細胞體外培養裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種細胞體外培養裝置，包括生物反應器、雙培養液灌溉系統、加載裝置和監測系統，仿生模擬生理狀態，建立雙培養液灌溉系統，對不同層次的組織塊供應不同的養分；每個雙重培養杯均配備2套管路系統，利用培養組織本身作為兩種培養液的分隔層，可同時利用2種培養液進行培養，培養液自動灌溉，可定時，定量更換細胞培養液，調控培養液的灌注速度，能恒定提供細胞所需各種養分和穩定的pH值；本實用新型專利技術細胞培養裝置采用動態加壓環境，通過施加可控的軸向壓縮形變載荷，對培養組織施加壓力，并可實時監測分析各個培養組織所受壓力大小及壓縮形變大小，并對壓力進行調整。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及細胞體外培養領域，尤其涉及一種細胞體外培養裝置。
技術介紹
細胞或組織的增殖、分化及生理功能的實現，與其所處的環境密切相關，這些環境因素可以是營養物質、壓力、溫度、pH等中的一種或多種。人體內有很多組織和細胞生存于動態載荷環境下，如軟骨細胞和肺細胞等，這些組織和細胞只有在適當壓力條件下培養，才能正常增殖、分化，產生與體內相同的生理功能?，F有體外研究表明：未在適當壓力條件下體外培養的關節軟骨細胞，細胞排列不規則，基質產生少，且膠原纖維較細；同時動物研究發現，關節制動會使關節軟骨發生變性，特別對蛋白多糖的合成有影響。相反，一定的機械應力刺激是維持軟骨細胞正常新陳代謝機能所必需的生長環境。加壓培養技術是細胞培養的方法之一，通過不同手段對培養的組織或細胞施加一定的壓力載荷，以模擬其承受生理載荷的環境。常見的加壓培養技術有液壓培養技術、離心管培養技術和直接接觸壓縮培養技術等。液壓培養技術是將軟骨細胞或軟骨塊置于培養皿中，其中加滿完全培養液，去除培養皿上蓋換成壓力膜，排出皿內空氣后用粘膠使壓力膜與皿貼緊，確保皿內無殘留氣泡，然后將培養皿置于壓力室中，壓力室內充滿蒸餾水，壓力和頻率由計算機控制下的壓力閥來調控。離心管培養技術則是將細胞及培養基置于離心管內，通過離心力產生加壓，通過調控離心速度的快慢，來調節細胞承受重力大小，加壓強度不能靈活調整，離心過程中細胞的培養條件可能不穩定。直接接觸壓縮培養技術中較有代表性的是flexcell公司的細胞力學培養產品，該系統基本原理(正氣壓交換模式)：利用橡膠密封墊在細胞培養板基底膜與基座之間形成封閉腔，把此密封腔的進、出氣管插入二氧化碳培養箱里，把此密封腔放入二氧化碳培養箱，利用封閉腔正氣壓擠壓培養孔里的活塞，進而使活塞和固定臺之間的三維培養物間接受到壓力發生形變，通過計算機控制系統調節氣體的壓力來改變基底膜的形變量。目前幾種加壓培養方法中，利用液壓或氣壓加載方式，組織處于相對密閉的培養環境中，難以實現對細胞組織培養液的動態更新，需在實驗載荷間隙更換培養液。軟骨是人或脊椎動物體內的一種結締組織。骨關節炎可引起關節軟骨的破壞，其他原因也可導致軟骨缺損，軟骨破壞或缺損后，其自身很難再生修復，常用異體軟骨移植、假體替代和自身軟骨細胞移植等進行治療，但這些治療方法的效果不甚理想。科學家們正在研究通過組織工程學對破壞或缺損的軟骨進行再生修復。組織工程學是指利用生物活性物質，通過體外培養或構建的方法，再造或者修復器官及組織的技術。組織工程化軟骨現已逐漸被認為是一種有希望治療全層軟骨缺損的手段。軟骨的組織工程是將關節軟骨酶解后，游離出原代軟骨細胞，或直接利用可向軟骨細胞分化的干細胞，種植于可降解吸收的聚合物上，如聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)等或天然載體如膠原纖維，經離體三維培養一段時間后再移植到動物體內，繼續生成新的軟骨。三維培養環境有利于軟骨細胞的增殖、分化、表型穩定和基質蛋白合成。人體內部分組織或細胞在不同部位需要不同的營養物質，這些營養物質對于細胞的增殖、分化、表型穩定和基質蛋白合成等也是非常重要的。以最具有代表性的軟骨組織為例來進行說明。軟骨是人或脊椎動物體內的一種結締組織。關節軟骨組織呈分層結構，靠近關節腔的部分為關節軟骨表層，靠近軟骨下骨的部分為關節軟骨深層，又稱為關節軟骨鈣化層。關節軟骨無血管、無淋巴管、無神經，其營養來源有：①軟骨下骨組織的血管穿入鈣化層，供應該層的營養；②軟骨周圍的滑膜血管與滑液進行營養交換；③滑膜分泌的滑液藉滲透作用進入軟骨，為關節軟骨表層提供營養。因此，關節軟骨表層與關節軟骨深層分別由不同營養來源的不同營養物質提供營養。培養基在軟骨細胞三維培養中對細胞分化起著關鍵性作用。但現有研究尚未對培養基的研究給予足夠的重視?，F有的軟骨組織或細胞培養中，未對軟骨組織進行結構區分，僅使用一種培養基提供營養。目前尚未有使用兩種培養基對軟骨組織進行培養的報道，更未有可以同時使用兩種培養基對軟骨細胞進行三維立體體外培養的裝置。當在細胞外培養基質中對軟骨細胞等細胞或組織進行三維立體體外培養時，模擬其所處的力學和/或營養環境即顯得尤為重要。建立一套能夠模擬體內生理環境的體外培養裝置及方法，是進行軟骨細胞等細胞或組織相關基礎研究的重要手段。
技術實現思路
有鑒于此，有必要針對現有細胞培養中不能實現兩種不同培養液的分層動態灌注培養的問題，提供一種細胞體外培養裝置。為了實現上述技術目的，本技術采用如下技術方案：細胞體外培養裝置，包括生物反應器和雙培養液灌溉系統；所述生物反應器包含蓋板、中板、底板和雙重培養杯，所述蓋板對合放置在中板上，所述底板對合放置在中板下，所述中板設有中板方孔，所述方孔內放置雙重培養杯，所述雙重培養杯包括方杯以及位于方杯之內的圓杯；所述圓杯包含圓杯壁和圓杯多孔底片，所述圓杯設有圓杯抽吸管和圓杯輸液管，所述方杯設有方杯抽吸管和方杯輸液管；所述圓杯和方杯之間設有支撐結構；所述雙培養液灌溉系統包括兩個培養液盛放裝置、兩個廢液回收裝置、兩個培養液輸送管、兩個廢液回收管和一個多通道蠕動泵，兩個培養液盛放裝置分別通過一個培養液輸送管與圓杯輸液管或方杯輸液管相連，所述圓杯抽吸管和方杯抽吸管各通過一個廢液回收管與一個廢液回收裝置相連；所述多通道蠕動泵為培養液的輸送和廢液的抽吸提供動力。優選的，所述細胞體外培養裝置還包括加載裝置，所述加載裝置包括馬達、加壓板、加壓柱和多孔加壓片；所述加壓板位于蓋板之上，所述蓋板上對應中板方孔的位置設有蓋板方孔，所述加壓柱的上端與加壓板螺紋連接，加壓柱穿過蓋板方孔，加壓柱的下端與多孔加壓片螺紋連接；所述馬達與加壓板連接。優選的，所述細胞體外培養裝置還包括監測系統，所述監測系統包括壓力感應片、電子顯微鏡和電腦；所述壓力感應片位于所述底板上，且與雙重培養杯對應設置，所述壓力感應片通過數據線與電腦連接；所述電子顯微鏡位于蓋板和中板之間，通過數據線與電腦連接；所述電腦還通過數據線與多功能蠕動泵和馬達連接。優選的，所述蓋板的底面設有蓋板管槽和蓋板電子顯微鏡安裝槽，所述中板的正面設有中板管槽和中板電子顯微鏡安裝槽。優選的，所述方杯和圓杯分別設有管道固定結構。更優選的，所述雙重培養杯分為壓力承載杯和非壓力承載杯；所述壓力承載杯的方杯含有3個管道固定結構，圓杯有1個管道固定結構，圓杯抽吸管穿過加壓柱；所述非壓力承載杯的圓杯含有2個含有管本文檔來自技高網...

【技術保護點】
細胞體外培養裝置，其特征在于：包括生物反應器和雙培養液灌溉系統；所述生物反應器包含蓋板、中板、底板和雙重培養杯，所述蓋板對合放置在中板上，所述底板對合放置在中板下，所述中板設有方孔，所述方孔內放置雙重培養杯，所述雙重培養杯包括方杯以及位于方杯之內的圓杯；所述圓杯包含圓杯壁和圓杯多孔底片，所述圓杯設有圓杯抽吸管和圓杯輸液管，所述方杯設有方杯抽吸管和方杯輸液管；所述圓杯和方杯之間設有支撐結構；所述雙培養液灌溉系統包括兩個培養液盛放裝置、兩個廢液回收裝置、兩個培養液輸送管、兩個廢液回收管和一個多通道蠕動泵，兩個培養液盛放裝置分別通過一個培養液輸送管與圓杯輸液管或方杯輸液管相連，所述圓杯抽吸管和方杯抽吸管各通過一個廢液回收管與一個廢液回收裝置相連；所述多通道蠕動泵為培養液的輸送和廢液的抽吸提供動力。

【技術特征摘要】
1.細胞體外培養裝置，其特征在于：包括生物反應器和雙培養液灌溉系統；
所述生物反應器包含蓋板、中板、底板和雙重培養杯，所述蓋板對合放置在中板上，所述底板對合放置在中板下，所述中板設有方孔，所述方孔內放置雙重培養杯，所述雙重培養杯包括方杯以及位于方杯之內的圓杯；所述圓杯包含圓杯壁和圓杯多孔底片，所述圓杯設有圓杯抽吸管和圓杯輸液管，所述方杯設有方杯抽吸管和方杯輸液管；所述圓杯和方杯之間設有支撐結構；
所述雙培養液灌溉系統包括兩個培養液盛放裝置、兩個廢液回收裝置、兩個培養液輸送管、兩個廢液回收管和一個多通道蠕動泵，兩個培養液盛放裝置分別通過一個培養液輸送管與圓杯輸液管或方杯輸液管相連，所述圓杯抽吸管和方杯抽吸管各通過一個廢液回收管與一個廢液回收裝置相連；所述多通道蠕動泵為培養液的輸送和廢液的抽吸提供動力。
2.根據權利要求1所述的細胞體外培養裝置，其特征在于：所述細胞體外培養裝置還包括加載裝置，所述加載裝置包括馬達、加壓板、加壓柱和多孔加壓片；所述加壓板位于蓋板之上，所述蓋板上對應中板方孔的位置設有蓋板方孔，所述加壓柱的上端與加壓板螺紋連接，加壓柱穿過蓋板方孔，下端與多孔加壓片螺紋連接；所述馬達與加壓板連接，用以驅動加壓板的位移。
3.根據權利要求1所述的細胞體外培養裝置，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄔培慧，廖威明，傅明，
申請(專利權)人：中山大學附屬第一醫院，
類型：新型
國別省市：廣東;44