CN101671647B

CN101671647B - 一种培养物袋装、袋外加载的培养方法

Info

Publication number: CN101671647B
Application number: CN2009100702997A
Authority: CN
Inventors: 张春秋; 樊瑜波; 孙明林; 叶金铎; 李江; 徐艳
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2029-08-31
Also published as: CN101671647A

Abstract

本发明提供一种培养物袋装、袋外加载的培养方法，培养物装入软质、可封装的透明袋中，通过灌流系统向封装袋内通入培养液，在袋外施加载荷作用于培养物，优化培养物的生长环境。本发明的培养方法具有结构简单、低污染、易操作的特点，且培养过程中，装有培养物的封装袋可以随时取下，能对培养物进行生长观察和力学性能监测。本发明便于临床上的应用，还有利于大批量组织工程产品的生产。

Description

一种培养物袋装、袋外加载的培养方法

技术领域

本发明涉及细胞工程和组织工程领域，特别是涉及一种培养物袋装、袋外加载的培养方法。

背景技术

组织缺失或损伤会引起严重的健康问题，组织工程修复能克服当前治疗方法的弊病，成为一种理想的生物修复的治疗方法。目前人工组织构建的主要问题之一是力学性能低、生化性质差，而在优化人工组织方面，生物反应器起到了关键作用。

实际上，有很多物理因素都会影响软骨组织的生长和发育，而力学因素又在其中起了主要作用。因此，很多研究者研制出了多种有力学环境的生物反应器，尝试培养功能化人工组织，这些反应器的力学条件有：流体剪应力、液体压力、拉伸、直接压缩、变形剪应力或其中一种或几种条件的组合。其中流体剪应力、液体压力和直接压缩的培养软骨的条件正被广泛研究。对于组织工程，不同组织有不同的力学条件。不同种子细胞、新型支架材料、生长因子等构成培养物，分别在这几种生物反应器中进行加载培养，主要是促进培养物形态、结构的生长。尽管现有技术中各种生物反应器的使用优化了培养物的生长，但培养物的生长、发育还是没有达到临床要求。如生物反应器在组织的工程化培养中，虽然也应用了各种力学环境，但是所培养的人工软骨组织发育不良，存在力学性能差、细胞退化、死亡等问题。这些问题的解决一方面需要使用当前的生物反应器进行更进一步的实验，以及其它相关领域的发展，如细胞生物学研究、支架材料的研制、活性因子的制造等；另一方面需要生物反应器培养条件的优化。力学环境在生物反应器的研制占有重要位置，力学因素影响生物体的整体，包括器官、组织、细胞和分子水平等各层次的生物学过程。力学条件的优化十分重要，但加载过程中如何达到有利于大批量组织工程产品的生产，具有无污染，易操作和可测量的特点，这还需深入研究。

研究者采用不同力学条件的加载装置或生物反应器，尝试培养功能化人工组织。这些加载装置或反应器有各种力学环境，通常施加力学环境是在培养小室内直接对培养物施加。但这种加载方式，由于加载头直接与培养物接触，加载培养中加载的实施、加载头的消毒等很不方便，增加了培养物被污染的风险。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种将加载装置与培养物隔离，从而有效防止污染的培养物袋装、袋外加载的培养方法。

为此，本发明的技术方案如下：

一种培养物袋装、袋外加载的培养方法，培养物在细胞培养箱内进行培养，所述的培养物装在封装袋内，通过灌流系统向封装袋内灌注培养液，在封装袋外对培养物施加载荷。

所述的封装袋是软质、透明袋，在封装袋上设置有加药口。

所述的培养物是：细胞、组织或细胞与支架的复合体。

所述的灌流系统包括与所述的封装袋的培养液入口连接的培养液储存瓶，以及一端与培养液储存瓶连接、一端与封装袋的培养液出口连接的蠕动泵。

所述的载荷为滚动载荷、压缩载荷、滑动载荷或其中两种或三种载荷的组合载荷。

本发明的优点和积极效果：

本发明的培养物袋装、袋外加载的培养方法，由于在培养时将培养物封装在透明封装袋内，在封装袋外对培养物施加不同的载荷条件进行人工组织构建，因此具有低污染、易操作的特点。另外，由于装有培养物的封装袋可以随时取下，所以便于对培养物进行观察和力学性能测试。本发明便于临床上的应用，还有利于大批量组织工程产品的生产。

附图说明

图1为本发明的培养方法所使用的培养装置的主体结构示意图；

图2图1中培养装置袋外加载部分的俯视图；

图3为本发明中对培养物进行袋外滚动加载的示意图；

图4为本发明中对培养物进行直接动态压缩加载的示意图；

图5为本发明中封装袋的封装夹具的结构示意图。

图中：

1.培养物；2.加载头；3.封装袋；4.培养液储存瓶；5.蠕动泵；6.封装夹具；7.培养液入口；8.螺钉；9.加药口；10.塞子。

具体实施方式

下面结合图1～图5对本发明的培养物袋装、袋外加载的培养方法进行详细说明。

首先如图1和图2所示，为了防止培养物在加载过程中被污染和便于进行观察、测试，首先将培养物1装在封装袋3内，然后将封装袋3放入细胞培养箱内的加载装置(图中未示)上，通过灌流系统向封装袋3内灌注培养液，在封装袋3外对培养物1施加载荷。

其中，封装袋3是一种软质可封装袋或有部分硬包装，而且封装袋3是透明的，可用于培养物观察和力学性能测试，在封装袋3上设置有封装夹具6，培养物1放入封装袋3中后，将封装夹具6上的螺钉8拧紧，把口封住。另外，在封装袋3上设置有加药口9，在加药口上设置有塞子10。通过加药口可向封装袋3内加药，药与力学条件耦合调控人工组织的生长。

所使用的加载头2为具有对培养物施加载荷的可滚动的辊子或平面的硬质圆柱体或长方体。

所述的灌流系统包括培养液储存瓶4和蠕动泵5，培养液储存瓶4通过硅胶管与封装袋3的培养液入口7连接，蠕动泵5一端与培养液储存瓶4连接、一端与封装袋3的培养液出口11连接，为培养液提供流动动力。

培养箱和培养液是生物学细胞培养常规使用的，可从市场上购买。培养箱具备培养所需的O₂、CO₂环境和温度调节功能。所用的培养物是：细胞、组织或细胞与支架的复合体。

在封装袋外对培养物施加的载荷可以是滚动载荷、压缩载荷或剪切载荷，也可以施加其中两种或三种载荷的组合载荷。具体地说，在封装袋外可以对培养物施加(1)滚动载荷；(2)压缩载荷；(3)滑动载荷，此时封装袋可以随加载头一起在培养物表面滑动，封装袋在滑动方向有充分的余量，其局部的变形不影响整体结构；另外，也可在封装袋不动，加载头在封装袋表面划过进行加载；(4)滚动、压缩、滑动载荷中的两种和三种载荷的组合载荷。

上述在袋外对培养物施加滚动、压缩或滑动载荷，即实现加载头滚动、动态压缩和滑动的加载装置有多种，参见：中国实用新型专利ZL200520026244.3、ZL200720096199.8以及中国发明专利申请CN200710057331.9。

在培养物培养过程中，可以将内放有培养物的封装袋拿到显微镜下，通过透明封装袋观察培养物的生长情况，也可以将内放有培养物的封装袋拿到力学实验机上进行压缩力学性能实验，封装袋的材料力学性能已知，由实验结果可以推算出培养物培养期间的力学性能。

由于封装袋为无毒、透明及软质材料制作，所以可随时观测培养物生长情况，封装袋不影响对培养物的加载。

Claims

1.一种培养物袋装、袋外加载的培养方法，培养物在细胞培养箱内进行培养，其特征在于：所述的培养物装在封装袋内，通过灌流系统向封装袋内灌注培养液，在封装袋外对培养物施加载荷，所述的封装袋是软质、透明袋，在所述的封装袋上设置有加药口，所述的载荷为滚动载荷、压缩载荷或滑动载荷或其中两种或三种载荷的组合载荷。

2.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于：所述的培养物是细胞、组织或细胞与支架的复合体。

3.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于：所述的灌流系统包括与所述的封装袋的培养液入口连接的培养液储存瓶，以及一端与培养液储存瓶连接、一端与封装袋的培养液出口连接的蠕动泵。