一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)器，包括盒體，蓋體及彈性卡夾，盒體的頂面設(shè)置有第一圓形凹槽，蓋體的底面設(shè)置有與第一圓形凹槽半徑大小相同的第二圓形凹槽；本實(shí)用新型在細(xì)胞培養(yǎng)裝置中的凹槽底面由聚酯纖維組成的脈管，細(xì)胞或組織外植體位于兩層脈管之間，形成“三明治”夾心培養(yǎng)，用聚酯纖維組成的脈管代替支架材料，最大程度減少了細(xì)胞培養(yǎng)的死角體積，更符合體內(nèi)的生理微環(huán)境。在培養(yǎng)裝置盒體的側(cè)壁，分別設(shè)置了培養(yǎng)液進(jìn)液通道和出液通道，培養(yǎng)液通過(guò)進(jìn)液通道流入凹槽腔內(nèi)，再?gòu)某鲆和ǖ懒髯?，從而?shí)現(xiàn)灌流培養(yǎng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備或裝置領(lǐng)域，具體涉及一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在常規(guī)的三維細(xì)胞培養(yǎng)中，一般采用靜態(tài)培養(yǎng)的方法。仔細(xì)觀察靜態(tài)培養(yǎng)中的微環(huán)境，不難發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)液的總體積數(shù)倍大于與所培植細(xì)胞真正接觸的培養(yǎng)液體積，這一過(guò)大的“死角體積”阻礙了細(xì)胞的分化。在靜態(tài)環(huán)境中，細(xì)胞產(chǎn)生的代謝廢物積累在培養(yǎng)腔室中，對(duì)分化有害。引入動(dòng)態(tài)的灌流培養(yǎng)，保證持續(xù)新鮮的化學(xué)培養(yǎng)液以恒定的速率進(jìn)入培養(yǎng)器內(nèi)部，提供細(xì)胞分化所必須的營(yíng)養(yǎng)和誘導(dǎo)因子，并及時(shí)移去代謝廢物。離開(kāi)灌注培養(yǎng)器的培養(yǎng)液不再循環(huán)使用，而是通過(guò)乳膠導(dǎo)管被導(dǎo)入廢液瓶。這為分化奠定了前提。
[0003]運(yùn)用脈管取代支架材料，填充在培養(yǎng)器內(nèi)的凹槽腔中。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，和支架材料相比較，外觀海綿狀的脈管能更明顯地降低培養(yǎng)的“死角體積”?；瘜W(xué)合成的脈管由約5 μ m截?cái)嘀睆降闹锌展軤罾w維組成，管狀纖維的側(cè)面分布有大量nm級(jí)的孔洞。脈管鋪設(shè)在凹槽腔中后，細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)液先經(jīng)過(guò)進(jìn)流腔流入脈管的中空管內(nèi)，再?gòu)膫?cè)面孔洞中滲漏出來(lái)才接觸到細(xì)胞，從而真實(shí)模擬體內(nèi)毛細(xì)血管供血的生理狀況，使體外再生組織成為可能。
[0004]即使按照以上工藝步驟，引入了灌流式營(yíng)養(yǎng)液運(yùn)輸及在細(xì)胞器中填充脈管降低死角體積，如果所選用的脈管材料不合適，仍不能使干細(xì)胞分化成組織。脈管是一種具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的高分子合成材料，它應(yīng)該具備充分的可變形性，足夠的親水性表面以及最佳的生物適配性。在尋找適于作為脈管的材料方面，不能考慮剛性物質(zhì)。通過(guò)對(duì)膠原纖維和羊毛等大量海綿類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)篩選，我們最終發(fā)現(xiàn)，聚酯纖維是適合制造脈管的最佳材料。
[0005]透析和器官移植是目前臨床上處理腎衰竭的二種常用治療方案。然而，高昂的醫(yī)療費(fèi)用，短暫的透析壽命(一般僅能維持幾年)和匱乏的供體器官是造成急慢性腎衰竭死亡率高的成因。運(yùn)用本實(shí)用新型三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)器，我們?cè)谑澜缟鲜状问剐律I皮質(zhì)部位的胚胎干細(xì)胞/祖先細(xì)胞成功分化為腎小管，為治療腎小管壞死造成的急慢性腎炎帶來(lái)新的希望。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是在于提供了一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置，本實(shí)用新型在細(xì)胞培養(yǎng)裝置中的凹槽底面設(shè)置由聚酯纖維組成的脈管，細(xì)胞或組織外植體位于兩層脈管之間，形成“三明治”夾心培養(yǎng)，用聚酯纖維組成的脈管代替支架材料，最大程度減少了細(xì)胞培養(yǎng)的死角體積，更符合體內(nèi)的生理微環(huán)境。在培養(yǎng)裝置盒體的側(cè)壁，分別設(shè)置了培養(yǎng)液進(jìn)液通道和出液通道，培養(yǎng)液通過(guò)進(jìn)液通道流入凹槽腔內(nèi)，再?gòu)某鲆和ǖ懒髯?，從而?shí)現(xiàn)灌流培養(yǎng)。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)措施:
[0008]一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置，包括盒體，蓋體及彈性卡夾，蓋體設(shè)置在盒體上方并通過(guò)連接件與盒體活動(dòng)連接，盒體的頂面設(shè)置有第一圓形凹槽，盒體側(cè)壁上水平設(shè)置有與第一圓形凹槽連通的進(jìn)液通道；盒體上與進(jìn)液通道相對(duì)的另一側(cè)壁上水平設(shè)置有與第一圓形凹槽連通的出液通道；進(jìn)液通道的軸線與出液通道的軸線錯(cuò)開(kāi)；蓋體的底面設(shè)置有與第一圓形凹槽半徑大小相同的第二圓形凹槽；第一圓形凹槽與第二圓形凹槽同軸，第一圓形凹槽的底面設(shè)置有第一纖維層，第二圓形凹槽的底面設(shè)置有第二纖維層；蓋體的底面開(kāi)設(shè)的圓環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有第一圓形彈性墊圈，第一圓形彈性墊圈凸出于蓋體的底面，第二圓形凹槽的槽口設(shè)置在第一圓形彈性墊圈內(nèi)，裝置閉合時(shí)通過(guò)彈性卡夾將盒體和蓋體夾緊，第一圓形凹槽和第二圓形凹槽構(gòu)成圓柱形內(nèi)腔。
[0009]所述的第一圓形凹槽槽口處的槽壁開(kāi)設(shè)的內(nèi)凹環(huán)設(shè)置有第二圓形彈性墊圈，第二圓形凹槽的槽口處的槽壁開(kāi)設(shè)的內(nèi)凹環(huán)設(shè)置有第三圓形彈性墊圈；
[0010]所述的第二圓形彈性墊圈的頂面與盒體的頂面在同一平面上，第三圓形墊圈的底面與蓋體的底面在同一平面上；
[0011]所述的第一纖維層和第二纖維層的材質(zhì)均為聚酯纖維；
[0012]所述的第一圓形凹槽的尺寸為半徑5mm,高度5mm,第二圓形凹槽的尺寸為半徑5mm,高度 5mm ；
[0013]所述的盒體尺寸為長(zhǎng)度45mm,寬度40mm,高度36mm ；
[0014]所述的盒體為半透明的聚碳酸酯材料制成；
[0015]所述的彈性卡夾為不銹鋼材質(zhì)，與盒體通過(guò)不銹鋼連接件活動(dòng)連接。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、連續(xù)灌注培養(yǎng)保證供應(yīng)細(xì)胞持續(xù)新鮮的營(yíng)養(yǎng)成分，有利于增殖和分化；
[0018]2、培養(yǎng)過(guò)程無(wú)需CO2培養(yǎng)箱，高精度蠕動(dòng)泵形成連續(xù)負(fù)壓實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化培養(yǎng)，省去了常規(guī)單層細(xì)胞培養(yǎng)中易造成污染的換液等步驟；
[0019]3、和常規(guī)單層細(xì)胞培養(yǎng)相比較，三維灌流式培養(yǎng)技術(shù)無(wú)需使用血清，血清價(jià)格昂貴,無(wú)血清培養(yǎng)極大地降低了培養(yǎng)成本；
[0020]4、細(xì)胞培養(yǎng)器由聚碳酸酯材料組成，能夠耐受多次反復(fù)的高溫滅菌而不變形，使用壽命長(zhǎng)。另外，聚碳酸酯的半透明特點(diǎn)，方便了實(shí)驗(yàn)操作者在培養(yǎng)階段用顯微鏡動(dòng)態(tài)觀察組織再生過(guò)程；
[0021]5.本實(shí)用新型在細(xì)胞培養(yǎng)器中的兩個(gè)凹槽底部，均鋪設(shè)了由聚酯纖維組成的脈管，細(xì)胞或組織外植體位于二層脈管之間，形成“三明治”夾心培養(yǎng)，用聚酯纖維組成的脈管代替支架材料，最大程度減少了細(xì)胞培養(yǎng)的死角體積，更符合體內(nèi)的生理微環(huán)境。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1 一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2A為一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置合蓋時(shí)的剖面圖；
[0024]圖2B為一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置蓋體的剖面圖；
[0025]圖2C為一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置盒體的剖面圖；
[0026]其中，1-盒體，2-蓋體，3-彈性卡夾，4-連接件，5-1-第一圓形凹槽，5-2-第二圓形凹槽，6-1-進(jìn)液通道,6-2-出液通道,7-第一圓形彈性墊圈,8-1-第二圓形彈性墊圈，8-2-第三圓形彈性墊圈，9-1-第一纖維層，9-2-第二纖維層?！揪唧w實(shí)施方式】
[0027]為了更好地解釋本實(shí)用新型，以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型的主要內(nèi)容，但本實(shí)用新型的內(nèi)容不僅僅局限于以下實(shí)施例。在下文中，如果未特別說(shuō)明，本實(shí)用新型所用材料和操作方法是本領(lǐng)域公知的。
[0028]實(shí)施例1:
[0029]一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置，包括盒體1，蓋體2及彈性卡夾3，蓋體2設(shè)置在盒體I上方并通過(guò)連接件4與盒體I活動(dòng)連接，盒體2的頂面設(shè)置有第一圓形凹槽5-1，盒體I側(cè)壁上水平設(shè)置有與第一圓形凹槽5-1連通的進(jìn)液通道6-1 ;盒體I上與進(jìn)液通道相對(duì)的另一側(cè)壁上水平設(shè)置有與第一圓形凹槽5-1連通的出液通道6-2 ;進(jìn)液通道的軸線與出液通道的軸線錯(cuò)開(kāi)；蓋體2的底面設(shè)置有與第一圓形凹槽5-1半徑大小相同的第二圓形凹槽5-2 ;第一圓形凹槽5-1與第二圓形凹槽5-2同軸，第一圓形凹槽5-1的底面設(shè)置有第一纖維層9-1，第二圓形凹槽5-2的底面設(shè)置有第二纖維層9-2 ;蓋體2的底面開(kāi)設(shè)的圓環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有第一圓形彈性墊圈7，第一圓形彈性墊圈7凸出于蓋體2的底面；第二圓形凹槽5-2的槽口設(shè)置在第一圓形彈性墊圈7內(nèi)，裝置閉合時(shí)通過(guò)彈性卡夾3將盒體I和蓋體2夾緊，第一圓形凹槽5-1和第二圓形凹槽5-2構(gòu)成圓柱形內(nèi)腔，第一圓形彈性墊圈7由于壓力縮回至圓環(huán)形凹槽，使得蓋體2和盒體I緊密閉合。
[0030]第一圓形凹槽5-1槽口處的槽壁開(kāi)設(shè)的內(nèi)凹環(huán)設(shè)置有第二圓形彈性墊圈8-1，第二圓形凹槽5-2的槽口處的槽壁開(kāi)設(shè)的內(nèi)凹環(huán)設(shè)置有第三圓形彈性墊圈8-2。第二圓形彈性墊圈8-1的頂面與盒體I的頂面在同一平面上，第三圓形墊圈8-2的底面與蓋體的底面在同一平面上；
[0031]第一纖維層9-1和第二纖維層9-2的材質(zhì)均為聚酯纖維。
[0032]第一圓形凹槽5-1的尺寸為半徑5mm,高度5mm,第二圓形凹槽5-2的尺寸為半徑5mm,高度5mm。盒體I尺寸為長(zhǎng)度45mm,寬度40mm,高度36mm,為半透明的聚碳酸酯材料制成。彈性卡夾3為不銹鋼材質(zhì)，與盒體通過(guò)不銹鋼連接件活動(dòng)連接。(圖1，圖2A，圖2B，圖2C)。
[0033]下面以兔腎皮質(zhì)部位的胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)為例，說(shuō)明實(shí)施例1所述裝置的使用方法:
[0034](I)將培養(yǎng)裝置中的聚酯纖維(以下稱(chēng)為脈管)用鑷子夾入到含IMDM培養(yǎng)液的平皿中，反復(fù)浸泡，以除去其中的氣泡；
[0035](2)在雙目放大鏡下，用尖嘴鑷將平皿中的胚胎膜展開(kāi)，放置在一圓形的脈管上。鋪放平展后，再加上另一片圓形脈管，成為典型的“三明治”組織外植體夾心培養(yǎng)；
[0036](3)乳膠導(dǎo)管一端放置在培養(yǎng)瓶中(含500mlIHA工作培養(yǎng)液)，通過(guò)一個(gè)高精度蠕動(dòng)泵，與細(xì)胞培養(yǎng)裝置的進(jìn)液通道連接；另一條乳膠導(dǎo)管則將細(xì)胞培養(yǎng)裝置的出液通道和廢液瓶相連通；將細(xì)胞培養(yǎng)裝置置于控溫板上；
[0037]所述的IHA工作培養(yǎng)液的配制:使用500ml含酚紅的MDM培養(yǎng)液，購(gòu)自Gibco公司，貨號(hào)21980#，已含谷氨酰胺(Glutamine)和25mM HEPES ;先移去30ml該培養(yǎng)液，再分別加入 25ml HEPES(購(gòu)自 Gibco 公司，貨號(hào) 15630#，lM，100ml/瓶)、5ml Mix(購(gòu)自 Gibco 公司，貨號(hào) 15240#,含 IOOx Ant1-Anti, antibiotica-antimycotic)、500 μ I 預(yù)先過(guò)濾滅菌的1χ10_4Μ醛固酮母液，使得其在IHA工作培養(yǎng)液的終濃度為1x10_7M ；
[0038](4)將步驟(2)中獲得“三明治”組織外植體的置于第一圓形凹槽的底部，加少許MDM培養(yǎng)液趕走氣泡；合上培養(yǎng)裝置蓋體，夾上彈性?shī)A片，使培養(yǎng)器底部和頂部固定密合；第一圓形凹槽和第二圓形凹槽構(gòu)成圓柱形內(nèi)腔，該內(nèi)腔處于與外界隔絕的無(wú)菌狀態(tài)；
[0039](5)將高精度蠕動(dòng)泵設(shè)置成Iml/小時(shí)的流速，控溫板設(shè)置為37攝氏度，保證細(xì)胞的培養(yǎng)和分化盡可能模擬體內(nèi)條件，可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的灌流培養(yǎng)。
[0040]以上通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不限于這些具體的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，還可以對(duì)本實(shí)用新型做各種修改、等同替換、變化等等。但是，這些變換只要未偏離本實(shí)用新型的精神，都應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。另外，本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)所使用的一些術(shù)語(yǔ)并不是限制性的，僅僅是為了便于描述。
【權(quán)利要求】
1.一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置，包括盒體(1)，蓋體(2)及彈性卡夾(3)，其特征在于:蓋體(2)設(shè)置在盒體(I)上方并通過(guò)連接件(4)與盒體(I)活動(dòng)連接，盒體(I)的頂面設(shè)置有第一圓形凹槽(5-1 )，盒體(I)側(cè)壁上水平設(shè)置有與第一圓形凹槽(5-1)連通的進(jìn)液通道(6-1);盒體(I)上與進(jìn)液通道相對(duì)的另一側(cè)壁上水平設(shè)置有與第一圓形凹槽連通的出液通道(6-2);進(jìn)液通道的軸線與出液通道的軸線錯(cuò)開(kāi)；蓋體(I)的底面設(shè)置有與第一圓形凹槽半徑大小相同的第二圓形凹槽(5-2);第一圓形凹槽(5-1)與第二圓形凹槽(5-2)同軸，第一圓形凹槽(5-1)的底面設(shè)置有第一纖維層(9-1)，第二圓形凹槽(5-2)的底面設(shè)置有第二纖維層(9-2);蓋體(I)的底面開(kāi)設(shè)的圓環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有第一圓形彈性墊圈(7)，第一圓形彈性墊圈(7)凸出于蓋體(2)的底面；第二圓形凹槽(5-2)的槽口設(shè)置在第一圓形彈性墊圈(7)內(nèi)，裝置閉合時(shí)通過(guò)彈性卡夾(3)將盒體(I)和蓋體(2)夾緊，第一圓形凹槽(5-1)和第二圓形凹槽(5-2)構(gòu)成圓柱形內(nèi)腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置，所述的第一圓形凹槽(5-1)槽口處的槽壁開(kāi)設(shè)的內(nèi)凹環(huán)設(shè)置有第二圓形彈性墊圈(8-1)，第二圓形凹槽(5-2)的槽口處的槽壁開(kāi)設(shè)的內(nèi)凹環(huán)設(shè)置有第三圓形彈性墊圈(8-2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置，所述的第二圓形彈性墊圈(8-1)的頂面與盒體的頂面在同一平面上，第三圓形墊圈(8-2)的底面與蓋體的底面在同一平面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置，所述的第一纖維層(9-1)和第二纖維層(9-2)的材質(zhì)均為聚酯纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置，所述的第一圓形凹槽(5-1)的尺寸為半徑5mm,高度5mm,第二圓形凹槽(5-2)的尺寸為半徑5mm,高度5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置，所述的盒體(I)尺寸為長(zhǎng)度45mm,寬度 40mm,高度 36mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置，所述的盒體(I)為半透明的聚碳酸酯材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維灌流式細(xì)胞培養(yǎng)裝置，所述的彈性卡夾(3)為不銹鋼材質(zhì)，與盒體(I)通過(guò)不銹鋼連接件活動(dòng)連接。
【文檔編號(hào)】C12M3/00GK203728850SQ201420033628
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】胡康洪 申請(qǐng)人:康珞生物科技（武漢）有限公司