專(zhuān)利名稱(chēng)：臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞數(shù)字化自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬細(xì)胞培養(yǎng)與細(xì)胞工程領(lǐng)域，涉及臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞數(shù)字化自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)，大都是人工操作，對(duì)生產(chǎn)的各個(gè)方面有諸多的限制，比如人員素質(zhì)、潔凈工作室級(jí)別、操作管理規(guī)章制度等。盡管具備了嚴(yán)格化的生產(chǎn)管理及完善的質(zhì)量控制，諸多人為因素對(duì)干細(xì)胞生產(chǎn)的影響也是不可避免的，細(xì)胞的質(zhì)量及穩(wěn)定性仍然不能保證。目前，生物反應(yīng)器在國(guó)內(nèi)外諸如疫苗生產(chǎn)的細(xì)胞規(guī)模生產(chǎn)領(lǐng)域已經(jīng)廣泛開(kāi)展起來(lái)，它可以有效地提高細(xì)胞及相關(guān)產(chǎn)物的生產(chǎn)效率并減小細(xì)胞生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。然而，生物反應(yīng)器尚未成熟的應(yīng)用到間充質(zhì)干細(xì)胞，主要原因是1.此項(xiàng)技術(shù)條件較高，需要選用合適的載體以使細(xì)胞貼附并在立體失重的環(huán)境下培養(yǎng)；2.立體失重的細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境同傳統(tǒng)的靜止培養(yǎng)有諸多的不同，因此生產(chǎn)出的細(xì)胞質(zhì)量尚不可知，這對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞的臨床應(yīng)用也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)；3.實(shí)踐中為了保證間充質(zhì)干細(xì)胞臨床應(yīng)用的療效和安全性，并不允許長(zhǎng)時(shí)間擴(kuò)增，也無(wú)需太多的細(xì)胞，這也限制了傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)細(xì)胞的生物反應(yīng)器的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中人工培養(yǎng)細(xì)胞費(fèi)時(shí)費(fèi)力、細(xì)胞培養(yǎng)穩(wěn)定性差、成本高、效率低等不足，本發(fā)明提供了一種臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞數(shù)字化自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用于細(xì)胞的自動(dòng)化、流水線培養(yǎng)，減少了人工操作影響因素，確保細(xì)胞培養(yǎng)的質(zhì)量及穩(wěn)定性，節(jié)約細(xì)胞培養(yǎng)成本，提高細(xì)胞培養(yǎng)效率。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞數(shù)字化自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)，包括培養(yǎng)瓶、機(jī)械流水線、生物反應(yīng)器，生物反應(yīng)器包括控制系統(tǒng)、探測(cè)裝置、供氣裝置、加液裝置、 去液裝置、數(shù)字顯示觸摸屏，其技術(shù)特征是所述培養(yǎng)瓶包括至少三只培養(yǎng)瓶，至少三只培養(yǎng)瓶均水平放置于機(jī)械流水線上，至少三只培養(yǎng)瓶的瓶蓋上均設(shè)置生物反應(yīng)器的供氣裝置、 探測(cè)裝置；至少三只培養(yǎng)瓶的第一培養(yǎng)瓶為培養(yǎng)原代細(xì)胞的單層培養(yǎng)瓶，第一培養(yǎng)瓶的瓶底設(shè)有四個(gè)接口分別為加液接口 Al、組織塊添加接口 A2、去液接口 A3和收集接口 A4，加液接口 Al和去液接口 A3均連接生物反應(yīng)器，加液接口 Al的作用是從生物反應(yīng)器中補(bǔ)加培養(yǎng)液、消化液等細(xì)胞培養(yǎng)所需的相關(guān)溶液，組織塊添加接口 A2的作用是添加臍帶華通氏膠組織塊，添加后即封閉，去液接口 A3是將已培養(yǎng)細(xì)胞的培養(yǎng)液、消化液等溶液從此接口移向生物反應(yīng)器，收集接口 A4是用來(lái)收集原代細(xì)胞；所述第二培養(yǎng)瓶為傳代細(xì)胞培養(yǎng)瓶，第二培養(yǎng)瓶的瓶底設(shè)有四個(gè)接口分別為加液接口 Bi、細(xì)胞添加接口 B2、去液接口 B3和收集接口 B4，加液接口 Bl和去液接口 B3均連接生物反應(yīng)器，加液接口 Bl的作用是從生物反應(yīng)器中補(bǔ)加培養(yǎng)液、消化液等細(xì)胞培養(yǎng)所需的相關(guān)溶液，細(xì)胞添加接口 B2連接第一培養(yǎng)瓶收集接口 A4接收原代細(xì)胞，B3是將已培養(yǎng)細(xì)胞的培養(yǎng)液、消化液等溶液從此接口移向生物反應(yīng)器，B4是用來(lái)收集細(xì)胞；所述第三培養(yǎng)瓶是傳代細(xì)胞培養(yǎng)瓶，第三培養(yǎng)瓶的瓶底部設(shè)有四個(gè)接口分別為加液接口 Cl、細(xì)胞添加接口 C2、去液接口 C3和收集接口 C4，加液接口 Cl和去液接口 C3均連接生物反應(yīng)器，細(xì)胞添加接口 C2連接第二培養(yǎng)瓶收集接口 B4，加液接口 Cl 作用是從生物反應(yīng)器中補(bǔ)加培養(yǎng)液、消化液等細(xì)胞培養(yǎng)所需的相關(guān)溶液，細(xì)胞添加接口 C2 連接第二培養(yǎng)瓶收集接口 B4接收第二培養(yǎng)瓶培養(yǎng)的細(xì)胞，去液接口 C3是將已培養(yǎng)細(xì)胞的培養(yǎng)液、消化液等溶液從此接口移向生物反應(yīng)器，收集接口 C4在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中封閉，培養(yǎng)完成的細(xì)胞收集時(shí)外接細(xì)胞收集容器。進(jìn)一步地，所述加液接口 Al、Bi、Cl外接生物反應(yīng)器內(nèi)的加液裝置，且加液接口 Al、Bi、Cl上均設(shè)有0. 22 μ m過(guò)濾器，防止加液污染；所述去液接口 A3、B3、C3外接生物反應(yīng)器內(nèi)的去液裝置，且去液接口 A3上設(shè)有孔徑大小為2mm的篩網(wǎng)，防止去液時(shí)組織塊移出； 所述收集接口 A4、B4、C4上均設(shè)有200目篩網(wǎng)，防止未消化成單細(xì)胞的細(xì)胞團(tuán)移出。進(jìn)一步地，所述第一、二、三培養(yǎng)瓶瓶底的若干個(gè)接口均設(shè)置于培養(yǎng)瓶瓶底的上部或頂部位置，且若干個(gè)接口均處于同一水平面上。當(dāng)培養(yǎng)瓶水平翻轉(zhuǎn)倒置時(shí)，若干個(gè)接口均處于下方，方便液體順利地由相應(yīng)接口流出，當(dāng)培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)呈90度豎直狀態(tài)時(shí)，收集接口均位于培養(yǎng)瓶最下方，液體或細(xì)胞等能從培養(yǎng)瓶順暢流出，方便快速執(zhí)行細(xì)胞傳代換液的相關(guān)操作。進(jìn)一步地，所述第二、三培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)設(shè)有多層細(xì)胞培養(yǎng)平面，所述每層培養(yǎng)平面兩側(cè)均和細(xì)胞培養(yǎng)瓶?jī)蓚?cè)相接，每層培養(yǎng)平面另外兩側(cè)與細(xì)胞培養(yǎng)瓶的瓶底和瓶蓋分離且設(shè)有高出培養(yǎng)平面4mm的邊界圍成水池狀，水平盛裝4mm高度以下的液體，多層細(xì)胞培養(yǎng)平面相互之間為平行不接觸設(shè)置。再進(jìn)一步地，所述第二培養(yǎng)瓶和第三培養(yǎng)瓶間可增設(shè)一個(gè)或多個(gè)與第二培養(yǎng)瓶結(jié)構(gòu)相同的傳代細(xì)胞培養(yǎng)瓶。本發(fā)明所述的機(jī)械流水線包括電子控制裝置以及分別與電子控制裝置連接的至少三組機(jī)械傳動(dòng)裝置，所述各機(jī)械傳動(dòng)裝置分別包括工作架、驅(qū)動(dòng)工作架的動(dòng)作臂以及驅(qū)動(dòng)動(dòng)作臂的電機(jī)，電子控制裝置與生物反應(yīng)器的控制系統(tǒng)連接，生物反應(yīng)器的探測(cè)裝置所探測(cè)的數(shù)據(jù)分析處理后傳輸給機(jī)械流水線的電子控制裝置，電子控制裝置分別控制至少三組機(jī)械傳動(dòng)裝置，使分別設(shè)置于機(jī)械傳動(dòng)裝置上的培養(yǎng)瓶受控呈振蕩、傾斜、翻轉(zhuǎn)倒置或90 度豎直狀態(tài)，配合細(xì)胞培養(yǎng)完成相關(guān)動(dòng)作。每個(gè)機(jī)械傳動(dòng)裝置的工作架上還設(shè)有與電子控制裝置連接的加熱裝置，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程對(duì)培養(yǎng)瓶的加熱需要。本發(fā)明所述的生物反應(yīng)器包括控制系統(tǒng)、探測(cè)裝置、供氣裝置、加液裝置、去液裝置、數(shù)字顯示觸摸屏，所述探測(cè)裝置、供氣裝置、加液裝置、去液裝置、數(shù)字顯示觸摸屏均與控制系統(tǒng)連接，所述探測(cè)裝置包括二氧化碳探頭、溫度探頭、PH探頭等若干根探頭，探測(cè)裝置的每根探頭和供氣裝置的供氣管均設(shè)置于每只培養(yǎng)瓶的瓶蓋上，每根探頭均由各培養(yǎng)瓶的瓶口伸入細(xì)胞培養(yǎng)瓶中探測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中所需參數(shù)，并將探測(cè)信號(hào)發(fā)送給控制系統(tǒng); 供氣裝置為細(xì)胞生長(zhǎng)提供所需的氣體并保持各培養(yǎng)瓶間氣壓恒定，供氣裝置的供氣量、加液裝置的加液量以及去液裝置的去液量均由控制系統(tǒng)控制；所述加液裝置連接第一培養(yǎng)瓶瓶底上的加液接口 Al、第二培養(yǎng)瓶瓶底上的加液接口 Bl以及第三培養(yǎng)瓶瓶底上的加液接口 Cl，去液裝置連接第一培養(yǎng)瓶瓶底上的去液接口 A3、第二培養(yǎng)瓶瓶底上的去液接口 B3以及第三培養(yǎng)瓶瓶底上的去液接口 C3，為細(xì)胞換液傳代時(shí)液體的轉(zhuǎn)移所用；生物反應(yīng)器的控制系統(tǒng)將探測(cè)裝置各探頭的探測(cè)信號(hào)分析處理后向加液裝置、去液裝置、供氣裝置發(fā)出加液、去液、補(bǔ)氣信息，并將數(shù)據(jù)信息傳輸給控制機(jī)械流水線的電子控制裝置配合完成傳代、 換液等細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程的機(jī)械動(dòng)作。所述加液裝置中設(shè)有醫(yī)用生理鹽水、無(wú)需中和的消化酶、 臨床級(jí)細(xì)胞培養(yǎng)液。所述數(shù)字顯示觸摸屏方便查看細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。本發(fā)明的自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)狀態(tài)，生物反應(yīng)器的探測(cè)裝置對(duì)培養(yǎng)過(guò)程的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行探測(cè)；生物反應(yīng)器的供氣裝置控制細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中(X)2的濃度始終保持在 5%，并保持各培養(yǎng)瓶間氣壓恒定；當(dāng)培養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗過(guò)多，生物反應(yīng)器和機(jī)械流水線協(xié)同操作換液步驟如下培養(yǎng)瓶受控振蕩10秒鐘后翻轉(zhuǎn)倒置，培養(yǎng)液由去液接口移除至生物反應(yīng)器的去液裝置，培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，從生物反應(yīng)器的加液裝置中經(jīng)加液接口向各自的培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)補(bǔ)充新的培養(yǎng)液，三只培養(yǎng)瓶受控在機(jī)械流水線上單獨(dú)動(dòng)作；機(jī)械流水線保持各培養(yǎng)瓶的細(xì)胞培養(yǎng)溫度37°C恒定，并定期微小振蕩，保證細(xì)胞生長(zhǎng)的均一性。生物反應(yīng)器的控制系統(tǒng)通過(guò)探測(cè)裝置探測(cè)各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)變化趨勢(shì)，分析、判斷出培養(yǎng)瓶中細(xì)胞生長(zhǎng)狀況，并計(jì)算出細(xì)胞傳代的時(shí)間及細(xì)胞消化所需的各種液體的量，生物反應(yīng)器和機(jī)械流水線協(xié)同操作傳代步驟如下培養(yǎng)瓶受控振蕩10秒鐘后翻轉(zhuǎn)倒置，培養(yǎng)液由去液接口移除至生物反應(yīng)器的去液裝置，培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，從生物反應(yīng)器的加液裝置經(jīng)加液接口向各自的培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)補(bǔ)充生理鹽水；機(jī)械流水線振蕩10秒鐘洗滌，培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)倒置，生理鹽水由培養(yǎng)瓶的去液接口移除至生物反應(yīng)器的去液裝置，培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，從生物反應(yīng)器的加液裝置再經(jīng)加液接口向培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)補(bǔ)充細(xì)胞消化所需的酶；機(jī)械流水線振蕩培養(yǎng)瓶 37°C消化5分鐘，培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)呈90度豎直，細(xì)胞懸液經(jīng)收集接口至下一培養(yǎng)瓶培養(yǎng)或者直接移出至細(xì)胞收集容器，培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，再?gòu)纳锓磻?yīng)器的加液裝置經(jīng)加液接口向培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)補(bǔ)充少量培養(yǎng)液，培養(yǎng)瓶受控振蕩10秒鐘后再翻轉(zhuǎn)呈90度豎直，經(jīng)培養(yǎng)瓶的收集接口將殘留的細(xì)胞轉(zhuǎn)移到下一培養(yǎng)瓶或者收集至細(xì)胞收集容器中，三只培養(yǎng)瓶受控在機(jī)械流水線上單獨(dú)動(dòng)作。翻轉(zhuǎn)正置操作，為保證各細(xì)胞培養(yǎng)層液體分布均勻，均由機(jī)械流水線控制第二或第三培養(yǎng)瓶側(cè)翻90度后迅速正置；翻轉(zhuǎn)倒置操作，為保證第二、第三培養(yǎng)瓶各培養(yǎng)層的培養(yǎng)液、消化液等溶液均能夠完全移除，均由機(jī)械流水線控制第二或第三培養(yǎng)瓶側(cè)翻90度后停留5秒鐘后緩慢倒置。采用以上技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明采用的機(jī)械流水線配合生物反應(yīng)器自動(dòng)完成細(xì)胞培養(yǎng)、換液、傳代、收集等過(guò)程的振蕩、翻轉(zhuǎn)、傾斜90度等動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞的培養(yǎng)由人工到自動(dòng)化的轉(zhuǎn)變；在培養(yǎng)過(guò)程中可輕微晃動(dòng)，保證細(xì)胞原代培養(yǎng)的均勻，細(xì)胞質(zhì)量差異少；細(xì)胞培養(yǎng)采用多層細(xì)胞培養(yǎng)瓶靜置培養(yǎng)，可以保證培養(yǎng)的細(xì)胞質(zhì)量與人工常規(guī)培養(yǎng)的細(xì)胞無(wú)異；培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)多層培養(yǎng)平面疊加節(jié)省了空間，減少了對(duì)生物反應(yīng)器探測(cè)探頭數(shù)目的需要，也節(jié)省了其它配套設(shè)施，系統(tǒng)使用成本低；采用數(shù)顯的全自動(dòng)生物反應(yīng)器對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程可視化數(shù)字監(jiān)控，能精確計(jì)算傳代及換液的時(shí)間、換液量、消化過(guò)程中各種液體的用量，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞生產(chǎn)全過(guò)程的精確控制， 避免人工操作因素影響，減少培養(yǎng)材料的浪費(fèi)，培養(yǎng)出的細(xì)胞質(zhì)量穩(wěn)定，滿足細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)的數(shù)字化實(shí)時(shí)監(jiān)控，工作效率高；由機(jī)械流水線和生物反應(yīng)器協(xié)同完成細(xì)胞自動(dòng)化生產(chǎn)的全過(guò)程，采用全封閉方式進(jìn)行操作，減少了污染的可能，降低了潔凈廠房及相關(guān)儀器耗材的費(fèi)用。本發(fā)明的數(shù)字化自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)全過(guò)程的自動(dòng)化、流水線培養(yǎng)，減少了人工操作影響因素，大大提高了細(xì)胞的培養(yǎng)質(zhì)量，提高了細(xì)胞的穩(wěn)定性，節(jié)約細(xì)胞培養(yǎng)成本，細(xì)胞培養(yǎng)效率顯著提高。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中生物反應(yīng)器1，控制系統(tǒng)11，加液裝置12，去液裝置13，供氣裝置14，探測(cè)裝置15 ；機(jī)械流水線2，電子控制裝置21，電機(jī)22，動(dòng)作臂23，工作架M、25J6 ；第一培養(yǎng)瓶
3、第二培養(yǎng)瓶4，第三培養(yǎng)瓶5。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1所示中的一種臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞數(shù)字化自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)，包括培養(yǎng)瓶、機(jī)械流水線2、生物反應(yīng)器1。所述的機(jī)械流水線2包括電子控制裝置21以及分別與電子控制裝置連接的至少三組機(jī)械傳動(dòng)裝置，所述各機(jī)械傳動(dòng)裝置分別包括工作架M、驅(qū)動(dòng)工作架運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作臂23以及驅(qū)動(dòng)動(dòng)作臂工作的電機(jī)22，電機(jī)連接電子控制裝置，電子控制裝置與生物反應(yīng)器的控制系統(tǒng)11連接，每只工作架上放置一培養(yǎng)瓶，每個(gè)工作架上還設(shè)有與電子控制裝置連接的加熱裝置，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程對(duì)培養(yǎng)瓶的加熱需要。本發(fā)明所述的生物反應(yīng)器1包括控制系統(tǒng)11、探測(cè)裝置15、供氣裝置14、加液裝置12、去液裝置13和數(shù)字顯示觸摸屏，所述探測(cè)裝置15、供氣裝置14、加液裝置12、去液裝置13、數(shù)字顯示觸摸屏均與控制系統(tǒng)11連接，所述探測(cè)裝置15包括二氧化碳探頭、溫度探頭、PH探頭等若干根探頭，探測(cè)裝置的每根探頭和供氣裝置的供氣管均設(shè)置于每只培養(yǎng)瓶的瓶蓋上，每根探頭均由各培養(yǎng)瓶的瓶口伸入細(xì)胞培養(yǎng)瓶中探測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中所需參數(shù)，并將探測(cè)信號(hào)發(fā)送給控制系統(tǒng)；供氣裝置14為細(xì)胞生長(zhǎng)提供所需的氣體并保持各培養(yǎng)瓶間氣壓恒定，供氣裝置的供氣量、加液裝置12的加液量以及去液裝置13的去液量均由控制系統(tǒng)11控制。生物反應(yīng)器1將探測(cè)裝置各探頭的探測(cè)信號(hào)分析處理后發(fā)出補(bǔ)氣、加液、去液、收集信息，并將數(shù)據(jù)信息傳輸給機(jī)械流水線2的電子控制裝置21，電子控制裝置控制動(dòng)作臂23運(yùn)動(dòng)使工作架上的培養(yǎng)瓶完成細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程的振蕩、傾斜、翻轉(zhuǎn)90度等機(jī)械動(dòng)作； 加液裝置12中設(shè)有醫(yī)用生理鹽水、無(wú)需中和的消化酶、臨床級(jí)細(xì)胞培養(yǎng)液。所述培養(yǎng)瓶包括至少三只培養(yǎng)瓶3、4、5，至少三只培養(yǎng)瓶的瓶蓋和瓶底同在一水平面上放置于機(jī)械流水線2的工作架M、25J6上，至少三只培養(yǎng)瓶的瓶蓋上均設(shè)置生物反應(yīng)器的供氣裝置14、探測(cè)裝置15 ；至少三只培養(yǎng)瓶的第一培養(yǎng)瓶3為原代細(xì)胞的單層培養(yǎng)瓶，第二、三培養(yǎng)瓶4、5為內(nèi)設(shè)有多層細(xì)胞培養(yǎng)平面的傳代培養(yǎng)瓶；第一培養(yǎng)瓶3的瓶底設(shè)有四個(gè)接口分別為加液接口 Al、組織塊添加接口 A2、去液接口 A3和收集接口 A4 ；第二培養(yǎng)瓶4的瓶底設(shè)有四個(gè)接口分別為加液接口 Bi、細(xì)胞添加接口 B2、去液接口 B3和收集接口 B4 ；第三培養(yǎng)瓶5的瓶底部設(shè)有四個(gè)接口分別為加液接口 Cl、細(xì)胞添加接口 C2、去液接口 C3和收集接口 C4 ；第一培養(yǎng)瓶3的加液接口 Al、第二培養(yǎng)瓶4的加液接口 Bi、第三培養(yǎng)瓶 5的加液接口 Cl均連接生物反應(yīng)器1的加液裝置12，作用是從生物反應(yīng)器的加液裝置中經(jīng)加液接口補(bǔ)加培養(yǎng)液、消化液等細(xì)胞培養(yǎng)所需的相關(guān)溶液，且加液接口 A1、B1、C1上均設(shè)有 0. 22 μ m過(guò)濾器，防止加液污染；第一培養(yǎng)瓶3的去液接口 A3、第二培養(yǎng)瓶4的去液接口 B3、 第三培養(yǎng)瓶5的去液接口 C3均連接生物反應(yīng)器1的去液裝置13，作用是將已培養(yǎng)細(xì)胞的培養(yǎng)液、消化液等溶液從去液接口移向生物反應(yīng)器的去液裝置，且第一培養(yǎng)瓶3的去液接口 A3上設(shè)有孔徑大小為2mm的篩網(wǎng)，防止第一培養(yǎng)瓶去液時(shí)組織塊移出；第一培養(yǎng)瓶3的組織塊添加接口 A2是直徑Icm的圓型接口，其作用是添加臍帶華通氏膠組織塊，添加后即封閉，第一培養(yǎng)瓶3的收集接口 A4是將收集的原代細(xì)胞送至第二培養(yǎng)瓶4的細(xì)胞添加接口 B2，第二培養(yǎng)瓶4的收集接口 B4將收集的傳代細(xì)胞送至第三培養(yǎng)瓶5的細(xì)胞添加接口 C2， 通過(guò)第三培養(yǎng)瓶5的收集接口 C4將最終培養(yǎng)出的細(xì)胞收集至細(xì)胞收集容器中，第三培養(yǎng)瓶 5收集接口 C4在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中封閉，且收集接口 A4、B4、C4上均設(shè)有200目篩網(wǎng)，防止未消化成單細(xì)胞的細(xì)胞團(tuán)移出。第二培養(yǎng)瓶4和第三培養(yǎng)瓶5間可增設(shè)一個(gè)或多個(gè)與第二培養(yǎng)瓶結(jié)構(gòu)相同的傳代細(xì)胞培養(yǎng)瓶。進(jìn)一步地，所述第一、二、三培養(yǎng)瓶3、4、5瓶底的若干個(gè)接口均設(shè)置于培養(yǎng)瓶瓶底的上部或頂部位置，且若干個(gè)接口均處于同一水平面上。當(dāng)培養(yǎng)瓶水平翻轉(zhuǎn)倒置時(shí)，若干個(gè)接口均處于下方，方便液體順利地由相應(yīng)接口流出，當(dāng)培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)呈90度豎直狀態(tài)時(shí)，收集接口均位于培養(yǎng)瓶最下方，液體或細(xì)胞等能從培養(yǎng)瓶順暢流出，方便快速執(zhí)行細(xì)胞傳代換液的相關(guān)操作。所述第二、三培養(yǎng)瓶4、5內(nèi)或第二與第三培養(yǎng)瓶間增設(shè)的培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)均設(shè)有多層細(xì)胞培養(yǎng)平面，每層培養(yǎng)平面的兩側(cè)均和細(xì)胞培養(yǎng)瓶?jī)蓚?cè)相接，每層培養(yǎng)平面另外兩側(cè)與細(xì)胞培養(yǎng)瓶的瓶底和瓶蓋分離且設(shè)有高出培養(yǎng)平面4mm的邊界，可與培養(yǎng)瓶?jī)蓚?cè)圍合成水池狀，水平盛裝4mm高度以下的液體，多層細(xì)胞培養(yǎng)平面相互之間為平行不接觸設(shè)置。加液時(shí)，為保證第二、第三培養(yǎng)瓶各細(xì)胞培養(yǎng)層液體分布均勻，均由機(jī)械流水線2控制培養(yǎng)瓶側(cè)翻90度后迅速正置，當(dāng)培養(yǎng)瓶側(cè)翻90度狀態(tài)時(shí)，液體匯集于瓶側(cè)下部以及瓶底和瓶蓋處， 當(dāng)培養(yǎng)瓶瞬間翻轉(zhuǎn)正置時(shí)，培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)液體能立即均勻分布至各層培養(yǎng)平面，充分利用了培養(yǎng)瓶的有效空間；去液時(shí)，培養(yǎng)瓶側(cè)翻90度后停留5秒鐘，液體匯集于瓶側(cè)下部以及瓶底和瓶蓋處，緩慢倒置，液體即完全匯集到培養(yǎng)瓶最下方，液體或細(xì)胞等能從培養(yǎng)瓶順暢流出， 方便快速執(zhí)行細(xì)胞傳代換液的相關(guān)操作。本發(fā)明應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)的步驟如下
(1)將無(wú)菌采集的臍帶剪成Imm3的組織塊，組織塊經(jīng)培養(yǎng)液重懸后經(jīng)第一培養(yǎng)瓶的組織塊添加接口 A2加入，然后關(guān)閉組織塊添加接口 A2，系統(tǒng)進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)狀態(tài)，生物反應(yīng)器的探測(cè)裝置對(duì)培養(yǎng)過(guò)程的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行探測(cè)；
(2)生物反應(yīng)器控制供氣裝置使細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中(X)2的濃度始終保持在5%，并保持培養(yǎng)瓶氣壓恒定；當(dāng)培養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗過(guò)多，生物反應(yīng)器和機(jī)械流水線協(xié)同操作換液如下第一培養(yǎng)瓶即原代組織塊培養(yǎng)瓶受控振蕩10秒鐘后翻轉(zhuǎn)倒置，培養(yǎng)液由去液接口 A3排除，第一培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，經(jīng)加液接口 Al補(bǔ)充新的培養(yǎng)液；
(3)機(jī)械流水線保持第一培養(yǎng)瓶中細(xì)胞培養(yǎng)溫度37°C恒定，并定期微小振蕩，保證原代細(xì)胞貼壁均一；
(4)生物反應(yīng)器的探測(cè)裝置通過(guò)探測(cè)各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)變化趨勢(shì)，分析、判斷出第一培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞生長(zhǎng)狀況，并計(jì)算出細(xì)胞傳代的時(shí)間，細(xì)胞消化所需的各種液體的量；
(5)至細(xì)胞傳代時(shí)，第一培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)倒置，培養(yǎng)液由去液接口A3排除，第一培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，經(jīng)加液接口 Al補(bǔ)充生理鹽水，機(jī)械流水線振蕩使第一培養(yǎng)瓶洗滌10秒鐘， 第一培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)倒置，生理鹽水由去液接口 A3排除，第一培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，再經(jīng)加液接口 Al補(bǔ)充細(xì)胞消化所需的酶，機(jī)械流水線振蕩培養(yǎng)瓶37°C消化5分鐘，第一培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)呈90度豎直，使細(xì)胞懸液經(jīng)收集接口 A4轉(zhuǎn)移至第二培養(yǎng)瓶的細(xì)胞添加接口 B2， 第一培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，再經(jīng)加液接口 Al補(bǔ)充少量培養(yǎng)液，機(jī)械流水線振蕩培養(yǎng)瓶10秒鐘，第一培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)呈90度豎直，使殘留細(xì)胞懸液經(jīng)收集接口 A4轉(zhuǎn)移至第二培養(yǎng)瓶的細(xì)胞添加接口 B2 ；
(6)第一培養(yǎng)瓶受控復(fù)位，經(jīng)加液接口Al補(bǔ)充培養(yǎng)液，瓶中原代組織塊繼續(xù)培養(yǎng)；
(7)第二培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后迅速正置以保證各細(xì)胞培養(yǎng)層液體分布均勻，靜置培養(yǎng)12小時(shí)使細(xì)胞貼壁，第二培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后停留5秒鐘后緩慢倒置，培養(yǎng)液經(jīng)去液接口 B3排除，第二培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，生理鹽水經(jīng)加液接口 Bl加入，第二培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后迅速正置，機(jī)械流水線振蕩洗滌10秒鐘，第二培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后停留5秒鐘后緩慢倒置，生理鹽水由去液接口 B3排除，第二培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，經(jīng)加液接口 Bl補(bǔ)加新的培養(yǎng)液，第二培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后迅速正置后靜置培養(yǎng)；探測(cè)裝置通過(guò)探測(cè)各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)變化趨勢(shì)，分析、判斷出第二培養(yǎng)瓶中細(xì)胞生長(zhǎng)狀況，并計(jì)算出細(xì)胞傳代的時(shí)間和細(xì)胞消化所需的各種液體的量；
(8)至細(xì)胞傳代時(shí)，第二培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后停留5秒鐘后緩慢倒置，培養(yǎng)液由去液接口 B3排除，培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，經(jīng)加液接口 Bl補(bǔ)充生理鹽水，第二培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90 度后迅速正置，機(jī)械流水線振蕩培養(yǎng)瓶洗滌10秒鐘，培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后停留5秒鐘后緩慢倒置，生理鹽水由去液接口 B3排除，培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，再經(jīng)加液接口 Bl補(bǔ)充細(xì)胞消化所需的酶，第二培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后迅速正置，機(jī)械流水線振蕩培養(yǎng)瓶37°C消化5 分鐘，培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)呈90度豎直狀態(tài)，使細(xì)胞懸液經(jīng)收集接口 B4轉(zhuǎn)移至第三培養(yǎng)瓶的細(xì)胞添加接口 C2，第二培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，再經(jīng)加液接口 Bl補(bǔ)充少量培養(yǎng)液，第二培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后迅速正置，機(jī)械流水線振蕩培養(yǎng)瓶10秒鐘，第二培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)呈90 度豎直狀態(tài)，使殘留細(xì)胞懸液經(jīng)收集接口 B4轉(zhuǎn)移至第三培養(yǎng)瓶的細(xì)胞添加接口 C2 ；
(9)第二培養(yǎng)瓶受控復(fù)位，等待從第一培養(yǎng)瓶中消化的細(xì)胞再次移入培養(yǎng)；
(10)第三培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后迅速正置以保證各細(xì)胞培養(yǎng)層液體分布均勻，靜置培養(yǎng)12小時(shí)使細(xì)胞貼壁，第三培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后停留5秒鐘后緩慢倒置，培養(yǎng)液經(jīng)去液接口 C3排除，第三培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，生理鹽水經(jīng)加液接口 Cl加入，第三培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后迅速正置，機(jī)械流水線振蕩洗滌10秒鐘，第三培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后停留5秒鐘后緩慢倒置，生理鹽水由去液接口 C3排除，第三培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，經(jīng)加液接口 Cl補(bǔ)加新的培養(yǎng)液，第三培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后迅速正置后靜置培養(yǎng)；探測(cè)裝置通過(guò)探測(cè)各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)變化趨勢(shì)，分析、判斷出第三培養(yǎng)瓶中細(xì)胞生長(zhǎng)狀況，并計(jì)算出細(xì)胞傳代的時(shí)間和細(xì)胞消化所需的各種液體的量；
(11)細(xì)胞傳代時(shí)，第三培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后停留5秒鐘后緩慢倒置，培養(yǎng)液由去液接口 C3排除，培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，經(jīng)加液接口 Cl補(bǔ)充生理鹽水，第三培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90 度后迅速正置，機(jī)械流水線振蕩培養(yǎng)瓶洗滌10秒鐘，培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后停留5秒鐘后緩慢倒置，生理鹽水由去液接口 C3排除，培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，再經(jīng)加液接口 Cl補(bǔ)充細(xì)胞消化所需的酶，第三培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后迅速正置，機(jī)械流水線振蕩培養(yǎng)瓶37°C消化5 分鐘，培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)呈90度豎直狀態(tài)，使細(xì)胞懸液經(jīng)收集接口 C4轉(zhuǎn)移至細(xì)胞收集容器中，第三培養(yǎng)瓶受控翻轉(zhuǎn)正置，再經(jīng)加液接口 Cl補(bǔ)充少量培養(yǎng)液，第三培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后迅速正置，機(jī)械流水線振蕩培養(yǎng)瓶10秒鐘，第三培養(yǎng)瓶受控側(cè)翻90度后停留5秒鐘后緩慢倒置，使殘留細(xì)胞懸液經(jīng)收集接口 C4轉(zhuǎn)移至細(xì)胞收集容器中；
(12)從第一培養(yǎng)瓶中長(zhǎng)出的細(xì)胞，重復(fù)上述步驟0)-(11)操作3次后，此來(lái)源的臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞培養(yǎng)的操作結(jié)束；
(13)細(xì)胞收集容器中收集的細(xì)胞經(jīng)簡(jiǎn)單的洗滌即可得到臨床用的臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞。
權(quán)利要求
1.一種臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞數(shù)字化自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)，包括培養(yǎng)瓶、機(jī)械流水線O)、生物反應(yīng)器(1)，生物反應(yīng)器包括控制系統(tǒng)(11)、探測(cè)裝置(15)、供氣裝置(14)、加液裝置(12)、 去液裝置(1 和數(shù)字顯示觸摸屏，其特征是所述培養(yǎng)瓶包括至少三只培養(yǎng)瓶(3，4，5)，至少三只培養(yǎng)瓶均設(shè)置于機(jī)械流水線(2)上，至少三只培養(yǎng)瓶的瓶蓋上均設(shè)置生物反應(yīng)器的供氣裝置(14)和探測(cè)裝置(1 ；至少三只培養(yǎng)瓶的第一培養(yǎng)瓶C3)為原代細(xì)胞培養(yǎng)瓶，第一培養(yǎng)瓶的瓶底設(shè)有四個(gè)接口分別為加液接口 Al、組織塊添加接口 A2、去液接口 A3和收集接口 A4，加液接口 Al和去液接口 A3均連接生物反應(yīng)器；所述第二培養(yǎng)瓶(4)為傳代細(xì)胞培養(yǎng)瓶，第二培養(yǎng)瓶的瓶底設(shè)有四個(gè)接口分別為加液接口 Bi、細(xì)胞添加接口 B2、去液接口 B3和收集接口 B4，細(xì)胞添加接口 B2連接第一培養(yǎng)瓶收集接口 A4，加液接口 Bl和去液接口 B3均連接生物反應(yīng)器；所述第三培養(yǎng)瓶(5)是傳代細(xì)胞培養(yǎng)瓶，第三培養(yǎng)瓶的瓶底部設(shè)有四個(gè)接口分別為加液接口 Cl、細(xì)胞添加接口 C2、去液接口 C3和收集接口 C4，細(xì)胞添加接口 C2連接第二培養(yǎng)瓶收集接口 B4，加液接口 Cl和去液接口 C3均連接生物反應(yīng)器；第一培養(yǎng)瓶組織塊添加接口 A2是在組織塊添加后即封閉，第三培養(yǎng)瓶收集接口 C4是在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中封閉、細(xì)胞收集時(shí)外接細(xì)胞收集容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞數(shù)字化自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是所述加液接口 Al、Bi、Cl外接生物反應(yīng)器內(nèi)的加液裝置，且加液接口 Al、Bi、Cl上設(shè)有過(guò)濾器；所述去液接口 A3、B3、C3外接生物反應(yīng)器內(nèi)的去液裝置，且去液接口 A3上設(shè)有篩網(wǎng)；所述收集接口 A4、B4、C4上設(shè)有篩網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞數(shù)字化自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是所述第二、三培養(yǎng)瓶G，5)內(nèi)設(shè)有多層細(xì)胞培養(yǎng)平面，所述每層培養(yǎng)平面兩側(cè)均和細(xì)胞培養(yǎng)瓶?jī)蓚?cè)相接，每層培養(yǎng)平面另外兩側(cè)與細(xì)胞培養(yǎng)瓶的瓶底和瓶蓋分離且設(shè)有高出培養(yǎng)平面4mm 的邊界圍成水池狀，多層細(xì)胞培養(yǎng)平面相互之間為平行不接觸設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞數(shù)字化自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是所述第二培養(yǎng)瓶(4)和第三培養(yǎng)瓶(5)間可增設(shè)一個(gè)或多個(gè)與第二培養(yǎng)瓶結(jié)構(gòu)相同的傳代細(xì)胞培養(yǎng)瓶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞數(shù)字化自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)，采用培養(yǎng)瓶作為細(xì)胞生長(zhǎng)載體，聯(lián)合機(jī)械流水線及數(shù)字化全自動(dòng)生物反應(yīng)器構(gòu)建而成。所述培養(yǎng)瓶包括放置在機(jī)械流水線上且外接生物反應(yīng)器的三只培養(yǎng)瓶；機(jī)械流水線包括機(jī)械傳動(dòng)裝置和電子控制裝置，電子控制裝置根據(jù)生物反應(yīng)器的處理數(shù)據(jù)控制機(jī)械傳動(dòng)裝置使培養(yǎng)瓶在此流水線中完成振蕩、翻轉(zhuǎn)、傾斜90度等動(dòng)作；生物反應(yīng)器包括控制系統(tǒng)、探測(cè)裝置、供氣裝置、加液裝置、去液裝置，根據(jù)探測(cè)裝置監(jiān)控細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)經(jīng)生物反應(yīng)器分析處理后協(xié)同機(jī)械流水線自動(dòng)完成送氣、加液、去液、收集操作從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)全過(guò)程，臍帶組織塊在此自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)中可擴(kuò)增臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞至109。
文檔編號(hào)C12M1/38GK102250767SQ20111017671
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者李偉, 楊兵 申請(qǐng)人:江蘇省北科生物科技有限公司