CN105349422A - 一种植物细胞悬浮培养装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种悬浮培养植物细胞的装置，包括多个串联的细胞悬浮培养瓶，细胞悬浮培养瓶为带出入口的平底烧瓶，平底烧瓶的上部为瓶口、位于瓶身的中上部的入口管和气体出口管，以及中下部的液体出口管，瓶口套接玻璃导管，玻璃导管外部套接有与瓶口密封配合的活塞；入口管连通精密控速导管，气体出口管连通第一连接导管；液体出口管一端的管口位于平底烧瓶内部，另一端位于平底烧瓶外部且连通第二连接导管，第二连接导管连接另一个平底烧瓶入口管。本发明能降低人工成本、降低染菌率，具有自动化程度高等特点，并能对培养细胞的一些次生代谢产物起到有效收集的作用，可为细胞悬浮培养生产次生代谢产物提供技术支持和器具保障。

Description

一种植物细胞悬浮培养装置
技术领域
本发明涉及细胞培养技术领域，具体涉及用于实验室操作的一种植物细胞悬浮培养装置。
背景技术
植物细胞液体培养技术由于细胞增殖迅速、重复性好、细胞生长条件人为可控等有利因素，被广泛应用于中药材的次生代谢物的工业化生产中。据统计，已通过植物细胞培养技术在1000多种植物中获取了500多种天然活性产物。因此，建立适用于包括濒危中药材等植物在内的液体悬浮培养体系，既能保存其种质资源，又能作为工业化高效生产药用成分的物质载体，还可以作为药分形成机制探索的研究材料，既有理论研究意义，又有应用研究价值。
实验室中植物细胞悬浮培养装置主要为三角瓶或锥形瓶，通过添加一定量的营养液来对植物细胞进行培养，生产出次生代谢。由于细胞生存条件的差异性，使得影响植物悬浮细胞培养的因素甚广，激素水平、光照、温度、pH、接种量、剪切力和蔗糖浓度等都会影响次生代谢的产量和品质。由于植物细胞在三角瓶或锥形瓶的培养是间歇进行的，因此添加营养液和更换继代主要靠人工进行，进而增加了人工成本和染菌率。再者受培养装置的限制，无法进行自动化的连续性培养，使得微量次生代谢产物累积量小，甚至无法测得。因此，改变培养装置，以此降低人工成本和染菌率，提高微量次生代谢产物的积累量是细胞培养的亟需解决的问题。
发明内容
本发明意在提供一种培养装置，以解决现有技术在对植物细胞进行培养时人工成本过高、染菌率高、微量次生代谢产物的积累量较少切不易收集的问题。
本方案中的一种植物细胞悬浮培养装置，包括多个串联的细胞悬浮培养瓶，所述细胞悬浮培养瓶包括带出入口管的平底烧瓶，平底烧瓶的上部设有瓶口、瓶身的中上部设有入口管和气体出口管、以及中下部的液体出口管，所述瓶口套接玻璃导管，所述玻璃导管外部套接有与瓶口密封配合的活塞；所述入口管连通精密控速导管，所述气体出口管连通第一连接导管；所述液体出口管一端的管口位于平底烧瓶内部，另一端位于平底烧瓶外部且连通第二连接导管，所述第二连接导管连接另一个平底烧瓶入口管。
本发明的有益效果：1、植物细胞的培养需要营养液，传统用三角瓶作为细胞悬浮培养瓶，在添加一定量的营养液时只能供给一段时间的培养所需，需要进行细胞继代培养时，即需要更换营养液，用人工对每一瓶进行一一更换，造成人力与时间的消耗。而本发明中通过入口管连通精密控速导管接引流营养液，液体出口套接第二连接导管出液，调控好培养基的出入平衡，达到耗时少、人工成本低的效果。
2、细胞培养需要一个无菌环境，而每一次手工继代培养操作（更换营养液）就会大大增加染菌的机会，所以减少更换营养液次数也就能有效降低染菌率。
3、当前细胞悬浮培养技术的使用不仅仅是使细胞增殖，最有价值的是能够生产有用的细胞次生代谢物（例如用红豆杉细胞生产次生代谢产物紫杉醇）。本发明通过培养瓶上的出入口进行串联多个细胞悬浮培养瓶，当一定量的营养液通过多次利用后最终使微量代谢产物的积累量更大，以便于检出和提取。
4、在进行细胞悬浮培养时，以补给营养液作为流动相，通过控制出入平衡，在悬浮培养瓶中进行细胞营养物质交换，细胞能够有充足的营养摄取，避免受细胞添加量与营养物质配比的限制，同时通过导入无菌气体的方式来改变既往利用悬浮培养箱调节转速来增加溶氧量不便于操作的问题。本发明根据植物细胞悬浮培养的影响因素和发明人的实验总结，设计出能降低人工成本、降低染菌率、具有自动化程度高的连续性培养装置，并能有效收集微量次生代谢产物的细胞悬浮培养装置，为细胞悬浮培养生产次生代谢产物提供技术支持和器具保障，具有非常广阔的市场前景。
进一步，平底烧瓶材质为耐高温玻璃或塑料。
进一步，所述精密控速导管包括总导管和若干个分管，所述分管上均设有第一精密流量调节器，所述分管的管口连通平底烧瓶的入口管。
进一步，所述第一精密流量调节器限制分管的流速为0～5ml/min。
进一步，所述玻璃导管和第一连接导管上均设有第二精密流量调节器和微孔滤菌器。所述玻璃导管用于通入空气，当与第一连接导管连接时通过调节第二精密流量调节器能控制进出口的空气流量，同时过滤杂菌避免感染。
进一步，第二精密流量调节器限制玻璃导管和第一连接管的流速为0～5ml/min，微孔滤菌器中微孔直径为0.22um。
进一步，所述第二连接导管上设有第三精密流量调节器，所述第三精密流量调节器限制第二连接导管的流速为0～5ml/min。
附图说明
图1为本发明一种植物细胞悬浮培养装置的结构示意图；
图2为本发明一种植物细胞悬浮培养装置中平底烧瓶的结构示意图；
图3为本发明一种植物细胞悬浮培养装置中细胞悬浮培养瓶的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：一级细胞悬浮培养瓶A1、二级细胞悬浮培养瓶A2、n级细胞悬浮培养瓶An、一级并联细胞悬浮培养瓶B1、二级并联细胞悬浮培养瓶B2、n级并联细胞悬浮培养瓶Bn、平底烧瓶1、玻璃导管2、精密控速导管3、第一连接导管4、第二连接导管5、瓶口101、入口管102、液体出口管103、气体出口管104、第二精密流量调节器201、微孔滤菌器202、活塞203、总导管301、分管302、第一精密流量调节器303、第三精密流量调节器501。
如图1所示：一种植物细胞悬浮培养装置，包括多个串并联的细胞悬浮培养瓶，一级细胞悬浮培养瓶A1与一级并联细胞悬浮培养瓶B1相互并联，之后一级细胞悬浮培养瓶A1连通二级细胞悬浮培养瓶A2，二级细胞悬浮培养瓶A2连通三级细胞悬浮培养瓶……n-1级细胞悬浮培养瓶连通n级细胞悬浮培养瓶An，同时一级并联细胞悬浮培养瓶B1连通二级并联细胞悬浮培养瓶B2，二级并联细胞悬浮培养瓶B2连通三级并联细胞悬浮培养瓶……n-1级并联细胞悬浮培养瓶连通n级并联细胞悬浮培养瓶Bn，完成一个植物细胞同步连续培养的过程，最后出料。
如图2所示，细胞悬浮培养瓶包括平底烧瓶1，平底烧瓶1为可通过自然光的耐高温玻璃或塑料制成，瓶口101直径为3～5cm，入口管102在平底烧瓶1上3/4高度的瓶壁上，气体出口管103位于入口管102的相对侧，液体出口管103一端的管口位于平底烧瓶1内部，另一端位于平底烧瓶1外部，液体出口管103与平底烧瓶1的连接处在平底烧瓶1上1/5～1/3高度的位置处，位于平底烧瓶内1的管口距底部1～2cm，其管径为1～5mm。
如图3所示，所述瓶口1套接玻璃导管2，所述玻璃导管2外部套接有与瓶口101密封配合的活塞203，玻璃导管1上设有第二精密流量调节器201和微孔滤菌器202，第二精密流量调节器201限制的流速为0～5ml/min，微孔滤菌器202的微孔直径为0.22um；所述精密控速导管3为橡胶导管，包括总导管301和若干个分管302，所述分管302上均设有第一精密流量调节器303，所述第一精密流量调节器303限制的流速为0～5ml/min，所述分管302的管口连通平底烧瓶1的入口管102；所述气体出口管104连通第一连接导管4，第一连接导管4上设有与玻璃导管1上相同的第二精密流量调节器202和微孔滤菌器203；所述液体出口管103套接第二连接导管5，液体出口管103一端的管口位于平底烧瓶1内部，另一端位于平底烧瓶1外部且连通第二连接导管5，第二连接导管5上设有第三精密流量调节器501，所述第三精密流量调节器501限制的流速为0～5ml/min。
本发明中，为了实现连续化操作，一级细胞悬浮培养瓶A1上与液体出口管103套接的第二连接导管5连接二级细胞悬浮培养瓶A2上的入口管102，通过入口管102将培养液导入二级细胞悬浮培养瓶A2中的平底烧瓶1内部继续培养。
本发明的细胞悬浮培养瓶也可以并联使用，通过精密控速导管3由总导管301和多个分管302组成的特点，分管302可同时连接多个细胞悬浮培养瓶，起到同时培养的目的。
在使用本发明时，先配置一定量的细胞营养液，平底烧瓶1及玻璃导管2先进行高温灭菌消毒处理，在无菌操作台中按图3进行装配，添加细胞悬液时可从入口管102添加，精密控速导管3接通营养液，调节入口管101和液体出口管103的流量调节器，使入液与出液平衡，向玻璃导管2内通无菌空气，调整流速，通气增加容氧量的同时营养液振荡而达到悬浮的目的，培养一段时间后，营养液从液体出口管103排出，通过第二连接导管5和精密控速导管3进入下一个细胞悬浮培养瓶中继续培养，串联数个相同的细胞悬浮培养瓶以形成自动化程度高的连续性培养，最终使细胞代谢或次生代谢产物富集从而利于收集。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种植物细胞悬浮培养装置，其特征在于，包括多个串联的细胞悬浮培养瓶，所述细胞悬浮培养瓶包括带出入口管的平底烧瓶，平底烧瓶的上部设有瓶口、瓶身的中上部设有入口管和气体出口管、以及中下部的液体出口管，所述瓶口套接玻璃导管，所述玻璃导管外部套接有与瓶口密封配合的活塞；所述入口管连通精密控速导管，所述气体出口管连通第一连接导管；所述液体出口管一端的管口位于平底烧瓶内部，另一端位于平底烧瓶外部且连通第二连接导管，所述第二连接导管连接另一个平底烧瓶入口管。
2.根据权利要求1所述的植物细胞悬浮培养装置，其特征在于：平底烧瓶材质为耐高温玻璃或塑料。
3.根据权利要求1所述的植物细胞悬浮培养装置，其特征在于：所述精密控速导管包括总导管和若干个分管，所述分管上均设有第一精密流量调节器，所述分管的管口连通平底烧瓶的入口管。
4.根据权利要求3所述的植物细胞悬浮培养装置，其特征在于：所述第一精密流量调节器限制分管的流速为0～5ml/min。
5.根据权利要求1～4任一所述的植物细胞悬浮培养装置，其特征在于：所述玻璃导管和第一连接导管上均设有第二精密流量调节器和微孔滤菌器。
6.根据权利要求5所述的植物细胞悬浮培养装置，其特征在于：第二精密流量调节器限制玻璃导管和第一连接管的流速为0～5ml/min，微孔滤菌器中微孔直径为0.22um。
7.根据权利要求6所述的植物细胞悬浮培养装置，其特征在于：所述第二连接导管上设有第三精密流量调节器，所述第三精密流量调节器限制第二连接导管的流速为0～5ml/min。
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