測在存在氧時由分析物如葡萄糖和酶之間的酶促反 應(yīng)所產(chǎn)生的產(chǎn)物如過氧化氫的方法。所述生物傳感器配有封閉腔室以 容納氧并可適于從鄰近該容器的動物組織中提取氧。該生物傳感器被 設(shè)計成光學(xué)或電學(xué)感測由所述S^1反應(yīng)生成的產(chǎn)物用作該分析物的函 數(shù)。在此引入作為參考的Monzyk等的PCT公開WO 03/011445描述 了光解細胞和整合了該光解細胞的光解人工肺。在此引入作為參考的Kertz的PCT公開WO卯/15526描述了體被 (integument)和培養(yǎng)和生長活有機材料的相關(guān)方法。所述體被包括 可透氣、不可透過液體和污染物的膜制成的小室以完全封閉和密封培 養(yǎng)物，與周圍環(huán)境中的生物污染物相隔離。該膜允許在所述活有機材 料和周圍環(huán)境之間進行氣體交換以促進生長和防止污染。Wu H et al" in，，In situ electrochemical oxygen generation with an immunoisolation device," Ann N Y Acad Sci 875:105-25 (1999)，在此引 入作為參考，其描述了以電解分解水的原位電化學(xué)氡發(fā)生器以向鄰近 的平面免疫屏障擴散腔室(planar immunobarrier diffusion chamber) 供氧。用包封在鈦環(huán)裝置中的p TC3細胞進行體外培養(yǎng)試驗。對有或 沒有原位氧產(chǎn)生時細胞的生長和活力進行了研究。通過包封對生物材料進行免疫保護的方法例如描述于美國專利 4,352,883、 5,427,935、 5,879,709、 5,902,745和5,912,005中，所有均 在此引入作為參考。典型地選擇包封材料以便其為生物相容的，并且 當(dāng)將所述細胞屏蔽開免疫球蛋白和免疫系統(tǒng)的細胞時能使小分子在環(huán) 境中的細胞之間擴散。例如包封的p細胞可注射入靜脈中(在此情況 下其將最終定位于犴臟中)或埋入皮膚下、腹腔中、或其它部位。但 是，植入細胞周圍的纖維化過度生長逐漸阻礙了細胞和其環(huán)境之間的 物質(zhì)交換。細胞缺氧典型地導(dǎo)致細胞死亡。在此引入作為參考的Antanavich等的美國專利5,855,613描述了 將細胞包埋入藻酸凝膠片中，然后將其^體內(nèi)。
在此引入作為參考的Usala的美國專利5,834,005描述了通過將細 胞置入^體內(nèi)的腔室內(nèi)來免疫隔離細胞。在所述腔室內(nèi)，所述細胞 通過膜屏蔽開免疫系統(tǒng)，該膜可透過小分子比如葡萄糖、氧、以及由 細胞分泌的激素，但不能透過細胞，抗體。在此引入作為參考的Palti的美國專利5,101,814描述了使用腔室 將葡萄糖敏感細胞^體內(nèi)，并監(jiān)測與葡萄糖水平相關(guān)的所述細胞的 光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)。在此引入作為參考的Palti的美國專利6,091,974和5,529,066描述 了用于包封可^細胞的包嚢(capsule)以提高由細胞所產(chǎn)生電信號 的可檢測性。該包嚢包括低電導(dǎo)率(高電阻)膜和半透性(低電阻) 膜。該低電導(dǎo)率膜在所述包囊之電極之間的細胞團(cell mass)周圍 密封，并進一步擴展以增加電極之間的電阻。該半透性膜使得營養(yǎng)物 和廢料從細胞團流入和流出。該半透性膜封閉所述細胞團的至少 一個 電極，并與該低電導(dǎo)率膜配合以完全封閉該細胞團。如果需要，該低 電導(dǎo)率膜可封閉一個電極。電極用來險測來自所述細胞團的電信號。在此引入作為參考的Ash等的美國專利4，402，694描述了用于給患 者供應(yīng)激素的體腔出入裝置。該裝置包括置于體內(nèi)的可植入基座(housing),并具有非透過性體外部分以及半透性皮下部分。將激素 源比如活的激素產(chǎn)生細胞例如胰島細胞隨后可移除地置于所g座內(nèi) 以向患者供應(yīng)激素。傳感器可置于皮下部分內(nèi)并可操作地與分配器(dispenser)相結(jié)合以釋放藥物到基座中并到達所述患者。在此引入作為參考的Aebischer等的美國專利5，011，472描述了提 供混合模塊系統(tǒng)的技術(shù)，用于將活性因子遞送至對象，并且在某些情 況下遞送至對象的特定解剖學(xué)區(qū)域。該系統(tǒng)包括含可分泌活性劑之活 細胞的細胞貯庫，其優(yōu)選適于^所i^t象體內(nèi)，并且還包括至少一 個半透膜，由此所移植細胞可由跨該膜運輸?shù)臓I養(yǎng)物提供營養(yǎng)，同時 又避免免疫性、細菌和病毒攻擊。該系統(tǒng)還包括泵送裝置，其可為可 ^的或體外的，用于vM"象抽取體液入細胞貯庫中并主動將所分泌 生物因子從細胞貯庫運輸?shù)皆搶ο蟮倪x定區(qū)域。在此引入作為參考的Chick等的美國專利5,116,494描述了用作人 工胰臟的裝置。該裝置包含#*^座中的胰島圍繞的中空纖維。所 述胰島混懸于溫度敏感的基質(zhì)中，所述基質(zhì)足夠粘以在低于約45攝氏 度的溫度下支持胰島并且有足夠的流動性以使得可在高于約45攝氏 度的溫度下移除胰島懸液。可用溫(例如48至50攝氏度的溶液)沖 洗通過該裝置以使溫度敏感基質(zhì)的物理狀態(tài)從半固態(tài)變?yōu)橐夯朊?態(tài)。溫度敏感性支綺材料被描述為可在體外培養(yǎng)中長期維持蜂島細胞。在此引入作為參考的Mullon等的美國專利5,741,334描述了包含 孔隙度范圍從約25Kd到約200Kd之中空纖維的人工胰臟灌注裝置。 該中空纖維有一個末端與血管相連以接受血液，以及第二末端與血管 相連以返回血液。胰島環(huán)繞該中空纖維。該中空纖維和胰島被包含半 透膜的基座所環(huán)繞，所述半透膜具有足夠的小孔徑以對胰島和宿主提 供保護^免疫>^應(yīng)物質(zhì)。在此引入作為參考的Struthers等的美國專利5,702,444描述了可 植入的人工內(nèi)分泌胰臟，包含柔軟、塑性、生物相容的、多孔可水合 材料的反應(yīng)體，支持彼此空間隔離關(guān)系的內(nèi)分泌胰島的擴增，還包含 包封并支持所述反應(yīng)體的微孔屏障膜，其與其中的胰島間隔開，并且 分子量超過60,000道爾頓的分子不能透過該膜。在此引入作為參考的Fraker等的美國專利6，630，154描述了包括 至少一種糖胺聚糖比如CIS、至少一種全氟化物質(zhì)以及至少一種藻酸 鹽比如藻酸鈉的組合物。在此引入作為參考的Yoneda等的美國專利申請公開 2004/0109302描述了一種植物栽培方法，包括用發(fā)射白光或雙色光的 發(fā)光二極管以2微秒到1亳秒的時段和20%至70%的占空比(duty ratio)用脈沖照射光栽培植物。在此引入作為參考的Jordan的美國專利5，381，075描述了驅(qū)動浸 入式閃光系統(tǒng)來增強藻類生長的方法。該閃光系統(tǒng)包括多個排列成為 藻類照明的光源元件。所述光源元件電連接以形成成排的光源元件。 以預(yù)定順序M律性間隔向每排光源供應(yīng)能量，以基本均勻地向每排 光源元件供應(yīng)一系列能量脈沖，同時維持能量供應(yīng)的基本連續(xù)負載。 所述能量脈沖基本是方波的半個周期。發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的一些實施方案中，裝置包含適于^Xt象體內(nèi)的腔室， 所述腔室包含一種或多種類型的功能細胞，以及含葉綠素的元件。典
型地，所述含葉綠素的元件包括完整的光合細胞(例如單細胞或多細 胞藻類的光合細胞)和/或分離的葉綠體。該含葉綠素的元件給功能細 胞供氧和/或消耗由功能細胞產(chǎn)生的二氧化碳。該腔室具有一個或多個 壁j該壁適于透過營養(yǎng)物和由該細胞所產(chǎn)生,或分泌之物質(zhì)。該壁還典 型k將細胞與身體成分免疫隔離。對某些應(yīng)'用來說，該腔室適于^ 對象皮膚下或腹膜內(nèi)。對某些應(yīng)用來說，該腔室形狀可為棱柱、長管 狀元件、薄片、球、或適于具體應(yīng)用的其它形狀。在本發(fā)明的一些實施方案中，該裝置還包含適于給所述含葉綠素 的元件提供光照的光源。對某些應(yīng)用來說，該裝置另外包含適于驅(qū)動 光源以提供光照的控制單元。在一些實施方案中，該控制單元被配置 成驅(qū)動光源提供串聯(lián)脈沖光照。對某些應(yīng)用來說，該控制單元根據(jù)功 能細胞和/或含葉綠素元件的一或多種感測參數(shù)來調(diào)節(jié)脈沖的一或多種^IL例如，該腔室可包含檢測功能細胞附近和/或含葉綠素元件附 近的氧濃度的氧傳感器。提供串聯(lián)脈沖光照一般地減少裝置的能量消 耗，和/或提供對含葉綠素元件之產(chǎn)氧量的控制，和/或提供對含葉綠 素元件消耗二氧化碳量的控制。在本發(fā)明的一些實施方案中，所述腔室包含貯氧器，其典型地包 含存貯和釋放氧的材料，比如對該貯氧器附近氧濃度可作出反應(yīng)。該貯氧器典型地存貯由含葉綠素元件產(chǎn)生的超過功能細胞當(dāng)前需要的 氧，并且如果后來由含葉綠素元件產(chǎn)生的氧不足，則釋放貯存的氧。對某些應(yīng)用來說，但并非必要地，所述含葉綠素的元件包括專性 光能自養(yǎng)生物的葉綠素。如在包括權(quán)利要求的本申請中所使用的，專 性光能自養(yǎng)生物為在本文所述裝置的普通使用條件下J^僅通過光合 作用產(chǎn)生能量并JLJ^本不能利用周圍環(huán)境中的有機材料作為能源的有 機體。因此，這種專性光能自養(yǎng)生物基本不能在暗處在有機介質(zhì)中生長。(參見例如Smith AJ "Acetate assimilation by Nitrobacter agilis in relation to its obligate autotrophy，，" Journal of Bacteriology95:844-855 (1968)，在此引入作為參考。)適合的專性光能自養(yǎng)生物包 括但不限于，某些藍細菌(以前被稱為藍綠藻)，例如聚球藍細菌屬(Synechococcus )， 某些硫桿菌(Thiobacilli )以及綠菌屬(Chlorobium)的細菌?？商娲鼗蛄硗獾?，所述含葉綠素元件包括單細胞藻類的葉綠素，
或者其它自養(yǎng)或兼養(yǎng)或兼性光合細胞的葉綠素。
典型地，所述腔室適于容納與含葉綠素元件混合的功能細胞。作 為替代，該腔室包含兩個或更多個區(qū)室，其中一些容納所述功能細胞， 另一些容納含葉綠素元件。對某些應(yīng)用來說，所述功能細胞和/或所述 含葉綠素元件被*在所述腔室中的液體介質(zhì)或基質(zhì)之內(nèi)?？商娲?或另外地，所述功能細胞和/或所述含葉綠素元件與基底相結(jié)合，所述 基底例如所述腔室的 一個或多個壁。
在本發(fā)明的一些實施方案中，所迷功能細胞包括p細胞、a細胞、 其它胰島細胞、肝細胞、神經(jīng)細胞、腎皮質(zhì)細胞、血管內(nèi)皮細胞、甲 狀腺細胞、甲狀旁腺細胞、腎上腺細胞、胸腺細胞、卵巢細胞、和/ 或睪丸細胞。
在本發(fā)明的一些實施方案中，該裝置被配置成 治療具有以下特征的病況所述功能細胞的天然群體不足或缺乏， 或這些細胞的有效性降低，從而導(dǎo)致由該細胞分泌的有益物質(zhì)如 激素或神經(jīng)遞質(zhì)的供應(yīng)不足。容納在所述腔室中的功能細胞分泌 所述有益物質(zhì)。例如，所述功能細胞可包括p細胞，所述裝置可 配置成治療I型或II型糖尿病。 治療具有以下特征的病況所述功能細胞的天然群體不足或缺乏， 或這些細胞的有效性降低，從而導(dǎo)致該細胞對物質(zhì)(例如毒性物 質(zhì))的攝取、吸收和/或降解不足。例如，所述功能細胞可包括肝 細胞，所述裝置可配置成^L取各種毒性物質(zhì)。
感測所述功能細胞對其敏感的身體成分的水平。所述裝置被配置 成通過監(jiān)測 一般地與所述成分水平相關(guān)的功能細胞和/或含葉綠 素元件的性質(zhì)來感測所述成分，所述性質(zhì)通常與該成分的7jc平相 關(guān)聯(lián)。例如，該裝置可監(jiān)測由所述含葉綠素元件產(chǎn)生的氧水平。 可替代地或另外地，該裝置適于使用用于監(jiān)測所述功能細胞的電 或光性質(zhì)的技術(shù)來檢測成分比如葡萄糖，如在前述美國專利 5，101，814中所述。對某些應(yīng)用來說，所述功能細胞包括(5細胞， 所述裝置被配置成通過直接或間接監(jiān)測所述p細胞的活性來感測 葡萄糖水平。
在本發(fā)明的一些實施方案中，裝置包含適于容納功能細胞并植入
對象體內(nèi)皮膚下的腔室和適于置于鄰近所述皮膚的身體外部的氧發(fā)生 器。因此根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，提供包括適于^個體體內(nèi)之腔室的裝置，所述腔室包括 功能細胞；和含葉綠素元件，其包括專性光能自養(yǎng)生物的葉綠素。對某些應(yīng)用來說，所述功能細胞包括單一細胞類型。作為替代， 所述功能細胞包括多種細胞類型。對某些應(yīng)用來說，所述含葉綠素元件包括單細胞專性光能自養(yǎng)生 物的葉綠素?？商娲鼗蛄硗獾?，所述含葉綠素元件包括多細胞專性 光能自養(yǎng)生物的葉綠素。對某些應(yīng)用來說，所述含葉綠素元件以^"更于由該元件向所述功能 細胞供氧的方式置于所述功能細胞附近?？商娲鼗蛄硗獾?，該含葉 綠素元件以便于含葉綠素元件消耗由功能細胞所產(chǎn)生二氧化碳的方式 置于所述功能細胞附近。對某些應(yīng)用來i兌，所述功能細胞與所述含葉綠素元件混合。對某 些應(yīng)用來說，所述功能細胞不與所述含葉綠素元件免疫隔離。對某些應(yīng)用來i兌，所述腔室包括液體介質(zhì)，其中所述功能細胞分 散于其中。對某些應(yīng)用來說，該腔室包括基質(zhì)，其中所述功能細胞分 散于其中。對某些應(yīng)用來說，該腔室包括基底，其中所述功能細胞附 著于其上。對某些應(yīng)用來i兌，所述腔室包括一個或多個壁，其適于^f吏功能細 胞與身體成分互相免疫隔離。對某些應(yīng)用來i兌，所述腔室適于^A^體內(nèi)皮下。作為替代，該腔 室適于禮、所述身體皿內(nèi)。對某些應(yīng)用來說，所述腔室包括^^質(zhì)，其中包埋有所述功能 細胞和所述含葉綠素元件。對某些應(yīng)用來說，含葉綠素元件包括基因工程化專性光能自養(yǎng)生 物的葉綠素。
對某些應(yīng)用來說，所述腔室為棱形。對某些應(yīng)用來說，所述腔室 包括貯氧器。對某些應(yīng)用來i兌，該裝置包括可充電電池。對某些應(yīng)用 來說，所述腔室涂敷有血管生長因子。對某些應(yīng)用來"i兌，所述專性光能自養(yǎng)生物包括石;W菌屬細菌?？?替代地或另外地，專性光能自養(yǎng)生物包括綠菌屬的細菌。進一步作為 替代或另外地，專性光能自養(yǎng)生物包括藍細菌。對某些應(yīng)用來i兌，所 述藍細菌包括聚球藍細菌屬的藍細菌。對某些應(yīng)用來說，所述含葉綠素元件的至少一部分包括專性光能自養(yǎng)生物的完整細胞。對某些應(yīng)用來說，所述腔室包括10,000-600，000 個胰島。作為替代，所述腔室包括少于10,000個胰島。對某些應(yīng)用來說，所述腔室包括配置成將所述功能細胞與所述含 葉綠素元件分開的膜。對某些應(yīng)用來說，該膜配置成允許氣體通過。在一個實施方案中，所述裝置包括配置成向所述含葉綠素元件提 供光照的光源。對某些應(yīng)用來說，該裝置包括控制單元，其適于驅(qū)動 光源來提供串聯(lián)脈沖的光照。可替代地或另外地，該裝置包括控制單 元，其適于驅(qū)動光源在交替的"開"和"關(guān)"期間間歇地提供光照。對某些應(yīng)用來說，該裝置包括控制單元，其適于通過控制由所述 光源提供的光水平來控制由所述含葉綠素元件提供的氧水平。對某些 應(yīng)用來i兌，該光源與該腔室物理性結(jié)合。作為替代，該光源配置成植 入該腔室附近的體內(nèi)。進一步作為替代，光源配置成置于該腔室附近 的體外。在一個實施方案中，所述功能細胞可釋r放物質(zhì)，并且所述腔室包 括一個或多個可透過所述物質(zhì)^a基本不透過所述功能細胞的壁，以侵_該物質(zhì)釋放至身體。對某些應(yīng)用來說，功能細胞選自胰島細胞、肝細胞、甲狀腺細胞、曱狀旁腺細胞、神經(jīng)細胞、卵巢細胞、腎上腺細 胞、腎皮質(zhì)細胞、血管內(nèi)皮細胞、胸腺細胞、卵巢細胞、睪丸細胞、 基因工程化細胞、克隆細胞和干細胞。作為替代，所述功能細胞包括胰腺P細胞。對某些應(yīng)用來說，該腔室包括l千萬至6億個p細胞。作為替代，該腔室包括少于l千萬個p細胞。對某些應(yīng)用來說，所述腔室包括含p細胞的胰島。對某些應(yīng)用來說，該腔室包括10,000-600,000個胰島。作為替代，該腔室包括少于10,000個胰島。在一個實施方案中，所述功能細胞能執(zhí)行至少一種選自以下的作用吸收來自身體的物質(zhì)、以及降解來自身體的物質(zhì)。對某些應(yīng)用來 說，所述功能細胞包括肝細胞。
在一個實施方案中，該裝置包括用于測定所述功能細胞附近氧濃 度的氧傳感器。對某些應(yīng)用來說，該裝置包括控制單元，該控制單元 被配置成當(dāng)所述功能細胞附近氧濃度低于第 一 閾值時活化所述含葉綠 素元件、并且當(dāng)功能細胞附近氧濃度高于第二閾值時失活所述含葉綠 素元件。對某些應(yīng)用來說，所述裝置包括光源，且所述控制單元適于 通過控制由該光源所產(chǎn)生的光水平來控制由所述含葉綠素元件拔:供的 氧水平。對某些應(yīng)用來說，所述第一閾值為30-50 mmHg，所述第二 閾值為80-100 mmHg。對某些應(yīng)用來說，該裝置包括適于確定所述功能細胞對其敏感的 物質(zhì)在身體中水平的示數(shù)的控制單元。對某些應(yīng)用來說，該控制單元 配置成通過監(jiān)測選自以下的性質(zhì)來確定所述示數(shù)所述功能細胞的性 質(zhì)、以及所述含葉綠素元件的性質(zhì)。對某些應(yīng)用來說，所述功能細胞 的性質(zhì)包括該功能細胞的電性質(zhì)，并且該控制單元被配置成監(jiān)測該功 能細胞的電性質(zhì)。作為替代，所述功能細胞的性質(zhì)包括該功能細胞的 光性質(zhì)，并且控制單元被配置成監(jiān)測該功能細胞的光性質(zhì)。對某些應(yīng) 用來^兌，所述物質(zhì)包括葡萄糖，并且該控制單元適于確定葡萄糖水平 的示數(shù)。對某些應(yīng)用來說，所述功能細胞包括胰腺p細胞。才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，還提供與所述功能細胞一^^吏用的 裝置，該裝置包括適于植入個體體內(nèi)并容納所述功能細胞的腔室，該 腔室包括含有專性光能自養(yǎng)生物之葉綠素的含葉綠素元件。對某些應(yīng)用來說，所述功能細胞包括所述個體的自體功能細胞并 且所述腔室適于容納該自體功能細胞。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，進一步提供一種裝置，該裝置包括適于^個體體內(nèi)的腔室，該腔室包括功能細胞和含葉綠素元件；配置成向所述含葉綠素元件提供光照的光源；和適于驅(qū)動該光源提供串聯(lián)脈沖光照的控制單元。
對某些應(yīng)用來說，所述含葉綠素元件包括藻類細胞的葉綠素?？?替代地或另外地，所述含葉綠素元件包括專性光能自養(yǎng)生物的葉綠素。對某些應(yīng)用來說，所述控制單元適于將每一脈沖配置成具有50，1000納秒的持續(xù)時間。作為替代，控制單元適于將每一脈沖配置 成具有1-5000微秒的持續(xù)時間。對某些應(yīng)用來說，所述控制單元適于驅(qū)動所述光源不施加持續(xù)時 長5000-10,000納秒之間連續(xù)脈沖的光。對某些應(yīng)用來說，所述控制單元適于將每一脈沖配置成具有 700-卯0納秒的持續(xù)時間，并驅(qū)動所述光源不施加持續(xù)時長4000-6000 納秒之間連續(xù)脈沖的光。對某些應(yīng)用來說，所述光源包括一個或多個發(fā)光二極管(LED)。對某些應(yīng)用來說，所述光源物理耦合至所述腔室。作為替代，該 光源被配置成植入該腔室附近的體內(nèi)。進一步作為替代，該光源被配 置成置于該腔室附近的體外。對某些應(yīng)用來說，所述含葉綠素元件以便于由含葉綠素元件消耗 由功能細胞所產(chǎn)生二氧化碳的方式被置于該功能細胞附近。對某些應(yīng)用來說，所述功能細胞與所述含葉綠素元件相混合。對某些應(yīng)用來說，所述腔室包括基質(zhì)，其中分^t有所述功能細胞。 對某些應(yīng)用來說，該腔室包括^^質(zhì)，其中包埋有該功能細胞和該 含葉綠素元件。對某些應(yīng)用來說，所述腔室涂有血管生長因子。對某些應(yīng)用來說，所述含葉綠素元件的至少一部分包括完整的光 合細胞。可替代地或另外地，所述含葉綠素元件的至少一部分包括分 離的葉綠體。對某些應(yīng)用來說，所述光源被配置成提供具有400-800 nm之間波 長的光，比如630-670 nm之間波長。對某些應(yīng)用來說，所述控制單元適于在至少24小時持續(xù)時間的少 于卯％的期間內(nèi)提供光照，比如持續(xù)時間的少于50 % ，例如持續(xù)時間 的少于10。/0。
在一個實施方案中，所述控制單元適于驅(qū)動所述光源以在交替的 "開"和"關(guān)"期間間歇地提供光照。對某些應(yīng)用來說，每一"開"期間持續(xù)0.5至5分鐘。作為替代，每一"開"期間持續(xù)5分鐘至5小時。對 某些應(yīng)用來說，每一"關(guān)"期l )持續(xù)0.5至5分鐘。作為替代，每一 "關(guān)，: 期間持續(xù)5分鐘至5小時。' '對某些應(yīng)用來說，每一"開"期間持續(xù)時間等于每一"關(guān)"期間持續(xù) 時間的10%至1000%,例如等于每一"關(guān)"期間持續(xù)時間的50%至 200%。在一個實施方案中，所述腔室包括貯氧器。對某些應(yīng)用來^兌，所 述控制單元適于根據(jù)所述貯氧器的至少一種氧氣存儲特性來設(shè)定所述 脈沖的至少一種M。對某些應(yīng)用來說，所述控制單元適于根據(jù)選自以下的至少一種感 測M來設(shè)定脈沖的至少一種^:所述功能細胞的感測^、以及 所述含葉綠素元件的感測參數(shù)。對某些應(yīng)用來i兌，該裝置包括用于確 定所述腔室中氧濃度的氧傳感器，所述至少一種感測^t包括所述氧 濃度，且所述控制單元適于根據(jù)氧濃度來設(shè)定所述脈沖的至少一種參 數(shù)。在一個實施方案中，所述含葉綠素元件以《更于由含葉綠素元件向 所述功能細胞供氧的方式置于該功能細胞附近。對某些應(yīng)用來說，所 述控制單元適于通過設(shè)定至少一種脈沖^t來控制由所述含葉綠素元 件提供的氧水平。在一個實施方案中，所述功能細胞能釋放物質(zhì)，且所述腔室包括 一個或多個可透過該物質(zhì)但基本不透過該功能細胞的壁，以便該物質(zhì) 被釋放至身體。對某些應(yīng)用來說，所述功能細胞選自胰島細胞、肝 細胞、甲狀腺細胞、甲狀旁腺細胞、神經(jīng)細胞、卵巢細胞、腎上腺細 胞、腎皮質(zhì)細胞、血管內(nèi)皮細胞、胸腺細胞、卵巢細胞、睪丸細胞、 基因工程化細胞、克隆細胞和干細胞。作為替代，所述功能細胞包括 胰腺p細胞。在一個實施方案中，所述功能細胞能執(zhí)行至少一個選自以下的作 用吸收來自身體的物質(zhì)、以及降解來自身體的物質(zhì)。對某些應(yīng)用來 說，所述功能細胞包括肝細胞。
對某些應(yīng)用來說，所述控制單元適于確定所述功能細胞對其敏感 的物質(zhì)在身體中的水平的示數(shù)。對某些應(yīng)用來說，該控制單元-皮配置成通過監(jiān)測選自以下的性質(zhì)來確定所述示數(shù)所述功能細胞的性質(zhì)、 以及所述拿葉綠素元件的性質(zhì)。對某些應(yīng)用來說，呵述物質(zhì)包括葡萄糖，并且所k控制單元適于確定葡萄糖水平的示數(shù)。^某些應(yīng)用來說，所述功能細胞包括胰腺p細胞。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，還提供了與所述功能細胞一起使用 的裝置，所述裝置包括適于^個體體內(nèi)并用以容納所述功能細胞的腔室，所述腔室包 括含葉綠素元件；配置成向所述含葉綠素元件提供光照的光源；適于驅(qū)動所述光源來提供串聯(lián)脈沖光照的控制單元。才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，此外又提供了包括適于M個體體 內(nèi)之腔室的裝置，該腔室包括功能細胞；含葉綠素元件；和貯氧器。對某些應(yīng)用來說，所述含葉綠素元件的至少一部分包括完整的光 合細胞?？商娲鼗蛄硗獾?，所述含葉綠素元件的至少一部分包括分 離的葉綠體。對某些應(yīng)用來說，所述含葉綠素元件包括藻類細胞的葉 綠素。對某些應(yīng)用來說，所述含葉綠素元件包括專性光能自養(yǎng)生物的 葉綠素。對某些應(yīng)用來說，所述功能細胞和所述含葉綠素元件中至少一種 被包含在貯氧器中。對某些應(yīng)用來說，所述腔室涂有血管生長因子。對某些應(yīng)用來說，所述貯氧器包括全氟化碳化合物?？商娲鼗?另外地，該貯氧器包括血紅蛋白。進一步可替代地或另外地，該貯氧 器包括珪酮。對某些應(yīng)用來說，所述貯氧器包括水基材料。對某些應(yīng)用來^兌，
該7JC基材料包括7JC凝膠，例如藻酸鹽和/或瓊脂糖。對某些應(yīng)用來說，所述貯氧器包括凝g質(zhì)。對某些應(yīng)用來說， 所述功能細胞和所述含葉綠素元件被包埋在該^^質(zhì)中。對某些應(yīng)用來說，該裝置包括配置成向所述含葉綠素元件提供光照的光源；以及適于驅(qū)動所述光源提供串聯(lián)脈沖光照的控制單元。對 某些應(yīng)用來說，該控制單元適于根據(jù)所述貯氧器的至少一種氧存儲特 性來設(shè)定至少一種脈沖參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，此外又提供了用于與功能細胞一起 使用的裝置，該裝置包括適于^個體體內(nèi)并容納功能細胞的腔室， 該腔室包括含葉綠素的元件；和 貯氧器。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，還進一步提供一種裝置，其包括 適于^個體體內(nèi)皮下的腔室，該腔室包括功能細胞；以及 適于置于鄰近皮膚的體外并通過皮膚將氧傳輸?shù)焦δ芗毎腗對某些應(yīng)用來說，所述氧發(fā)生器適于直接靠著皮膚放置。對某些應(yīng)用來說，所述裝置包括適于以增強氧擴散通過的方式處 理皮膚的處理單元。對某些應(yīng)用來^兌，所述IL良生器適于利用電解來產(chǎn)生氧。對某些應(yīng)用來說，所述腔室涂有血管生長因子。對某些應(yīng)用來說，所述氧發(fā)生器適于置于皮膚以內(nèi)l-15mm。對 某些應(yīng)用來i兌，所述HJL生器適于置于皮膚以內(nèi)10mm。對某些應(yīng)用來說，該裝置包括適于活化和失活氧發(fā)生器的控制單 元。對某些應(yīng)用來說，該控制單元被配置成當(dāng)功能細胞附近的氧濃度 低于第一閾值時活化該氧發(fā)生器并且當(dāng)功能細胞附近的氧濃度高于第 二閾值時失活該氧發(fā)生器。在一個實施方案中，所述功能細胞能釋放物質(zhì)，且所述腔室包括 一個或多個可透過該物質(zhì)但基本不透過該功能細胞的壁，以侵，該物質(zhì) 被釋放至身體。對某些應(yīng)用來說，該功能細胞選自胰島細胞、肝細 胞、曱狀腺細胞、甲狀旁腺細胞、神經(jīng)細胞、卵巢細胞、腎上腺細胞、 腎皮質(zhì)細胞、血管內(nèi)皮細胞、胸腺細胞、卵巢細胞、睪丸細胞、基因 工程化細胞、克隆紳胞和干細胞。作為替代，該功能細胞包枰胰腺p 細胞。在一個實施方案中，所述功能細胞能執(zhí)行選自以下的至少一種作 用吸收來自身體的物質(zhì)，以及降解來自身體的物質(zhì)。對某些應(yīng)用來 說，該功能細胞包括肝細胞。對某些應(yīng)用來說，該裝置包括適于確定所述功能細胞對其敏感的 物質(zhì)在體內(nèi)之水平的示數(shù)的控制單元。對某些應(yīng)用來說，該控制單元 適于通過監(jiān)測所述功能細胞的性質(zhì)來確定所述示數(shù)。對某些應(yīng)用來說，所述物質(zhì)包括葡萄糖，并且所述控制單元適于 確定該葡萄糖水平的示數(shù)。對某些應(yīng)用來說，功能細胞包括胰腺p細 胞。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，還提供了與功能細胞一起使用的裝 置，所述裝置包括適于;tiUV個體體內(nèi)皮下并且容納所述功能細胞的腔室；和適于置于鄰近皮膚的體外并通過皮膚將氧傳輸?shù)焦δ芗毎腟JL 生器。^L據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，進一步提供了包括適于^個體體 內(nèi)之腔室的裝置，所述腔室包括功能細胞； 含葉綠素元件；和透氣但不透液體的膜，其配置成將所述含葉綠素元件與以下至少 之一相分離(a)所述功能細胞，和(b)體液。對某些應(yīng)用來說，所述膜配置成將所述含葉綠素元件與所述功能 細胞相分離?？商娲鼗蛄硗獾?，該膜被配置成將該含葉綠素元件與 體';^目分離。作為替代，該膜被配置成將該含葉綠素元件與所述功能 細胞和體液相分離。對某些應(yīng)用來說，所述含葉綠素元件包括藻類細胞的葉綠素。 對某些應(yīng)用來說，所述腔室包括貯氧器。
在一個實施方案中，所述功能細胞能釋放物質(zhì)，且所述腔室包括 一個或多個對所述物質(zhì)可透過但對所述功能細胞基本不透過的壁，以 便所述物質(zhì)被釋放至身體。 *在一個實施方案中，所述功能細胞能執(zhí)行至少一種選自以下的作用吸收來自身體的物質(zhì)，以及降解來自身體的物質(zhì)。
在一個實施方案中，所述裝置包括光源，其被配置成給所述含葉 綠素的元件提供光照。對某些應(yīng)用來說，所述裝置包括控制單元，其 適于驅(qū)動所述光源提供串聯(lián)脈沖光照?？商娲鼗蛄硗獾兀撗b置包 括控制單元，其適于驅(qū)動所述光源在交替的"開"和"關(guān)"期間間歇地提 供光照。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，還進一步提供了一種方法，其包括 將容納所述功能細胞和所述含葉綠素元件的腔室^個體體內(nèi)，所述 含葉綠素元件包括專性光能自養(yǎng)生物的葉綠素。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，還提供了一種方法，其包括將所述 功能細胞和所述含葉綠素元件加載入適于植入個體體內(nèi)的腔室中，所 述含葉綠素元件包括專性光能自養(yǎng)生物的葉綠素。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，進一步提供了一種方法，其包括將容納所述功能細胞和所述含葉綠素元件的腔室植入個體體內(nèi)；和以串聯(lián)脈沖向所述含葉綠素的元件提供光照。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，還進一步4C供了一種方法，其包括 將包括貯氧器并容納功能細胞和含葉綠素元件的腔室^個體體內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，另外還提供了一種方法，其包括將容納功能細胞的腔室皮下植入個體體內(nèi)；在體外產(chǎn)生氧；和通過皮膚將氧傳輸至所述功能細胞。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，另外又提供了一種方法，其包括 將功能細胞和含葉綠素元件置于腔室中； 使用透氣但不透液體的膜將所述含葉綠素元件與以下至少之一相分離(a)所述功能細胞，和(b)體液；和 將所述腔室^HUV個體體內(nèi)。從以下對其實施方案以及附圖的詳細描述中，將更充分地理解本 發(fā)明，其中


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，容納功能細胞的裝置的示意圖；圖2是顯示才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施方案所測量試驗結(jié)果的圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，容納功能細胞的另一種裝置 的橫截面示意圖。
具體實施方式
圖1是^^據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的裝置10的示意圖。裝置10 包含腔室20、光源22以及控制單元24。腔室20適于^對象體內(nèi)并 包含功能細胞30和含葉綠素的元件32。(圖中的元件，比如功能細胞 30和含葉綠素的元件32，是高度示意性地顯示，而并非按比例繪制。) 典型地，含葉綠素的元件32包括完整的光合細胞和/或分離的葉綠體。 含葉綠素的元件32給功能細胞30供氧和/或消耗由功能細胞30產(chǎn)生 的二氧化碳。腔室20典型地含^J&^質(zhì)33，其中包埋有功能細胞30 和含葉綠素的元件32。 ^J!^質(zhì)33包含例如藻酸鹽、聚賴氨酸、殼 聚糖、聚乙烯醇、聚乙二醇、瓊脂糖、明膠或k-卡拉膠。對某些應(yīng)用 來說，除了^J!^質(zhì)33以外或代替凝J!1^質(zhì)33，腔室20包含一種或 多種與微藻相容的流體。裝置10典型地但非必需地具有少于200 cc 的總體積，例如少于50cc。腔室20具有一個或多個壁，其適于透過養(yǎng)分和由功能細胞30 和/或含葉綠素元件32所產(chǎn)生、分泌、^L取和/或吸收的物質(zhì)。所述的 壁典型地也將所述細胞與身體成分相免疫隔離。例如，所述的壁可包 含聚氯乙烯丙烯酸共聚物、纖維素酯、纖維素乙酸酯或生物相容性聚 合物。對某些應(yīng)用來說，所述的壁含有適于緩慢釋放抗纖維化因子和/ 或抗炎因子(例如可的松)的材料。典型地，所述壁的截留分子量為
約50至約500,000道爾頓，比如約50至約1,000道爾頓，約1,000至 約10,000道爾頓，約10,000至約40,000道爾頓，約40,000至約70,000 道爾頓，約70,000至約250,000道爾頓，或者約250,000至約500,000 道爾頓。畔某些應(yīng)用來說，所述壁用能抑制纖維化碑度生長的抗纖維 蛋白涂層i^行涂覆。 '典型地，腔室20適于容納與含葉綠素元件32相混合的功能細胞 30,以便功能細胞30不與含葉綠素元件32相分離。作為替代，腔室 20包含兩個或更多個區(qū)室(例如被一個或多個膜隔開)，其中一些區(qū) 室容納功能細胞30，另一些容納含葉綠素的元件32。例如，可使用上 述Vardi等的專利申請'983和'069中描述的技術(shù)，參見其附圖1A和 1B。對某些應(yīng)用來說，含葉綠素的元件32通過透氣但不透液體的膜 與功能細胞30和/或其它體液分隔開。對某些應(yīng)用來說，功能細胞30 和/或含葉綠素的元件32分軟于腔室20中液體介質(zhì)或基質(zhì)內(nèi)。可替代 地或另外地，功能細胞30和/或含葉綠素的元件32結(jié)合至基底比如腔 室20的一個或多個壁。對某些應(yīng)用來^兌，適于將腔室20 ^對象皮膚之下或皿內(nèi)。 對某些應(yīng)用來i兌，所述腔室為棱形(例如直角棱形，如圖l所示)、長 管狀元件、薄片、球或適于特定應(yīng)用的其它合適形狀。在本發(fā)明的一個具體實施方案中，腔室20包含貯氧器，其典型 包含貯存和釋放氧的材料,例如對所述貯氧器附近氧濃度敏感的材料。 可用作貯氧器的示例性材料包括但不限于全氟化碳化合物、血紅蛋 白、硅酮、水基材料(例如水^，比如藻酸鹽或瓊脂糖或其混合物)、 以及上述在美國專利6,630,154中描述的材料。對某些應(yīng)用來i兌，■ 基質(zhì)33包含和/或用作貯氧器。所述貯氧器典型地存貯由含葉綠素元 件32產(chǎn)生的超過功能細胞30當(dāng)前需要的部分氧，并且如果后來由含 葉綠素元件32產(chǎn)生的氧不足時，釋放所貯存的氧。光源22適于^葉綠素的元件32提供光照。對某些應(yīng)用來說， 光源22包含發(fā)光二極管34，其可例如排列成陣列。典型地，光源22 被配置成發(fā)出具有從約400到約800 nm之間一個或多個波長的光， 例如從約630到約670 nm。對某些應(yīng)用來說，光源22與腔室20的至 少一個壁物理性結(jié)合，而對于其它應(yīng)用而言光源22不與腔室結(jié)合，而 是適于定位于所述腔室附近，或#^對象內(nèi)或在對象外部。在后一種
情況下，對某些應(yīng)用來說來自光源22的光穿itXt象皮膚，以到達裝置 10的其余部分?？刂茊卧?4被配置成驅(qū)動光源22給腔室20提供適合的光照， 典型地保持氧濃度在約30到約120 ,mmHg之間。在本發(fā)明的一個實 施方案中，控制單元24被配置成在交替的"開"和"關(guān)"期間間歇性地驅(qū) 動光源22，使得光源在"開"期間而不在"關(guān)"期間提供光照。例如，每 個"開"期間可持續(xù)約0.5分鐘到約5分鐘，或約5分鐘到約5小時， 每個"關(guān)"期間可持續(xù)約0.5分鐘到約5分鐘，或約5分鐘到約5小時。 每個"開"期間的持續(xù)時間典型地為每個"關(guān)"期間持續(xù)時間的約10 % 到約1000%,比如為每個"關(guān)"期間持續(xù)時間的約50%到約200%。對于那些腔室20包含j^氧器且控制單元24被配置成在交替的 "開"和"關(guān)"期間間歇性地驅(qū)動光源22的應(yīng)用來說，所述貯氧器典型地 貯存由含葉綠素元件32利用由其在"開"期間持續(xù)時間內(nèi)吸收的光所 產(chǎn)生的部分氧，并在含葉綠素的元件32不產(chǎn)生氧時釋放所貯存的氧供 功能細胞30使用。對某些應(yīng)用來說，控制單元24被配置成根據(jù)貯氧 器的至少一種氧貯存性質(zhì)來設(shè)定"開"和/或"關(guān)"期間的至少一個參 數(shù)。在交替的"開"和"關(guān)，，期間提供光照一般地可防止含葉綠素元件 32的氧化，否則如果元件32的密度相對較高，可能在用于給元件32 照明的一些光強度下《^發(fā)生這種氧化。參見圖2，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案所測量的試驗結(jié) 果。將單細胞藻類固定于板形藻酸鹽^J!1S質(zhì)中。給所述基質(zhì)以交替 的"開"和"關(guān)，，時段照明，每個"開，，時段持續(xù)約5分鐘，每個"關(guān)"時段 持續(xù)約5分鐘。用針型克拉克氧電極測量基質(zhì)內(nèi)氧濃度。從圖中可看 出，在"開"期間M內(nèi)的氧濃度增加，因為基質(zhì)存貯了由發(fā)生于藻類 中的光合作用產(chǎn)生的氧。在"關(guān)"期間，基質(zhì)內(nèi)的氧濃度降低，因為藻 類消耗了所貯存的氧。在本發(fā)明的一個實施方案中，控制單元24被配置成驅(qū)動光源22 提供串聯(lián)脈沖比如方波脈沖的光照。例如，每一脈沖可持續(xù)約50到約 1000納秒，或持續(xù)約1到約5000微秒，1^是持續(xù)約4000到約10,000 納秒的不提供光照的時段。例如，可在每個持續(xù)約700到約卯0納秒 比如約800納秒的時段期間提供光照，這些時段被每個持續(xù)約4000到 約6000納秒比如約5000納秒的在此期間不提供光照的時段分隔開。 對某些應(yīng)用來說，這些給光和不給光的時段分別對應(yīng)葉綠素一般地吸 收和利用光能的自然時段。對于控制單元24被配置成以交替的"開，， 和"關(guān)，，時段驅(qū)動光碌22的應(yīng)用來說，所述控制單元驅(qū)動所述求源以只 在"開"時段期間施;串聯(lián)脈沖。以串聯(lián)脈沖提供光照一般地可減少裝置10的能耗，和/或提供對 由含葉綠素元件32產(chǎn)氧量的控制，和/或提供對由含葉綠素元件32消 耗二氧化碳的量的控制。此外，提供串聯(lián)脈沖光照一般地可防止含葉 綠素元件32的氧化，否則如果給元件32的密度相對較高，可能會在 給元件32充足照明所必需的光強度下發(fā)生這種氧化。對某些應(yīng)用來說，控制單元24根據(jù)對功能細胞30和/或含葉綠 素元件32的一個或多個所感測參數(shù)來調(diào)節(jié)一個或多個脈沖參數(shù)和/或 "開"/"關(guān)"時段。例如，腔室20可包含檢測功能細胞30和/或含葉綠 素元件32附近氧濃度的氧傳感器(未顯示)。裝置10典型地包含功率源36，其位于腔室20中的控制單元24 中，或祐itAJ^象體內(nèi)或在對象體外。典型地，功率源36包含電池， 其可為可充電的，可以是或者無線或者有線的。在本發(fā)明的一個實施方案中，含葉綠素的元件32包括專性光能 自養(yǎng)生物的葉綠素。如本申請包括權(quán)利要求中所用，專性光能自養(yǎng)生 物為一種生物,其在裝置10的普通使用條件下基本上僅通過光合作用 產(chǎn)生能量，并JLi4Ui不能使用周圍環(huán)境中的有機材料作為能量源。 因此,這樣的專性光能自養(yǎng)生物基本上不能在暗處于有機介質(zhì)中生長。 (參見例如Smith AJ, "Acetate assimilation by Nitrobacter agilis in relation to its 'obligate autotrophy，，" Journal of Bacteriology 95:844-855(1968),其在此引入作為參考。)適合的專性光能自養(yǎng)生物 包括但不限于某些藍細菌(以前稱為藍綠藻)、某些減軒菌以及綠菌 屬的細菌?？商娲鼗蛄硗獾?，含葉綠素的元件32包括單細胞藻類或者其 它的自養(yǎng)型或兼養(yǎng)型光合細胞。在本發(fā)明的一個實施方案中，功能細胞30包括p細胞、a細胞、 其它胰島細胞、肝細胞、神經(jīng)細胞、腎皮質(zhì)細胞、血管內(nèi)皮細胞、甲
狀腺細胞、甲狀旁腺細胞、腎上腺細胞、胸腺細胞、卵巢細胞和/或睪 丸細胞。在本發(fā)明的一個實施方案中，裝置10被配置成 '治療具有以下特征的病況所述功能細胞的天然群體不足或缺乏， 或這些細胞的有效性降低，從而導(dǎo)致由該細胞分泌的有益物質(zhì)如 激素或神經(jīng)遞質(zhì)的供應(yīng)不足。容納在腔室20中的功能細胞30分 泌所述有益物質(zhì)。例如，功能細胞30可包括p細胞，裝置10可 配置成治療I型或II型糖尿病。本文包括權(quán)利要求書中使用的"p 細胞，，包括分離的P細胞和/或胰島中的p細胞和/或干細胞來源的 胰島素產(chǎn)生細胞、和/或源于腫瘤的胰島素產(chǎn)生細胞、和/或基因 工程化胰島素產(chǎn)生細胞，和/或轉(zhuǎn)分化的非p細胞來源的胰島素產(chǎn) 生細胞、和/或任何胰島素產(chǎn)生細胞、和/或不同來源的胰島素產(chǎn) 生細胞的混合物。 治療具有以下特征的病況所述功能細胞的天然群體不足或缺乏， 或這些細胞的有效性降低，從而導(dǎo)致該細胞對物質(zhì)(例如毒性物 質(zhì))的攝取、吸收和/或降解不足。例如，功能細胞30可包括肝 細胞，裝置10可配置成攝取各種毒性物質(zhì)。 感測功能細胞30對其敏感的身體成分的水平。裝置10被配置成 通過監(jiān)測一般地與所述成分水平相關(guān)的功能細胞30和/或含葉綠 素元件32的性質(zhì)來感測所述成分,所述性質(zhì)通常與該成分的水平 相關(guān)聯(lián)。例如，裝置10可監(jiān)測由含葉綠素元件32產(chǎn)生的氧水平。 可替代地或另外地，裝置10適于使用用于監(jiān)測功能細胞30的電 或光性質(zhì)的技術(shù)來檢測成分比如葡萄糖，如在前述美國專利 5,101,814中所述。對某些應(yīng)用來說，功能細胞30包括p細胞，裝置io被配置成通過直接或間接監(jiān)測所述p細胞的活性來感測葡萄糖水平。對于其中功能細胞30包括p細胞的應(yīng)用而言，含p細胞的胰島 的數(shù)目典型為約10,000到約600,000 (例如約100,000到約600,000 )， 和/或p細胞的數(shù)目典型為約1千萬到約6億(例如約1億到約6億)。 發(fā)明yU目信胰島和/或P細胞的這些數(shù)目低于常規(guī)P細胞移植技術(shù)中典 型使用的數(shù)目，這至少部分因為使用本發(fā)明所述技術(shù)對p細胞來說可 獲得更高的氧濃度。對某些應(yīng)用來說，功能細胞30包括少于IO，OOO
個胰島和/或少于l千萬個p細胞。對某些應(yīng)用來說，(3細胞在;tiLA^ 增殖，從而在;SLAJ^增加了其數(shù)量。對某些應(yīng)用來說，功能細胞包括單個細胞、細胞蔟、或切除組織 塊。組織或細胞可包括例如從供體動物取出的組織或細胞、通過孵育 或培g體組織和細胞而獲得的組織或細胞、得自活細胞系的細胞、和/或得自基因工程的細胞。對某些應(yīng)用來說，所述組織或細胞是人或 動物來源的?？纱娴鼗蛄硗獾兀鼋M織或細胞是基因工程化的、 克隆細胞、和/或源于干細胞。對某些應(yīng)用來說，所述組織或細胞是自 體的；可代替地，所述組織或細胞對于所述對象細胞來說是異源的?，F(xiàn)在參考圖3，其為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的裝置50的橫 截面示意圖。裝置50包含腔室60，其包含功能細胞70。除了在下文 描述的以外，腔室60通常與上文參考圖l描述的腔室20類似。腔室 60典型地不包括含葉綠素的元件。腔室60適于皮下;ti^對象身體皮 膚72以下。裝置50還包含氧發(fā)生器74，其適于放置到皮膚72附近 的體外。典型地，lUL生器74適于直接貼靠于皮膚放置。H生器 74產(chǎn)生氧，其穿過皮膚72并l腔室60，在此功能細胞70能利用氧。 對某些應(yīng)用來說，預(yù)先處理皮膚72以增強氧通過其擴散。此預(yù)處理可 包括機械、電、化學(xué)和/或生物(例如VEGF)預(yù)處理。例如，電預(yù)處 理可使用Avrahami的美國專利6，148，232中描述的技術(shù)進行施加。例 如氧發(fā)生器74也可使用電解或已知產(chǎn)生氧的其它技術(shù)。例如，對某些 應(yīng)用來說，氧發(fā)生器74包含小容器比如圓柱體，例如長約8cm直徑 約1 cm。在本發(fā)明的一個實施方案中，在^UV腔室20 (圖1)或腔室60 (圖3)之前，將血管生長因子施用到;tf^部位附近。例如，可在植 入前幾天或幾周施用所述血管生長因子。血管生長因子通常促進^ 部位附近的毛細血管生長，其通常經(jīng)由血液循環(huán)增加對所述腔室的氧 輸送。血管生長因子包括例如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、血小板來 源的生長因子(PDGF)、血管通透性生長因子(VPF)、堿性成纖維 細胞生長因子(bFGF)或轉(zhuǎn)化生長因子p (TGF-p)。在本發(fā)明的一個實施方案中，在^之前以血管生長因子涂覆腔 室20或腔室60。例如，可使用在Giampapa的美國專利5，443，508中 描述的技術(shù)，其在此引入作為參考。
對某些應(yīng)用來^兌，裝置50包^^控制單元80，其適于活化和失活 氧發(fā)生器74。對某些應(yīng)用來說，控制單元80配置成當(dāng)功能細胞70附 近氧濃度低于第一閾值(例如約30至約50 mmHg的閾值，比如約40 mmHg)時,活化氧發(fā)生器74，并且當(dāng)功能細胞70 ，近氧濃度高于第 二閾值(例如約80至約100 mmHg的閾值)時失活氧發(fā)生器74。對某些應(yīng)用來說，本發(fā)明中描述的技術(shù)與前述Vardi等在專利申 請'983和'069中描述的技術(shù)聯(lián)^f吏用。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以理解本發(fā)明不限于以上所顯示 和描述的內(nèi)容。相反，本發(fā)明的范圍包括以上所述各種特征的組合及 其亞組合，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀前述說明而可以作出的不屬 于現(xiàn)有技術(shù)的變化和修改。
權(quán)利要求
1. 包含適于#^個體身體內(nèi)之腔室的裝置，所述腔室包括 功能細胞；和含葉威素的元件，所述含葉綠素的元件包含專性光能自養(yǎng)生物的 葉綠素。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述功能細胞包含單個細胞類型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述功能細胞包含多種細胞類型。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述含葉綠素的元件包含單細胞 專性光能自養(yǎng)生物的葉綠素。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述含葉綠素的元件包含多細胞 專性光能自養(yǎng)生物的葉綠素。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述含葉綠素的元件以便于給所 述功能細胞供氧的方式置于所述功能細胞附近。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述含葉綠素的元件以便于消耗 由所述功能細胞所產(chǎn)生二氧化碳的方式置于所述功能細胞附近。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述功能細胞與所述含葉綠素的 元件混合在一起。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述功能細胞不與所述含葉綠素 的元件免疫隔離。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述腔室包含液體介質(zhì)，所述 功能細胞分歉于其中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述腔室包含基質(zhì)，所述功能 細胞^t于其中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述腔室包含基底，所述功能 細胞附著于其上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述腔室包含一個或多個壁， 其適于4吏所述功能細胞與所述身體的成分免疫隔離。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述腔室適于皮下^體內(nèi)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述腔室適于植入所述身體的 艦內(nèi)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述腔室包含^^質(zhì)，其中 包埋有所述功能細胞和所述含葉綠素的元件
17. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述含葉綠素的元件包含基因 工程化專性光能自養(yǎng)生物的葉綠素。
18. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述腔室為棱形。
19. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述腔室包含貯氧器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其包含可充電電池。
21. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述腔室涂有血管生長因子。
22. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述專性光能自養(yǎng)生物包括石危 桿菌(Thiobacilli)屬的細菌。
23. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述專性光能自養(yǎng)生物包括綠 菌(Chlorobium)屬的細菌。
24. 才艮據(jù)權(quán)利要求l-23中任一項的裝置，其中所述專性光能自養(yǎng) 生物包括藍細菌(cyanobacteria)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其中所述藍細菌包括聚球藍細菌 (Synechococcus)屬的藍細菌。
26. 根據(jù)權(quán)利要求l-23中任一項的裝置，其中含葉綠素的元件的 至少一部分包括專性光能自養(yǎng)生物的完整細胞。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的裝置，其中所述腔室包含10,000至600,000 個胰島。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26的裝置，其中所述腔室包含少于10,000個胰島。
29. 根據(jù)權(quán)利要求1-23中任一項的裝置，其中所述腔室包含被配 置成將所述功能細胞與所述含葉綠素元件相分離的膜。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29的裝置，其中所述膜被配置成容許氣體通過。
31. 根據(jù)權(quán)利要求l-23中任一項的裝置，其包含被配置成給所述 含葉綠素元件提供光照的光源。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31的裝置，其包含適于驅(qū)動所述光源提供串聯(lián) 脈沖光照的控制單元。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31的裝置，其包含適于驅(qū)動所述光源在交替的 "開"和"關(guān)"期間間歇地^^供光照的控制單元。 .
34. 根據(jù)權(quán)利要求31的裝置，其包含控制單元，該控制單元適于 通過控制由所述光源提供的光照水平而控制由所述含葉綠素的元件提 供的氧水平。
35. 根據(jù)權(quán)利要求31的裝置，其中所述光源與所述腔室物理性結(jié)合。
36. 根據(jù)權(quán)利要求31的裝置，其中所述光源被配置成植入所述腔 室附近的體內(nèi)。
37. 根據(jù)權(quán)利要求31的裝置，其中所述光源被配置成置于所述腔 室附近的體外。
38. 根據(jù)權(quán)利要求1-23中任一項的裝置，其中所述功能細胞能釋 放物質(zhì)，并且其中所述腔室包含一個或多個能透過所述物質(zhì)但基本不 可透過所述功能細胞的壁，以^更所述物質(zhì)^L^放至所述身體。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38的裝置，其中所述功能細胞選自胰島細胞、 肝細胞、曱狀腺細胞、甲狀旁腺細胞、神經(jīng)細胞、卵巢細胞、腎上腺 細胞、腎皮質(zhì)細胞、血管內(nèi)皮細胞、胸腺細胞、卵巢細胞、睪丸細胞、 基因工程化細胞、克隆細胞和千細胞。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38的裝置，其中所述功能細胞包含胰腺P細胞。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40的裝置，其中所述腔室包含1千萬至6億個 P細胞。
42. 根據(jù)權(quán)利要求40的裝置，其中所述腔室包含少于1千萬個P 細胞。
43. 根據(jù)權(quán)利要求40的裝置，其中所述腔室包含含p細胞的胰島。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43的裝置，其中所述腔室包含10,000到600,000 個胰島。
45. 根據(jù)權(quán)利要求43的裝置，其中所述腔室包含少于10,000個胰 島。
46. 根據(jù)權(quán)利要求l-23中任一項的裝置，其中所述功能細胞能執(zhí) 行至少一種選自以下的作用吸收來自身體的物質(zhì)、以及降解來自身 體的物質(zhì)。 '
47. 根據(jù)權(quán)利要求46的裝置，其中所述功能細胞包含肝細胞。
48. 根據(jù)權(quán)利要求1-23中任一項的裝置，其包含用于確定所述功 能細胞附近氧濃度的氧傳感器。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48的裝置，其包含控制單元，該控制單元被配 置成當(dāng)所述功能細胞附近氧濃度低于第一閾值時活化含葉綠素的元 件、并且當(dāng)功能細胞附近氧濃度高于第二閾值時失活含葉綠素的元件。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49的裝置，其包含光源，其中所述控制單元適 于通過控制由光源所產(chǎn)生的光照水平來控制由含葉綠素的元件所提供 的氧水平。
51. 根據(jù)權(quán)利要求49的裝置，其中所述第一閾值為30到50 mmHg，所述第二閾值為80到100 mmHg。
52. 根據(jù)權(quán)利要求1-23中任一項的裝置，其包含適于確定所述功 能細胞對其敏感的物質(zhì)之體內(nèi)水平的示數(shù)的控制單元。
53. 根據(jù)權(quán)利要求52的裝置，其中所述控制單元適于通過監(jiān)測選 自以下的性質(zhì)來確定所述示數(shù)所述功能細胞的性質(zhì)、以及所述含葉 綠素的元件的性質(zhì)。
54. 根據(jù)權(quán)利要求53的裝置，其中所述功能細胞的性質(zhì)包括所述 功能細胞的電學(xué)性質(zhì)，并且其中所述控制單元適于監(jiān)測所述功能細胞 的所述電學(xué)性質(zhì)。
55. 根據(jù)權(quán)利要求53的裝置，其中所述功能細胞的性質(zhì)包括所述 功能細胞的光學(xué)性質(zhì)，并且其中所述控制單元適于監(jiān)測所述功能細胞 的所述光學(xué)性質(zhì)。
56. 根據(jù)權(quán)利要求52的裝置，其中所述物質(zhì)包含葡萄糖，并且所 述控制單元適于確定所述葡萄糖的水平的示數(shù)。
57. 根據(jù)權(quán)利要求52的裝置，其中所述功能細胞包含胰腺P細胞。
58. 用于與功能細胞一起使用的裝置，所述裝置包含適于^v個 體體內(nèi)并且容納所述功能細胞的腔室，所述腔室包含含專性光能自養(yǎng) 生物之葉綠素的元件。
59. 根據(jù)權(quán)利要求58的裝置，其中所述功能細胞包括所述個體的 自體功能細胞，并且其中所述腔室適于容納所述自體功能細胞。
60. —種裝置，其包含適于^個體體內(nèi)的腔室，該腔室包含功能細胞和含葉綠素的元件；配置成給所述含葉綠素的元件提供光照的光源；和 適于驅(qū)動所述光源從而以串聯(lián)脈沖提供光照的控制單元。
61. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述含葉綠素的元件包含藻類 細胞的葉綠素。
62. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述含葉綠素的元件包含專性 光能自養(yǎng)生物的葉綠素。
63. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述控制單元適于將每一脈沖 配置成具有50到1000納秒的持續(xù)時間。
64. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述控制單元適于#^一脈沖 配置成具有1到5000微秒的持續(xù)時間。
65. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述控制單元適于驅(qū)動所述光 源而在具有5000到10,000納秒持續(xù)時間的連續(xù)脈沖之間停止4I:供光 照。
66. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述控制單元適于#^一脈沖 配置成具有700到卯0納秒的持續(xù)時間，并適于驅(qū)動所述光源而在具 有4000到6000納秒持續(xù)時間的連續(xù)脈沖之間停止提供光照。
67. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述光源包含一個或多個發(fā)光 二極管。
68. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述光源與所述腔室物理性結(jié)合。
69. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述光源被配置成植入所述腔 室附近的體內(nèi)。
70. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述光源被配置成置于所述腔 室附近的體外。
71. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述含葉綠素的元件以便于由 所述含葉綠素元件消耗由所述功能細胞所產(chǎn)生的二氧化碳的方式被置 于所述功能細胞附近。
72. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述功能細胞與所述含葉綠素 的元件混合在一起。
73. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述腔室包含M,其中M 有所述功能細胞。
74. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述腔室包含^1&質(zhì)，其中 包埋有所述功能細胞和所述含葉綠素的元件。
75. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述腔室涂有血管生長因子。
76. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述含葉綠素元件的至少一部 分包括完整的光合細胞。
77. 根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其中所述含葉綠素元件的至少一部 分包括分離的葉緣體。
78. 根據(jù)權(quán)利要求60-77中任一項的裝置，其中所述光源被配置 成提供具有400到800 nm波長的光。
79. 根據(jù)權(quán)利要求78的裝置，其中所述光源被配置成提供具有 630到670 nm波長的光。
80. 根據(jù)權(quán)利要求60-77中任一項的裝置，其中所述控制單元適 于在持續(xù)至少24小時之時段的少于90 0/。的時間內(nèi)提供光照。
81. 根據(jù)權(quán)利要求80的裝置，其中所述控制單元適于在所述時段 的少于50 o/。的時間內(nèi)提供光照。
82. 根據(jù)權(quán)利要求81的裝置，其中所述控制單元適于在所述時段 的少于10 %的時間內(nèi)提供光照。
83. 根據(jù)權(quán)利要求60-77中任一項的裝置，其中所述控制單元適 于驅(qū)動所述光源在交替的"開"和"關(guān)"期間間歇地提供光照。
84. 根據(jù)權(quán)利要求83的裝置，其中每個所述"開"時段持續(xù)0.5分 鐘到5分鐘。
85. 根據(jù)權(quán)利要求83的裝置，其中每個所述"開"時段持續(xù)5分鐘 到5小時。
86. 根據(jù)權(quán)利要求83的裝置，其中每個所述"關(guān)"時段持續(xù)0.5分 鐘到5分鐘。
87. 根據(jù)權(quán)利要求83的裝置，其中每個所述"關(guān)"時段持續(xù)5分鐘 到5小時。
88. 根據(jù)權(quán)利要求83的裝置，其中每個所述"開，，時段的持續(xù)時間 等于每個"關(guān)，，時段持續(xù)時間的10%到1000%。
89. 根據(jù)權(quán)利要求88的裝置，其中每個所述"開"時段的持續(xù)時間 等于每個"關(guān)"時段持續(xù)時間的50%到200% 。
90. 根據(jù)權(quán)利要求60-77中任一項的裝置，其中所述腔室包含貯 氧器。
91. 根據(jù)權(quán)利要求90的裝置，其中所述控制單元適于根據(jù)所述貯 氧器的至少一種氧貯存性質(zhì)來i殳置至少一種脈沖^lt。
92. 根據(jù)權(quán)利要求60-77中任一項的裝置，其中所述控制單元適 于根據(jù)選自以下的至少一種感測M來設(shè)置至少一種脈沖^t:所述 功能細胞的感測^lt、以及所述含葉綠素元件的感測^lt。
93. 根據(jù)權(quán)利要求92的裝置，其包含用于確定所述腔室中氧濃度 的氧傳感器，其中所述至少一種感測參數(shù)包括所述氧濃度，并且其中 所述控制單元適于根據(jù)氧濃度來設(shè)置所述至少一種脈沖^lt。
94. 根據(jù)權(quán)利要求60-77中任一項的裝置，其中所述含葉綠素的 元件以〗更于由所述含葉綠素的元件給所述功能細胞供氧的方式置于所 述功能細胞附近。
95. 根據(jù)權(quán)利要求94的裝置，其中所述控制單元適于通過設(shè)定至 少一種脈沖M來控制由含葉綠素的元件提供的氧水平。
96. 根據(jù)權(quán)利要求60-77中任一項的裝置，其中所述功能細胞能 釋放物質(zhì)，并且其中所述腔室包含一個或多個可透過所述物質(zhì)但基本 不透過所述功能細胞的壁，以便該物質(zhì)被釋放至所述身體。
97. 根據(jù)權(quán)利要求96的裝置，其中所述功能細胞選自胰島細胞、 肝細胞、曱狀腺細胞、甲狀旁腺細胞、神經(jīng)細胞、卵巢細胞、腎上腺 細胞、腎皮質(zhì)細胞、血管內(nèi)皮細胞、胸腺細胞、卵巢細胞、睪丸細胞、 基因工程化細胞、鳥隆細胞和干細胞。
98. 根據(jù)權(quán)利要求96的裝置，其中所述功能細胞包含胰腺P細胞。
99. 根據(jù)權(quán)利要求60-77中任一項的裝置，其中所述功能細胞能 執(zhí)行至少一個選自以下的作用吸收來自所述身體的物質(zhì)、以及降解 來自所述身體的物質(zhì)。
100. 根據(jù)權(quán)利要求99的裝置，其中所述功能細胞包含肝細胞。
101. 根據(jù)權(quán)利要求60-77中任一項的裝置，其中所述控制單元適 于確定所述功能細胞對其敏感的物質(zhì)的體內(nèi)水平的示數(shù)。
102. 根據(jù)權(quán)利要求101的裝置，其中所述控制單元適于通過監(jiān)測 選自以下的性質(zhì)來確定示數(shù)所述功能細胞的性質(zhì)、以及所述含葉綠 素元件的性質(zhì)。
103. 根據(jù)權(quán)利要求101的裝置，其中所述物質(zhì)包括葡萄糖，并且 其中所述控制單元適于確定所述葡萄糖水平的示數(shù)。
104. 根據(jù)權(quán)利要求101的裝置，其中所述功能細胞包含胰腺P細胞。
105. 用于與功能細胞一起使用的裝置，所述裝置包含適于M個體體內(nèi)并且容納所述功能細胞的腔室，所述腔室包含 含葉綠素的元件；配置成給所述含葉綠素的元件拔:供光照的光源；和適于驅(qū)動所述光源從而以串聯(lián)脈沖提供光照的控制單元。
106. 包含適于^v個體體內(nèi)之腔室的裝置，所述腔室包含 功能細胞；含葉綠素的元件；和 貯氧器。
107. 根據(jù)權(quán)利要求106的裝置，其中所述含葉綠素元件的至少一 部分包括完整的光合細胞。
108. 根據(jù)權(quán)利要求106的裝置，其中所述含葉綠素元件的至少一 部分包括分離的葉綠體。
109. 根據(jù)權(quán)利要求106的裝置，其中所述含葉綠素的元件包含藻 類鈿胞的葉綠素。
110. 根據(jù)權(quán)利要求106的裝置，其中所述含葉綠素的元件包含專 性光能自養(yǎng)生物的葉綠素。
111. 根據(jù)權(quán)利要求106的裝置，其中所述功能細胞和所述含葉綠 素元件中至少 一種包含于所述貯氧器中。
112. 根據(jù)權(quán)利要求106的裝置，其中所述腔室涂有血管生長因子。
113. 根據(jù)權(quán)利要求106的裝置，其中所述貯氧器包含全氟化碳化 合物。
114. 根據(jù)權(quán)利要求106的裝置，其中所述貯氧器包含血紅蛋白。
115. 根據(jù)權(quán)利要求106的裝置，其中所述貯氧器包含硅酮。
116. 根據(jù)權(quán)利要求106-115中任一項的裝置，其中所述貯氧器包 含水基材料。
117. 根據(jù)權(quán)利要求116的裝置，其中所述水基材料包含7jC凝膠。
118. 根據(jù)權(quán)利要求117的裝置，其中所述^J^選自藻酸鹽和瓊 脂糖。
119. 根據(jù)權(quán)利要求106-115中任一項的裝置，其中所述貯氧器包
120. 根據(jù)權(quán)利要求119的裝置，其中所述功能細胞和所述含葉綠 素的元件被包埋于所述^JI^質(zhì)中。
121. 根據(jù)權(quán)利要求106-115中任一項的裝置，其包含 配置成給所述含葉綠素的元件提供光照的光源；和 適于驅(qū)動所述光源從而以串聯(lián)脈沖^^供光照的控制單元。
122. 根據(jù)權(quán)利要求121的裝置，其中所述控制單元適于根據(jù)所述 貯氧器的至少 一種氧貯存性質(zhì)來i殳置至少 一種脈沖參數(shù)。
123. 用于與功能細胞一^^吏用的裝置，所述裝置包含適于^個 體體內(nèi)并且容納所述功能細胞的腔室，所述腔室包含含葉綠素元件；和貯氧器。
124. —種裝置，其包備適于皮下^個體體內(nèi)的腔室，所述腔室包含功能細胞；和適于置于所述皮膚附近之體外并且通過所述皮膚傳送氧到所述功 能細胞的ILiC生器。
125. 根據(jù)權(quán)利要求124的裝置，其中所述氧發(fā)生器適于直接貼靠 于所述皮膚放置。
126. 根據(jù)權(quán)利要求124的裝置，其包含適于以增強氧擴散通過其 中的方式處理所述皮膚的處理單元。
127. 根據(jù)權(quán)利要求124的裝置，其中所述氧發(fā)生器適于利用電解 來產(chǎn)生氧。
128. 根據(jù)權(quán)利要求124的裝置，其中所述腔室涂有血管生長因子。
129. 根據(jù)權(quán)利要求124-128中任一項的裝置，其中所述氧發(fā)生器 適于置于所述皮膚內(nèi)1 mm到15 mm之間。
130. 根據(jù)權(quán)利要求129的裝置，其中所述氧發(fā)生器適于置于所述 皮膚10mm之內(nèi)。
131. 根據(jù)權(quán)利要求124-128中任一項的裝置，其包含適于活化和 失活所述IUt生器的控制單元。
132. 根據(jù)權(quán)利要求131的裝置，其中所述控制單元被配置成當(dāng)所 述功能細胞附近氧濃度低于第一閾值時活化氧發(fā)生器、并且當(dāng)功能細 胞附近氧濃度高于第二閾值時失活氧發(fā)生器。
133. 根據(jù)權(quán)利要求124-128中任一項的裝置，其中所述功能細胞 能釋放物質(zhì)，并且其中所述腔室包含一個或多個可透過所述物質(zhì)但基 本不透過所述功能細胞的壁，以便該物質(zhì)被釋放至所述身體。
134. 根據(jù)權(quán)利要求133的裝置，其中所述功能細胞選自胰島細 胞、肝細胞、甲狀腺細胞、曱狀旁腺細胞、神經(jīng)細胞、卵巢細胞、腎 上腺細胞、腎皮質(zhì)細胞、血管內(nèi)皮細胞、胸腺細胞、卵巢細胞、睪丸細胞、基因工程化細胞、克隆細胞和干細胞。
135. 根據(jù)權(quán)利要求133的裝置，其中所述功能細胞包含胰腺P細胞。
136. 根據(jù)權(quán)利要求124-128中任一項的裝置，其中所述功能細胞 能執(zhí)行至少一種選自以下的作用吸收來自所述身體的物質(zhì)、以及降 解來自所述身體的物質(zhì)。
137. 根據(jù)權(quán)利要求136的裝置，其中所述功能細胞包含肝細胞。
138. 根據(jù)權(quán)利要求124-128中任一項的裝置，其包含適于確定所 述功能細胞對其敏感的物質(zhì)的體內(nèi)水平之示數(shù)的控制單元。
139. 根據(jù)權(quán)利要求138的裝置，其中所述控制單元適于通過監(jiān)測 所述功能細胞的性質(zhì)來確定所述示數(shù)。
140. 根據(jù)權(quán)利要求138的裝置，其中所述物質(zhì)包括葡萄糖，并且 其中所述控制單元適于確定所述葡萄糖水平的示數(shù)。
141. 根據(jù)權(quán)利要求138的裝置，其中所述功能細胞包含胰腺P細胞。
142. 用于與功能細胞一起使用的裝置，所述裝置包含適于皮下植入個體體內(nèi)并且容納所述功能細胞的腔室；和適于置于所述皮膚附近之體外并且傳輸氧通過所述皮膚到達所述 功能細胞的氡殳生器。
143. 包含適于^個體體內(nèi)之腔室的裝置，所述腔室包括 功能細胞；含葉綠素的元件；和透氣而不透液體的膜，所述膜被配置成將所述含葉綠素的元件與 以下至少一種相分離(a)所述功能細胞，和(b)體液。
144. 根據(jù)權(quán)利要求143的裝置，其中所述膜被配置成將所述含葉 綠素的元件與所述功能細船目分離。
145. 根據(jù)權(quán)利要求143的裝置，其中所述膜被配置成將所述含葉 綠素的元件與所述體液相分離。
146. 根據(jù)權(quán)利要求143的裝置，其中所述膜被配置成將所述含葉 綠素的元件與所述功能細胞和所述體液相分離。
147. 根據(jù)權(quán)利要求143的裝置，其中所述含葉綠素的元件包含藻 類細胞的葉綠素。
148. 根據(jù)權(quán)利要求143的裝置，其中所述腔室包含貯氧器。
149. 根據(jù)權(quán)利要求143的裝置，其中所述功能細胞能釋放物質(zhì)， 并且其中所述腔室包含一個或多個可透過所述物質(zhì)而基本不透過所述 功能細胞的壁，以便所述物質(zhì)被釋放至所述身體。
150. 根據(jù)權(quán)利要求143的裝置，其中所述功能細胞能執(zhí)行至少一 種選自以下的作用吸收來自所述身體的物質(zhì)、以及降解來自所述身 體的物質(zhì)。
151. 根據(jù)權(quán)利要求143-150中任一項的裝置，其包含被配置成給 所述含葉綠素的元件提供光照的光源。
152. 根據(jù)權(quán)利要求151的裝置，其包含適于驅(qū)動所述光源從而以 串聯(lián)脈沖揭_供光照的控制單元。
153. 根據(jù)權(quán)利要求151的裝置，其包含適于驅(qū)動所述光源在交替 的"開"和"關(guān)，，期間間歇地提供光照的控制單元。
154. —種方法，其包括將容納功能細胞和含葉綠素元件的腔室植 入個體體內(nèi)，所述含葉綠素的元件包括專性光能自養(yǎng)生物的葉綠素。
155. —種方法，其包括將功能細胞和含葉綠素元件加載到適于植 入個體體內(nèi)的腔室中，所述含葉綠素的元件包括專性光能自養(yǎng)生物的葉綠素。
156. —種方法，其包括將容納功能細胞和含葉綠素元件的腔室#^個體體內(nèi)；和 以串聯(lián)脈沖給所述含葉綠素的元件提供光照。
157. —種方法，其包括將包括貯氧器并容納功能細胞和含葉綠素 元件的腔室#^個體體內(nèi)。
158. —種方法，其包括 將容納功能細胞的腔室皮下tiL^個體體內(nèi)； 在體外產(chǎn)生氧；和傳輸所述氧通過皮膚到所述功能細胞。
159. —種方法，其包括將功能細胞和備葉綠素的元件置于腔室內(nèi)；使用透氣但不透液體的膜將所述含葉綠素的元件與以下至少一種 相分離U)所述功能細胞和(b)個體體液；和將所述腔室#^所述個體體內(nèi)。
160. 根據(jù)權(quán)利要求159的方法，其中分離包括將所述含葉綠素的 元件與所述功能細胞和所述體液二者都相分離。
全文摘要
本發(fā)明提供包括適于植入個體體內(nèi)之腔室(20)的裝置(10)，所述腔室包括功能細胞(30)和含葉綠素的元件(32)，所述含葉綠素的元件包含專性光合自養(yǎng)生物的葉綠素。還描述了其它實施方案。
文檔編號A61F2/02GK101123984SQ200580047325
公開日2008年2月13日 申請日期2005年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者康斯坦丁·布洛什, 普尼納·瓦爾迪, 約阿夫·埃夫龍, 阿維·羅特姆 申請人:貝塔O2技術(shù)有限公司