CN105169481B - 一种生物材料的脱细胞方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物材料的脱细胞方法，涉及组织工程技术领域。为解决现有技术脱细胞装置处理不彻底，耗能较大的问题而发明。本发明生物材料的脱细胞装置，包括罐体和罐盖，所述罐体内设有容纳腔，所述容纳腔内设有搅拌桨，所述搅拌桨连接有驱动装置，所述容纳腔内可拆卸连接有用于承载生物材料的支撑架，所述支撑架上设有多个用于挂设生物材料的挂接部，多个所述挂接部彼此间隔设置。本发明生物材料的脱细胞装置可用于生物材料的脱细胞处理。

Description

一种生物材料的脱细胞方法

技术领域

本发明涉及组织工程技术领域，尤其涉及一种生物材料的脱细胞方法。

背景技术

ECM(Extracellular Matrixc，细胞外基质)是各种生物材料的主要组织成份，为细胞的生存及活动提供适宜的场所，参与调节胚胎发育进程，决定细胞的粘附与迁移，在创伤修复和纤维化、细胞的生长、分化、代谢和肿瘤发生及转移中起重要作用。因此，ECM被广泛用于制作医用植入材料，以主动诱导和促进周围细胞的迁入、粘附、增殖和分化，比如被用于制作治疗瘘管的瘘栓。生物材料除了包括ECM之外，还包括细胞成分，异种生物材料的细胞成分容易引起免疫反应，不利于周围细胞的迁入。因此，在利用ECM制作医用植入材料之前，需要对异种生物材料进行脱细胞处理，以去除引起免疫反应的细胞成分，保留天然ECM结构和成分。

目前，通常采用的脱细胞处理方法为：添加化学试剂，同时机械震荡。水浴摇床是脱细胞常采用的装置，水浴摇床包括容纳腔和驱动装置，可以将生物材料、水和化学试剂等放入容纳腔内，使化学试剂溶液对生物材料进行脱细胞处理，以破坏细胞间或细胞与ECM间的连接、溶解细胞质成分、破坏细胞内核酸、蛋白、脂质间的连接等，同时启动驱动装置驱动容纳腔中的溶液震荡，使溶液和生物组织之间产生相对运动，以破坏细胞膜，释放出细胞内容物，以彻底清除细胞成分。

但是，由于容纳腔仅包括一个腔体，多个待处理的生物材料同时放置于此腔体中，因此，处理的生物材料不能太多，生物组织过多，容易使多个生物材料相互缠绕成一个整体在溶液中同步运动，导致脱细胞处理不彻底，且由于生物材料在溶液中处于游离状态，为了保证生物材料与溶液相对运动的频率和幅度较大，以破坏细胞膜，只有增大驱动装置的驱动强度，因此耗能较大。

发明内容

本发明的实施例提供一种生物材料的脱细胞方法，能够将生物材料分隔放入容纳腔中，避免生物材料相互缠绕，使每个生物材料均能够被彻底处理，增大生物材料的放置数量，提高生产效率，且能够将生物材料的运动范围限定在较小的区域，减小驱动强度，节省了能耗。

为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种生物材料的脱细胞装置，包括罐体和罐盖，所述罐体内设有容纳腔，所述容纳腔内设有搅拌桨，所述搅拌桨连接有驱动装置，所述容纳腔内可拆卸连接有用于承载生物材料的支撑架，所述支撑架上设有多个用于挂设生物材料的挂接部，多个所述挂接部彼此间隔设置。

本发明实施例提供的一种生物材料的脱细胞装置，可以将生物材料挂设于容纳腔内的挂接部上，由于多个挂接部彼此间隔设置，因此当将多个生物材料分别挂设于多个挂接部时，多个生物材料彼此之间具有一定的间隙，避免了多个生物材料相互缠绕，使每个生物材料均能够被彻底处理，且可以通过增加挂接部的数量，增大容纳腔中生物材料的放置数量，从而提高了生产效率。由于生物材料挂设于挂接部，因此限定了生物材料与挂接部的相对位置，从而限定了生物材料的运动范围，减小了生物材料相互缠绕的可能性，且在保证生物材料与溶液相对运动频率和幅度较大的前提下，减小了驱动强度，节省了能耗。与现有技术相比，采用上述生物材料的脱细胞装置处理生物材料，能够避免多个生物材料相互缠绕，使每个生物材料均能够被彻底处理，可以增大生物材料在容纳腔内的放置数量，从而提高了生产效率，且可以减小驱动装置的驱动强度，节省了能耗。

本发明的实施例还提供了一种生物材料的脱细胞方法，包括以下步骤：将待处理生物材料分别装入多个网袋中，并将网袋分别挂设于支撑架的挂接部上；将溶液加入所述脱细胞装置的容纳腔内，使溶液没过所有待处理生物材料；启动所述脱细胞装置的驱动装置，使搅拌桨搅动脱细胞液，从而对待处理生物材料脱细胞。

本发明实施例提供的一种生物材料的脱细胞方法，将待处理生物材料装入网袋中，并将网袋挂设于挂接部上，由于挂接部在支撑架上彼此间隔设置，因此相邻两个待处理生物材料之间具有一定的间隔，当向容纳腔内添加脱细胞液时，脱细胞液可以进入此待处理生物材料之间的间隔区域，使每个生物材料的所有表面均能与脱细胞液接触，从而可以彻底地通过脱细胞液破坏生物材料细胞间或细胞与ECM间的连接、溶解细胞质成分、破坏细胞内核酸，此时启动驱动装置，使搅拌桨搅动脱细胞液，通过间隔区域的脱细胞液带动生物材料震荡，使脱细胞液和生物组织材料之间产生相对运动，以破坏细胞膜，释放出细胞内容物，从而彻底清除了生物材料中容易引起免疫反应的细胞成分。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例生物材料的脱细胞装置的剖视图；

图2为本发明实施例生物材料的脱细胞装置的俯视图；

图3为本发明实施例生物材料的脱细胞装置中支撑架的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图1，图1为本发明实施例生物材料的脱细胞装置的一个具体实施例，本实施例的生物材料脱细胞装置包括罐体1和罐盖2，所述罐体1内设有容纳腔3，所述容纳腔3内设有搅拌桨31，所述搅拌桨31连接有驱动装置4，所述容纳腔3内可拆卸连接有用于承载生物材料的支撑架5，所述支撑架5上设有多个用于挂设生物材料的挂接部51，多个所述挂接部51彼此间隔设置。

本发明实施例提供的一种生物材料的脱细胞装置，可以将生物材料挂设于容纳腔3内的挂接部51上，由于多个挂接部51彼此间隔设置，因此当将多个生物材料分别挂设于多个挂接部51时，多个生物材料彼此之间具有一定的间隙，避免了多个生物材料相互缠绕，使每个生物材料均能够被彻底处理，且可以通过增加挂接部51的数量，增大容纳腔3中生物材料的放置数量，从而提高了生产效率。由于生物材料挂设于挂接部51，因此限定了生物材料与挂接部51的相对位置，从而限定了生物材料的运动范围，减小了生物材料相互缠绕的可能性，且在保证生物材料与溶液相对运动频率和幅度较大的前提下，减小了驱动强度，节省了能耗。与现有技术相比，采用上述生物材料的脱细胞装置处理生物材料，能够避免多个生物材料相互缠绕，使每个生物材料均能够被彻底处理，可以增大生物材料在容纳腔3内的放置数量，从而提高了生产效率，且可以减小驱动装置4的驱动强度，节省了能耗。

在上述实施例中，为了排出容纳腔3中用于处理生物材料的溶液，可以通过倾斜罐体1从开口处倒出，还可以如图1所示在罐体1的底部设置出料口11，使溶液由该出料口11排出。采用上述第一种方案排出溶液，罐体1的倾斜操作过程复杂，且使罐体1倾斜，移动了罐体1的方位，增大了罐体1损坏的可能性，因此优选在罐体1的底部设置出料口11，出料口11处设有出料阀门12，打开此出料阀门12即可排出容纳腔3中的溶液，操作过程简单，且保持了罐体1原有的位置不变，减小了罐体1损坏的可能性。

由于生物材料和溶液在容纳腔3中震荡，溶液分别与容纳腔3侧壁、容纳腔3的底部以及生物材料之间均产生相对运动，同时产生摩擦，摩擦生热，使容纳腔3中的温度升高，随着温度的累积，有可能影响溶液对生物材料的处理效果，甚至直接破坏生物材料中的ECM结构。因此，必须设置降温结构以降低容纳腔3中的温度，如图1所示，优选将罐体1的罐壁设置为双层壁结构，双层壁之间设有冷却通道13，冷却通道13中的冷却水可以吸收容纳腔3中的热量，从而降低容纳腔3的温度，同时冷却通道13中的冷却液还可以吸收罐体1外部的热量，阻止罐体1外部热量传递至容纳腔3内。此结构简单，且冷却通道13设置于罐体1侧壁内部，保持了生物材料的脱细胞装置外观整洁。

进一步地，为了有效阻止罐体1内外的热量交换，如图1所示，优选在双层壁之间填充保温材料14，以有效阻止罐体1外部的热量进入容纳腔3内，使容纳腔3内的温度处于合适的范围内，为脱细胞操作提供了合适的温度环境，以利于脱细胞操作的顺利进行。

由于水的密度随着温度的增大而减小，密度较大的水沉在容器的下部，密度较小的水浮在容器的上部，因此在冷却通道13中，处于较高处的冷却液的温度较大。为了增大冷却水的循坏冷却效率，如图1所示，优选地，冷却通道13连接有冷却水入口131和冷却水出口132，冷却水入口131位于罐体1的底部，冷却水出口132位于罐体1的侧壁上部，以优先将温度较高的水从冷却通道13中排出，从而提高了冷却水的冷却效率。

为了彻底排出容纳腔3中的溶液，容纳腔3可以制作为如图1所示结构，即容纳腔3的底面中心处低于底面的边缘，出料口11设置于底面的中心处，当出料阀门12打开时，容纳腔3中的溶液可以从出料口11处彻底排出。此时搅拌桨31可设置于容纳腔3的底面上且位于底面中心处的一侧，使搅拌桨31的位置靠近容纳腔3底部的中心位置，当启动驱动装置4，带动搅拌桨31旋转时，在连接部上挂设的生物材料处的溶液流速相同，给每个生物材料提供近似相同的震荡环境，从而提高了生物材料的成品率。

由于脱细胞的生产工艺中往往需要加入两种或两种以上的反应溶剂，例如在脱细胞处理工艺中，需要向容纳腔3内加入脱细胞试剂、注射用水以及纯化水，脱细胞处理包括多个工艺，每个工艺向容纳腔3中添加的溶液不同，为了避免不同溶液之间相互干扰，优选针对不同的溶液分别开设入口，例如需要向容纳腔3内添加脱细胞试剂、注射用水以及纯化水，则在如图2所示的脱细胞装置上分别开设进料口21、注射水入口22以及纯化水入口23，其中进料口21为脱细胞试剂入口，从而避免了因添加的溶液不纯而影响脱细胞效果的问题。在生物材料震荡脱细胞过程中，溶液有可能涌入罐体1与罐盖2接触部位，如果罐体1与罐盖2连接处封闭不严，将会导致溶液由此连接处渗出到脱细胞装置外，污染脱细胞装置的周围环境。因此，为了避免上述问题，优选地在罐盖2与罐体1的连接处设置密封圈，以密封容纳腔3中的溶液，有效防止容纳腔3中的溶液渗出。

其中，进料口21、注射水入口22以及纯化水入口23可以开设在脱细胞装置的罐体1上，也可以开设在罐盖2上，例如可以在罐体1靠上的位置开设进液口，而由于溶液在罐体1中容纳腔3内进行反应，因此在罐体1上开口时若开口处密封不严会导致溶液从开口处渗出。因此，为了避免上述问题，如图2所示，优选在罐盖2上开设进液口，通过控制罐体1内溶液的量可使溶液液面距离罐盖2具有一定的距离，因此溶液从罐盖2的开口处渗出的可能性较小。

为了增加挂接部51的数量，以增加容纳腔3能够容纳生物材料的量，从而提高脱细胞的生产效率，如图3所示，优选地，支撑架5包括多个承载环52，多个承载环52彼此间隔且同轴设置，每个承载环52上均设有多个挂接部51，挂接部51为开设于承载环52上的通孔，可将生物材料放置于镂空袋中，并将镂空袋通过连接部套设在此通孔上，通过多个承载环52彼此间隔设置，可增加挂接部51的数量，从而提高了脱细胞的生产效率，且相邻两个承载环52上挂设的生物材料之间均有一定间隔，避免了相邻两个承载环52上挂设的生物材料之间相互缠绕，使相邻两个承载环52上挂设的生物材料均能够被彻底处理，提高了脱细胞生产的成品率。

进一步地，为了尽可能地增加挂接部51的数量，还可以通过扩大承载环52的直径，以最大程度地增加挂接部51的设置空间，优选地，多个承载环52尺寸相同，且多个承载环52的外径与容纳腔3的内径相适应，以最大程度地扩大所有承载环52的直径，增加挂接部51的设置空间，使每个承载环52上可以设置的挂接部51数量增加，从而最大程度地增加挂接部51的数量，提高脱细胞的生产效率。

为了方便查看容纳腔3中生物材料的脱细胞状态，或观察容纳腔3中溶液的液面位置，如图1和图2所示，可以在罐盖2上以及罐体1的侧壁均开设有可视窗口6，可通过罐盖2上的可视窗口6查看容纳腔3中生物材料的脱细胞状态，通过罐体1侧壁的可视窗口6观察溶液的液面位置，以确定容纳腔3中的溶液完全淹没生物材料，还可以在罐盖2上的可视窗口6内设置照明灯，以防止由于容纳腔3中的光线不足而影响生物材料的查看。

为了方便生物材料的脱细胞装置的搬运，优选地，如图1所示，罐体1的底部连接有支腿7，支腿的下端设有滚轮8，罐体1的侧壁设有推杆9，可以推动推杆9，使滚轮8在地面上滚动，以方便此脱细胞装置的搬运，所需的推力较小，仅需一人即可完成装置的搬运操作，节省了劳动力。

本发明的实施例还提供了一种生物材料的脱细胞方法，包括以下步骤：将待处理生物材料分别装入多个网袋中，并将网袋分别挂设于支撑架的挂接部51上；将溶液加入所述脱细胞装置的容纳腔3内，使溶液没过所有待处理生物材料；启动所述脱细胞装置的驱动装置4，使搅拌桨31搅动脱细胞液，从而对待处理生物材料脱细胞。

本发明实施例提供的一种生物材料的脱细胞方法，将待处理生物材料装入网袋中，并将网袋挂设于挂接部51上，由于挂接部51在支撑架5上彼此间隔设置，因此相邻两个待处理生物材料之间具有一定的间隔，当向容纳腔3内添加脱细胞液时，脱细胞液可以进入此待处理生物材料之间的间隔区域，使每个生物材料的所有表面均能与脱细胞液接触，从而可以彻底地通过脱细胞液破坏生物材料细胞间或细胞与ECM间的连接、溶解细胞质成分、破坏细胞内核酸，此时启动驱动装置4，使搅拌桨31搅动脱细胞液，通过间隔区域的脱细胞液带动生物材料震荡，使脱细胞液和生物组织材料之间产生相对运动，以破坏细胞膜，释放出细胞内容物，从而彻底清除了生物材料中容易引起免疫反应的细胞成分。

在上述实施例中，支撑架5包括多个承载环52，多个承载环52彼此间隔且同轴设置，每个承载环52上均设有多个挂接部51，将网袋分别挂设于支撑架5的挂接部51上包括：从最下层的承载环52开始逐层挂设网袋，通过此步骤可使挂设操作简单，且由于当每个挂接部51件上挂接多个网袋时，此多个网袋中的生物材料之间有可能彼此接触，使接触部位不能得到脱细胞液的有效处理，因此，优选每个挂接部51上挂设一个网袋，通过间隔设置挂接部51，防止相邻两个生物材料彼此接触，保证了生物材料脱细胞处理的有效性。

由于脱细胞装置的罐盖2上开设有进料口21、注射水入口22以及纯化水入口23，因此将溶液加入脱细胞装置的容纳腔3内，可以包括：盖上罐盖2后，从进料口21加入脱细胞试剂，从注射水入口22加入注射用水并从纯化水入口23加入纯化水，由此可避免不同溶液之间相互干扰。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种生物材料的脱细胞方法，其特征在于，用于生物材料的脱细胞装置，所述脱细胞装置包括罐体和罐盖，所述罐体内设有容纳腔，所述容纳腔内设有搅拌桨，所述搅拌桨连接有驱动装置，所述容纳腔内可拆卸连接有用于承载生物材料的支撑架，所述支撑架上设有多个用于挂设生物材料的挂接部，多个所述挂接部彼此间隔设置，所述支撑架包括多个承载环，多个所述承载环彼此间隔且同轴设置，每个所述承载环上均设有多个所述挂接部，所述挂接部为开设于所述承载环上的通孔，所述方法包括以下步骤：

S1、将待处理生物材料分别装入多个网袋中，并将网袋分别挂设于支撑架的挂接部上；

S2、将溶液加入所述脱细胞装置的容纳腔内，使溶液没过所有待处理生物材料；

S3、启动所述脱细胞装置的驱动装置，使搅拌桨搅动脱细胞液，从而对待处理生物材料脱细胞。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将网袋分别挂设于支撑架的挂接部上包括：

从最下层的所述承载环开始逐层挂设所述网袋，每个所述挂接部上挂设一个所述网袋。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述脱细胞装置的罐盖上开设有进料口、注射水入口以及纯化水入口，所述将溶液加入所述脱细胞装置的容纳腔内，包括：

盖上所述罐盖后，从所述进料口加入脱细胞试剂，从所述注射水入口加入注射用水并从所述纯化水入口加入纯化水。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述罐体的底部设有出料口，所述出料口处设有出料阀门。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述罐体的罐壁为双层壁，所述双层壁之间设有冷却通道。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述双层壁之间还填充有保温材料。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述冷却通道连接有冷却水入口和冷却水出口，所述冷却水入口位于所述罐体的底部，所述冷却水出口位于所述罐体的侧壁上部。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述容纳腔的底面中心处低于底面边缘，所述出料口设置于所述底面的中心处，所述搅拌桨设置于所述容纳腔的底面上且位于底面中心处的一侧。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述罐盖与所述罐体的连接处设有密封圈。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多个所述承载环尺寸相同，多个所述承载环的外径与所述容纳腔的内径相适应。