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FR3151338A1 - Cell encapsulation system in three-dimensional culture compartments - Google Patents

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Publication number
FR3151338A1
FR3151338A1 FR2307687A FR2307687A FR3151338A1 FR 3151338 A1 FR3151338 A1 FR 3151338A1 FR 2307687 A FR2307687 A FR 2307687A FR 2307687 A FR2307687 A FR 2307687A FR 3151338 A1 FR3151338 A1 FR 3151338A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
solution
encapsulation
bath
encapsulation device
cellular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2307687A
Other languages
French (fr)
Inventor
Pierre Etienne Rieu Clément
Jérôme HARDOUIN
JANA Anirban
Maxime Feyeux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Treefrog Therapeutics SAS
Original Assignee
Treefrog Therapeutics SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Treefrog Therapeutics SAS filed Critical Treefrog Therapeutics SAS
Priority to FR2307687A priority Critical patent/FR3151338A1/en
Priority to PCT/EP2024/070439 priority patent/WO2025017143A1/en
Publication of FR3151338A1 publication Critical patent/FR3151338A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/16Particles; Beads; Granular material; Encapsulation

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

L’invention concerne un système (1) d’encapsulation de cellules, comportant au moins deux conteneurs (21, 22), l’un comportant une solution de cellules (S1) et l’autre une solution apte à gélifier (S2) ; un dispositif d’encapsulation (3) relié aux conteneurs via des distributeurs (21a, 22a) et agencé pour former des microcompartiments cellulaires (MC) dont la couche extérieure est la solution apte à gélifier et le cœur la solution de cellules ; un bain de rigidification (4) agencé pour collecter les microcompartiments cellulaires et pour provoquer une rigidification de la couche extérieure de chaque microcompartiment cellulaire ; caractérisé en ce qu’il comporte au moins un organe (22b) apte à charger électriquement au moins une des solutions avec un premier potentiel électrique (V1) et en ce que le bain de rigidification est chargé électriquement avec un deuxième potentiel électrique (V2). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 The invention relates to a system (1) for encapsulating cells, comprising at least two containers (21, 22), one comprising a cell solution (S1) and the other a solution capable of gelling (S2); an encapsulation device (3) connected to the containers via distributors (21a, 22a) and arranged to form cellular microcompartments (MC) whose outer layer is the solution capable of gelling and whose core is the cell solution; a stiffening bath (4) arranged to collect the cellular microcompartments and to cause stiffening of the outer layer of each cellular microcompartment; characterized in that it comprises at least one member (22b) capable of electrically charging at least one of the solutions with a first electrical potential (V1) and in that the stiffening bath is electrically charged with a second electrical potential (V2). Figure to be published with the abstract: Fig. 1

Description

Système d’encapsulation de cellules dans des compartiments de culture en trois dimensionsCell encapsulation system in three-dimensional culture compartments

L’invention concerne le domaine de l’encapsulation de cellules dans des compartiments de culture cellulaire en trois dimensions. Plus précisément, l’invention concerne un système d’encapsulation permettant d’obtenir de tels compartiments.The invention relates to the field of encapsulation of cells in three-dimensional cell culture compartments. More specifically, the invention relates to an encapsulation system for obtaining such compartments.

La culture de cellules ex vivo est un domaine qui présente un intérêt croissant, notamment dans le domaine médical et pharmaceutique. Les cellules cultivées peuvent être de tout type. Il peut s’agir aussi bien de cellules différenciées avec différents phénotypes, de cellules progénitrices, que de cellules souches. Les cellules souches pluripotentes en particulier sont de plus en plus utilisées. En effet, dans le cadre de recherche sur des maladies génétiques, ces cellules peuvent permettre de concevoir des modèles cellulaires de ces maladies. Ces cellules peuvent également être utilisées pour tester des effets de nouveaux médicaments, afin de comprendre leur mécanisme d'action et leur sécurité, ou encore en matière de recherche génétique, pour étudier les régions du génome qui sont impliquées dans la différenciation cellulaire. Enfin, en matière de thérapie cellulaire, les cellules souches pluripotentes peuvent être utilisées pour être différenciées en cellules spécifiques qui peuvent être utilisées pour remplacer des cellules endommagées ou manquantes dans le corps, comme les cellules cardiaques, pancréatiques ou hépatiques.Ex vivo cell culture is a field of growing interest, particularly in the medical and pharmaceutical fields. The cells cultured can be of any type. They can be differentiated cells with different phenotypes, progenitor cells, or stem cells. Pluripotent stem cells in particular are increasingly used. Indeed, in the context of research on genetic diseases, these cells can be used to design cellular models of these diseases. These cells can also be used to test the effects of new drugs, in order to understand their mechanism of action and their safety, or in genetic research, to study the regions of the genome that are involved in cell differentiation. Finally, in cell therapy, pluripotent stem cells can be used to be differentiated into specific cells that can be used to replace damaged or missing cells in the body, such as cardiac, pancreatic or hepatic cells.

Dans ces différentes applications, la culture de cellules en grandes quantités représente un défi important. Les sujets de recherche mentionnés requièrent une quantité importante de cellules pluripotentes humaines. De même, le succès de la thérapie cellulaire chez l'homme est conditionné par la disponibilité de quantités industrielles de cellules, et notamment de cellules souches pluripotentes humaines.In these different applications, the culture of cells in large quantities represents a major challenge. The research topics mentioned require a large quantity of human pluripotent cells. Similarly, the success of cell therapy in humans is conditioned by the availability of industrial quantities of cells, and in particular human pluripotent stem cells.

Une avancée importante dans les techniques de culture cellulaire est l'introduction de systèmes de culture tridimensionnels. Les cultures en trois dimensions sont en effet avantageusement plus proches des systèmes naturels in vivo, et peuvent être utilisées pour de nombreuses applications en particulier dans le développement de thérapies. Une technologie particulièrement adaptée est celle décrite dans la demande WO2018 /096277 qui consiste en des microcompartiments cellulaires en trois dimensions pour la culture de cellules souches. Ce document décrit un dispositif d’encapsulation de cellules comprenant un injecteur micro-fluidique permettant de former des microcompartiments cellulaires sous forme de gouttes dont la couche extérieure est formée par une solution comprenant de l’alginate et le cœur est formé par une solution de cellules. Ces gouttes sont collectées dans un bain de calcium permettant de rigidifier leur couche extérieure pour former une coque.An important advance in cell culture techniques is the introduction of three-dimensional culture systems. Three-dimensional cultures are indeed advantageously closer to natural in vivo systems, and can be used for many applications, particularly in the development of therapies. A particularly suitable technology is that described in application WO2018/096277 which consists of three-dimensional cellular microcompartments for the culture of stem cells. This document describes a cell encapsulation device comprising a microfluidic injector for forming cellular microcompartments in the form of drops, the outer layer of which is formed by a solution comprising alginate and the core is formed by a solution of cells. These drops are collected in a calcium bath to stiffen their outer layer to form a shell.

Les microcompartiments ainsi formés permettent de cultiver les cellules en milieu liquide, tandis que la coque protège les cellules des contraintes mécaniques liées aux collisions ou fusions lors de la culture en suspension liquideThe microcompartments thus formed allow cells to be cultivated in liquid medium, while the shell protects the cells from mechanical constraints linked to collisions or fusions during culture in liquid suspension.

Dans ce dispositif, la solution d’alginate pénétrant dans l’injecteur microfluidique est chargée électriquement, ce qui génère une force électrostatique qui permet de faciliter la séparation entre les gouttes à la sortie de l’injecteur microfluidique, et d’éviter leur fusion entre ce dernier et le bain de calcium.In this device, the alginate solution entering the microfluidic injector is electrically charged, which generates an electrostatic force that facilitates the separation between the drops at the outlet of the microfluidic injector, and prevents their fusion between the latter and the calcium bath.

Toutefois, au fur et à mesure de leur collecte dans le bain, les gouttes transfèrent leurs charges au bain qui se charge progressivement, ce qui a pour effet de repousser, par force électrostatique, les nouvelles gouttes qui sont collectées par le bain. Ceci peut alors entrainer une perte de tout ou partie des gouttes produites ainsi qu’une détérioration de la coque des capsules ou encore une altération de la forme de celles-ci. Ces différents défauts de conformité viennent ainsi altérer fortement la production de microcompartiments et vont ainsi à l’encontre d’une culture industrielle de cellules, et notamment de cellules souches pluripotentes humaines, à grande échelle.However, as they are collected in the bath, the drops transfer their charges to the bath, which gradually becomes charged, which has the effect of repelling, by electrostatic force, the new drops that are collected by the bath. This can then lead to a loss of all or part of the drops produced as well as deterioration of the capsule shell or even an alteration of their shape. These various conformity defects thus significantly alter the production of microcompartments and thus go against industrial cell culture, and in particular human pluripotent stem cells, on a large scale.

Il existe ainsi un besoin pour un système de culture de cellules en trois dimensions permettant d’augmenter le rendement et la qualité de la culture de ces cellules.There is therefore a need for a three-dimensional cell culture system that can increase the yield and quality of cell culture.

La présente invention se place dans ce contexte et vise à répondre à ce besoin.The present invention is placed in this context and aims to meet this need.

A ces fins, l’invention a pour objet un système d’encapsulation de cellules, le système comportant au moins :

  1. deux conteneurs, l’un des conteneurs étant destiné à contenir une solution de cellules et l’autre des conteneurs étant destiné à contenir une solution apte à gélifier,
  2. un dispositif d’encapsulation muni de plusieurs entrées chacune reliée à l’un des conteneurs via au moins un distributeur et agencé pour former, en sortie du dispositif d’encapsulation, à partir des solutions fournies par le ou les distributeurs, des microcompartiments cellulaires dont la couche extérieure est la solution apte à gélifier et le cœur la solution de cellules,
  3. un bain de rigidification agencé en aval du dispositif d’encapsulation pour collecter les microcompartiments cellulaires formés par le dispositif d’encapsulation et agencé pour provoquer une rigidification de la couche extérieure de chaque microcompartiment cellulaire lors de son immersion dans le bain.
For these purposes, the invention relates to a cell encapsulation system, the system comprising at least:
  1. two containers, one of the containers being intended to contain a cell solution and the other of the containers being intended to contain a solution capable of gelling,
  2. an encapsulation device provided with several inlets each connected to one of the containers via at least one distributor and arranged to form, at the outlet of the encapsulation device, from the solutions supplied by the distributor(s), cellular microcompartments whose outer layer is the solution capable of gelling and the core the cell solution,
  3. a stiffening bath arranged downstream of the encapsulation device to collect the cellular microcompartments formed by the encapsulation device and arranged to cause stiffening of the outer layer of each cellular microcompartment during its immersion in the bath.

Le système d’encapsulation est caractérisé en ce qu’il comporte au moins un organe apte à charger électriquement au moins une des solutions avec un premier potentiel électrique et en ce que le bain de rigidification est chargé électriquement avec un deuxième potentiel électrique prédéterminé.The encapsulation system is characterized in that it comprises at least one member capable of electrically charging at least one of the solutions with a first electrical potential and in that the stiffening bath is electrically charged with a second predetermined electrical potential.

On comprend ainsi que l’invention se propose d’améliorer le système d’encapsulation de cellules selon l’art antérieur, en chargeant électriquement le bain de rigidification avec un potentiel électrique prédéterminé, notamment distinct de celui avec lequel sont chargés les microcompartiments. Grâce à cette caractéristique, les charges électriques portées par ces microcompartiments s’écoulent depuis ces microcompartiments vers la source de ce deuxième potentiel électrique, ce qui évite l’accumulation de charges et les problèmes associés et permet alors d’augmenter le rendement et la qualité de la culture des cellules au sein des microcompartiments.It is thus understood that the invention proposes to improve the cell encapsulation system according to the prior art, by electrically charging the stiffening bath with a predetermined electrical potential, in particular distinct from that with which the microcompartments are charged. Thanks to this characteristic, the electrical charges carried by these microcompartments flow from these microcompartments to the source of this second electrical potential, which avoids the accumulation of charges and the associated problems and then makes it possible to increase the yield and quality of the cell culture within the microcompartments.

Avantageusement, l’un des conteneurs comporte ladite solution de cellules et l’autre des conteneurs comporte ladite solution apte à gélifier.Advantageously, one of the containers comprises said cell solution and the other of the containers comprises said solution capable of gelling.

Dans un mode de réalisation selon l’invention, on pourra prévoir que le système comporte un troisième conteneur comportant une solution intermédiaire, telle qu’une solution intermédiaire isotonique préférentiellement une solution isotonique ne contenant pas de cation divalent tel que Ca2+ Mg2+ pour éviter une réticulation de l’hydrogel trop précoce dans l’injecteur, telle que par exemple une solution de sorbitol.In one embodiment according to the invention, it may be provided that the system comprises a third container comprising an intermediate solution, such as an isotonic intermediate solution, preferably an isotonic solution not containing a divalent cation such as Ca2+ Mg2+ to avoid crosslinking of the hydrogel too early in the injector, such as for example a sorbitol solution.

Selon une variante, la solution de cellules peut contenir du milieu de culture et/ou une matrice extracellulaire et/ou un substitut de matrice extracellulaire et/ou une solution aqueuse. Selon une autre variante, la solution intermédiaire peut contenir une matrice extracellulaire et/ou un substitut de matrice extracellulaire. Le cas échéant, le dispositif sera agencé pour former, en sortie du dispositif d’encapsulation, à partir des solutions fournies par le ou les distributeurs, des microcompartiments cellulaires dont la couche extérieure est la solution apte à gélifier, une couche intermédiaire formant une matrice cellulaire ou substitut de matrice extracellulaire et le cœur la solution de cellules. Cette matrice cellulaire permet aux cellules de la solution de cellules de se développer et de se multiplier. Par exemple, le substitut de matrice extracellulaire peut comprendre un mélange de protéines et de composés extracellulaires nécessaires à la culture cellulaire, et plus particulièrement de cellules pluripotentes. Préférentiellement, la matrice extracellulaire ou substitut de matrice extracellulaire peut comprendre des protéines structurelles, telles que des laminines contenant les sous-unités al, a4 ou a5, les sous-unités βΐ ou β2, et les sous-unités γΐ ou γ3, de l'entactine, de la vitronectine, des laminines, du collagène, ainsi que des facteurs de croissance, tels que du TGF-béta et/ou de l'EGF. La matrice extracellulaire peut être une solution aqueuse et/ou un hydrogel, préférentiellement un hydrogel, différent de l’hydrogel formant la couche extérieure, tel que par exemple un hydrogel comprenant ou constitué d’alginate, de fibrine, de laminine, de fibronectine, d’entactine, d'acide hyaluronique et/ou de collagène. Il peut s’agir également d’une matrice extracellulaire ou d’un substitut de matrice extracellulaire tel que le Matrigel®. Dans l’invention, la solution de cellules comporte une pluralité de cellules. Les cellules peuvent être de tous types cellulaires. Plus préférentiellement, les cellules sont choisies parmi les cellules eucaryotes humaines, animales et végétales, encore plus préférentiellement les cellules souches pluripotentes, les progéniteurs les cellules en cours de différenciation et les cellules différenciées. Le cas échéant, lesdites cellules souches pluripotentes pourront être des cellules souches pluripotentes induites (IPS), des cellules MUSE (« Multilineage-differentiating Stress Enduring ») que l'on trouve dans la peau et la moelle osseuse des mammifères adultes, ou des cellules souches embryonnaires (ES). Dans un mode de réalisation particulier, et pour des raisons légales ou éthiques, les cellules souches s'entendent à l'exclusion des cellules souches embryonnaires humaines ou des cellules ayant nécessité la destruction d’embryons humains.According to one variant, the cell solution may contain culture medium and/or an extracellular matrix and/or an extracellular matrix substitute and/or an aqueous solution. According to another variant, the intermediate solution may contain an extracellular matrix and/or an extracellular matrix substitute. Where appropriate, the device will be arranged to form, at the outlet of the encapsulation device, from the solutions provided by the dispenser(s), cellular microcompartments whose outer layer is the solution capable of gelling, an intermediate layer forming a cellular matrix or extracellular matrix substitute and the core the cell solution. This cellular matrix allows the cells of the cell solution to develop and multiply. For example, the extracellular matrix substitute may comprise a mixture of proteins and extracellular compounds necessary for cell culture, and more particularly pluripotent cells. Preferably, the extracellular matrix or extracellular matrix substitute may comprise structural proteins, such as laminins containing the α1, α4 or α5 subunits, the βΐ or β2 subunits, and the γΐ or γ3 subunits, entactin, vitronectin, laminins, collagen, as well as growth factors, such as TGF-beta and/or EGF. The extracellular matrix may be an aqueous solution and/or a hydrogel, preferably a hydrogel, different from the hydrogel forming the outer layer, such as for example a hydrogel comprising or consisting of alginate, fibrin, laminin, fibronectin, entactin, hyaluronic acid and/or collagen. It may also be an extracellular matrix or an extracellular matrix substitute such as Matrigel®. In the invention, the cell solution comprises a plurality of cells. The cells can be of any cell type. More preferably, the cells are chosen from human, animal and plant eukaryotic cells, even more preferably pluripotent stem cells, progenitors, cells undergoing differentiation and differentiated cells. Where appropriate, said pluripotent stem cells may be induced pluripotent stem (IPS) cells, MUSE (“Multilineage-differentiating Stress Enduring”) cells found in the skin and bone marrow of adult mammals, or embryonic stem (ES) cells. In a particular embodiment, and for legal or ethical reasons, stem cells are understood to exclude human embryonic stem cells or cells that have required the destruction of human embryos.

Dans un exemple de réalisation de l’invention, la solution apte à gélifier comporte ou est constitué par un hydrogel, de sorte que la couche extérieure soit une structure tridimensionnelle formée à partir d’une matrice de chaînes de polymères gonflée par un liquide, et préférentiellement de l'eau. Par exemple, la solution apte à gélifier comporte ou est constituée d'alginate et, préférentiellement, consiste en de l'alginate. Dans le contexte de l'invention, on entend par « alginate » des polysaccharides linéaires formés à partir de β-D-mannuronate (M) et α-L-guluronate (G), des sels et dérivés de ceux-ci. Avantageusement, l'alginate est un alginate de sodium, composé à plus de 80% de G et moins de 20% de M, avec une masse moléculaire moyenne de 100 à 400 KDa et une à concentration totale comprise entre 0.5% et 5% en masse.In an exemplary embodiment of the invention, the gelling solution comprises or consists of a hydrogel, such that the outer layer is a three-dimensional structure formed from a matrix of polymer chains swollen by a liquid, and preferably water. For example, the gelling solution comprises or consists of alginate and, preferably, consists of alginate. In the context of the invention, the term "alginate" means linear polysaccharides formed from β-D-mannuronate (M) and α-L-guluronate (G), salts and derivatives thereof. Advantageously, the alginate is a sodium alginate, composed of more than 80% G and less than 20% M, with an average molecular weight of 100 to 400 KDa and a total concentration of between 0.5% and 5% by weight.

Dans les microcompartiments obtenus au moyen du système selon l’invention, les cellules présentes dans la partie interne peuvent être isolées et/ou sous forme d’au moins une couche et/ou ou sous forme d’au moins un agrégat en trois dimensions et/ou sous forme d’au moins un micro-tissu cellulaire en trois dimensions, éventuellement avec au moins une lumière.In the microcompartments obtained by means of the system according to the invention, the cells present in the internal part can be isolated and/or in the form of at least one layer and/or in the form of at least one three-dimensional aggregate and/or in the form of at least one three-dimensional cellular micro-tissue, optionally with at least one lumen.

Selon une variante, au moins un microcompartiment cellulaire obtenu au moyen du système selon l'invention comprend au moins une couche de cellules et au moins une lumière. Lorsque le microcompartiment comprend au moins une lumière, au moins une couche de cellules, la couche de solution intermédiaire de la partie interne et la couche externe sont préférentiellement, sont successivement organisées autour de ladite lumière, On parle d’une conformation en forme de cyste. Ainsi, selon une variante, au moins un microcompartiment cellulaire obtenu au moyen du système selon l'invention comprend au moins un cyste, dont le centre creux, ou lumière, est préférentiellement aqueux. Dans le contexte de l'invention, un « cyste » s'entend d’un agencement tridimensionnel en monocouche de cellules ou en assise épithéliale, sphérique, entourant une lumière centrale. Cette conformation sous forme de cyste(s) permet de réduire les pressions subies par les cellules. Cette configuration permet également de diminuer la mortalité cellulaire et d’augmenter le facteur d’amplification de la culture. Par conséquence cela permet de réduire le nombre de passages et dissociation nécessaire ; de réduire le temps en culture nécessaire pour atteindre le nombre de cellules final nécessaire.According to a variant, at least one cellular microcompartment obtained by means of the system according to the invention comprises at least one layer of cells and at least one lumen. When the microcompartment comprises at least one lumen, at least one layer of cells, the intermediate solution layer of the internal part and the external layer are preferentially, are successively organized around said lumen, We speak of a cyst-shaped conformation. Thus, according to a variant, at least one cellular microcompartment obtained by means of the system according to the invention comprises at least one cyst, the hollow center, or lumen, of which is preferentially aqueous. In the context of the invention, a "cyst" means a three-dimensional arrangement in a monolayer of cells or in an epithelial base, spherical, surrounding a central lumen. This conformation in the form of cyst(s) makes it possible to reduce the pressures undergone by the cells. This configuration also makes it possible to reduce cell mortality and to increase the amplification factor of the culture. As a result this allows to reduce the number of passages and dissociations required; to reduce the time in culture required to reach the final number of cells required.

Les microcompartiments cellulaires obtenus au moyen du système selon l'invention comprennent préférentiellement un ou plusieurs cystes, et/ou un ou plusieurs tissus et/ou micro tissus et/ou agrégats de cellules avec ou sans lumière(s).The cellular microcompartments obtained by means of the system according to the invention preferably comprise one or more cysts, and/or one or more tissues and/or micro tissues and/or cell aggregates with or without lumen(s).

Avantageusement, le système d’encapsulation est agencé de sorte que chaque microcompartiment cellulaire obtenu au moyen de ce système soit clos. Dans un mode de réalisation, le système d’encapsulation est agencé de sorte que chaque microcompartiment cellulaire obtenu au moyen de ce système présente une forme sphérique ou de goutte. Préférentiellement, le diamètre d'un tel microcompartiment est compris entre 10 μm et 1 mm, plus préférentiellement entre 50 μm et 700 μm, encore plus préférentiellement supérieur à 200 μm, de manière préférée inférieur à 600 μm.Advantageously, the encapsulation system is arranged such that each cellular microcompartment obtained by means of this system is closed. In one embodiment, the encapsulation system is arranged such that each cellular microcompartment obtained by means of this system has a spherical or drop shape. Preferably, the diameter of such a microcompartment is between 10 μm and 1 mm, more preferably between 50 μm and 700 μm, even more preferably greater than 200 μm, preferably less than 600 μm.

Dans un autre mode de réalisation, le système d’encapsulation peut être agencé de sorte que chaque microcompartiment cellulaire obtenu au moyen de ce système présente une forme allongée, notamment une forme ovoïde ou tubulaire.In another embodiment, the encapsulation system may be arranged such that each cellular microcompartment obtained using this system has an elongated shape, in particular an ovoid or tubular shape.

Avantageusement, chaque conteneur peut être une seringue ou un tube à fond conique. Avantageusement toujours, chaque conteneur est relié à une entrée du dispositif d’encapsulation par un ou plusieurs conduits, tuyaux ou tubulaires, un pousse seringue ou une pompe péristaltique permettant de distribuer, de façon continue ou par dose, la solution contenue dans ce conteneur vers ladite entrée du dispositif d’encapsulation.Advantageously, each container may be a syringe or a tube with a conical bottom. Advantageously, each container is connected to an inlet of the encapsulation device by one or more conduits, pipes or tubes, a syringe pump or a peristaltic pump for distributing, continuously or by dose, the solution contained in this container to said inlet of the encapsulation device.

Dans un mode de réalisation de l’invention, on pourra prévoir que la solution chargée électriquement avec ledit premier potentiel électrique soit la solution apte à gélifier. De façon alternative ou cumulative, la solution chargée électriquement avec ledit premier potentiel électrique pourra être une solution intermédiaire, destinée à former une couche entre la couche extérieure et le cœur. De façon alternative ou cumulative, la solution chargée électriquement avec ledit premier potentiel électrique pourra être la solution de cellules. Selon un exemple, ledit organe apte à charger l’une des solutions avec le premier potentiel électrique pourra comporter une électrode plongée dans le conteneur comportant cette solution et immergée dans cette solution. En variante, ledit organe pourra être un composant du distributeur destiné à convoyer ladite solution vers le dispositif d’encapsulation et en contact avec cette solution. On pourra par exemple prévoir que ladite solution soit chargée avec un courant continu compris entre -10KV et +10KV, préférentiellement compris entre -5KV et +5KV, notamment entre +1,5KV et 4kV.In one embodiment of the invention, it may be provided that the solution electrically charged with said first electrical potential is the solution capable of gelling. Alternatively or cumulatively, the solution electrically charged with said first electrical potential may be an intermediate solution, intended to form a layer between the outer layer and the core. Alternatively or cumulatively, the solution electrically charged with said first electrical potential may be the cell solution. According to one example, said member capable of charging one of the solutions with the first electrical potential may comprise an electrode immersed in the container containing this solution and immersed in this solution. Alternatively, said member may be a component of the dispenser intended to convey said solution to the encapsulation device and in contact with this solution. For example, it may be provided that said solution is charged with a direct current of between -10KV and +10KV, preferably between -5KV and +5KV, in particular between +1.5KV and 4kV.

Dans un mode de réalisation, le dispositif d’encapsulation pourra être un dispositif de type micro-fluidique apte à générer un jet concentrique comportant au centre la solution de cellules, le cas échéant entourée par la solution intermédiaire, elle-même entourée le cas échéant par la solution apte à gélifier. L’accroissement dans le jet des instabilités hydrodynamiques force le jet à se fragmenter en gouttes cet effet étant connu sous le nom d’instabilité de Plateau-Rayleigh. Ces gouttes, une fois immergées dans le bain, forment les microcompartiments cellulaires. Le fait de charger au moins une des solutions traversant le micro-injecteur permet d’améliorer la brisure du jet en gouttes. Cette technique est notamment appelée « electro-jetting ». En variante, on pourra prévoir que les gouttes se forment directement (sans jet) à la sortie de l’injecteur, cette technique étant notamment appelée « electro-dripping ». Quel que soit le mode de réalisation envisagé, la sortie de l’injecteur pourra être disposée au-dessus du bain de rigidification, de sorte que les microcompartiments tombent par gravité dans ce bain de rigidification.In one embodiment, the encapsulation device may be a microfluidic type device capable of generating a concentric jet comprising the cell solution in the center, where appropriate surrounded by the intermediate solution, itself surrounded where appropriate by the solution capable of gelling. The increase in hydrodynamic instabilities in the jet forces the jet to fragment into drops, this effect being known as Plateau-Rayleigh instability. These drops, once immersed in the bath, form the cellular microcompartments. Charging at least one of the solutions passing through the microinjector improves the breaking of the jet into drops. This technique is notably called “electro-jetting”. Alternatively, it may be provided that the drops form directly (without a jet) at the outlet of the injector, this technique being notably called “electro-dripping”. Whatever the embodiment envisaged, the injector outlet can be arranged above the stiffening bath, so that the microcompartments fall by gravity into this stiffening bath.

Dans le cas de l’electro-jetting, on pourra éventuellement prévoir d’ajouter un organe de génération d’un champ électrique, comme un anneau métallique disposé en aval de la sortie du dispositif d’encapsulation de sorte que le jet ou les microcompartiments cellulaires traversent cet anneau. Le cas échéant, l’organe de génération d’un champ électrique pourra être relié à un potentiel électrique, par exemple à la masse. Ce champ électrique permet notamment de favoriser la dispersion des microcompartiments cellulaires.In the case of electro-jetting, it may be possible to add an electric field generating device, such as a metal ring placed downstream of the outlet of the encapsulation device so that the jet or the cellular microcompartments pass through this ring. If necessary, the electric field generating device may be connected to an electric potential, for example to ground. This electric field helps in particular to promote the dispersion of the cellular microcompartments.

Le bain de rigidification pourra être agencé pour déclencher ou pour participer à la gélification de la couche extérieure. Par exemple, le bain pourra comporter une solution de calcium permettant de réticuler une solution d’alginate. De préférence, le système pourra comporter une électrode reliée au deuxième potentiel électrique et immergée dans le bain de rigidification.The stiffening bath may be arranged to trigger or participate in the gelling of the outer layer. For example, the bath may include a calcium solution to crosslink an alginate solution. Preferably, the system may include an electrode connected to the second electrical potential and immersed in the stiffening bath.

Dans un mode de réalisation de l’invention, le bain de rigidification est chargé électriquement avec un deuxième potentiel électrique distinct du premier potentiel électrique. Par exemple, le deuxième potentiel électrique pourra être sensiblement constant, et notamment inférieur au premier potentiel électrique. Cette caractéristique permet d’éviter que les charges portées par les gouttes s’écoulent dans le bain vers la source du deuxième potentiel électrique plutôt que de s'accumuler dans le bain, ce qui aurait pour effet de modifier le potentiel du bain et donc sa capacité à collecter les capsules, voire à entrainer une modification de la forme des capsules ou une perte d’intégrité des capsules.In one embodiment of the invention, the stiffening bath is electrically charged with a second electrical potential distinct from the first electrical potential. For example, the second electrical potential may be substantially constant, and in particular lower than the first electrical potential. This characteristic makes it possible to prevent the charges carried by the drops from flowing into the bath towards the source of the second electrical potential rather than accumulating in the bath, which would have the effect of modifying the potential of the bath and therefore its capacity to collect the capsules, or even leading to a modification of the shape of the capsules or a loss of integrity of the capsules.

Avantageusement, le deuxième potentiel électrique pourra être un potentiel nul. Le cas échéant, ladite électrode reliée au deuxième potentiel électrique et immergée dans le bain de rigidification pourra être reliée à la masse.Advantageously, the second electrical potential may be a zero potential. Where appropriate, said electrode connected to the second electrical potential and immersed in the stiffening bath may be connected to ground.

En variante, le deuxième potentiel électrique pourra être non nul et opposé en signe au premier potentiel électrique. Cette caractéristique permet de charger le bain avec un potentiel capable d’attirer les capsules lors de leur collecte.Alternatively, the second electrical potential may be non-zero and opposite in sign to the first electrical potential. This characteristic makes it possible to charge the bath with a potential capable of attracting the capsules during their collection.

En variante encore, le deuxième potentiel électrique pourra être non nul et identique en signe au premier potentiel électrique. Cette caractéristique permet de charger le bain avec un potentiel capable de ralentir les capsules lors de leur collecte.Alternatively, the second electrical potential may be non-zero and identical in sign to the first electrical potential. This feature allows the bath to be charged with a potential capable of slowing down the capsules during their collection.

Dans un autre exemple de réalisation, le deuxième potentiel électrique pourra être identique au premier potentiel électrique.In another exemplary embodiment, the second electrical potential may be identical to the first electrical potential.

Dans un exemple de réalisation de l’invention, le bain de rigidification est relié au deuxième potentiel électrique au travers d’un équipement de mesure d’au moins une caractéristique d’un courant électrique créé par le déplacement des charges électriques portées par un microcompartiment cellulaire vers ledit deuxième potentiel électrique lors de son immersion dans le bain. Ledit équipement de mesure pourra par exemple être agencé pour mesurer l’intensité d’un courant électrique créé par le déplacement de ces charges électriques, pour mesurer une différence de potentiel créée par le déplacement de ces charges électriques, ou encore pour mesurer une quantité de charges électriques se déplaçant vers le deuxième potentiel électrique.In an exemplary embodiment of the invention, the stiffening bath is connected to the second electrical potential via equipment for measuring at least one characteristic of an electric current created by the movement of the electrical charges carried by a cellular microcompartment towards said second electrical potential during its immersion in the bath. Said measuring equipment may for example be arranged to measure the intensity of an electric current created by the movement of these electrical charges, to measure a potential difference created by the movement of these electrical charges, or to measure a quantity of electrical charges moving towards the second electrical potential.

Dans cet exemple, l’équipement de mesure permet d’effectuer un contrôle de la qualité du procédé d’encapsulation mis en œuvre par le système selon l’invention. En effet, il a été établi que le courant électrique créé par le déplacement des charges électriques portées par un microcompartiment cellulaire lors de son immersion dans le bain est directement relié aux charges électriques portées par le microcompartiment cellulaire, qui dépendent elles-mêmes de multiples facteurs dont la taille du microcompartiment, les proportions de solutions qui le composent, la composition de chacune de ces solutions et le débit des solutions lors de la mise en œuvre du procédé d’encapsulation. Dès lors, la mesure de ce courant, ou de ses variations permet de surveiller la qualité des microcompartiments, au fur et à mesure de leur réalisation, et/ou la qualité et le rendement de la mise en œuvre du procédé d’encapsulation sans faire appel à un équipement couteux, comme une caméra haute-fréquence qui filmerait la production des microcompartiments.In this example, the measuring equipment makes it possible to carry out a quality control of the encapsulation process implemented by the system according to the invention. Indeed, it has been established that the electric current created by the movement of the electric charges carried by a cellular microcompartment during its immersion in the bath is directly linked to the electric charges carried by the cellular microcompartment, which themselves depend on multiple factors including the size of the microcompartment, the proportions of solutions that compose it, the composition of each of these solutions and the flow rate of the solutions during the implementation of the encapsulation process. Therefore, the measurement of this current, or its variations makes it possible to monitor the quality of the microcompartments, as they are produced, and/or the quality and efficiency of the implementation of the encapsulation process without using expensive equipment, such as a high-frequency camera that would film the production of the microcompartments.

Avantageusement, le système comporte une unité de calcul agencée pour comparer la mesure réalisée par l’équipement de mesure à une valeur de consigne et pour, en cas de dérive de ladite mesure vis-à-vis de ladite valeur de consigne, émettre une alerte indiquant un défaut lors de la mise en œuvre d’un procédé d’encapsulation par le système d’encapsulation. On pourra prévoir que l’unité de calcul émette une alerte lorsque ladite mesure dépasse une valeur seuil, haute ou basse, ou encore lorsque la variation de ladite mesure, entre deux acquisitions successives, dépasse une valeur seuil, haute ou basse. L’unité de calcul pourra ainsi détecter l’apparition d’un défaut, comme une modification d’un débit de l’une des solutions en amont du dispositif d’encapsulation, un changement de concentration d’un composé d’une des solutions en amont du dispositif d’encapsulation, une variation du débit d’un jet formé par le dispositif d’encapsulation, un mouillage d’une pointe du dispositif d’encapsulation, l’apparition d’une bulle dans une ligne de distribution reliant un conteneur au dispositif d’encapsulation, ou encore un défaut du bain de rigidification.Advantageously, the system comprises a calculation unit arranged to compare the measurement made by the measuring equipment with a set value and to, in the event of a drift of said measurement with respect to said set value, issue an alert indicating a fault during the implementation of an encapsulation method by the encapsulation system. It may be provided that the calculation unit issues an alert when said measurement exceeds a threshold value, high or low, or when the variation of said measurement, between two successive acquisitions, exceeds a threshold value, high or low. The calculation unit will thus be able to detect the appearance of a defect, such as a change in the flow rate of one of the solutions upstream of the encapsulation device, a change in the concentration of a compound of one of the solutions upstream of the encapsulation device, a variation in the flow rate of a jet formed by the encapsulation device, wetting of a tip of the encapsulation device, the appearance of a bubble in a distribution line connecting a container to the encapsulation device, or a defect in the stiffening bath.

De façon alternative ou cumulative, l’unité de calcul pourra être agencée pour détecter et identifier un évènement de production à partir de l’évolution de la mesure réalisée par l’équipement de mesure. L’unité de calcul pourra ainsi détecter notamment la collecte de la première capsule dans le bain de rigidification lors du début d’un cycle de production d’un nouveau lot, l’avènement d’un régime stable de production des capsules, une réduction du premier potentiel électrique pour initier la fin d’un cycle de production.Alternatively or cumulatively, the calculation unit may be arranged to detect and identify a production event from the evolution of the measurement carried out by the measuring equipment. The calculation unit may thus detect in particular the collection of the first capsule in the stiffening bath at the start of a production cycle of a new batch, the advent of a stable capsule production regime, a reduction in the first electrical potential to initiate the end of a production cycle.

Par exemple, ladite alerte pourra être une alerte visuelle affichée instantanément sur un terminal de contrôle du système selon l’invention, ce terminal pouvant être distant ou non du dispositif d’encapsulation. En variante, l’alerte pourra être stockée dans un journal de surveillance de la production d’un lot de microcompartiments cellulaires au moyen du système selon l’invention.For example, said alert may be a visual alert displayed instantly on a control terminal of the system according to the invention, this terminal being able to be remote or not from the encapsulation device. Alternatively, the alert may be stored in a monitoring log of the production of a batch of cellular microcompartments by means of the system according to the invention.

Avantageusement, le système comporte au moins un dispositif de mesure d’une valeur d’un paramètre du procédé d’encapsulation, en ce que l’unité de calcul est agencée pour déterminer un type de défaut à partir des mesures réalisées par le dispositif de mesure et l’équipement de mesure, ladite alerte émise par l’unité de calcul contenant ledit type de défaut. Par exemple, le dispositif de mesure pourra être agencé pour mesurer le débit de l’une ou de plusieurs des solutions dans les distributeurs. En variante, le dispositif de mesure pourra être agencé pour acquérir des images des microcompartiments formés par le dispositif d’encapsulation, et pour déterminer au moins une dimension desdites microcompartiments à partir desdites images acquises. Le cas échéant, le dispositif de mesure pourra comporter une caméra agencée au niveau d’une pointe du dispositif d’encapsulation.Advantageously, the system comprises at least one device for measuring a value of a parameter of the encapsulation process, in that the calculation unit is arranged to determine a type of defect from the measurements made by the measuring device and the measuring equipment, said alert emitted by the calculation unit containing said type of defect. For example, the measuring device may be arranged to measure the flow rate of one or more of the solutions in the distributors. Alternatively, the measuring device may be arranged to acquire images of the microcompartments formed by the encapsulation device, and to determine at least one dimension of said microcompartments from said acquired images. Where appropriate, the measuring device may comprise a camera arranged at a tip of the encapsulation device.

L’utilisation conjointe de ce dispositif de mesure d’une valeur d’un paramètre du procédé d’encapsulation et de l’équipement de mesure d’au moins une caractéristique d’un courant électrique créé par le déplacement des charges électriques portées par un microcompartiment cellulaire lors de son immersion dans le bain permet de discriminer facilement un défaut dans la mise en œuvre du procédé par le système selon l’invention. Par exemple, il existe une corrélation entre le débit des solutions et ledit courant électrique. Dès lors, il est possible de conclure, en présence d’un débit mesuré conforme à une consigne et d’un courant électrique dont la valeur varie au regard d’une valeur attendue, que la pointe du dispositif d’encapsulation subit un effet de mouillage.The joint use of this device for measuring a value of a parameter of the encapsulation process and the equipment for measuring at least one characteristic of an electric current created by the movement of the electric charges carried by a cellular microcompartment during its immersion in the bath makes it possible to easily discriminate a defect in the implementation of the process by the system according to the invention. For example, there is a correlation between the flow rate of the solutions and said electric current. Therefore, it is possible to conclude, in the presence of a measured flow rate in accordance with a setpoint and an electric current whose value varies with respect to an expected value, that the tip of the encapsulation device is subject to a wetting effect.

Dans un mode de réalisation de l’invention, le ou chaque distributeur comporte un organe de contrôle du débit de solution fournie par ce distributeur. Le cas échéant, le système selon l’invention comporte une unité de commande du ou des organes de contrôle, l’unité de commande étant apte à recevoir ladite alerte indiquant un défaut et étant agencée, à la réception de ladite alerte, pour contrôler le ou au moins l’un desdits organes de contrôle de sorte à modifier ou stopper le débit de solutions par le ou au moins l’un des distributeurs. En d’autres termes, le système selon l’invention bénéficie d’une boucle de contrôle et est ainsi capable de réguler l’un des paramètres susceptibles d’introduire un défaut de production. On pourra par exemple prévoir que le système soit capable de ralentir le débit de distributeurs, voire de stopper totalement la distribution afin d’arrêter le procédé et de solutionner le défaut détecté.In one embodiment of the invention, the or each dispenser comprises a device for controlling the flow rate of solution supplied by this dispenser. Where appropriate, the system according to the invention comprises a control unit for the control device(s), the control unit being capable of receiving said alert indicating a fault and being arranged, upon receipt of said alert, to control the or at least one of said control devices so as to modify or stop the flow rate of solutions by the or at least one of the dispensers. In other words, the system according to the invention benefits from a control loop and is thus capable of regulating one of the parameters likely to introduce a production fault. For example, it may be possible to provide for the system to be capable of slowing down the flow rate of dispensers, or even completely stopping distribution in order to stop the process and resolve the detected fault.

Dans un mode de réalisation de l’invention, le système comporte une unité de calcul agencée pour estimer, à partir des mesures réalisées par l’équipement de mesure pendant une période de temps donnée, une valeur d’un paramètre géométrique ou quantitatif des microcompartiments cellulaires collectée par le bain de rigidification au cours de ladite période de temps. Dans un exemple, le paramètre géométrique pourra être un diamètre moyen ou l’évolution d’un diamètre moyen des microcompartiments cellulaires formés par le dispositif d’encapsulation au cours d’une durée de production d’un lot. Dans un autre exemple, le paramètre quantitatif pourra être le nombre de microcompartiments cellulaires formés par le dispositif d’encapsulation au cours d’une durée de production d’un lot, une durée moyen ou l’évolution d’une durée moyenne de formation d’un microcompartiment cellulaire par le dispositif d’encapsulation au cours d’une durée de production d’un lot, ou encore la dispersion du diamètre moyen des microcompartiments cellulaires formés par le dispositif d’encapsulation, autour d’une valeur moyenne, au cours d’une durée de production d’un lot.In one embodiment of the invention, the system comprises a calculation unit arranged to estimate, from the measurements made by the measuring equipment during a given period of time, a value of a geometric or quantitative parameter of the cellular microcompartments collected by the stiffening bath during said period of time. In one example, the geometric parameter may be an average diameter or the evolution of an average diameter of the cellular microcompartments formed by the encapsulation device during a production period of a batch. In another example, the quantitative parameter may be the number of cellular microcompartments formed by the encapsulation device during a batch production time, an average time or the change in an average time for the formation of a cellular microcompartment by the encapsulation device during a batch production time, or the dispersion of the average diameter of the cellular microcompartments formed by the encapsulation device, around an average value, during a batch production time.

Avantageusement, l’unité de calcul est agencée pour estimer, à partir des mesures réalisées par l’équipement de mesure pendant ladite période de temps donnée, une dimension moyenne des microcompartiment cellulaire collectés par le bain de rigidification pendant ladite période de temps. Par exemple, ladite dimension moyenne pourra être un diamètre moyen des microcompartiments cellulaires. On notera que le diamètre d’un microcompartiment de forme sphérique peut par exemple être obtenu au moyen de l’équation suivante :Advantageously, the calculation unit is arranged to estimate, from the measurements made by the measuring equipment during said given period of time, an average dimension of the cellular microcompartments collected by the stiffening bath during said period of time. For example, said average dimension may be an average diameter of the cellular microcompartments. It will be noted that the diameter of a spherical microcompartment may for example be obtained by means of the following equation:

, où d est le diamètre du microcompartiment, A une constante dépendant du dimensionnement du système, Q la consigne de débit total des solutions, V le premier potentiel électrique et i la mesure du courant électrique dans le bain de rigidification. , where d is the diameter of the microcompartment, A is a constant depending on the sizing of the system, Q is the total flow rate setpoint of the solutions, V is the first electrical potential and i is the measurement of the electrical current in the stiffening bath.

Dans un mode de réalisation de l’invention, l’équipement de mesure comporte un voltmètre relié, d’une part, à ladite masse électrique et, d’autre part, à une électrode immergée dans le bain de rigidification, le voltmètre étant reliée à ladite électrode via un montage suiveur de tension. Dans cet exemple, le deuxième potentiel électrique est ainsi la masse électrique. Avantageusement, le montage suiveur de tension comporte une résistance de mesure d’au moins 1 Mohm. Ce montage permet ainsi de mesurer des courants faibles, de l’ordre du nA. En variante, on pourra prévoir que l’équipement de mesure comporte un ampèremètre dont la précision est de l’ordre du nA.In one embodiment of the invention, the measuring equipment comprises a voltmeter connected, on the one hand, to said electrical ground and, on the other hand, to an electrode immersed in the stiffening bath, the voltmeter being connected to said electrode via a voltage follower assembly. In this example, the second electrical potential is thus the electrical ground. Advantageously, the voltage follower assembly comprises a measuring resistor of at least 1 Mohm. This assembly thus makes it possible to measure low currents, of the order of nA. Alternatively, it may be provided that the measuring equipment comprises an ammeter whose accuracy is of the order of nA.

Dans un mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’encapsulation comporte un corps agencé pour former un flux concentrique à partir des solutions fournies par le ou les distributeurs, dont un flux externe est la solution apte à gélifier et un flux interne est la solution de cellules, et une buse reliée au corps pour recevoir ledit flux concentrique et formant la sortie du dispositif d’encapsulation, le dispositif d’encapsulation étant agencé pour former, en sortie de la buse, un jet concentrique à partir du flux concentrique de sorte que ce jet se fractionne en microcompartiments cellulaires. Le dispositif d’encapsulation est ainsi du type « electro-jetting », le jet formant se fractionnant, par instabilité Plateau-Rayleigh, en microcompartiments. On notera que les tailles relatives de la couche extérieure et du cœur des microcompartiments peuvent être ajustées en modifiant les rapports de débit des deux solutions au niveau des distributeurs.In one embodiment of the invention, the encapsulation device comprises a body arranged to form a concentric flow from the solutions supplied by the distributor(s), an external flow of which is the solution capable of gelling and an internal flow of which is the cell solution, and a nozzle connected to the body to receive said concentric flow and forming the outlet of the encapsulation device, the encapsulation device being arranged to form, at the outlet of the nozzle, a concentric jet from the concentric flow such that this jet splits into cellular microcompartments. The encapsulation device is thus of the “electro-jetting” type, the jet forming itself splitting, by Plateau-Rayleigh instability, into microcompartments. It will be noted that the relative sizes of the outer layer and the core of the microcompartments can be adjusted by modifying the flow rate ratios of the two solutions at the distributors.

De façon alternative, le dispositif d’encapsulation comporte un corps agencé pour former un flux concentrique à partir des solutions fournies par le ou les distributeurs, dont un flux externe est la solution apte à gélifier et un flux interne est la solution de cellules, et une buse reliée au corps pour recevoir ledit flux concentrique et formant la sortie du dispositif d’encapsulation, le dispositif d’encapsulation étant agencé pour former, directement en sortie de la buse, lesdits microcompartiments cellulaires à partir du flux concentrique. Le dispositif d’encapsulation est ainsi du type « electro-dripping », et forme ainsi les microcompartiments les uns après les autres directement depuis la buse. On notera que le fait que le bain soit chargé avec un deuxième potentiel électrique permet d’attirer chaque microcompartiment ainsi formé, et que les premier et deuxième potentiels électriques permettent de contrôler la taille des microcompartiments.Alternatively, the encapsulation device comprises a body arranged to form a concentric flow from the solutions supplied by the distributor(s), an external flow of which is the solution capable of gelling and an internal flow of which is the cell solution, and a nozzle connected to the body to receive said concentric flow and forming the outlet of the encapsulation device, the encapsulation device being arranged to form, directly at the outlet of the nozzle, said cellular microcompartments from the concentric flow. The encapsulation device is thus of the “electro-dripping” type, and thus forms the microcompartments one after the other directly from the nozzle. It should be noted that the fact that the bath is charged with a second electrical potential makes it possible to attract each microcompartment thus formed, and that the first and second electrical potentials make it possible to control the size of the microcompartments.

Quel que soit le mode de réalisation considéré, on pourra prévoir que le corps et/ou que la buse soient réalisés en verre. En variante, le corps et/ou la buse pourront être réalisés en polymère ou en métal. On pourra prévoir que le corps et la buse forment une pièce unique ou que le corps et la buse soient réalisés séparément puis assemblés pour former le dispositif d’encapsulation.Regardless of the embodiment considered, it may be provided that the body and/or the nozzle are made of glass. Alternatively, the body and/or the nozzle may be made of polymer or metal. It may be provided that the body and the nozzle form a single piece or that the body and the nozzle are made separately and then assembled to form the encapsulation device.

Avantageusement, le corps comporte une première entrée reliée à un premier distributeur pour recevoir la solution de cellules et au moins une deuxième entrée reliée à un deuxième distributeur pour recevoir la solution apte à gélifier, ainsi qu’une sortie unique reliée à la buse, le corps comportant un canal principal comprenant une portion sensiblement rectiligne définissant un axe central du dispositif d’encapsulation, le canal principal reliant la première entrée à la sortie unique et au moins un canal secondaire reliant la deuxième entrée à la sortie unique, ledit canal secondaire se subdivisant en portions s’étendant autour du premier canal, lesdits subdivisions du deuxième canal se rejoignant au niveau de la sortie unique en une portion circulaire unique, concentrique avec le premier canal, ladite portion circulaire unique et le premier canal se rejoignant pour former la sortie unique du corps.Advantageously, the body comprises a first inlet connected to a first distributor for receiving the cell solution and at least one second inlet connected to a second distributor for receiving the solution capable of gelling, as well as a single outlet connected to the nozzle, the body comprising a main channel comprising a substantially rectilinear portion defining a central axis of the encapsulation device, the main channel connecting the first inlet to the single outlet and at least one secondary channel connecting the second inlet to the single outlet, said secondary channel being subdivided into portions extending around the first channel, said subdivisions of the second channel joining at the single outlet in a single circular portion, concentric with the first channel, said single circular portion and the first channel joining to form the single outlet of the body.

L’invention a également pour objet un système d’encapsulation de cellules, le système comportant au moins :

  1. deux conteneurs, l’un des conteneurs comportant une solution de cellules et l’autre des conteneurs comportant une solution apte à gélifier,
  2. un dispositif d’encapsulation muni de plusieurs entrées chacune reliée à l’un des conteneurs via au moins un distributeur et agencé pour former, en sortie du dispositif d’encapsulation, à partir des solutions fournies par le ou les distributeurs, des microcompartiments cellulaires dont la couche extérieure est la solution apte à gélifier et le cœur la solution de cellules,
  3. un bain de rigidification agencé en aval du dispositif d’encapsulation pour collecter les microcompartiments cellulaires formés par le dispositif d’encapsulation et agencé pour provoquer une rigidification de la couche extérieure de chaque microcompartiment cellulaire lors de son immersion dans le bain.
The invention also relates to a cell encapsulation system, the system comprising at least:
  1. two containers, one of the containers containing a cell solution and the other of the containers containing a solution capable of gelling,
  2. an encapsulation device provided with several inlets each connected to one of the containers via at least one distributor and arranged to form, at the outlet of the encapsulation device, from the solutions supplied by the distributor(s), cellular microcompartments whose outer layer is the solution capable of gelling and the core the cell solution,
  3. a stiffening bath arranged downstream of the encapsulation device to collect the cellular microcompartments formed by the encapsulation device and arranged to cause stiffening of the outer layer of each cellular microcompartment during its immersion in the bath.

Le système d’encapsulation est caractérisé en ce qu’il comporte au moins un organe apte à charger électriquement au moins une des solutions avec un premier potentiel électrique et un équipement de mesure d’au moins une caractéristique d’un courant électrique créé par le déplacement des charges électriques portées par un microcompartiment cellulaire dans le bain lors de l’immersion du microcompartiment dans le bain.The encapsulation system is characterized in that it comprises at least one member capable of electrically charging at least one of the solutions with a first electrical potential and equipment for measuring at least one characteristic of an electric current created by the movement of the electrical charges carried by a cellular microcompartment in the bath during immersion of the microcompartment in the bath.

La présente invention est maintenant décrite à l’aide d’exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l’invention, et à partir des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent :The present invention is now described with the aid of examples which are purely illustrative and in no way limitative of the scope of the invention, and from the attached drawings, drawings in which the various figures represent:

représente, schématiquement et partiellement, une vue d’un système d’encapsulation selon un mode de réalisation de l’invention ; represents, schematically and partially, a view of an encapsulation system according to an embodiment of the invention;

représente, schématiquement et partiellement, un exemple de réalisation d’un équipement de mesure du système de la ; represents, schematically and partially, an example of the realization of a measuring equipment of the system of the ;

représente, schématiquement et partiellement, une courbe d’évolution de mesures réalisées au moyen de l’équipement de mesure de la ; represents, schematically and partially, a curve of the evolution of measurements carried out using the measuring equipment of the ;

représente, schématiquement et partiellement, d’autres mesures réalisées au moyen de l’équipement de mesure de la ; et represents, schematically and partially, other measurements carried out using the measuring equipment of the ; And

représente, schématiquement et partiellement, une vue d’un système d’encapsulation selon un autre mode de réalisation de l’invention. represents, schematically and partially, a view of an encapsulation system according to another embodiment of the invention.

Dans la description qui suit, les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.In the following description, elements which are identical, by structure or function, appearing in different figures retain, unless otherwise specified, the same references.

On a représenté en un système 1 d’encapsulation de cellules selon un premier mode de réalisation de l’invention.It was represented in a cell encapsulation system 1 according to a first embodiment of the invention.

Le système 1 comporte deux conteneurs 21 et 22. Un premier conteneur 21 comporte une solution S1 comportant une pluralité de cellules souches pluripotentes humaines. Un deuxième conteneur 22 comporte une solution S2 apte à gélifier, la solution S2 comportant par exemple un hydrogel tel que de l’alginate.The system 1 comprises two containers 21 and 22. A first container 21 comprises a solution S1 comprising a plurality of human pluripotent stem cells. A second container 22 comprises a solution S2 capable of gelling, the solution S2 comprising for example a hydrogel such as alginate.

Le système 1 comporte également un dispositif d’encapsulation 3 agencé pour former, à partir des solutions S1 et S2 fournies par le ou les distributeurs, des microcompartiments cellulaires MC dont la couche extérieure est la solution d’alginate S2 et le cœur la solution de cellules S1.The system 1 also comprises an encapsulation device 3 arranged to form, from the solutions S1 and S2 provided by the distributor(s), cellular microcompartments MC whose outer layer is the alginate solution S2 and the core the cell solution S1.

A ces fins, le dispositif d’encapsulation 3 comporte plusieurs entrées 31, 32 chacune reliée à l’un des conteneurs 21, 22 via un distributeur 21a, 22a. Chaque distributeur 21a, 22a comporte ainsi un circuit de distribution et un organe de déplacement, comme un pousse seringue ou une pompe péristaltique, permettant de distribuer, de façon continue ou par dose, la solution S1, S2 contenue dans un conteneur 21, 22 vers l’entrée 31, 32 à laquelle il est relié. Dans l’exemple décrit, chaque distributeur 21a, 22a est muni d’un organe de contrôle de l’organe de déplacement, permettant de contrôler le débit de la solution S1, S2 fournie par ce distributeur au dispositif d’encapsulation 3.For these purposes, the encapsulation device 3 comprises several inlets 31, 32 each connected to one of the containers 21, 22 via a distributor 21a, 22a. Each distributor 21a, 22a thus comprises a distribution circuit and a displacement member, such as a syringe pump or a peristaltic pump, making it possible to distribute, continuously or by dose, the solution S1, S2 contained in a container 21, 22 to the inlet 31, 32 to which it is connected. In the example described, each distributor 21a, 22a is provided with a member for controlling the displacement member, making it possible to control the flow rate of the solution S1, S2 supplied by this distributor to the encapsulation device 3.

Il est à relever que le distributeur 22a destiné à la distribution de la solution d’alginate S2 est équipé, dans l’exemple décrit, d’un organe 22b apte à charger électriquement la solution d’alginate S2 avec un premier potentiel électrique V1. On pourra prévoir, en variante, que la solution d’alginate S2 soit chargée directement dans son conteneur 22, via une électrode immergée dans cette solution S2.It should be noted that the distributor 22a intended for distributing the alginate solution S2 is equipped, in the example described, with a member 22b capable of electrically charging the alginate solution S2 with a first electrical potential V1. It may be provided, as a variant, that the alginate solution S2 is charged directly into its container 22, via an electrode immersed in this solution S2.

Le dispositif d’encapsulation 3 est un dispositif micro fluidique qui comporte un corps 33, comprenant les entrées 31, 32, et une buse 34 reliée à une sortie unique du corps 33 et formant une sortie unique du dispositif 3. On pourra prévoir que le corps 33 et la buse 34 soient réalisés en verre ou en un autre matériau adapté au domaine de l’industrie pharmaceutique. On pourra prévoir que le corps 33 et la buse 34 forment une pièce unique ou au contraire qu’ils soient réalisés séparément puis assemblés pour former le dispositif d’encapsulation 3.The encapsulation device 3 is a microfluidic device that comprises a body 33, comprising the inlets 31, 32, and a nozzle 34 connected to a single outlet of the body 33 and forming a single outlet of the device 3. It may be provided that the body 33 and the nozzle 34 are made of glass or another material suitable for the pharmaceutical industry. It may be provided that the body 33 and the nozzle 34 form a single part or, on the contrary, that they are made separately and then assembled to form the encapsulation device 3.

Dans l’exemple décrit, le corps 33 comportant un canal principal comprenant une portion sensiblement rectiligne définissant un axe central du dispositif d’encapsulation 3. Ce canal principal relie la première entrée 31 à la sortie unique du corps 33. Le corps 33 comporte un canal secondaire reliant la deuxième entrée 32 à la sortie unique. Ce canal secondaire se subdivise en portions s’étendant autour du premier canal, lesdits subdivisions du deuxième canal se rejoignant au niveau de la sortie unique du corps 33 en une portion circulaire unique, concentrique avec le premier canal. Cette portion circulaire unique et le premier canal se rejoignent alors pour former la sortie unique du corps 33.In the example described, the body 33 comprises a main channel comprising a substantially rectilinear portion defining a central axis of the encapsulation device 3. This main channel connects the first inlet 31 to the single outlet of the body 33. The body 33 comprises a secondary channel connecting the second inlet 32 to the single outlet. This secondary channel is subdivided into portions extending around the first channel, said subdivisions of the second channel joining at the single outlet of the body 33 in a single circular portion, concentric with the first channel. This single circular portion and the first channel then join to form the single outlet of the body 33.

En d’autres termes, le corps 33 permet de former un flux concentrique à partir des solutions S1 et S2 fournies par le ou les distributeurs 21a, 22a, un flux externe étant formé par la solution d’alginate S2 et un flux interne étant formé par la solution de cellules S1.In other words, the body 33 makes it possible to form a concentric flow from the solutions S1 and S2 supplied by the distributor(s) 21a, 22a, an external flow being formed by the alginate solution S2 and an internal flow being formed by the cell solution S1.

La buse 34 reçoit ainsi le flux concentrique. Compte tenu des débits des solutions S1 et S2, et de la force électrostatique que génèrent les charges électriques portées par la solution S2, le dispositif d’encapsulation 3 génère ainsi, en sortie de la buse, un jet concentrique JT à partir du flux concentrique. Ce jet concentrique JT se fractionne, sous l’effet de l’instabilité Plateau-Rayleigh, en microcompartiments cellulaires MC dont la couche extérieure est la solution d’alginate S2 et le cœur la solution de cellules S1.The nozzle 34 thus receives the concentric flow. Given the flow rates of the solutions S1 and S2, and the electrostatic force generated by the electrical charges carried by the solution S2, the encapsulation device 3 thus generates, at the outlet of the nozzle, a concentric jet JT from the concentric flow. This concentric jet JT is split, under the effect of the Plateau-Rayleigh instability, into cellular microcompartments MC whose outer layer is the alginate solution S2 and the core the cell solution S1.

Le dispositif d’encapsulation 3 est ainsi du type « electro-jetting ». On notera que les tailles relatives de la couche extérieure et du cœur des microcompartiments MC peuvent être ajustées en modifiant les rapports de débit des deux solutions S1, S2 grâce aux organes de contrôle des distributeurs 21a, 22a, tandis que la taille globale des microcompartiments MC peut être contrôlée en ajustant le débit global des solutions S1, S2 et le premier potentiel électrique V1.The encapsulation device 3 is thus of the “electro-jetting” type. It will be noted that the relative sizes of the outer layer and the core of the microcompartments MC can be adjusted by modifying the flow rate ratios of the two solutions S1, S2 using the control members of the distributors 21a, 22a, while the overall size of the microcompartments MC can be controlled by adjusting the overall flow rate of the solutions S1, S2 and the first electrical potential V1.

On pourra prévoir en variante de dimensionner les débits des solutions S1 et S2 ainsi que le premier potentiel électrique pour que le dispositif d’encapsulation 3 soit du type « electro-dripping », et forme ainsi les microcompartiments MC les uns après les autres directement depuis la buse 34.Alternatively, it may be possible to size the flow rates of solutions S1 and S2 as well as the first electrical potential so that the encapsulation device 3 is of the “electro-dripping” type, and thus forms the microcompartments MC one after the other directly from the nozzle 34.

Dans le cas d’un dispositif de type « electro-jetting », on pourra prévoir d’ajouter un anneau métallique relié à la masse en aval de la sortie du dispositif d’encapsulation de sorte que le jet JT ou les microcompartiments cellulaires MC traversent cet anneau. Le champ électrique généré par cet anneau métallique pourra permettre de favoriser la dispersion des microcompartiments cellulaires MC, dans le cas d’un dispositif de type « electro-jetting ».In the case of an “electro-jetting” type device, it will be possible to add a metal ring connected to ground downstream of the output of the encapsulation device so that the jet JT or the cellular microcompartments MC pass through this ring. The electric field generated by this metal ring will be able to promote the dispersion of the cellular microcompartments MC, in the case of an “electro-jetting” type device.

Le système 1 comporte un bain de rigidification 4 agencé sous le dispositif d’encapsulation 3 pour collecter les microcompartiments cellulaires MC formés par ce dispositif d’encapsulation 3 et tombant par gravité.The system 1 comprises a stiffening bath 4 arranged under the encapsulation device 3 to collect the cellular microcompartments MC formed by this encapsulation device 3 and falling by gravity.

Ce bain de rigidification 4 comporte une solution de calcium 41 permettant de réticuler une solution d’alginate S2, et permettant ainsi de provoquer une rigidification de la couche extérieure de chaque microcompartiment cellulaire MC lors de son immersion dans le bainThis stiffening bath 4 contains a calcium solution 41 allowing the crosslinking of an alginate solution S2, and thus allowing the stiffening of the outer layer of each cellular microcompartment MC during its immersion in the bath.

Chaque microcompartiment cellulaire MC obtenu au moyen de ce système 1 est ainsi clos et présente, dans l’exemple décrit, une forme sphérique ou de goutte allongée.Each cellular microcompartment MC obtained by means of this system 1 is thus closed and has, in the example described, a spherical or elongated drop shape.

De façon alternative, on pourra prévoir que le système 1 comporte un troisième conteneur comportant une solution intermédiaire, par exemple comprenant un solution isotonique tel que du sorbitol, et relié à une troisième entrée du dispositif d’encapsulation 3.Alternatively, it may be provided that the system 1 comprises a third container comprising an intermediate solution, for example comprising an isotonic solution such as sorbitol, and connected to a third inlet of the encapsulation device 3.

Dans une variante, le conteneur comprenant la solution de cellules et/ou le conteneur comprenant la solution intermédiaire, comprend au moins une matrice extracellulaire et/ou un substitut de matrice extracellulaire. Dans ce cas, le dispositif d’encapsulation pourra former des microcompartiments cellulaires MC dont la couche extérieure d’hydrogel provenant de la solution S2, une couche intermédiaire formant une matrice cellulaire et/ou un substitut de matrice extracellulaire provenant de la solution S1 et/ou de la solution intermédiaire et au moins une couche et/ou assise et/ou agrégat et/ou cyste de cellules provenant de la solution de cellules S1. Dans cet exemple, on pourra envisager que la solution chargée électriquement avec ledit premier potentiel électrique V1 soit la solution d’alginate S2 et/ou la solution intermédiaire de sorbitol.In a variant, the container comprising the cell solution and/or the container comprising the intermediate solution, comprises at least one extracellular matrix and/or an extracellular matrix substitute. In this case, the encapsulation device may form cellular microcompartments MC including the outer hydrogel layer originating from the solution S2, an intermediate layer forming a cellular matrix and/or an extracellular matrix substitute originating from the solution S1 and/or the intermediate solution and at least one layer and/or seat and/or aggregate and/or cyst of cells originating from the cell solution S1. In this example, it may be envisaged that the solution electrically charged with said first electrical potential V1 is the alginate solution S2 and/or the intermediate sorbitol solution.

Dans le mode de réalisation décrit, la solution de calcium 41 est chargée électriquement avec un deuxième potentiel électrique V2 inférieur au premier potentiel électrique V1. A ces fins, une électrode 51 est reliée au deuxième potentiel électrique V2 et immergée dans la solution de calcium 41. Dans l’exemple décrit, le deuxième potentiel électrique V2 est un potentiel nul et l’électrode 51 est reliée à la masse.In the described embodiment, the calcium solution 41 is electrically charged with a second electrical potential V2 lower than the first electrical potential V1. For this purpose, an electrode 51 is connected to the second electrical potential V2 and immersed in the calcium solution 41. In the described example, the second electrical potential V2 is a zero potential and the electrode 51 is connected to ground.

Les charges électriques portées par les microcompartiments MC s’écoulent ainsi, lors de leur immersion dans la solution de calcium 41, vers ce deuxième potentiel électrique V2, ce qui neutralise les microcompartiments MC. Ainsi, en présence de charge électrique, le risque que ces microcompartiments MC fusionnent est diminué.The electrical charges carried by the MC microcompartments thus flow, during their immersion in the calcium solution 41, towards this second electrical potential V2, which neutralizes the MC microcompartments. Thus, in the presence of electrical charge, the risk that these MC microcompartments fuse is reduced.

Dans l’exemple décrit, l’électrode 51 est reliée au deuxième potentiel électrique V2 au travers d’un équipement de mesure 52. Cet équipement 52 permet de mesurer une caractéristique d’un courant électrique créé par le déplacement des charges électriques portées par la solution d’alginate S2 d’un microcompartiment cellulaire MC vers ledit deuxième potentiel électrique V2, lorsque ce microcompartiment cellulaire MC est immergé dans la solution de calcium 41.In the example described, the electrode 51 is connected to the second electrical potential V2 via measuring equipment 52. This equipment 52 makes it possible to measure a characteristic of an electrical current created by the movement of the electrical charges carried by the alginate solution S2 from a cellular microcompartment MC to said second electrical potential V2, when this cellular microcompartment MC is immersed in the calcium solution 41.

On a représenté en un exemple de réalisation de l’équipement de mesure 52. Dans cet exemple, l’équipement de mesure 52 comporte un voltmètre 61 relié, d’une part, au potentiel électrique V2 et, d’autre part, à l’électrode 51 via un système suiveur de tension 62, comportant notamment un amplificateur opérationnel. L’électrode 51 est également reliée à la masse électrique via une deuxième résistance 63. La résistance interne du système 62 est choisie pour être sensiblement supérieure à la résistance 63, de sorte que les charges électriques s’écoulant du bain traversent préférentiellement la résistance 63, laquelle forme ainsi une résistance de mesure. Le voltmètre 61 peut ainsi estimer la tension entre les bornes de cette résistance 63 et donc estimer le courant électrique I1 qui la parcoure, ce courant étant celui généré par l’écoulement des charges portées par les microcompartiments cellulaires MC vers le deuxième potentiel électrique V2. Compte tenu de l’ordre de grandeur de ce courant, la valeur de la résistance de mesure 63 est d’au moins 1 Mohm.It was represented in an exemplary embodiment of the measuring equipment 52. In this example, the measuring equipment 52 comprises a voltmeter 61 connected, on the one hand, to the electrical potential V2 and, on the other hand, to the electrode 51 via a voltage follower system 62, notably comprising an operational amplifier. The electrode 51 is also connected to the electrical ground via a second resistor 63. The internal resistance of the system 62 is chosen to be substantially greater than the resistor 63, so that the electrical charges flowing from the bath preferentially pass through the resistor 63, which thus forms a measuring resistor. The voltmeter 61 can thus estimate the voltage between the terminals of this resistor 63 and therefore estimate the electrical current I1 which flows through it, this current being that generated by the flow of the charges carried by the cellular microcompartments MC towards the second electrical potential V2. Considering the order of magnitude of this current, the value of the measuring resistor 63 is at least 1 Mohm.

En variante, on pourra prévoir que l’équipement de mesure 52 comporte un ampèremètre dont la précision est de l’ordre du nA, afin de mesurer directement le courant I1. Il a toutefois été établi que la précision de l’équipement 52 représenté en est sensiblement équivalente à celle d’un tel ampèremètre.Alternatively, it may be provided that the measuring equipment 52 includes an ammeter whose precision is of the order of nA, in order to directly measure the current I1. However, it has been established that the precision of the equipment 52 shown in is substantially equivalent to that of such an ammeter.

De façon alternative, on pourra prévoir que l’équipement de mesure 52 permette de mesurer d’autre caractéristiques, comme la quantité de charges électriques se déplaçant vers le deuxième potentiel électrique V2.Alternatively, it may be provided that the measuring equipment 52 makes it possible to measure other characteristics, such as the quantity of electric charges moving towards the second electric potential V2.

Dans l’exemple de la , le système 1 comporte une unité de calcul 71 agencée pour identifier l’apparition de variations particulières, de pics et/ou de chutes dans la mesure réalisée par l’équipe de mesure 52 afin de détecter des évènements donnés lors d’un cycle de production.In the example of the , the system 1 comprises a calculation unit 71 arranged to identify the appearance of particular variations, peaks and/or drops in the measurement carried out by the measurement team 52 in order to detect given events during a production cycle.

On a représenté en un exemple d’évolution de l’intensité du courant I1 mesurée le long d’un cycle de production de microcompartiments MC. Comme montré sur cette courbe, l’unité de calcul 71 peut par exemple détecter un pic initial dans le courant I1, correspondant à un premier évènement (i), à savoir l’immersion du premier microcompartiment MC du lot dans la solution 41, puis une variation importante du courant i1 dans un régime stable, correspondant à un deuxième évènement (ii), à savoir l’apparition d’une bulle dans le distributeur 22a, puis une réduction du courant i1 en dessous d’une première valeur seuil, correspondant à un troisième évènement (iii), à savoir une réduction du premier potentiel électrique V1 pour initier la fin du cycle de production du lot, et une réduction du courant en dessous d’une deuxième valeur seuil, correspondant à un quatrième évènement (iv), à savoir la fin du cycle de production.It was represented in an example of evolution of the intensity of the current I1 measured along a production cycle of microcompartments MC. As shown on this curve, the calculation unit 71 can for example detect an initial peak in the current I1, corresponding to a first event (i), namely the immersion of the first microcompartment MC of the batch in the solution 41, then a significant variation of the current i1 in a stable regime, corresponding to a second event (ii), namely the appearance of a bubble in the distributor 22a, then a reduction of the current i1 below a first threshold value, corresponding to a third event (iii), namely a reduction of the first electrical potential V1 to initiate the end of the production cycle of the batch, and a reduction of the current below a second threshold value, corresponding to a fourth event (iv), namely the end of the production cycle.

L’unité de calcul 71 pourra également être agencée pour comparer la mesure réalisée par l’équipement de mesure 52 à une valeur de consigne.The calculation unit 71 may also be arranged to compare the measurement carried out by the measuring equipment 52 with a set value.

Il pourra par exemple s’agir d’une comparaison directe de la valeur du courant I1 à une valeur attendue.For example, this could be a direct comparison of the value of current I1 with an expected value.

En variante, l’unité de calcul 71 pourra estimer une valeur du débit des solutions S1 et S2 à partir de la valeur estimée du courant I1. Comme le montre la , il a en effet établi une relation linéaire directe entre la valeur du courant I1 et la valeur du débit des solutions S1 et S2. Partant de cette relation linéaire, l’unité de calcul 71 peut ainsi estimer une valeur du débit des solutions S1 et S2 et la comparer à la consigne des distributeurs 21a et 22a. En cas de dérive, l’unité de calcul 71 peut ainsi conclure à un défaut au niveau du dispositif d’encapsulation 3, comme par exemple un effet de mouillage au niveau de la pointe 34.Alternatively, the calculation unit 71 may estimate a value of the flow rate of the solutions S1 and S2 from the estimated value of the current I1. As shown in , it has in fact established a direct linear relationship between the value of the current I1 and the value of the flow rate of the solutions S1 and S2. Based on this linear relationship, the calculation unit 71 can thus estimate a value of the flow rate of the solutions S1 and S2 and compare it to the setpoint of the distributors 21a and 22a. In the event of a drift, the calculation unit 71 can thus conclude that there is a fault in the encapsulation device 3, such as for example a wetting effect at the tip 34.

Dans ce cas, l’unité de calcul 71 pourra émettre une alerte indiquant un défaut lors de la mise en œuvre d’un procédé d’encapsulation par le système d’encapsulation 1. Par exemple, ladite alerte pourra être une alerte visuelle affichée instantanément sur un terminal de contrôle 7 du système 1, permettant à un opérateur de contrôler la qualité du procédé d’encapsulation et le cas échéant de stopper l’exécution du procédé. En variante, l’alerte pourra être stockée dans un journal de surveillance de la production d’un lot de microcompartiments cellulaires au moyen du système 1, notamment à des fins de certification ou de qualification dudit lot.In this case, the computing unit 71 may issue an alert indicating a defect during the implementation of an encapsulation process by the encapsulation system 1. For example, said alert may be a visual alert displayed instantly on a control terminal 7 of the system 1, allowing an operator to check the quality of the encapsulation process and, if necessary, to stop the execution of the process. Alternatively, the alert may be stored in a production monitoring log of a batch of cellular microcompartments using the system 1, in particular for the purposes of certification or qualification of said batch.

En variante encore, l’unité de calcul 71 pourra déterminer une valeur moyenne du diamètre des microcompartiments cellulaires MC formés par le dispositif d’encapsulation 3 au cours d’une durée de production d’un lot, à partir des mesures du courant électrique I1 réalisées par l’équipement de mesure 52 pendant cette durée. On pourra notamment se référer à l’équation [Math. 1] pour obtenir une relation entre la mesure du courant électrique I1 et le diamètre d’un microcompartiment cellulaire MC de forme sphérique.Alternatively, the calculation unit 71 may determine an average value of the diameter of the cellular microcompartments MC formed by the encapsulation device 3 during a production period of a batch, from the measurements of the electric current I1 carried out by the measuring equipment 52 during this period. In particular, reference may be made to the equation [Math. 1] to obtain a relationship between the measurement of the electric current I1 and the diameter of a cellular microcompartment MC of spherical shape.

Dans le cas où la caractéristique mesurée par l’équipement de mesure 52 est la quantité de charges électriques se déplaçant vers le deuxième potentiel électrique V2, on pourra envisager que l’unité de calcul 71 détermine, à partir de cette quantité, le nombre de microcompartiments cellulaires MC formés par le dispositif d’encapsulation 3 au cours d’une durée de production d’un lot, une durée moyen ou l’évolution d’une durée moyenne de formation d’un microcompartiment cellulaire MC par le dispositif d’encapsulation 3 au cours d’une durée de production d’un lot, ou encore la dispersion du diamètre moyen des microcompartiments cellulaires MC formés par le dispositif d’encapsulation 3, autour d’une valeur moyenne, au cours d’une durée de production d’un lot.In the case where the characteristic measured by the measuring equipment 52 is the quantity of electrical charges moving towards the second electrical potential V2, it may be envisaged that the calculation unit 71 determines, from this quantity, the number of cellular microcompartments MC formed by the encapsulation device 3 during a production period of a batch, an average duration or the evolution of an average duration of formation of a cellular microcompartment MC by the encapsulation device 3 during a production period of a batch, or even the dispersion of the average diameter of the cellular microcompartments MC formed by the encapsulation device 3, around an average value, during a production period of a batch.

On a représenté en un système 10 d’encapsulation de cellules selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.It was represented in a cell encapsulation system 10 according to a second embodiment of the invention.

Ce système 10 est semblable au système 1 de la , et comporte en plus un dispositif de mesure 53 d’une valeur d’un paramètre du procédé d’encapsulation. Ce dispositif de mesure 53 pourra par exemple être un débitmètre agencé au niveau de l’un ou l’autre des distributeurs 21a, 22a, ou encore une caméra agencée au niveau de la pointe 34 pour acquérir des images des microcompartiments MC formés par le dispositif d’encapsulation 3, et pour déterminer au moins une dimension desdits microcompartiments MC à partir de ces images.This system 10 is similar to system 1 of the , and further comprises a measuring device 53 for measuring a value of a parameter of the encapsulation process. This measuring device 53 may for example be a flow meter arranged at one or other of the distributors 21a, 22a, or a camera arranged at the tip 34 to acquire images of the microcompartments MC formed by the encapsulation device 3, and to determine at least one dimension of said microcompartments MC from these images.

L’unité de calcul 71 reçoit ainsi les mesures réalisées par l’équipement 52 et par le dispositif 53. Elle peut ainsi, en cas de détection d’une dérive à partir des mesures du courant électrique I1 réalisées par l’équipement 52, discriminer un type de défaut à partir de ces différentes mesures et émettre une alerte indiquant ce type de défaut.The calculation unit 71 thus receives the measurements made by the equipment 52 and by the device 53. It can thus, in the event of detection of a drift from the measurements of the electric current I1 made by the equipment 52, discriminate a type of fault from these different measurements and issue an alert indicating this type of fault.

L’unité de calcul pourra notamment discriminer une modification d’un débit de l’une des solutions S1, S2 en amont du dispositif d’encapsulation 3, un changement de concentration d’un composé d’une des solutions S1, S2 en amont du dispositif d’encapsulation 3, une variation du débit du jet JT formé par le dispositif d’encapsulation 3, un mouillage de la pointe 34 du dispositif d’encapsulation 3, ou encore un défaut du bain de rigidification 4.The calculation unit may in particular discriminate between a change in the flow rate of one of the solutions S1, S2 upstream of the encapsulation device 3, a change in the concentration of a compound of one of the solutions S1, S2 upstream of the encapsulation device 3, a variation in the flow rate of the jet JT formed by the encapsulation device 3, wetting of the tip 34 of the encapsulation device 3, or even a defect in the stiffening bath 4.

Plus précisément, dans le cas où le dispositif 53 comporte un débitmètre agencé au niveau de chacun des distributeurs 21a, 22a et dans le cas d’une détection d’une variation importante du courant électrique I1 sans qu’une modification du débit soit observée par les débitmètres du dispositif 53, l’unité de calcul 71 pourra conclure à l’apparition d’un défaut au niveau du dispositif d’encapsulation 3, du bain de rigidification 4 ou dans une ligne de collecte des capsules depuis le bain 4. De même, une dérive au-delà des valeurs normales du courant électrique I1 permettra à l’unité de calcul 71 de conclure à un défaut dans la composition d’une des solutions S1, S2.More specifically, in the case where the device 53 comprises a flow meter arranged at each of the distributors 21a, 22a and in the case of detection of a significant variation in the electric current I1 without a change in the flow rate being observed by the flow meters of the device 53, the calculation unit 71 will be able to conclude that a defect has appeared at the level of the encapsulation device 3, of the stiffening bath 4 or in a capsule collection line from the bath 4. Similarly, a drift beyond the normal values of the electric current I1 will allow the calculation unit 71 to conclude that there is a defect in the composition of one of the solutions S1, S2.

Dans l’exemple décrit, le système 1 comporte une unité de commande 73 apte à contrôler les distributeurs 21a et 21b. L’unité de commande 73 peut ainsi recevoir l’alerte émise par l’unité de calcul 71, et en fonction du type de défaut, contrôler l’un et/ou l’autre des distributeurs 21a et 21b de sorte à modifier ou stopper le débit de solutions S1, S2.In the example described, the system 1 comprises a control unit 73 capable of controlling the distributors 21a and 21b. The control unit 73 can thus receive the alert emitted by the calculation unit 71, and depending on the type of fault, control one and/or the other of the distributors 21a and 21b so as to modify or stop the flow of solutions S1, S2.

La description qui précède explique clairement comment l’invention permet d’atteindre les objectifs qu’elle s’est fixée, à savoir proposer un système de culture de cellules en trois dimensions permettant d’augmenter le rendement et la qualité de la culture de ces cellules. On comprend que l’invention se propose d’améliorer le système d’encapsulation de cellules selon l’art antérieur, en chargeant électriquement le bain de rigidification avec un potentiel électrique donné, notamment distinct de celui avec lequel sont chargés les microcompartiments, ce qui permet de créer un écoulement des charges vers la source de cet autre potentiel et donc d’éviter une accumulation de charge qui repousseraient les microcompartiments du bain de rigidification. En outre, il est possible d’utiliser cette caractéristique pour mesurer des caractéristiques de cet écoulement de charge afin d’identifier des défauts de production lors de l’encapsulation.The foregoing description clearly explains how the invention achieves the objectives it has set for itself, namely to propose a three-dimensional cell culture system that increases the yield and quality of the culture of these cells. It is understood that the invention proposes to improve the cell encapsulation system according to the prior art, by electrically charging the stiffening bath with a given electrical potential, in particular distinct from that with which the microcompartments are charged, which makes it possible to create a flow of charges towards the source of this other potential and therefore to avoid an accumulation of charge that would repel the microcompartments from the stiffening bath. In addition, it is possible to use this characteristic to measure characteristics of this charge flow in order to identify production defects during encapsulation.

En tout état de cause, l’invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s’étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens.
In any event, the invention cannot be limited to the embodiments specifically described in this document, and extends in particular to all equivalent means and to any technically effective combination of these means.

Claims (11)

Système (1) d’encapsulation de cellules, le système comportant au moins :
  1. deux conteneurs (21, 22), l’un des conteneurs (21) destiné à contenir une solution de cellules (S1) et l’autre des conteneurs (22) destiné à contenir une solution apte à gélifier (S2),
  2. un dispositif d’encapsulation (3) muni de plusieurs entrées (31, 32) chacune reliée à l’un des conteneurs via au moins un distributeur (21a, 22a) et agencé pour former, en sortie du dispositif d’encapsulation, à partir des solutions fournies par le ou les distributeurs, des microcompartiments cellulaires (MC) dont la couche extérieure est la solution apte à gélifier et le cœur la solution de cellules,
  3. un bain de rigidification (4) agencé en aval du dispositif d’encapsulation pour collecter les microcompartiments cellulaires formés par le dispositif d’encapsulation et agencé pour provoquer une rigidification de la couche extérieure de chaque microcompartiment cellulaire lors de son immersion dans le bain ;
caractérisé en ce qu’il comporte au moins un organe (22b) apte à charger électriquement au moins une des solutions avec un premier potentiel électrique (V1) et en ce que le bain de rigidification est chargé électriquement avec un deuxième potentiel électrique (V2) prédéterminé.
Cell encapsulation system (1), the system comprising at least:
  1. two containers (21, 22), one of the containers (21) intended to contain a cell solution (S1) and the other of the containers (22) intended to contain a solution capable of gelling (S2),
  2. an encapsulation device (3) provided with several inlets (31, 32) each connected to one of the containers via at least one distributor (21a, 22a) and arranged to form, at the outlet of the encapsulation device, from the solutions supplied by the distributor(s), cellular microcompartments (MC) whose outer layer is the solution capable of gelling and the core the cell solution,
  3. a stiffening bath (4) arranged downstream of the encapsulation device to collect the cellular microcompartments formed by the encapsulation device and arranged to cause stiffening of the outer layer of each cellular microcompartment during its immersion in the bath;
characterized in that it comprises at least one member (22b) capable of electrically charging at least one of the solutions with a first electrical potential (V1) and in that the stiffening bath is electrically charged with a second predetermined electrical potential (V2).
Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bain de rigidification (4) est relié au deuxième potentiel électrique (V2) au travers d’un équipement de mesure (52) d’au moins une caractéristique d’un courant électrique (I1) créé par le déplacement des charges électriques portées par un microcompartiment cellulaire (MC) vers ledit deuxième potentiel électrique lors de son immersion dans le bain.System (1) according to the preceding claim, characterized in that the stiffening bath (4) is connected to the second electrical potential (V2) through measuring equipment (52) of at least one characteristic of an electric current (I1) created by the movement of the electrical charges carried by a cellular microcompartment (MC) towards said second electrical potential during its immersion in the bath. Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de calcul (71) agencée pour comparer la mesure réalisée par l’équipement de mesure (52) à une valeur de consigne et pour, en cas de dérive de ladite mesure vis-à-vis de ladite valeur de consigne, émettre une alerte indiquant un défaut lors de la mise en œuvre d’un procédé d’encapsulation par le système d’encapsulation.System (1) according to the preceding claim, characterized in that it comprises a calculation unit (71) arranged to compare the measurement carried out by the measuring equipment (52) with a set value and to, in the event of a drift of said measurement with respect to said set value, emit an alert indicating a fault during the implementation of an encapsulation method by the encapsulation system. Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un dispositif de mesure (53) d’une valeur d’un paramètre du procédé d’encapsulation, en ce que l’unité de calcul (71) est agencée pour déterminer un type de défaut à partir des mesures réalisées par le dispositif de mesure et l’équipement de mesure, ladite alerte émise par l’unité de calcul contenant ledit type de défaut.System (1) according to the preceding claim, characterized in that it comprises at least one measuring device (53) for a value of a parameter of the encapsulation process, in that the calculation unit (71) is arranged to determine a type of fault from the measurements carried out by the measuring device and the measuring equipment, said alert emitted by the calculation unit containing said type of fault. Système (1) selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le ou chaque distributeur (21a, 22a) comporte un organe de contrôle du débit de solution (S1, S2) fournie par ce distributeur, en ce qu’il comporte une unité de commande (73) du ou des organes de contrôle, l’unité de commande étant apte à recevoir ladite alerte indiquant un défaut et étant agencée, à la réception de ladite alerte, pour contrôler le ou au moins l’un desdits organes de contrôle de sorte à modifier ou stopper le débit de solutions par le ou au moins l’un des distributeurs.System (1) according to one of claims 3 or 4, characterized in that the or each distributor (21a, 22a) comprises a device for controlling the flow of solution (S1, S2) supplied by this distributor, in that it comprises a control unit (73) for the control device(s), the control unit being capable of receiving said alert indicating a fault and being arranged, upon receipt of said alert, to control the or at least one of said control devices so as to modify or stop the flow of solutions by the or at least one of the distributors. Système (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de calcul (71) agencée pour estimer, à partir des mesures réalisées par l’équipement de mesure (52) pendant une période de temps donnée, une valeur d’un paramètre géométrique ou quantitatif des microcompartiments cellulaires (MC) collectés par le bain de rigidification (4) au cours de ladite période de temps.System (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a calculation unit (71) arranged to estimate, from the measurements carried out by the measuring equipment (52) during a given period of time, a value of a geometric or quantitative parameter of the cellular microcompartments (MC) collected by the stiffening bath (4) during said period of time. Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’unité de calcul (71) est agencée pour estimer, à partir des mesures réalisées par l’équipement de mesure (52) pendant ladite période de temps donnée, une dimension moyenne des microcompartiments cellulaires (MC) collectés par le bain de rigidification (4) pendant ladite période de temps.System (1) according to the preceding claim, characterized in that the calculation unit (71) is arranged to estimate, from the measurements carried out by the measuring equipment (52) during said given period of time, an average dimension of the cellular microcompartments (MC) collected by the stiffening bath (4) during said period of time. Système (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’équipement de mesure (52) comporte un voltmètre (61) relié, d’une part, au deuxième potentiel électrique (V2) et, d’autre part, à une électrode (51) immergée dans le bain de rigidification (4), le voltmètre étant relié à ladite électrode via un montage suiveur de tension (62).System (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring equipment (52) comprises a voltmeter (61) connected, on the one hand, to the second electrical potential (V2) and, on the other hand, to an electrode (51) immersed in the stiffening bath (4), the voltmeter being connected to said electrode via a voltage follower assembly (62). Système (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d’encapsulation (3) comporte un corps (33) agencé pour former un flux concentrique à partir des solutions (S1, S2) fournies par le ou les distributeurs (21a, 22a), dont un flux externe est la solution apte à gélifier (S2) et un flux interne est la solution de cellules (S1), et une buse (34) reliée au corps pour recevoir ledit flux concentrique et formant la sortie du dispositif d’encapsulation, le dispositif d’encapsulation étant agencé pour former, en sortie de la buse, un jet concentrique (JT) à partir du flux concentrique de sorte que ce jet se fractionne en microcompartiments cellulaires (MC).System (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the encapsulation device (3) comprises a body (33) arranged to form a concentric flow from the solutions (S1, S2) supplied by the distributor(s) (21a, 22a), an external flow of which is the solution capable of gelling (S2) and an internal flow of which is the cell solution (S1), and a nozzle (34) connected to the body to receive said concentric flow and forming the outlet of the encapsulation device, the encapsulation device being arranged to form, at the outlet of the nozzle, a concentric jet (JT) from the concentric flow so that this jet is split into cellular microcompartments (MC). Système (1) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d’encapsulation (3) comporte un corps (33) agencé pour former un flux concentrique à partir des solutions (S1, S2) fournies par le ou les distributeurs (21a, 22a), dont un flux externe est la solution apte à gélifier (S2) et un flux interne est la solution de cellules (S1), et une buse (34) reliée au corps pour recevoir ledit flux concentrique et formant la sortie du dispositif d’encapsulation, le dispositif d’encapsulation étant agencé pour former, directement en sortie de la buse, lesdits microcompartiments cellulaires (MC) à partir du flux concentrique.System (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the encapsulation device (3) comprises a body (33) arranged to form a concentric flow from the solutions (S1, S2) supplied by the distributor(s) (21a, 22a), an external flow of which is the solution capable of gelling (S2) and an internal flow of which is the cell solution (S1), and a nozzle (34) connected to the body to receive said concentric flow and forming the outlet of the encapsulation device, the encapsulation device being arranged to form, directly at the outlet of the nozzle, said cellular microcompartments (MC) from the concentric flow. Système (1) selon l’une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le corps (33) comporte une première entrée (31) reliée à un premier distributeur (21a) pour recevoir la solution de cellules (S1) et au moins une deuxième entrée (32) reliée à un deuxième distributeur (22a) pour recevoir la solution apte à gélifier (S2), ainsi qu’une sortie unique reliée à la buse (34), le corps comportant un canal principal comprenant une portion sensiblement rectiligne définissant un axe central du dispositif d’encapsulation, le canal principal reliant la première entrée à la sortie unique et au moins un canal secondaire reliant la deuxième entrée à la sortie unique, ledit canal secondaire se subdivisant en portions s’étendant autour du premier canal, lesdites subdivisions du deuxième canal se rejoignant au niveau de la sortie unique en une portion circulaire unique, concentrique avec le premier canal, ladite portion circulaire unique et le premier canal se rejoignant pour former la sortie unique du corps.
System (1) according to one of claims 9 or 10, characterized in that the body (33) comprises a first inlet (31) connected to a first distributor (21a) for receiving the cell solution (S1) and at least one second inlet (32) connected to a second distributor (22a) for receiving the solution capable of gelling (S2), as well as a single outlet connected to the nozzle (34), the body comprising a main channel comprising a substantially rectilinear portion defining a central axis of the encapsulation device, the main channel connecting the first inlet to the single outlet and at least one secondary channel connecting the second inlet to the single outlet, said secondary channel being subdivided into portions extending around the first channel, said subdivisions of the second channel joining at the single outlet in a single circular portion, concentric with the first channel, said single circular portion and the first channel joining to form the single outlet of the body.
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