本公開總體涉及細胞培養(yǎng)。更具體地，本公開涉及一種細胞培養(yǎng)平臺和細胞培養(yǎng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

細胞培養(yǎng)過程可能長達數(shù)月，并且通常在此過程中包含大量費力的手動操作。例如，培養(yǎng)過程可包括每兩天或三天更換液體形式的培養(yǎng)基和/或?qū)毎M行顯微成像，以跟蹤正在培養(yǎng)的細胞的生長狀況。每次進行上述類型的操作時，通常要從培養(yǎng)箱中取出細胞培養(yǎng)物。這將導致細胞培養(yǎng)物內(nèi)部的環(huán)境發(fā)生變化，并且這些環(huán)境變化可能在培養(yǎng)過程中造成不期望的影響。活細胞對其培養(yǎng)環(huán)境較為敏感。因此，例如由于氣體濃度、溫度和/或光強度的變化，上述操作可能導致對細胞的不希望刺激。此外，諸如振動和搖晃等機械刺激可能造成不期望的影響。因此，在整個培養(yǎng)過程中將細胞保持在受控條件下是非常重要的，以便能夠可靠地研究細胞和組織。

例如，缺氧研究是此類遭受針對細胞培養(yǎng)物的環(huán)境變化影響的研究領(lǐng)域之一。研究缺氧條件對活細胞的影響需要對正在培養(yǎng)的細胞的氣體環(huán)境進行連續(xù)控制和管理。商用缺氧室是可用的，但購買和維護非常昂貴，因此它們并不能適用于所有的研究組織。此外，商用缺氧室為大型氣罩，其對于細胞培養(yǎng)物的氣體環(huán)境不能提供快速的動態(tài)變化。更換后可能需要幾個小時才能穩(wěn)定氣體環(huán)境。此外，僅僅為缺氧研究而購買能夠在缺氧室內(nèi)操作的顯微鏡也是較為昂貴的。在缺氧室內(nèi)沒有顯微鏡的情況下，細胞培養(yǎng)平臺需要從缺氧室中取出，并且可以推斷，低氧濃度從細胞培養(yǎng)物的氣體環(huán)境迅速消失。這可能對細胞造成嚴重的損害。因此，在該研究領(lǐng)域中，在整個培養(yǎng)過程中將細胞保持在相同條件下是非常重要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

下面給出本實用新型的簡化概述，以便提供對本實用新型各種實施例的一些方面的基本理解。本概述并不是對本實用新型的全面綜述，其既不旨在標識本實用新型的關(guān)鍵或重要元素，也不描繪本實用新型的范圍。以下概述僅以簡化形式呈現(xiàn)本實用新型的一些構(gòu)思，作為對本實用新型示例性且非限制性實施例的更詳細描述的序言。

根據(jù)本實用新型，提供了一種新型的適用于例如缺氧研究的細胞培養(yǎng)平臺。根據(jù)本實用新型所述的細胞培養(yǎng)平臺包括用于培養(yǎng)細胞的一個或多個培養(yǎng)元件和用于機械地支撐培養(yǎng)元件的框架結(jié)構(gòu)。每個培養(yǎng)元件包括：

-用于容納正在培養(yǎng)的細胞和液體形式的培養(yǎng)基的培養(yǎng)腔，

-用于容納氣體的氣室，和

-位于氣室和培養(yǎng)腔之間的氣體可滲透材料。

框架結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成不僅機械地支撐培養(yǎng)元件，而且還機械地支撐氣體供應(yīng)系統(tǒng)，所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)能夠在不從外源接收氣體的情況下供應(yīng)具有期望組成的氣體。框架結(jié)構(gòu)包括氣體通道，用于接收來自氣體供應(yīng)系統(tǒng)的氣體，并且用于引導氣體流過培養(yǎng)元件的氣體室。氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以例如是(但不必然是)用于加壓氣體的氣罐或另一可更換的和/或可再填充的容器。

根據(jù)本實用新型所述，本實用新型還提供了一種新的細胞培養(yǎng)系統(tǒng)。根據(jù)本實用新型所述的細胞培養(yǎng)系統(tǒng)包括：

-根據(jù)本實用新型所述的細胞培養(yǎng)平臺，和

-由細胞培養(yǎng)平臺的框架結(jié)構(gòu)機械地支撐的氣體供應(yīng)系統(tǒng)。

細胞培養(yǎng)系統(tǒng)可以是便攜式的，以使其可以例如放置在顯微鏡的樣品臺上，以使氣體供應(yīng)系統(tǒng)在顯微成像期間仍可正常工作。因此，監(jiān)測細胞生長可能需要的顯微成像不引起細胞的氣體環(huán)境的變化。

上述氣室的體積有利地是較小的，以便能夠快速改變細胞的氣體環(huán)境(如果需要)。例如，氣室的體積可以是用于容納正在培養(yǎng)的細胞的培養(yǎng)腔的體積的約0.5至約3倍。

所附的從屬權(quán)利要求中描述了本實用新型的多個示例性且非限制性實施例。

當結(jié)合附圖閱讀時，根據(jù)具體示例性實施例的以下描述，將最好地理解關(guān)于結(jié)構(gòu)和操作方法的本發(fā)明各種示例性和非限制性實施例及其另外的功能和優(yōu)點。

本文中使用的動詞“包括”和“包含”是開放性限制，既不排除也不要求存在未記載的特征。除非另有明確說明，否則從屬權(quán)利要求中記載的特征可以相互自由組合。此外，應(yīng)當理解，在整個文檔中使用的“一”或“一個”，即單數(shù)形式，不排除多個。

附圖說明

下面參照附圖更詳細地闡述本實用新型的示例性且非限制性實施例及其優(yōu)點，其中：

圖1a示出了根據(jù)本實用新型的示例性且非限制性實施例的細胞培養(yǎng)系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)，

圖1b示出了根據(jù)本實用新型的示例性且非限制性實施例的細胞培養(yǎng)系統(tǒng)的操作，以及

圖2a至2g示出了圖1a所示的細胞培養(yǎng)系統(tǒng)的培養(yǎng)元件的機械結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

在下面給出的描述中提供的具體示例不應(yīng)被解釋為限制所附權(quán)利要求的范圍和/或適用性。除非另有明確說明，否則在下面給出的描述中提供的列表和示例組并非窮舉。

圖1a示出了根據(jù)本實用新型的示例性且非限制性實施例所述的細胞培養(yǎng)系統(tǒng)的等距視圖。細胞培養(yǎng)系統(tǒng)包括細胞培養(yǎng)平臺101和氣體供應(yīng)系統(tǒng)111，氣體供應(yīng)系統(tǒng)111能夠在不從外源接收氣體的情況下供應(yīng)具有期望組成的氣體。細胞培養(yǎng)平臺101包括用于培養(yǎng)細胞的培養(yǎng)元件。在圖1a中，其中一個培養(yǎng)元件用附圖標記102表示。其它培養(yǎng)元件在圖1a中未示出。細胞培養(yǎng)平臺101還包括用于機械地支撐培養(yǎng)元件和氣體供應(yīng)系統(tǒng)111的框架結(jié)構(gòu)103?？蚣芙Y(jié)構(gòu)103包括氣體通道104，用于接收來自氣體供應(yīng)系統(tǒng)111的氣體，并且用于引導氣體流過培養(yǎng)元件。在此示例性情況下，培養(yǎng)元件(例如培養(yǎng)元件102)相對于框架結(jié)構(gòu)103是分離部件。然而，各培養(yǎng)元件也可以是框架結(jié)構(gòu)的一體部分。

框架結(jié)構(gòu)103有利地至少部分地由一種或多種透明材料制成。相應(yīng)地，每個培養(yǎng)元件有利地至少部分地由一種或多種透明材料制成。在此示例性情況下，可以使用光學顯微技術(shù)對正在培養(yǎng)的細胞進行成像和/或檢查。一種或多種透明材料可以包括例如聚苯乙烯、具有共聚物的聚苯乙烯、聚氯乙烯、具有共聚物的聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯-丙烯腈、聚丙烯、聚偏二氯乙烯、聚碳酸酯、環(huán)烯烴共聚物和/或硅氧烷彈性體。

在圖1a所示的示例性細胞培養(yǎng)平臺101中，框架結(jié)構(gòu)103包括孔板105和蓋106?？装?05包括各自能夠容納一個培養(yǎng)元件的孔，并且蓋106包括前述的氣體通道104。如圖1a所示，蓋106在被放置在孔板的頂部時封閉孔?？装?05的物理尺寸有利地類似于標準實驗室孔板的物理尺寸，使得細胞培養(yǎng)系統(tǒng)能夠易于放置在例如顯微鏡和/或其它儀器的樣品臺上。細胞培養(yǎng)平臺101的長度L可以是例如在86mm至128mm的范圍上，細胞培養(yǎng)平臺101的寬度W可以是例如在60mm至86mm的范圍上，并且細胞培養(yǎng)平臺101的高度H可以是例如在18mm至45mm的范圍上。

在圖1a所示的示例性細胞培養(yǎng)系統(tǒng)中，氣體供應(yīng)系統(tǒng)111包括容納加壓氣體的可更換容器114?？筛鼡Q容器114可以是例如氣罐?？筛鼡Q容器114可以包含例如12g氣體，其體積在常溫和常壓“NTP”下為約7升。通過細胞培養(yǎng)系統(tǒng)的合理設(shè)計，上述體積足以保持足夠的氣體流過各個培養(yǎng)元件數(shù)天。培養(yǎng)元件有利地設(shè)計為使得小的氣體流量，例如約100μl/min，足以維持培養(yǎng)元件內(nèi)的期望氣體環(huán)境。通過使用可更換容器114，不需要外部導管和/或連接到外部系統(tǒng)的任何線。因此，細胞培養(yǎng)系統(tǒng)是便攜式的，并且仍然可以維持氣體環(huán)境，因為氣體供應(yīng)系統(tǒng)111能夠自主地運行而不連接到外部系統(tǒng)。因此，例如用于監(jiān)測正在培養(yǎng)的細胞的生長狀況可能需要的顯微成像不會引起細胞的氣體環(huán)境的變化。在圖1a所示的示例性情況下，框架結(jié)構(gòu)103包括用于可更換容器114的空腔。然而，框架結(jié)構(gòu)103也可以包括用于將用于加壓氣體的容器緊固到框架結(jié)構(gòu)的外表面的裝置。

值得注意的是，上述可更換容器114不是氣體供應(yīng)系統(tǒng)111的唯一可能選擇。氣體供應(yīng)系統(tǒng)111還可以包括用于加壓氣體的可再填充容器?？稍偬畛淙萜靼ㄓ糜趶耐庠?例如氣瓶和/或氣體混合器)再填充的再填充閥。此外，根據(jù)本實用新型示例性實施例所述的細胞培養(yǎng)系統(tǒng)的氣體供應(yīng)系統(tǒng)還可以包括用于容納液體的腔室，其中這些液體相互作用而產(chǎn)生所需氣體。

根據(jù)本實用新型的示例性且非限制性實施例所述的細胞培養(yǎng)系統(tǒng)中的氣流在圖1b中示出。細胞培養(yǎng)系統(tǒng)的細胞培養(yǎng)平臺包括用于從氣體供應(yīng)系統(tǒng)111接收氣體的氣體通道104，該氣體通道104用于引導氣體流過培養(yǎng)元件，其中一個培養(yǎng)元件用附圖標記102表示。細胞培養(yǎng)平臺可以包括用于控制通過培養(yǎng)元件的氣流的可控閥109。在圖1a所示的示例性細胞培養(yǎng)系統(tǒng)中，可控閥可以位于元件115中。細胞培養(yǎng)平臺還可以包括回流阻擋物，用于防止環(huán)境空氣沿與氣體供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)的氣體的流動方向相反的方向流入培養(yǎng)元件。在圖1a和1b中，回流阻擋物用附圖標記110表示。

在根據(jù)本實用新型的示例性且非限制性實施例所述的細胞培養(yǎng)平臺中，框架結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為機械地支撐兩個或更多個自主供氣系統(tǒng)。在此示例性情況下，氣體通道包括選擇閥系統(tǒng)，用于選擇允許哪個氣體供應(yīng)系統(tǒng)向培養(yǎng)元件供應(yīng)氣體。在圖1b中，選擇閥系統(tǒng)由附圖標記107表示。使用例如由框架結(jié)構(gòu)承載的兩個可更換容器，例如氣罐，可以在可更換容器的更換期間維持正在培養(yǎng)的細胞的期望氣體環(huán)境。此外，一個氣體供應(yīng)系統(tǒng)中可以包含與另一個氣體供應(yīng)系統(tǒng)不同的氣體。在此示例性情況下，可以以受控的方式改變細胞的氣體環(huán)境。例如，結(jié)合缺氧研究，可以進行再氧化實驗，以便交替提供兩種不同的氣體濃度。

在根據(jù)本實用新型的示例性且非限制性實施例所述的細胞培養(yǎng)平臺中，氣體通道包括用于連接外部氣體供應(yīng)的接口113。在此示例性情況下，可以將外部氣瓶和/或氣體混合器連接到細胞培養(yǎng)平臺，以避免消耗來自可更換和/或可再填充容器(例如氣罐)中的氣體。在圖1a所示的示例性細胞培養(yǎng)系統(tǒng)中，用于連接到外部氣體供應(yīng)的接口可以位于元件115中。

根據(jù)本實用新型的示例性且非限制性實施例所述的細胞培養(yǎng)平臺包括用于控制正在培養(yǎng)的細胞的溫度的電加熱元件。在圖1a所示的示例性細胞培養(yǎng)系統(tǒng)中，加熱元件用附圖標記108表示。加熱元件108可以包括例如電阻線，這些電阻線較細，以使它們不干擾例如顯微成像和其它光學操作。加熱元件108可以是例如電池操作的，并且框架結(jié)構(gòu)103可以被布置成能夠機械地支撐電池。

圖2a示出了圖1a所示的培養(yǎng)元件102。圖2b、2c和2d示出了通過沿圖2a中所示A-A線切割培養(yǎng)元件102所獲得的截面。與圖2b至2d相關(guān)的截面平面與坐標系199的xz平面平行。在圖2b和2d中，截面表面用對角陰影線表示。在圖2b中，內(nèi)部形狀以與圖2a中相同的方式呈現(xiàn)。圖2e、2f和2g示出了通過沿著圖2a所示B-B線切割培養(yǎng)元件102所獲得的截面。與圖2e至2g相關(guān)的截面平面與坐標系199的yz平面平行。與圖1a和2a至2g相關(guān)的觀察方向由坐標系199示出。

培養(yǎng)元件102包括用于容納正在培養(yǎng)的細胞和液體形式的培養(yǎng)基的培養(yǎng)腔。培養(yǎng)腔在圖2a、2d、2f和2g中用附圖標記220表示。在圖2a中，用交叉陰影區(qū)域描繪了正在培養(yǎng)的細胞。培養(yǎng)元件102包括用于容納氣體的氣室，用于為正在培養(yǎng)的細胞提供期望的氣體環(huán)境。氣室在圖2a、2c、2f和2g中用附圖標記221表示。培養(yǎng)元件102包括在氣室221和培養(yǎng)腔220之間的氣體可滲透材料。氣體可滲透材料在圖2a、2e和2f中用附圖標記222表示。氣體可滲透材料可以包括例如聚二甲基硅氧烷。

示例性培養(yǎng)元件102還包括用于容納液體形式培養(yǎng)基的第一儲存器、用于將液體形式的培養(yǎng)基從第一儲存器引導到培養(yǎng)腔220的第一液體管道、用于將液體形式的培養(yǎng)基引導出培養(yǎng)腔220的第二液體管道，以及連接到第二液體管道的第二儲存器226。上述第一儲存器在圖2a至2f中用附圖標記223表示，上述第一液體管道在圖2b和2d中用附圖標記224表示，上述第二液體管道在圖2b和2d中用附圖標記225表示，并且上述第二儲存器在圖2a至2d中用附圖標記226表示。在圖2d中，液體形式的培養(yǎng)基用附圖標記250表示，并且液體形式的培養(yǎng)基從第一儲器223通過培養(yǎng)腔220到第二儲器226的流動用曲線箭頭表示。在圖2d所示的示例性情況中，流動是基于第一儲存器223和第二儲存器226之間的靜水壓力差。從圖2d可以看出，框架結(jié)構(gòu)103構(gòu)成培養(yǎng)元件102的底部。然而，細胞培養(yǎng)元件102也可以具有其自身的底部元件。

示例性培養(yǎng)元件102還包括用于將氣體從圖1a和1b中所示的氣體通道104引導到氣室221的第一氣體管道，和用于將氣體從氣室221引出的第二氣體管道。第一氣體管道在圖2a、2b、2c、2e、2f和2g中用附圖標記227表示，并且第二氣體管道在圖2a、2e、2f和2g中用附圖標記228表示。在圖2f和圖2g中，氣流用曲線箭頭表示。

如圖2a所示，培養(yǎng)元件102的氣室221圍繞著培養(yǎng)腔220，并且氣室和培養(yǎng)腔之間的壁包括氣體可滲透材料222。如圖2a所示，氣室具有細長形狀，使得氣室實際上是氣體通道，因此氣室221的體積可以相對較小。氣室的小體積有助于快速改變(如果需要)正在培養(yǎng)的細胞的氣體環(huán)境。例如，氣室221的體積可以是用于容納細胞的培養(yǎng)腔220的體積的約0.5至約3倍。

圖2a至2g所示的示例性培養(yǎng)元件102的機械結(jié)構(gòu)包括堆疊在彼此頂部上的部分。在圖2a至2g中，上述部分用附圖標記229、230和231表示。如圖2a至2g所示，部分229-231沿著坐標系199的z方向彼此堆疊。如從圖2a至2g可以看出的，當截面平面垂直于坐標系199的z軸時，部分229-231各自具有恒定的橫截面輪廓。

在上面給出的描述中提供的非限制性具體實施例不應(yīng)被解釋為限制所附權(quán)利要求的范圍和/或適用性。除非另有明確說明，否則在上面給出的描述中提供的示例列表和示例組并非是窮舉的。