CN108641952A - 细胞仿生培养装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种细胞仿生培养装置及方法，细胞仿生培养装置包括：注射单元，所述注射单元的两端分别连接第一管道和第二管道；培养腔，所述培养腔具有第一进口和第一出口，所述第一管道连接所述第一出口，所述第二管道连接所述第一进口；隔离膜，所述隔离膜适于截留细胞，但透过培养液；所述隔离膜设置在所述培养腔内，将所述培养腔分割为第一部分、第二部分和第三部分；所述第二部分的顶壁的高度高于所述第一部分和第三部分的顶壁的高度；所述第二部分具有第二进口和第二出口，所述第二进口和第二出口适于细胞的通过。本发明能够模仿心脏搏动，实现了三维仿生培养，提高了细胞培养质量。
Description
技术领域
本发明涉及细胞培养，特别涉及细胞仿生培养装置及方法。
背景技术
为实现细胞三维大规模培养，需要为细胞提供一个合适的三维微环境。目前主要的方式为：
1.生物反应器，主要通过搅拌的形式实现三维载体的混匀。主要不足在于：生物反应器存在剪切力，影响细胞生长。
2.灌注培养，主要是通过新鲜培养液的注入保证大规模培养时细胞营养的充足，以及代谢产物的去除。主要不足在于：灌注培养虽然能保证培养液的营养，但不利于培养液和细胞的充分混匀，为细胞提供仿生的生长环境。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种细胞仿生培养装置，实现了模仿心脏搏动的三维仿生培养，提高了细胞培养质量。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种细胞仿生培养装置，所述细胞仿生培养装置包括：
注射单元，所述注射单元的两端分别连接第一管道和第二管道；
培养腔，所述培养腔具有第一进口和第一出口，所述第一管道连接所述第一出口，所述第二管道连接所述第一进口；
隔离膜，所述隔离膜适于截留细胞，但透过培养液；所述隔离膜设置在所述培养腔内，将所述培养腔分割为第一部分、第二部分和第三部分；所述第二部分的顶壁的高度高于所述第一部分和第三部分的顶壁的高度；所述第二部分具有第二进口和第二出口，所述第二进口和第二出口适于细胞的通过。
根据上述的细胞仿生培养装置，可选地，所述隔离膜包括：
第一隔离膜和第二隔离膜，所述第一隔离膜和第一部分的顶端高度相同，所述第二隔离膜和第三部分的顶端高度相同。
根据上述的细胞仿生培养装置，可选地，所述第二部分还具有：
第三出口，所述第三出口处具有截留所述细胞但透过培养液的膜。
根据上述的细胞仿生培养装置，优选地，所述第二出口和第三出口设置在所述第二部分的底部。
根据上述的细胞仿生培养装置，可选地，所述细胞仿生培养装置进一步包括：
温控单元，所述温控单元包括加热器和温度传感器，所述加热器和温度传感器设置在所述培养腔内。
根据上述的细胞仿生培养装置，优选地，所述加热器采用ITO加热膜。
根据上述的细胞仿生培养装置，优选地，所述第二进口设置所述第二部分的顶部。
本发明的目的还在于提供了给予上述细胞仿生培养装置的细胞仿生培养方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
根据上述的细胞仿生培养装置的细胞仿生培养方法，所述细胞仿生培养方法包括以下步骤：
(A1)培养液通过第二进口注入第二部分内，第二部分内液面的位置低于所述第二部分的顶壁；
(A2)在注射单元的作用下，培养液被间歇性地注入所述培养腔内，培养液穿过隔离膜进入第二部分内，使第二部分内的培养液规律性地晃动，细胞悬浮在所述第二部分的培养液中；
(A3)结束培养的细胞从所述第二出口排出。
根据上述的细胞仿生培养方法，优选地，所述注射单元、第一管道、第二管道、第一部分和第三部分内充满培养液，第二部分内的液面与第一部分的顶壁持平。
根据上述的细胞仿生培养方法，优选地，第二部分内液面的高度不超过隔离膜的顶端的位置。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.提供了一种仿心脏搏动的三维仿生培养方法，提高细胞培养的质量；
2.提供了一种合适的培养液置换和细胞混匀方式，保证培养液营养的同时，减少细胞混匀时的剪切力。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例1的细胞仿生培养装置的结构简图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本发明实施例1的细胞仿生培养装置的结构简图，如图1所示，所述细胞仿生培养装置包括：
注射单元，所述注射单元的两端分别连接第一管道和第二管道；注射单元提供仿心脏搏动的注射，搏动的频率及注射量可调；注射单元提供培养液在第一管道、第二管道和培养腔里流通的驱动力，当细胞和培养液放入培养腔以后，培养液需要注满整个第一管路、第二管路和注射单元，仪器启动后，注射单元按照0.5-1Hz的注射频率开始注射，直到培养结束，注射单元关闭。
培养腔，所述培养腔具有第一进口和第一出口，所述第一管道连接所述第一出口，所述第二管道连接所述第一进口；
隔离膜，所述隔离膜适于截留细胞，或细胞载体和细胞，但透过培养液；所述隔离膜设置在所述培养腔内，将所述培养腔分割为第一部分、第二部分和第三部分；所述第二部分的顶壁的高度高于所述第一部分和第三部分的顶壁的高度；所述第二部分具有第二进口和第二出口，所述第二进口和第二出口适于细胞的通过，第二进口还可用于载体的通过，第二出口用于排出细胞；
第三出口，所述第三出口处具有截留所述细胞但透过培养液的膜，用于排出废培养液，但截留细胞，或载体和细胞；
温控单元，所述温控单元调整所述培养腔内的温度，使得符合细胞培养的温度；
气体控制单元，所述气体控制单元调整所述培养腔内的气体含量，使得符合细胞培养的要求。
根据上述的细胞仿生培养装置的细胞仿生培养方法，所述细胞仿生培养方法包括以下步骤：
(A1)新鲜的培养液通过第二进口注入第二部分内，第二部分内液面的位置低于所述第二部分的顶壁；
(A2)在注射单元的作用下，培养液被间歇性地注入所述培养腔内，培养液穿过隔离膜进入第二部分内，使第二部分内的培养液规律性地晃动，细胞悬浮在所述第二部分的培养液中；
(A3)结束培养的细胞从所述第二出口排出。
实施例2：
根据本发明实施例1的细胞仿生培养装置及方法的应用例。
在本应用例中，隔离膜包括第一隔离膜和第二隔离膜，所述第一隔离膜和第一部分的顶端高度相同，所述第二隔离膜和第三部分的顶端高度相同；所述第二进口设置所述第二部分的顶部，第二出口和第三出口设置在所述第二部分的底部；温控单元包括加热器和温度传感器，所述加热器和温度传感器设置在所述培养腔内；所述加热器采用ITO加热膜。
根据上述的细胞仿生培养装置的细胞仿生培养方法，所述细胞仿生培养方法包括以下步骤：
(A1)培养液通过第二进口注入第二部分内，第二部分内液面的位置低于所述第二部分的顶壁；
(A2)在注射单元的作用下，培养液被间歇性地注入所述培养腔内，培养液穿过隔离膜进入第二部分内，使第二部分内的培养液规律性地晃动，细胞悬浮在所述第二部分的培养液中；所述注射单元、第一管道、第二管道、第一部分和第三部分内充满培养液，第二部分内液面的高度不超过隔离膜的顶端的位置，第二部分内的液面与第一部分和第三部分的顶壁持平，
(A3)培养的细胞从所述第二出口排出，废培养液从第三出口排出。
Claims (10)
1.一种细胞仿生培养装置，其特征在于：所述细胞仿生培养装置包括：
注射单元，所述注射单元的两端分别连接第一管道和第二管道；
培养腔，所述培养腔具有第一进口和第一出口，所述第一管道连接所述第一出口，所述第二管道连接所述第一进口；
隔离膜，所述隔离膜适于截留细胞，但透过培养液；所述隔离膜设置在所述培养腔内，将所述培养腔分割为第一部分、第二部分和第三部分；所述第二部分的顶壁的高度高于所述第一部分和第三部分的顶壁的高度；所述第二部分具有第二进口和第二出口，所述第二进口和第二出口适于细胞的通过。
2.根据权利要求1所述的细胞仿生培养装置，其特征在于：所述隔离膜包括：
第一隔离膜和第二隔离膜，所述第一隔离膜和第一部分的顶端高度相同，所述第二隔离膜和第三部分的顶端高度相同。
3.根据权利要求1所述的细胞仿生培养装置，其特征在于：所述第二部分还具有：
第三出口，所述第三出口处具有截留所述细胞但透过培养液的膜。
4.根据权利要求3所述的细胞仿生培养装置，其特征在于：所述第二出口和第三出口设置在所述第二部分的底部。
5.根据权利要求1所述的细胞仿生培养装置，其特征在于：所述细胞仿生培养装置进一步包括：
温控单元，所述温控单元包括加热器和温度传感器，所述加热器和温度传感器设置在所述培养腔内。
6.根据权利要求5所述的细胞仿生培养装置，其特征在于：所述加热器采用ITO加热膜。
7.根据权利要求1所述的细胞仿生培养装置，其特征在于：所述第二进口设置所述第二部分的顶部。
8.根据权利要求1至7任一所述的细胞仿生培养装置的细胞仿生培养方法，所述细胞仿生培养方法包括以下步骤：
(A1)培养液通过第二进口注入第二部分内，第二部分内液面的位置低于所述第二部分的顶壁；
(A2)在注射单元的作用下，培养液被间歇性地注入所述培养腔内，培养液穿过隔离膜进入第二部分内，使第二部分内的培养液规律性地晃动，细胞悬浮在所述第二部分的培养液中；
(A3)结束培养的细胞从所述第二出口排出。
9.根据权利要求8所述的细胞仿生培养方法，其特征在于：所述注射单元、第一管道、第二管道、第一部分和第三部分内充满培养液，第二部分内的液面与第一部分的顶壁持平。
10.根据权利要求8所述的细胞仿生培养方法，其特征在于：第二部分内液面的高度不超过隔离膜的顶端的位置。
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