CN1039433C - 细胞培养插管 - Google Patents

Abstract

在活体外生长组织培养物的装置，营养物质通过一层渗透膜产生一浓度梯度，组织样品附着于该渗透膜上。渗透膜附着在细胞培养插管的底端，与插管上端相连的凸缘将该插管支承在装有营养物质的槽的顶部。细胞培养插管的侧壁的构造使得插管在槽中能自动定心。插管的自动定心特征最大限度地减小了毛细管作用。

Description

细胞培养插管

本发明涉及一种用于在活体外生长细胞及组织培养物的装置，特别是涉及一种改进型细胞培养插管，该插管可将组织培养物支承在液态培养基内，培养基内含有能促进组织培养物生长的营养物质。

细胞培养插管由塑料材料构成，其底面有一层膜，离子和大分子可通过该膜自由扩散和迁移。通过使用悬浮微孔膜，可以在同一个槽中培养两种细胞，它们分别处在膜的两侧。如果不采用悬浮方法，处在膜的底面的细胞易受损伤。多孔膜允许大分子、蛋白质和离子自由通过。因此插管中的处于悬浮状态的两个细胞群种不需直接接触，就可以研究它们之间的相互作用。

美国专利4,871,674和5,026,649描述了一般的细胞培养插管。美国专利4,871,674公开了一种带有不连续的凸出部分的细胞培养插管，该凸出部位位于插管外周的上部，用于悬挂所培养的细胞插管底部有一层过滤膜。美国专利5,026,649公开了一种带有凸出部分的细胞培养插管，该凸出部分在插管外部形成完整的一圈，用于支承所培养的细胞，该插管的侧壁上还开有用于气体交换及吸取样品的开口。

使用这些细胞培养插管时，由于开口的面积很小，气体不能得到充分交换。另外，正如美国专利5,026,649所述，由于在细胞培养插管的侧壁有开口，细胞培养插管的部分区域有可能被污染。

本发明的细胞培养插管包括一个上部、一个下部及一个由上部延伸至下部的侧壁。下部包括一个底面，底面上附有一层平面渗透膜、一玻盖片或类似物。上部包括一个顶面，顶面上带有至少一个向外延伸的凸缘，该凸缘将插管支承在组织培养皿的槽中。几个侧壁最好依次相互组合，形成诸如三角形、矩形、正方形、六边形、八边形等几何外形。细胞培养插管也可设计成不同尺寸、外形，以适用于具有不同尺寸、几何形状的细胞培养皿。

细胞培养插管最好有四个侧面，它们从上部到下部逐渐缩小，彼此之间依次组合成一个有四个棱角的结构。当把该细胞培养插管用于带圆槽的组织培养皿中时，这四个棱角可自动定心。这些棱角阻止侧壁靠近容纳它们的组织培养皿的槽，最大限度地防止槽中液体产生毛细管效应。另外，可将吸管插入细胞培养插管的侧壁与组织培养皿的槽之间。不污染膜的上表面，不影响细胞培养插管，也不需将插管从槽中取出，就可将吸管插至组织培养皿的槽底，从膜下及细胞培养插管的外表面附近导入或取出培养基。

细胞培养插管位于槽内部分的外径要比槽的内径足够的小，以便将吸管或类似物插入插管壁与槽之间以填充或吸出液体。

细胞培养插管的顶面上最好有至少两个向外延伸的凸缘。这些凸缘在细胞培养插管的顶面上呈水平方位间隔排列，因此当将细胞培养插管放入组织培养皿中时，这些凸缘搭在组织培养皿的顶部。

这些凸缘还可将细胞培养插管支承在组织培养皿中，因此在膜底与组织培养皿的底面间存在一个间隙。这一间隙使组织培养皿中的液体达到一个可控的固定高度，并可自由扩散，从而严格地进行表面细胞培养。凸缘还提供了一个气体交换场所。

本细胞培养插管的底面还可有几个支脚。当外伸凸缘与组织培养皿不匹配因而不能支承细胞培养插管时，这些支脚为膜与组织培养皿的槽底之间提供一定间隙。另外，当把细胞培养插管放在某一表面上时，支脚也可起支撑插管的作用。

本发明的细胞培养插管的一个重要特征是有自动定心部件。这些部件阻止细胞培养插管的侧壁靠近容纳该插管的槽的侧壁，从而最大限度地防止槽内液体的毛细管效应。

图1是一个普通组织培养皿和一个根据本发明优选的细胞培养插管的分解透视图。

图2是根据本发明优选的细胞培养插管的放大透视图，膜未示出。

图3是图2的顶视图。

图4是图1的顶视图，示出细胞培养插管支承在组织培养皿的槽中。

图5是图4中沿5-5线剖开所得的剖视图，说明细胞培养插管的自动定心特征以及吸管头可从何处进入细胞培养插管和组织培养皿的槽之间的空隙中。

图6、7、8、9、10、11及12是根据本发明的细胞培养插管的另外实施例的放大透视图，膜未示出。

如图1所示，这一用于生长细胞培养物的装置包括一个培养皿10及一个细胞培养插管40。尽管此处只示出了一个六槽培养皿，还应意识到还可根据本装置的具体应用目的，选择一槽、八槽、二十槽或其他槽数的培养皿。

培养皿10包括一个具有数个槽14的底座11，每个槽都有一侧壁20，其底部由壁18封口，上端19开口。底座11通常是透明的，并可用聚氯乙烯一类材料模塑。

虽然在前面的段落中详细描述了培养皿的构造，但应注意，培养皿本身并不构成本发明的某一部分，可将本发明的细胞培养插管制成适用于其他类型的培养皿或容器。

图2和3进一步说明了本发明的细胞培养插管40，它包括若干个侧壁42，每个侧壁都有外表面44和内表面46。上部48的外周大于下部50的外周，因此几个侧壁从上壁48至下壁50也逐渐缩小。

几个侧壁在棱角51处彼此连接。几个棱角为槽中的细胞培养插管起到自动定心作用，从根本上阻止插管侧壁的外表面靠近槽壁，从而最大程度地防止槽内液体的毛细管效应，并允许插管在槽中运动，以便吸管插入。

上部48包括一个可带有外伸凸缘54的顶面52。凸缘54可作为一个方便的抓握面，方便地用于将细胞培养插管移出培养皿外或放入培养皿中，并且当细胞培养插管被放入培养皿的槽中时，凸缘54起到支承作用。

下部50包括一底面56，多孔膜58可附于其上。该膜可用合适的材料制成，包括(但不限于)开孔的惰性薄膜，水合凝胶或某种层状组合物。

如图2、3及4所示，当使用一个以上外伸凸缘54时，将它们间隔排列，以便在培养过程中能插入探头或吸管。可将凸缘54的形状设计成能适应多种情况。如图示，可在凸缘54上制有一个开口，利于探头或吸管插入细胞培养插管与组织培养皿的槽之间的空隙中。凸缘的形状应有利于用镊子或钳无菌地将细胞培养插管插入或移出培养皿的槽，并便于空气循环以最大限度地减小分室作用，同时当细胞培养插管位于培养皿的槽中时，起到支承该插管的作用。

最重要的是在位于细胞培养插管底面的膜与培养皿的槽底之间要保留一个空间，以便在膜的两侧进行细胞培养。因此，在细胞培养插管的底面还可装有支脚61。当没有外伸凸缘或外伸凸缘与某一特殊形状的培养皿不匹配时，支脚61可以支承细胞培养插管。当将细胞培养插管从培养皿中取出并放置在一平面上时，支脚61也可以适当地支承插管。

图5示出细胞培养插管由凸缘54支承在组织培养皿10中，并指出吸管头64可于何处进入位于细胞培养插管侧壁42的外表面44与培养皿槽14的侧壁20之间的空隙。

不难理解，由于棱角51的自动定心性质，细胞培养插管40定位于槽14中时，与槽14的侧壁20间有足够的间隙，可将间隙62中的溶液或培养基的毛细管作用减至最低程度，防止这部分溶液虹吸到外表面44之上，进而溢入细胞培养插管内或从槽14溢出。另外，由于习惯上总将膜放在培养皿的槽底上方，与槽底隔开一定距离，那么既然凸缘54可以支承细胞培养插管，就可将细胞培养插管应用于比预先设计更深的槽中，以便膜下有更多的溶液或培养基，或者膜与底18之间有更多的空间。

图6-12显示了本发明的另一些实施例，在这些实施例中，当细胞培养插管位于培养皿的槽中，都可起自动定心作用，以最大限度地减小槽中的毛细管。图6-12中有许多与图1-5中大致相同的部件。给有相似作用的相似部件编上与图1-5中的相应部件同样的号码，但在号码后面加上尾标“a”以识别图6-12中的那些相似部件。

图6是一个细胞培养插管70，其侧壁从上部48a延伸至下部50a，并且上部48a的外周与下部50a的外周大致相同。

几个侧壁在棱角51a彼此相连。棱角51a从上部48a至下部50a逐渐内缩。细胞插管的上棱角在槽中为该插管自动定心，完全阻止几个侧壁的外表面靠近槽的侧壁，并且允许细胞培养插管在槽中有效地运动以便插管进入槽中。

现在参看图7，这是本发明的另一实施例，显示细胞培养插管80包括几个侧壁42a，这些侧壁从上部48a延伸至一转折部82，然后继续延伸至下部50a。下部50a的外周小于转折部82的外周，转折部82的外周大于上部48a的外周。棱角51a从转折部82至上部48a以及从转折部82至下部50a逐渐内缩。几个棱角在细胞培养插管的转折部对槽内的插管自动定心，完全阻止侧壁的外表面靠近槽壁，并允许细胞培养插管在槽中有效地运动以便插管进行槽中。

参看图8，这是本发明的又一个实施例，显示细胞培养插管90有侧壁42a，这些侧壁从上部48a延伸至一转折部84，然后继续延伸至下部50a。下部50a的外周小于转折部84的外周，转折部84的外周大于上部48a的外周。棱角51a从转折部84至上部48a以及从转折部84至下部50a逐渐内缩。

上部48a有一顶面52a，其横截面最好是四边形的；下部50a有一底面56a，其横截面最好是圆形的。

图9是图8的另一种实施例，其中顶部52a的横截面最好是圆形的，底面56a的横截面最好是四边形的。

图10-12是另外几种细胞培养插管的实施例，几个侧面42a可以构成不同的几何形状。图12还表明侧壁从上部48a至下部50a可逐渐缩小。

本领域的技术人轴可以看出，本发明的细胞培养插管可由易于模塑的部件构成，这些部件可用多种材料成批生产，这些材料包括聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯等等。本领域的技术人员还不难理解，应选用稍有弹性的材料，以便本发明的插管易于插入多槽皿中，并且便于随后对所培养的细胞进行测试。这一弹性性质还使膜容易粘附在细胞培养插管的底面。

Claims (9)

1、一种细胞培养插管：包括：

一个具有上部、下部、侧壁的空腔，侧壁有内表面及外表面并从所述上部延伸至所述下部，其特征在于所述侧壁的数目为3至8个，该侧壁彼此之间相互连接，形成相应个接合部；两个从所述上部径向延伸至侧壁以外的凸缘；所述上部包括一个外周及一个顶面，所述下部包括一个外周和一个底面，一层渗透膜附着在所述底面上。

2、根据权利要求1所述插管，其中还包括从所述底面延伸出来的用于支持插管的部件。

3、根据权利要求2所述插管，其中所述顶面的外周与所述底面的外周相同。

4、根据权利要求2所述插管，其中所述上部的外周与所述下部的外周相同。

5、根据权利要求1所述插管，其中所述侧壁构成一个四方形。

6、根据权利要求4所述插管，其中所述顶面及所述底面是四方形的。

7、根据权利要求4所述插管，其中所述顶面是四方形的，所述底面是圆形的或椭圆形的。

8、根据权利要求2所述插管，其中所述上部的外周大于所述下部的外周。

9、根据权利要求8所述插管，其中所述侧壁从所述上表面至所述下部逐渐缩小。

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