CN102399693B - 一种仿真三维细胞培养器及培养方法 - Google Patents

一种仿真三维细胞培养器及培养方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种仿真三维细胞培养器及培养方法。本发明高度模拟体内肿瘤生理环境，可用来检测筛选新型抗肿瘤药物的效果或检测肿瘤细胞对不同抗肿瘤药物敏感性，考虑了肿瘤细胞的营养供应、代谢废物排除、血管及血管内皮细胞的因素，接近于体内肿瘤的生长环境。本发明进一步把体外肿瘤细胞生理环境大幅度地接近体内环境，这种新的技术将使检测筛选新型抗肿瘤药物和肿瘤细胞药敏试验提升到一个新的高度。

Description

一种仿真三维细胞培养器及培养方法
技术领域
本发明涉及细胞培养领域，具体涉及一种仿真三维细胞培养器及培养方法。
背景技术
人体内的肿瘤组织是由肿瘤细胞、间质细胞（包括纤维细胞，炎症和免疫等细胞）、血管和细胞外基质共同组成的细胞群体，肿瘤细胞生长的微环境对肿瘤的生长产生重要影响。传统的细胞培养技术是将肿瘤细胞种植于盛有细胞培养液的器皿中培养。采用这种传统的细胞培养技术，肿瘤细胞或悬浮于培养液中，或附贴于培养皿壁上，没有形成和体内肿瘤相似的三维结构。随后发展起来的三维细胞培养，是将肿瘤细胞或肿瘤组织消化后的碎片与细胞外基质混和，再置放于细胞培养液中进行培养。这种细胞培养技术能使肿瘤细胞在体外培养时形成胶原和细胞凝胶从而构建三维立体结构。这些三维细胞培养技术构建的体外三维立体结构比传统的体外细胞培养更接近体内的情况。所以应用这些三维细胞培养技术来检测筛选新型抗肿瘤药物的效果或检测不同肿瘤对抗肿瘤药物敏感性，在与动物体内实验的符合率方面比传统细胞培养有所提高。但这些三维细胞培养技术由于没有考虑到肿瘤细胞营养供应、代谢废物排除、血管及血管内皮细胞的因素，和体内肿瘤还是有很大的差别。如果能在体外细胞培养模型中纳入肿瘤细胞营养供应、代谢废物排除、血管及血管内皮细胞的因素进一步使肿瘤细胞生理环境大幅度地接近体内环境，将会为新型抗肿瘤药物的筛选研发和肿瘤细胞药敏试验提供一个全新的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的在于根据现有的细胞培养技术中存在的不足，提供一种仿真三维细胞培养器，以高度接近模拟体内肿瘤的生理环境。
本发明另一目的在于提供一种使用上述仿真三维细胞培养器的培养细胞的方法。
本发明还有一个目的在于提供上述仿真三维细胞培养器的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：
在本发明的高度仿真三维细胞培养器中，新鲜培养液或含有某种浓度药物的新鲜培养液透过血管内皮细胞层进入细胞外间质接触肿瘤细胞，向肿瘤细胞提供营养成分或药物（模拟动脉血液透过毛细血管壁细胞层进入细胞外间质）；细胞排出代谢废物透过血管内皮细胞层排走（模拟代谢后的组织间液透过毛细血管壁细胞层进入血管变成静脉血）。
一种仿真三维细胞培养器，由两侧紧密嵌套的内容器和外容器组成基本结构单元，所述内容器和外容器由用于细胞培养的有机材料制成；内容器和外容器呈圆柱状，内容器的底部由渗透支持膜构成且与外容器的底部不连接；所述外容器的底部设有一排液口；上述基本结构单元的单个或多个组成仿真三维细胞培养器。
作为一种优选方案，所述渗透支持膜由用于细胞培养的有机材料制成，膜上有密集小孔用于培养液或其它成分通过；小孔直径远小于细胞直径。
作为一种优选方案，所述内容器从下往上依次为：渗透支持膜、血管内皮细胞、三维模拟肿瘤体、血管内皮细胞和细胞培养液；所述三维模拟肿瘤体是肿瘤细胞与间质细胞以及细胞外基质混合形成半固态的混合体。
新鲜的细胞培养液加于内容器里面的三维混合体的上方腔室，培养液由重力作用通过血管内皮细胞层渗入三维混和胶体内部接触肿瘤细胞及间质细胞。各种细胞代谢废物通过血管内皮细胞层渗入下方外容器腔室。
本发明所述仿真三维细胞培养器可用于抗肿瘤药物的体外筛选或肿瘤细胞体外药敏实验中
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明考虑了肿瘤细胞的营养供应、代谢废物排除、血管及血管内皮细胞的因素，接近于体内肿瘤的生长环境，使研究更接近临床实际。
附图说明
图1为本发明仿真三维细胞培养器示意图；
图2为内容器示意图；
图3为外容器示意图。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
内容器、外容器由适合细胞培养的有机材料制成。本装置可由单个内容器、外容器构成或由一系列成纵横组列的内容器、外容器构成。
渗透支持膜由适合细胞培养的有机材料制成，膜上有密集小孔以便培养液及各种有机和无机成分通过。小孔直径远小于细胞直径，因此血管内皮细胞不会掉落并且能在膜上形成血管内皮细胞层。
肿瘤细胞和各种间质细胞可从肿瘤组织中分离得到或从市售细胞株购得。
细胞外基质可从小鼠肉瘤中提取或由市售购得。
血管内皮细胞接种于内容器的渗透支持膜上形成血管内皮细胞层（下层）；肿瘤细胞与间质细胞以及细胞外基质混合放置于渗透支持膜血管内皮细胞层上方并形成半固态(凝胶状)的混合体；于混合体的上方接种血管内皮细胞形成血管内皮细胞层（上层）；将带有血管内皮细胞层、肿瘤细胞与间质细胞以及细胞外基质混合体（三维模拟肿瘤体）的内容器置于外容器中，于三维模拟肿瘤体上方加入新鲜培养液或含有某种浓度药物的新鲜培养液。根据培养时间的长短，决定加入培养液的量。短时间培养时，可一次性加入培养液，外容器也不需要设置排液口。长时间培养时，内容器上方可设置自动加液装置，外容器也可设置排液口及自动排液装置。

Claims (4)

1.一种仿真三维细胞培养器，其特征在于由两侧紧密嵌套的内容器和外容器组成基本结构单元，所述内容器和外容器由用于细胞培养的有机材料制成；内容器和外容器呈圆柱状，内容器的底部由渗透支持膜构成且与外容器的底部不连接；所述外容器的底部设有一排液口；上述基本结构单元的单个或多个组成仿真三维细胞培养器；所述内容器从下往上依次为：渗透支持膜、血管内皮细胞、三维模拟肿瘤体、血管内皮细胞和细胞培养液；所述三维模拟肿瘤体是肿瘤细胞与间质细胞以及细胞外基质混合形成半固态的混合体。
2.根据权利要求1 所述的仿真三维细胞培养器，其特征在于所述渗透支持膜由用于细胞培养的有机材料制成，膜上有密集小孔用于培养液或其它成分通过；小孔直径远小于细胞直径。
3.一种细胞培养方法，其特征在于使用权利要求1~2 中任意一条权利要求所述的仿真三维细胞培养器进行培养。
4.权利要求1~2中任意一条权利要求所述仿真三维细胞培养器在抗肿瘤药物的体外筛选或肿瘤细胞体外药敏实验中的应用。
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