CN108138106A - 用于培养、转移和分析的培养物插入组件和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种培养系统，包括基部，其含有多孔板；包括多个培养物插入组件的跨孔式插入板，其中每个培养物插入组件包括可拆卸地连接到培养物插入体上的培养物表面元件；和设计用于覆盖在跨孔式插入板上的盖子。

Description

用于培养、转移和分析的培养物插入组件和系统

技术领域

本发明涉及体外培养细胞或组织、以及促进该类培养物的发育和培养物后续分析的系统。

背景技术

国际上对开发和实施可避免使用活体动物的研究以及开发方法有所强调。对动物体内测试的主要替代方法是体外培养技术。在这方面，体外测试和体系正被努力开发以模仿或代表人类的生物系统。这样的测试和体系通常取决于代表性细胞或组织的体外培养。关于后者，已经证明了生物打印功能性人类组织的成功。在生物打印过程中，组织的生物组分(例如，结构组分、组织组分和各种细胞类型)策略性地分层到基质上以产生功能组织。需要能够提供更有效地使用体外测试和生物体系作为体内动物测试之替代物的设备、系统和技术。

发明概述

本发明涉及一种利用培养物插入组件的培养系统，该培养物插入组件包括可拆卸的连接性培养物表面元件，所述培养物表面元件上进行细胞或组织培养。多个培养物表面元件可拆卸地连接在培养物插入体上，所述培养物插入体整体上形成跨孔式(Transwell-like)插入板的一部分。培养物插入组件包括培养物表面元件，其可拆卸地连接到培养物插入体。可拆卸的连接性培养物表面元件包括可移动的单元，其可以在跨孔式插入板和转移板之间转移(即，从跨孔式插入板转移到转移板，或者从转移板转移到跨孔式插入板，取决于使用者的使用目的)。还提供了一种转移板，其用于协助(a)移除多个培养物表面元件，(b)存储或运输多个培养物表面元件，其上施加有一种或多种培养物组分，以及(c)对培养物表面(例如细胞、组织或培养用生物组分的沉积)或施加到多个培养物表面元件上的细胞或组织的操作(例如，用于成像的处理和成像)，所述培养物表面元件可拆卸地与转移板相连。

作为本发明的第一方面，提供了一种培养系统，其适于提供更有效的手动和自动处理培养物插入物，尤其是对存在于培养物插入物的培养表面上的培养物组分(例如细胞和/或组织)进行操作。

本发明的另一方面，提供了一种具有培养物表面元件的培养物插入组件，该培养物表面元件可拆卸地连接至培养物插入组件，其中培养物表面元件可以有利于制备或使用的过程，例如用于细胞的沉积或组织的生物打印。

本发明的另一方面，提供了一种培养物插入组件，其具有培养物表面元件，该培养物表面元件在将培养物表面元件转移到转移板的过程中可从培养物插入组件上拆卸，该转移板也便于生物学表征、分析或进一步处理存在于培养物表面元件生长表面上的培养组分。

还提供了一种包含多个培养物插入组件的跨孔式插入板，并且其中培养物插入组件由培养物插入体和培养物表面元件组成，其中培养物表面元件可拆卸地连接于培养物插入体。

还提供了将多个培养物表面元件从跨孔式插入板转移到转移板的方法，其中所述跨孔式插入板包括多个培养物插入组件，并且其中与培养物插入组件可拆卸地相连的是培养物表面元件，所述方法包括：(a)将多个培养物表面元件与所述转移板的一个或多个开口空间对齐；(b)将所述多个培养物表面元件中的每个培养物表面元件的一个或多个接合元件插入到所述转移板的一个或多个引导元件中，并且将所述一个或多个引导元件与所述一个或多个接合元件接合，将所述多个培养物表面元件牢固地接合或可拆卸地固定接合至所述转移板；(c)将所述多个培养物表面元件从所述跨孔式插入板分离或移除；其中所述多个培养物表面元件与所述转移板接合或相连。

提供了将多个培养物表面元件从培养物转移组件转移到跨孔式插入板的方法，其中所述培养物转移组件包括多个可拆卸地连接到转移板上的培养物表面元件，所述方法包括：(a)将多个培养物表面元件的每个培养物表面元件的一个或多个接合元件与跨孔式插入板的多个培养物插入体中的每个培养物插入体的一个或多个接合元件对齐；(b)将多个培养物表面元件中的每个培养物表面元件的一个或多个接合元件与多个培养物插入体中的每个培养物插入体的一个或多个接合元件接触，从而将多个培养物表面元件固定地接合或可拆卸地连接到跨孔式插入板；(c)从转移板分离或移除多个培养物表面元件；其中多个培养物表面元件与跨孔式插入板接合或连接。

本发明的一个重大优点在于，无论采用手动还是自动化系统，可以一起处理并一起移动多个培养物表面元件。

附图简要说明

图1示意性地显示了本发明的培养系统。

图2A和2B显示了本发明一个方面的培养物插入组件的放大视图。

图3A和3B显示了本发明的另一方面的培养物插入组件的放大视图。

图4A和4B显示了本发明的又一方面的培养物插入组件的放大视图。

图5是插到多孔板中的本发明培养物插入组件的一个面的横截面图。

图6是可拆卸地固定在本发明转移板上的本发明培养物插入组件的一个面的横截面图。

图7是可拆卸地固定在本发明转移板上的本发明培养物插入组件的另一个面的横截面图。

图8是本发明的一个方面的转移板透视图。

图9显示了根据本发明的一个方面，在形成培养物转移组件时将培养物表面元件从跨孔式插入板转移到转移板的透视图。

图10是本发明另一方面的转移板的透视图。

图11是表示根据本发明的一个方面，在形成培养物转移组件时将培养物表面元件从跨孔式插入板转移到转移板的透视图。

图12是本发明另一方面转移板的透视图。

图13是本发明另一方面转移板的透视图。

发明详述

本发明涉及利用培养物插入组件的培养系统，培养物插入组件包括可拆卸的连接性培养物表面元件，在所述培养物表面元件上培养细胞或组织。多个培养物表面元件可拆卸地连接于相应的培养物插入体，它们整体形成为跨孔式插入板的一部分。培养物插入组件包含可拆卸地连接于培养物插入体的培养物表面元件。可拆卸的连接性培养物表面元件包括可移动单元，所述可移动单元可根据使用者的使用目的，在跨孔式插入板和转移板之间转移(即，从跨孔式插入板到转移板，或从转移板到跨孔式插入板)。还提供了一种转移板，用于协助(a)从包含了多个培养物插入组件的跨孔式插入板中移除多个培养物表面元件，(b)存储或运送可拆卸地连接到转移板上的多个培养物表面元件，和(c)对培养物表面(例如细胞、组织或用于培养的生物组分的沉积)或施加到多个培养物表面元件上的细胞或组织的操作(例如，用于成像的处理和成像)，所述培养物表面元件可拆卸地与转移板相连。

如图1所示，提供了本发明的培养系统8，其包括：基部12，其包含用于培养细胞或组织的多孔板；包含多个培养物插件组件52的跨孔式插入板42，其中每个培养物插件组件包括可拆卸地安装在培养物插入体上的培养物表面元件；以及设计成适合覆盖在跨孔式插入板上的盖或盖子62。培养系统8还可以包括具有多个开口24的转移板22。多孔板12包括多个开口(孔)14，例如2、4、6、8、12、16、24、36、48或96个开口，或者该系统的使用者所需的其他数量。转移板22包括大致沿转移板22的长度延伸并分布的多个开口24。在一个方面，跨孔式插入板42的培养物插入组件52和多孔板12中的孔14将按需在数量和空间分布上相对应，以便可用于本发明方法的实施。

类似地，转移板22的开口24的数量将部分取决于跨孔式插入板42的多个培养物插入组件52的数量和空间分布，以便可用于本发明的方法的实施。

在图2A、2B、3A、3B、4A和4B中仅部分示出跨孔式插入板42以说明本发明的特征，即包含了组件的培养物插入物，包括可拆卸的连接性培养物表面元件。图2A、2B、3A、3B、4A和4B是本发明的培养物插入组件52的放大透视图。培养物插入组件52包括培养物插入体53和可拆卸的连接性培养物表面元件55。培养物插入体53包括管状或圆柱形侧壁，其包括内表面51和外表面54，并从第一端56延伸到第二端57，并且在第一端具有第一开口82，并且在第二端具有第二开口84。图2A和2B、图3A和3B以及图4A和4B表明，培养物表面元件55是可移动的单元；即培养物表面元件55可以被可拆卸地连接到培养物插入体53中以形成本发明的培养物插入组件52(图2B，图3B，图4B)，或培养物表面元件55可以从培养物插入体53分离(图2A，图3A，图4A)，从而有助于涉及了除跨孔式插入板之外的培养物表面元件的各种操作。培养物表面元件55包括具有圆柱形侧壁的环形结构，该圆柱形侧壁包括内表面94和外表面95并且从第一端96(上端)延伸到第二端97(下端)，并且在第一端具有第一开口92，在第二端具有第二开口，其由微孔基质98覆盖。

培养物表面元件55可使用一个或多个接合元件可拆卸地连接于培养物插入体53中。在本发明的一个方面，培养物表面元件55包括一个或多个接合元件102，且培养物插入体53包括一个或多个接合元件110，其适用于可拆卸地固定接纳培养物表面元件55的一个或多个接合元件102。图2A示出了包括接合元件102的培养物表面元件55，接合元件102包括沿着含有第一端96的边并向内延伸的顶部环形凸缘或边缘104。接合元件110包括环形凹槽，该环形凹槽限定在培养物插入体53的外壁54中，以接收和可拆卸地固定性接合所述接合元件102的凸缘104，使得培养物表面元件55可拆卸地连接于培养物插入物53从而形成培养物插入组件52，所得培养物插入组件52显示在图2B中。在本发明的另一方面，如图3A所示，培养物表面元件55包括接合元件102，其中接合元件102包括多个从第一端96向上并沿第一端96向上延伸的沿圆周间隔(circumferentially-spaced)的臂；其中接合元件102包括向内延伸的顶部环形凸缘或边缘104；并且其中接合元件110包括设定在培养物插入体53的外壁54中的多个沿圆周间开的凹槽，所述凹槽围绕外壁对应隔开，以接收并可拆卸地固定性接合多个臂的边缘104，使得培养物表面元件55可拆卸地连接于培养物插入体53，从而形成培养物插入组件52，图3B显示了所得到的培养物插入组件52。在一方面，接合元件110包括一个或多个凹槽，所述一个或多个凹槽可适于接收接合元件102的成角度边缘104，从而通过成角度边缘104与所述一个或多个凹槽之间的扣合，使培养物表面元件55连接到培养物插入体53上。

在本发明的另一方面，如图4A所示，培养物表面元件55包括接合元件102，其中接合元件102包括多个沿圆周间隔的凹槽，其设于培养物表面元件55的外表面95中；并且其中接合元件110包含多个沿圆周间隔的臂，该臂从含有第二端57的边缘向下并沿着其向下延伸，且其中接合元件110还包括环形凸缘或边缘104，所述环形凸缘或边缘向内并且沿着接合元件110的延伸臂末端延伸；并且其中凹槽围绕外表面对应间隔开，以接收并可拆卸地固定接合多个延伸臂的边缘，使得培养物表面元件55可拆卸地连接于培养物插入体53，从而形成培养物插入组件52，图4B显示了所得到的培养物插入组件52。在一方面，其中接合元件102包括一个或多个凹槽，所述一个或多个凹槽可适于接收接合元件110的成角度的边缘104，从而通过成角度的边缘104与所述一个或多个凹槽之间的扣合，使表面元件55连接到培养物插入体53上。

图5是图1B跨孔式插入板42的培养物插入组件52的横截面图。其中培养物插入组件52插入多孔板12的孔14中(显示培养物插入组件和孔的放大图)。接合元件102的凸缘104由含有接合元件110的环形凹槽接收，使得接合元件102与接合元件110可拆卸地固定性接合；其中培养物插入组件52由可拆卸地连接于培养物插入体53的培养物表面元件55组成。图示可见，微孔基质98在培养物表面元件55内延伸。

在本发明的一个方面，如图10、11、12和13所示，转移板22包括：多个开口24，其基本沿着转移板22的长度延伸并分布；多个引导元件26沿着转移板22的长度分布。在这方面，多个引导元件26包括导轨，导轨包括分别在成对的壁部18形成的槽形开口，其界定出各开口24的长度，其中引导元件26沿每个开口24的长度间隔开并且在空间上分布，使得引导元件26沿着每个开口24的长度形成相对的成对引导元件26。引导元件26可以进一步包括在壁部18形成的凹座或凹槽28，从而形成自导轨延伸并沿着壁部18的一部分长度的轨道或通道。引导元件26的形状和尺寸可以不同，以与培养物表面元件55的接合元件30相对应并与其容纳性接合。可选地，在转移板22包含开口端和封闭端的一种情况下，提供了封盖元件140，其可以固定到转移板22的开口端以防止培养物表面元件55退出或脱离引导元件26(在图8、10、11、12、和13所示的可选方面)。封盖元件140可以是端帽、端部夹、端塞或其他封盖元件的形式，用于封闭转移板22的开口端并用于限制培养物表面元件55的移动，并且可拆卸地固定性接合于转移板22的引导元件26并由其接收。可以理解的是，转移板22的开口24和引导元件26的数量部分取决于可拆卸地固定性接合于转移板22的多个培养物表面元件55的数量和空间分布。

培养物表面元件55包括一个或多个接合元件30。如图4A和4B所示，在本发明的一个方面中，多个接合元件30是从外表面95向外延伸的突起，并且可以包括一个或多个突起条，突片，突档或其它接合元件，其可安装到转移板22的相应引导元件26中或其上。接合元件30可包括一对径向相对的突起。在本发明的一种方法中，部分如图11所示，当需要从跨孔式插入板42移除培养物表面元件55时(例如，为了便于对培养在微孔基质98上的细胞或组织进行成像)，包含了多个培养物插入组件52的跨孔式插入板42与包含了多个开口24的转移板22垂直对齐并接触。就此而言，跨孔式插入板42的培养物插入组件52被放置成与转移板22的对应开口24垂直对齐，且培养物表面元件55的接合元件30垂直地与引导元件26对准并被引导元件26接收。一对正好相对的接合元件30可移动地插入一对相对的引导元件26中，引导元件26与一对接合元件30垂直对齐，然后接合元件30与引导元件26接触并接合。接合元件30可以通过沿着轨道28滑动接合元件30而沿着引导元件26进一步延伸直到接合元件30可拆卸固定地接合在引导元件26中(例如通过诸如轨道28的连接元件逐渐变细到远离导轨的点，使得接合元件30和轨道28形成摩擦适应分布(friction fitarrangement)，或者存在凹槽、狭槽、楔子、机械性连接头，或通过或与封盖元件140或其他接合元件结合以进一步便于确保培养物表面元件55可拆卸地固定性接合到转移板22)。在本发明的一个方面中，当培养物表面元件55被可拆卸地且固定性接合在转移板22上时，包括第一端96的边缘与转移板22的顶表面齐平。在本发明的另一方面中，如图11所示，对于培养物转移组件20的各种操作而言，在转移板22的顶表面上方延伸有包含了第一端96的边缘可能是有利的。在后一方面，如图10非限制性示例所示，任选地设置有一个或多个支撑元件19，其从转移板22的顶表面向上并沿其延伸并且可以用作支脚元件以便将培养物转移组件20放置在表面上，并与图10所示方向相比呈相反的方向上。例如，与图11中所示的方向相比，培养物转移组件20的方向可以翻转，使得其上具有培养组分的微孔基质98的培养表面呈现朝向下的方向，从而可以利用倒置显微镜的成像系统来完成成像。图7是插入并与转移板22的开口24相接的培养物插入组件52(如图4B所示)的横截面放大图。培养物插入组件52包括培养物插入体53和含有微孔基质98的培养物表面元件55。培养物表面元件55的一对正好相对的接合元件30固定接合在轨道28中。

一旦培养物表面元件55牢固地固定到转移板22上，通过将接合元件110从接合元件102上脱离，可将培养物表面元件55从培养物插入组件52上拆下。如图11所示的本发明的一个方面，拆卸可以是包含一个或多个步骤的过程，包括向远离转移板22的方向拉动跨孔式插入板42(例如，如图11中向上箭头所示向上)，向远离跨孔式插入板42的方向拉动转移板22(例如，如图11中向下箭头所示向下)，或其组合，具有足够的力，使得接合元件110从接合元件102脱离，同时接合元件30保持可拆卸地固定性接合于引导元件26。因此，在该方法中，培养物表面元件55从跨孔式插入板42转移到转移板22上。此时，包含可拆卸地固定接合有多个培养物表面元件55的转移板22包括了培养物转移组件20。本发明的方法可以进一步包括对培养物转移组件20的培养物表面元件55的微孔基质98中的培养组分(细胞和/或组织)进行(例如一种或多种处理和分析)现有技术中已知的一种或多种分析技术。分析技术的一个说明性非限制性实例是本领域已知的成像技术，包括利用一种或多种自动成像系统、手动成像系统和高通量成像系统。

在本发明的另一方面，如图8和9所示，转移板22包含了基本上沿着转移板22的长度延伸并分布的多个开口24；多个引导元件26，其包含了沿着转移板22长度分布的接合元件。在这一方面，引导元件26包括形成于壁部18的凹座或凹槽，从而形成大致沿着壁部18长度上延伸的轨道或通道。引导元件26的形状和尺寸可以不同，以与培养物表面元件55的接合元件30相对应并与其容纳性接合。任选地，在转移板22包含了开口端15和封闭端17的情况下，提供了封盖元件140，其可以固定到转移板22的开口端以防止培养物表面元件55退出或脱离引导元件26。封盖元件140还可以包含手柄元件142，以便于封盖元件140在开口端15的开合移动。

培养物表面元件55包括一个或多个接合元件30。如图2A、2B、3A和3B所示，在本发明的一个方面中，接合元件30是从沿着下端97外表面95向外延伸的环形突起或凸缘。在本发明的方法中，部分如图9所示，当需要从跨孔式插入板42移除培养物表面元件55时(例如，为了便于对在微孔基质98上培养的细胞或组织进行成像)，将含有多个培养物插入组件52的跨孔式插入板42与含有多个开口24的转移板22接触。在这种情况下，培养物插入组件52的接合元件30与转移板22的相应开口24在空间上对准放置，从而让引导元件26容纳性相接。每个接合元件30可移动地插入到一对相对的引导元件26中(相对，因为它们位于相同的开口24的相对侧上)，以使接合元件30与一对引导元件26接触并接合。接合元件30沿着含有引导元件的轨道滑动，从而使接合元件30进一步沿着引导元件26延伸。任选地，并且如果需要，通过连接元件，如封盖元件140或其它连接元件，将接合元件30可以可拆卸地固定地接合于引导元件26中以免进一步移动，从而将培养物表面元件55可拆卸地固定性连接到转移板22上。图6是培养物插入组件52和转移板22开口24的横截面放大图。培养物插入组件52包括培养物插入体53和含微孔基质98的培养物表面元件55。培养物表面元件55包括接合元件102，其含有顶部环形边缘，所述边缘具有成角度的凸缘104，该凸缘可拆卸地容纳连接于含有接合元件110的环形凹槽(在图2A和2B中所示的情况)。培养物表面元件55的接合元件30固定地接合在转移板22的一对引导元件26中。

一旦培养物表面元件55牢固地固定到转移板22上，通过将接合元件110从接合元件102上脱离，可将培养物表面元件55从培养物插入组件52上拆下。如图9所示的本发明的一个方面，拆卸可以是包含一个或多个步骤的过程，包括向远离转移板22的方向拉动跨孔式插入板42(例如，如图9中向上箭头所示向上)，向远离跨孔式插入板42的方向拉动转移板22(例如，如图9中向下箭头所示向下)，或其组合，应具有足够的力，使得接合元件110从接合元件102脱离，同时接合元件30保持可拆卸地固定性接合于引导元件26。因此，在该方法中，培养物表面元件55从跨孔式插入板42转移到转移板22上以形成培养物组件20。本发明的方法可以进一步包括对培养物转移组件20的培养物表面元件55上微孔基质98中的培养组分(细胞和/或组织)进行(例如一种或多种处理和分析)现有技术中已知的一种或多种分析技术(例如，通过一种或多种以下方法进行的生物学表征：用一种或多种可检测分子染色、成像及其组合)。

实施例1

培养系统的一般说明

提供了本发明的培养系统8，其包括：含有多孔板的基部12，所述多孔板用于培养细胞或组织；包含多个培养物插入组件52的跨孔式插入板42，其中每个培养物插入组件包括可拆卸地相连于培养物插入体的培养物表面元件；以及设计成适合覆盖在跨孔式插入板上的盖或盖子62。本发明的培养系统8还可以包括含有多个开口24的转移板22。所述多孔板包括多个开口(孔)14，例如2、4、6、8、12、16、24、36、48或96个开口，或者该系统使用者所需的其他数量。所述转移板包括大致上沿转移板22的长度延伸并分布的多个开口24。在一方面，跨孔式插入板42的培养物插入组件52和多孔板12中的孔14，将按需于数量和空间排列上相对应，以便用于本发明方法的实施(例如，这样能使培养物表面元件可以按培养物表面元件与多孔板的孔对准放置(孔“相对应”)。

提供一种培养细胞或组织的方法，包括步骤：(a)提供本发明的跨孔式插入板，其中跨孔式插入板包括与其可拆卸地连接的多个培养物表面元件，并且其中培养物表面元件包含可以在其上培养细胞或组织的微孔基质；(b)将待培养的细胞或组织置于培养物表面元件的微孔基质上；(c)提供包含多个开口(孔)的多孔板；(d)将培养物表面元件，可拆卸地连接于跨孔式插入板，置于多孔板的相应孔中，其中所述孔还包含用于培养细胞或组织的培养基，并且其中所述培养基接触培养物表面元件的微孔基质。多孔板的孔可以进一步包含细胞或组织。本领域技术人员应理解，在将培养物表面元件放入多孔板的对应的孔之前(例如，在生物打印过程中)或在将培养物表面元件放入多孔板的对应的孔之后，可以将待培养的细胞或组织沉积、铺层或以其他方式置于微孔基质上。类似地，在将多个培养物表面元件放入多孔板的相应孔之前或之后，可以将培养基置于多孔板的孔中。

所述培养系统还可以包括可移除的盖子62。所述盖子包括顶壁和从顶壁延伸的周围侧壁。所述盖子可拆卸地覆盖了跨孔式插入板的上表面，其中盖的周围侧壁与跨孔式插入板的侧壁邻接或与插入有跨孔式插入板的多孔板侧壁邻接。盖子用于覆盖跨孔式插入板中的表面开口，以及由本发明的培养物插入组件形成的从其延伸的培养隔室，从而最大程度降低培养系统中所含培养物的污染或交叉污染。培养系统及其各种结构部件可以采用本领域已知的方法制造，诸如标准成型技术(例如注入成型)、3D打印等，适用于培养系统目的的各种材料包括例如一种或多种塑料、聚合物、聚丁烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)和其它合适的材料或其组合。培养系统的结构部件可以是光学透明、半透明或不透明。对于那些结构部件，例如多孔的孔底部或转移板的底部(在任选的方面，其中转移板包括大致上沿着转移板的长度和宽度的底面)，需要通过其观察培养的细胞或组织，那么理想的培养系统的这些结构部件是基本透明的(无色透明、有色透明、或半透明)。可以通过本领域已知的方法对培养系统的这些部件进行灭菌，例如标准伽玛辐射或高压灭菌。本发明的一些方面，包括根据本发明的培养系统，利用了多孔板。多孔板可以从制造商或分销商如康宁(Corning)，密理博(Millipore)和B-D公司(Becton-Dickinson)购买获得。

跨孔式插入板以及培养物插入组件

提供了一种跨孔式插入板42，其包括多个培养物插入组件52，其中跨孔式插入板上表面上的开口82形成了培养物插入组件的开口。与传统的跨孔式插入板不同，本发明的跨孔式插入板包括多个可移动单元，其可通过转移板22从跨孔式插入板上移除或拆卸。可移动单元包括培养物表面元件55，其所提供的形式是，以可拆卸地连接于跨孔式插入板(参见例如图1、2B、3B和4B)，或者以可拆卸地连接于转移板(参见，例如，图9和11)。培养物表面元件可拆卸地连接于培养物插入体53中以形成培养物插入组件。培养物插入体是跨孔式插入板的一个整体元件(例如，在跨孔式插入板的制造中形成为与跨孔式插入板不可分离的部分)。在一个方面，每个培养物插入体包括圆柱形垂直壁，其界定出具有两个开口82和84的管状结构，所述开口82和84界定出管状结构的相对端。例如，培养物插入体的上端82界定出跨孔式插入板中的开口，并且下端84界定出与跨孔式插入板的表面开口相对的底部开口。含有培养物表面元件的可拆卸或可移动单元可以可拆卸地连接到管状培养物插入体的下端，从而为培养物插入体提供底表面，形成用于培养的隔室，并且形成本发明培养物插入组件。

理想地，将培养物表面元件可拆卸地连接到培养物插入体上形成防漏或基本上防漏的设置，使得当培养物插入组件对准并插入多孔板的孔时(例如参见图5)，在培养基和培养物组分(例如培养物表面元件的微孔基质98表面上培养的细胞或组织)之间的流体组分或流体含量的交换基本上通过微孔基质的孔或孔隙98与多孔板孔中含有的培养基接触。任选地，可以在培养物插入体和培养物表面元件之间设置密封元件(例如，O形环，硅树脂垫圈等)以有利于防漏的设置。培养物表面元件通常可以是具有圆柱形侧壁和上开口96和下开口97的环形结构。侧壁的下开口可以具有从侧壁的内表面延伸的凸缘，以提供可能固定微孔基质的边缘。或者，微孔基质可以固定在侧壁上。所述微孔基质可以固定在培养物表面元件的外表面上(如参见图6)或培养物表面元件的内表面上(如参见图5)。可以通过热固定、压合(例如在密封元件和其固定的表面之间)、粘合剂或通过本领域已知的其它手段将微孔基质固定到培养物表面元件的表面。

可以用于微孔基质的材料可以包括多孔材料，其包括但不限于聚合物、尼龙、聚酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、水凝胶、聚乙烯、聚四氟乙烯等。微孔基质可以是透明或半透明的，以促进在微孔基质表面上培养的细胞或组织的成像。包含微孔基质的材料具有足够的孔隙率以使得来自培养基的大分子、蛋白质、离子和营养素穿过微孔基质并与沉积在微孔基质表面(培养表面)上细胞或组织接触，同时防止培养物插入物中微孔基质上培养的细胞或组织与培养在含有培养基的多孔板的相应孔中的细胞之间的细胞与细胞的直接接触。此外，微孔基质的表面可以经处理或涂覆以促进细胞或组织的培养。在一个方面，微孔基质可以被蚀刻或活化(例如，等离子体处理)以改变待培养细胞或组织的微孔基质表面某些区域的电荷。另一方面，可以使用一种或多种生物组分来处理或涂覆微孔基质的全部或部分表面。这种生物组分包括但不限于：一种或多种生长因子、生物基质如细胞外基质、层粘连蛋白、纤连蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白、明胶、透明质蛋白、软骨连接蛋白、骨桥蛋白、原纤蛋白、唾液蛋白、腱生蛋白、蛋白聚糖、其他蛋白、糖蛋白、肽、碳水化合物及其组合。

转移板和培养物转移组件

培养物插入组件52和转移板22的设计能够使培养物表面元件55成为可移动的单元。这种设计能够对细胞培养物表面元件的操作进行处理。在一个示例中，多个可移动单元，包括培养物表面元件的每个可移动单元及其支撑结构(一起形成“培养物表面组件”)最初与对应的培养物插入物分离，但通过将每个培养物表面元件的一个或多个接合元件30与转移板的一个或多个引导元件26接合，从而可拆卸地连接于转移板，以形成培养物转移组件20。因此，在本发明的一个方面中，提供了培养物转移组件，包含多个细胞表面元件的组件可拆卸地连接于转移板上。培养物转移组件可以进一步包含一种或多种培养组分，其沉积在或施用于(接触)多个培养物表面元件中的一个或多个的微孔基质上。

在使用培养物转移组件的一个图示中，所述转移板可以具有一个或多个对准元件(例如凹座，凹槽，夹子，突起，突片等)，沿其基部并作为基部整体的一部分从而使得自动处理系统可以机械地接收转移板。在自动化过程中，一种或多种由一种或多种细胞类型、生物成分(例如一种或多种生长因子、生物基质(例如细胞外基质或其组分，如层粘连蛋白、纤连蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白、明胶、透明质蛋白、透明质酸、软骨连接蛋白、骨桥蛋白、原纤维蛋白、唾液蛋白、腱生蛋白、蛋白多糖及其组合)蛋白等)及其组合构成的培养组分，可以与选择使用的培养物转移组件的各个培养物表面元件中的微孔基质接触(直接施加在其上或铺层于其上)。该过程的一个例子是细胞或组织的生物打印以用于随后的培养。在将一种或多种培养成分应用于培养物转移组件之后，可将培养物转移组件从自动化处理系统中移出，并存储和/或运输以供进一步使用。例如，可将培养物转移组件密封在容器中用于运输和/或存储。在一个例子中，所述容器还包含用于支持和/或维持保存在培养物转移组件中的细胞或组织生存力的液体培养基(“支持培养基”)。支持培养基取决于所要维护的细胞或组织类型。培养成分可以包括细胞或组织，包括人类细胞或组织、哺乳动物细胞或组织、昆虫细胞或组织、植物细胞或组织、细胞系、转化细胞、转染细胞、基因修饰细胞及其组合。商业上可获得的培养基可用于此目的。如本领域技术人员已知的，非限制性实例包括RPMI1640培养基，达尔伯克改良伊格尔培养基(DMEM)，DMEM：营养混合物F-12(DMEM/F12)，最低必需培养基(MEM)，RF-10培养基、IMDM等，补充血清或代血清用品，根据维持的细胞类型或组织类型的需求。虽然容器可由用于运输和/或储存的任何合适的材料构成，但在一方面，容器包括具有至少一个表面的袋或包装，所述表面包含可渗透气体、不可渗透液体的膜(“气体可渗透膜”)。这种气体可渗透膜能够进行气体转移，以有助于培养物转移组件中所含的细胞或组织与支持培养基接触并密封在容器内。气体可渗透膜的厚度将取决于所需产物的特性，其可能包括但不限于结构完整性、气体渗透度和气体转移速率。通常，气体可渗透膜的厚度范围可以从小于约0.00125英寸至约0.005英寸。在一个优选的实施方案中，膜的厚度在约0.002英寸至约0.004英寸的范围内，并且在更优选的实施方案中为0.004英寸。气体可渗透膜可以由本领域已知的一种或多种膜构成。如本领域技术人员已知的，非限制性实例包括由合适的聚合物(例如聚苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚烯烃、乙烯醋酸乙烯酯、聚丙烯、聚砜、聚四氟乙烯或硅氧烷共聚物)构成的膜。为了运输，包含培养物转移组件和支持培养基的小袋或包装可通过防漏处理而密封(例如，热密封，拉链封闭物等)，然后放置在具有合适刚度的容器中(例如包括硬纸板、纸板、聚苯乙烯泡沫塑料等)用于运输。

在随后使用培养物转移组件的另一个实施例中，在手动或使用自动化处理系统沉积一种或多种培养组分之后，一种方法包括将培养物转移组件与本发明的跨孔式插入板在空间上对齐，从而使(a)多个培养物表面元件的每个培养物表面元件在空间上与多个培养物插入体的相应培养物插入体对齐，(b)促进多个培养物表面元件的各培养物表面元件的一个或多个接合元件与多个培养物插入体相应培养物插入体上的一个或多个接合元件接触，从而通过各个接合元件的接触和接合使得多个培养物表面元件可拆卸地连接于多个培养物插入体，以形成培养物插入组件，并且(c)通过将培养物表面元件的接合元件从转移板的引导元件分离，而将培养物表面元件从培养物转移组件分离，从而形成转移板，并且本发明的跨孔式插入板现在包括多个培养物插入组件(即，多个可移动单元(培养物表面元件)从转移板转移到跨孔式插入板)。该方法还可以包括，将含有多个培养物插入组件的跨孔式插入板的培养物插入组件，对齐并插入到多孔板相应的开口或孔中，以形成后续可在其中培养细胞或组织的本发明培养系统，并且可以进一步包括对培养的细胞或组织进行的后续分析。

关于对在本发明培养系统中培养的细胞或组织进行的后续分析，提供了一种方法，其中培养物表面元件从跨孔式插入板转移至转移板。所述方法包括(a)将含有多个培养物插入组件的跨孔式插入板中的多个培养物插入组件与转移板的相应开口对齐，其中所述培养物插入组件包含了由培养细胞或培养组织组成的培养物组分；(b)将多个培养物表面元件的各培养物表面元件的一个或多个接合元件，与转移板对应开口相关的一个或多个引导元件接触，从而通过多个培养物表面元件中培养物表面元件上的接合元件与转移板的引导元件接合，使得多个培养物表面元件可拆卸地连接于所述转移板；和(c)通过将多个培养物表面元件的接合元件从跨孔式插入板的接合元件脱离，将多个培养物表面元件从跨孔式插入板的培养物插入组件上分离，从而形成目前含有多个培养物插入组件(培养物转移组件)的转移板，以及不含培养物表面元件的跨孔式插入板(即可移动单元(培养物表面元件)从跨孔式插入板转移至转移板)。所述方法还包括通过一种或多种现有技术中已知的成像技术对细胞或组织进行分析，包括利用自动成像系统、手动成像系统以及高通量成像系统。

通过将培养物表面元件可拆卸地连接于转移板，本发明培养物转移组件的一个优点在于，其可以至少在两个方向上进行进一步分析。在一个方向上，所述培养物转移组件在朝上的方向上呈现具有培养物组分的培养物表面，由此可以利用直立显微镜的成像系统来完成成像(如见图9和11)。在本发明的另一方面，与先前描述的方向相比，将培养物转移组件的方向翻转(即，使得具有培养物组分的微孔基质的培养物表面呈现为向下的方向；为了参考的目的，向下的方向由图11的底部向下的箭头表示)，从而可以利用倒置显微镜的成像系统来完成成像。为了便于对培养物转移组件中存在的培养物成分进行成像，在图11和12所示的本发明的一个方面中，转移板没有用于覆盖开口24的底表面。该方法中的另一步骤是，用一种或多种检测分子处理培养物组分(在培养物表面元件的微孔基质表面上培养或施加的细胞或组织)，所述检测分子含有检测分子(发光分子、荧光分子、生物发光分子，酶底物，量子点等)标记的靶向分子(例如抗体、抗体片段、多肽、蛋白、适配子、核酸分子、底物(蛋白或碳水化合物)、酶等)，使用各种自动和/或高通量仪器系统中的任何一种，包括荧光多孔板读取器和提供信号空间分辨率的自动化基于细胞的成像系统，可以容易地检测和定量源自其的信号。

Claims (10)

1.一种培养系统，包括：

包含多孔板的基部；

包括多个培养物插入组件的跨孔式插入板，其中每个培养物插入组件包括可拆卸地连接到培养物插入体上的培养物表面元件；和

设计用于覆盖在所述跨孔式插入板上的盖子。

2.如权利要求1所述的培养系统，还包括由多个开口构成的转移板。

3.如权利要求1所述的培养系统，其中所述跨孔式插入板的所述培养物插入组件在数量上和空间分布上与所述多孔板中所述孔的数量和空间分布相对应。

4.如权利要求1的培养系统，其中每个培养物表面元件包含微孔基质。

5.一种将多个培养物表面元件从跨孔式插入板转移到转移板的方法，其中所述跨孔式插入板含有多个培养物插入组件，所述方法包括：

(a)将跨孔式插入板的多个培养物插入组件与转移板的相应开口对齐，所述培养物插入组件含有由培养细胞或培养组织构成的培养组分，所述跨孔式插入板含有多个培养物插入组件；

(b)将多个培养物表面元件中各培养物表面元件的一个或多个接合元件与转移板对应开口相关的一个或多个引导元件接触，从而通过多个培养物表面元件中培养物表面元件的接合元件与转移板引导元件接合，使多个培养物表面元件可拆卸地连接于所述转移板；以及

(c)通过将多个培养物表面元件的接合元件从跨孔式插入板的接合元件脱离，将多个培养物表面元件从跨孔式插入板的培养物插入组件上分离，从而形成目前含有多个培养物插入组件的转移板，以及不含培养物表面元件的跨孔式插入板。

6.一种包含多个培养物插入组件的跨孔式插入板，其中培养物插入组件包括可拆卸地连接于培养物插入体的培养物表面元件，其中，所述跨孔式插入板的开口由培养物插入组件的开口形成，并且其中培养物表面元件包括微孔基质。

7.一种培养系统，包括：

包含多孔板的基部；

包括多个培养物插入组件的跨孔式插入板，其中每个培养物插入组件包括可拆卸地连接于培养物插入体上的培养物表面元件；

设计用于覆盖在跨孔式插入板上的盖子；

并且其中培养物插入组件包括可拆卸地连接于培养物插入体上的培养物表面元件，其中通过培养物插入组件的开口形成所述跨孔式插入板的开口，并且其中培养物表面元件包含微孔基质。

8.如权利要求7所述的培养系统，还包括由多个开口构成的转移板。

9.如权利要求7所述的培养系统，其中所述跨孔式插入板的所述培养物插入组件在数量上和空间分布上与所述多孔板中的所述孔的数量和空间分布相对应。

10.如权利要求8所述的培养系统，其中所述跨孔式插入板的培养物插入组件在数量上和空间分布上与构成所述转移板的多个开口的数量和空间分布相对应。